МОДУЛЬ КЛАПАНА ОБРАТНОГО БУРОВОГО

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при бурении или капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, добыче нефтесодержащей пластовой жидкости с помощью погружного насоса, в системах поддержания пластового давления.
Известен модуль обратного клапана (патент №97433, Е21В 34/06, дата публикации 10.09.2010 г.), содержащий обойму с ступенчатым отверстием, запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения внутри обоймы, седло, резьбовую втулку для закрепления седла, ограничитель с отверстиями для протока жидкости, упругий элемент, установленный между ограничителем и запорным элементом.
Недостатками известного модуля является незащищенность возвратной пружины от механического воздействия потока рабочей жидкости, в результате чего, протекая через пружину, рабочая жидкость разрушает (размывает) ее витки, при этом упругие свойства и работоспособность пружины снижаются, что приводит к уменьшению наработки модуля на отказ.
Известен модуль клапана обратного бурового (патент №99814, Е21В 34/06, дата публикации 27.11.2010 г.), взятый в качестве прототипа, содержащий клетку, в которой установлены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, размещенная между клеткой и шаром, а седло установлено в клетке и закреплено цилиндрической обоймой с отверстием для прохода жидкости.
Недостатками известного модуля клапана обратного бурового является низкая надежность работы ввиду отсутствия защиты возвратной пружины модуля от механических ударов шаром в моменты скачков давления турбулентного потока рабочей жидкости. При этом пружина вынуждена работать за пределами рабочей деформации, что приводит к постепенному разрушению пружины и, как следствие, к уменьшению времени наработки модуля на отказ.
Кроме того, недостатком данной конструкции является отсутствие вывода осевших механических примесей, содержащихся в рабочей жидкости, на дне клетки модуля. При этом происходит постепенное засорение полости клетки, в которой размещена пружина, вследствие чего может произойти заклинивание пружины, и запорный элемент не сможет открыться полностью и обеспечить необходимую пропускную способность жидкости, что приведет к отказу работы модуля и клапана в целом.
Задача полезной модели - разработка модуля клапана обратного бурового повышенной эксплуатационной надежности.
Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи, состоит в повышении надежности работы модуля путем защиты возвратной пружины от ударного воздействия шара, а также устранение заклинивания пружины путем защиты ее от засорения механическими примесями, присутствующими в жидкости.
Указанный технический результат достигается тем, что в модуле клапана обратного бурового, содержащем клетку с отверстиями для прохода жидкости, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, установленная между клеткой и шаром, седло закреплено в клетке с помощью обоймы с отверстием для прохода жидкости, согласно полезной модели, в клетке выполнено отверстие для ограничения перемещения шара и отверстие для выхода механических примесей, при этом диаметр отверстия для ограничения перемещения шара выполнен меньше, чем диаметр отверстия для установки седла, но больше, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины, а диаметр отверстия для выхода механических примесей выполнен меньше, чем диаметр возвратной пружины.
Выполнение отверстия для ограничения перемещения шара диаметром большим, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины, позволяет в рабочем положении модуля исключить ударное воздействие шара на возвратную пружину, так как под действием потока жидкости шар, перемещаясь от седла, сжимает пружину, ограничивает свое перемещение, ударяясь о буртик, образованный ступенчатым отверстием, при этом пружина остается зажатой между дном клетки и ограниченным буртиком шаром, находясь в состоянии допустимой рабочей деформации, что повышает надежность работы пружины и увеличивает время наработки на отказ модуля в целом.
Выполнение отверстия для выхода механических примесей на дне клетки диаметром, меньшим, чем диаметр возвратной пружины, позволяет выводить механические примеси, просачивающиеся с небольшим количеством жидкости через негерметичное соединение шара с буртиком, исключая накопление примесей на дне клетки и заклинивание пружины, что также повышает надежность работы возвратной пружины и увеличивает время наработки на отказ модуля в целом.
Выполнение отверстий в клетке радиальными и расположенными выше возвратной пружины вынуждает поток жидкости в процессе работы модуля проходить через отверстия клетки, минуя пружину, что позволяет защитить пружину от разрушения (размыва), повысить долговечность и надежность работы модуля клапана обратного бурового.
Соединение обоймы и ограничителя в модуле при помощи разъемного соединения (например, резьбового) позволяет при износе комплектующих, свободно открутив обойму, произвести их замену, что повышает удобство сборки/разборки модуля и его ремонтопригодность.
Закрепление седла в клетке при помощи обоймы также позволяет в случае износа поверхностей седла не заменять его, а переустановить то же седло другими поверхностями, что расширяет функциональные возможности седла.
Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения модуля.
На фигуре 1 приведен общий вид модуля клапана обратного бурового, на фиг.2 - модуль в рабочем положении.
Модуль клапана обратного бурового состоит из клетки 1, в центральном многоступенчатом отверстии 2, которой установлен затвор, выполненный в виде шара 3 с седлом 4, и возвратная пружина 5, установленная между клеткой 1 и шаром 3 (фиг.1). Седло 4 установлено в отверстии 6 большего диаметра и закреплено обоймой, выполненной, например, в виде резьбовой втулки 7 с отверстием 8 для протока жидкости. В клетке 1 выполнены радиальные отверстия 9 для прохода жидкости, расположенные выше возвратной пружины 5. Шар 3 установлен в отверстии 10, диаметр которого больше, чем диаметр отверстия 11, в котором установлена возвратная пружина 5, при этом в отверстии 10 образован буртик 12 для ограничения перемещения шара 3. На дне клетки 1 выполнено отверстие 13, диаметр которого меньше диаметра пружины 5, для выхода механических примесей. На наружной поверхности клетки 1 выполнена канавка 14 для установки уплотнительного кольца 15.
Устройство работает следующим образом.
Рабочая жидкость, направление которой показано стрелками на фиг.2, проходя через отверстие 8 резьбовой втулки 7, смещает шар 3, от седла 4 внутрь клетки 1, сжимая пружину 5 и прижимая шар 3 к буртику 12 отверстия 10. При этом, открываются радиальные отверстия 9 клетки 1, через которые основная масса рабочей жидкости, минуя пружину 5, выходит из модуля. Незначительная часть рабочей жидкости, просачиваясь через неплотную посадку между шаром 3 и буртиком 12, выходит (вытекает) из отверстия 13, не давая возможности механическим примесям, присутствующим в жидкости, осесть и скопиться на дне клетки 1. При прекращении подачи жидкости на входе модуля возвратная пружина 5 разжимается и прижимает шар 3 к седлу 4, надежно перекрывая входное отверстие 8 резьбовой втулки 7, предотвращая засорение забойного двигателя шламом, а также предотвращая возможные выбросы газа, нефти и растворов через бурильные и насосно-компрессорные трубы.
Использование модуля клапана обратного предложенной конструкции позволяет повысить эксплуатационную надежность работы модуля, увеличив время наработки на отказ, улучшить удобство эксплуатации, повысить ремонтопригодность.