ПЕРЕПУСКНОЙ КЛАПАН МУФТЫ ПОГРУЖНОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для предохранения погружной насосной установки от избыточного давления газо-жидкостной среды, находящейся в пространстве за трубой колонны в скважине.
В существующем нефтедобывающем оборудовании известны различные системы перепуска жидкостной среды, газов и их смесей из пространства за трубой колонны в погружной насосной установке. В частности известен клапан внутрискважинный, содержащий корпус, запорный орган в виде шарика и тарированной пружины, каналы и сквозное отверстие для монтажа клапана на колонне, в корпусе расположена сквозная полость для перемещения запорного органа, запорный элемент которого выполнен в форме полого болта с фаской в нижней части (патент РФ №33155, публ. 2003).
Недостатком его является ограниченные технические возможности и сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей, повышенными габаритами, и как следствие, низкой надежностью в эксплуатации перепускного клапана.
Учитывая, что известные решения являются объектами другого назначения и касаются части конструкции патентуемой муфты, формула полезной модели составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности и надежности функционирования системы «муфта-перепускной клапан» за счет обеспечения гарантированного запирания перепускного клапана под действием пружины и срабатывания перепускного клапана в случае сбрасывания давления и исключения «контактирования» корпуса муфты, соединенного с корпусом клапана со стенками обсадной колонны в процессе сбрасывания избыточного давления среды пространства за трубой колонны. Технический результат заключается в обеспечении контактирования рабочей поверхности запирающего элемента с седлом по плоскости, за счет его выполнения в виде полой втулки с конической рабочей поверхностью, взаимодействующей с конической поверхностью седла, выполненного в виде втулки, а также за счет обеспечения самоустановки запирающего элемента относительно седла ввиду того, между пружиной и полой втулкой установлен толкатель, зона контакта которого с полой втулкой в положении «закрыто» смещена внутрь втулки седла.
Для решения поставленной задачи и достижения технического результата перепускной клапан муфты погружной насосной установки содержит цилиндрический корпус, соединенный с расположенным вдоль него корпусом муфты и имеющий перепускной канал с размещенным в нем подпружиненным запирающим элементом с возможностью
взаимодействия с седлом и сообщения пространства за трубой колонны с проходным каналом муфты в положении «открыто», при этом запирающий элемент выполнен в виде полой втулки с конической рабочей поверхностью для взаимодействия с конической поверхностью седла, выполненного в виде втулки, связанной с цилиндрическим корпусом посредством резьбового соединения, между пружиной и полой втулкой установлен толкатель, при этом зона контакта толкателя с полой втулкой в положении «закрыто» смещена внутрь втулки седла.
Возможны и другие варианты выполнения полезной модели, согласно которым необходимо, чтобы:
- толкатель выполнен был бы с направляющим пояском, дискретно контактирующим с поверхностью цилиндрического корпуса;
- цилиндрический корпус был бы соединен с муфтой методом сварки плавлением, при этом сварной шов был бы выполнен дискретным или непрерывным по всей длине цилиндрического корпуса;
- сварка плавлением была бы выполнена путем расплавления металла в зоне соединения корпусов.
Указанные признаки полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен продольный разрез муфты с перепускным клапаном;
на фиг.2 - разрез А-А фиг.1;
на фиг.3 - толкатель перепускного клапана;
на фиг.4 - вид Б на фиг.3.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков технического результата, касающегося образования единой детали «муфта-клапан» с минимальными поперечными размерами и повышенной надежностью в работе.
Согласно полезной модели муфта в сборе с перепускным клапаном для погружной насосной установки содержит корпус 1 (фиг.1, 2, 3, 4) с проходным каналом 2, на входном и выходном участках которого выполнена резьба 3 и 4 для присоединения к колонне насосно-компрессорных труб погружной насосной установки (на чертежах не показано).
Перепускной клапан 5 выполнен в виде цилиндрического корпуса 6, присоединенного к корпусу 1 муфты вдоль проходного канала 2 с образованием единой детали. Перепускной клапан 5 предназначен для крепления в составе муфтовых соединений колонн насосно-компрессорных труб и поддержания давления попутного газа в межтрубном пространстве на уровне, необходимом для более эффективной работы погружной насосной установки в нефтедобывающих скважинах.
Перепускной клапан 5 имеет перепускной канал 7 с расположенным в нем подпружиненным запирающим элементом, установленным с возможностью сообщения пространства «С» за трубой колонны с проходным каналом 2, который сообщен с перепускным каналом 7 посредством ряда отверстий 8, выполненных в общей стенке 9 между перепускным 7 и проходным 2 каналами.
Особенностью полезной модели является то, что запирающий элемент выполнен в виде полой втулки 10 с конической рабочей поверхностью 11 для взаимодействия с конической поверхностью 12 седла, выполненного в виде втулки 13, связанной с цилиндрическим корпусом 6 посредством резьбового соединения 14. Между пружиной 15 и полой втулкой 10 установлен толкатель 16, при этом зона контакта толкателя 16 с полой втулкой 10 в положении «закрыто» смещена внутрь втулки 13 седла.
Для обеспечения центрирования полой втулки 10 толкатель 16 выполнен с направляющим пояском 17, дискретно контактирующим с поверхностью цилиндрического корпуса 6. Между участками 18 направляющего пояска 17 выполнены свободные участки для прохода перепускаемой среды.
Седло перепускного клапана расположено на входе 19 в перепускном канале 7. Запирающий элемент в виде полой втулки 10 подпружинен пружиной 15, которая оперта на регулировочный элемент 20, установленный для обеспечения возможности изменения усилия, при котором срабатывает перепускной клапан 5.
С целью расширения технических возможностей и повышения надежности и эффективности функционирования системы «муфта-перепускной клапан», за счет исключения «контактирования» корпуса муфты, соединенного с корпусом перепускного клапана, со стенками обсадной колонны в процессе сбрасывания избыточного давления среды пространства за трубой колонны, корпус 1 муфты и цилиндрический корпус 6 перепускного клапана 5 выполнены методом литья или методом фрезерования и соединены друг с другом сваркой плавлением с образованием общей стенки 9, толщина которой меньше суммы толщин цилиндрического корпуса 6 клапана и корпуса 1 муфты в отдельности. Существенно
то, что сварка плавления выполнена путем расплавления металла в зоне соединения корпусов.
Сварной шов 21 соединения упомянутых корпусов 1 и 6 расположен по обе стороны участка соединения корпусов, и может быть выполнен дискретным или непрерывным по всей длине корпуса муфты.
Функционирование перепускного клапана муфты для погружной насосной установки осуществляется следующим образом.
Корпус 1 посредством внутренней резьбы 3 и 4, выполненной соответственно на входном и выходном участках проходного канала 2, присоединяется к колонне труб 23 погружной насосной установки, которая опускается в скважину. При отключении глубинно-насосного оборудования, давление внутри труб 23 обсадной колонны падает, а давление в скважине, т.е. в затрубном пространстве, превышает его. Полая втулка 10 запирающего элемента, преодолевая усилие пружины 15, перемещается и происходит перетекание газо-жидкостной среды из-за трубного пространства «С» через перепускной канал 7 и ряд отверстий 9 в проходной канал 2. При этом, выполнение перепускного клапана 5 в виде полой втулки 10 с конической рабочей поверхностью 11, взаимодействующей с конической поверхностью 12 седла, выполненного в виде втулки 13, а также обеспечение самоустановки запирающего элемента относительно седла ввиду того, между пружиной 15 и полой втулкой 10 установлен толкатель 16, зона контакта которого с торцевой стенкой полой втулки 10 в положении «закрыто» смещена внутрь втулки 13 седла перепускного клапана 5, позволяют существенно повысить технологичность и надежность конструкции муфты с перепускным клапаном, эффективность сбрасывания избыточного давления среды пространства за трубой колонны за счет увеличения пропускной способности и герметичности запирания перепускного клапана.
Полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.