Клапан скважинного насоса

Полезная модель относится к клапанным устройствам, расположенным в скважинах и предназначена для регулирования потока добываемой жидкости погружным центробежным насосом.
5
Известен клапанный узел центробежного насоса, содержащий корпус, установленный в колонне подъемных труб и имеющий верхнюю и нижнюю камеры, первая из которых сообщена с затрубным пространством скважины, а вторая - с выходом насоса посредством соответственно сливного и подводящего каналов, снабженных соответственно сливным и обратным клапанами, каждый из которых имеет запорный орган, причем каждая из камер дополнительно сообщена с полостью колонны труб посредством, выполненных в корпусе перепускных каналов (авт. свид. SU 1121505, МПК F04D 15/02, опубл. 1984 г.).
Недостатком такого устройства является низкая надежность, что объясняется возможностью совместного движения запорных органов сливного и обратного клапана при остановке работы насоса.
Наиболее близким к заявляемому и принятым в качестве прототипа является запорно-сливной клапан, содержащий корпус, в котором установлен полый шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образованием кольцевой полости, разделенной уплотнительным узлом штока на две камеры, первая из которых имеет возможность гидравлического соединения с нагнетательной линией скважинного центробежного насоса, а другая - с колонной подъемных труб, полость штока через каналы в его стенке имеет возможность соединения с первой камерой кольцевой полости, и через клетку с обратным клапаном - со второй камерой кольцевой полости при открытом обратном клапане (патент RU 2516708, МПК (2006.01) Е21В 34/06, опубл. 2014 г.).
Недостатком такой конструкции является невозможность слива жидкости из колонны подъемных труб при остановке скважинного насоса и ненадежное открытие клапана при запуске центробежного насоса из-за возможности зависания полого штока.
Техническим результатом, достигаемым при использовании заявляемой конструкции, является обеспечение возможности слива жидкости из колонны подъемных труб при остановке скважинного насоса и повышение надежности работы клапана за счет гарантированного перемещения полого штока.
Поставленный технический результат достигается усовершенствованием клапана скважинного насоса, содержащего корпус, в котором установлен полый шток с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образованием кольцевой полости, разделенной уплотнительным узлом штока на две камеры, первая из которых имеет возможность гидравлического соединения с нагнетательной линией скважинного центробежного насоса, а другая - с колонной подъемных труб, полость штока через каналы в его стенке имеет возможность соединения с первой камерой кольцевой полости, и через клетку с обратным клапаном - со второй камерой кольцевой полости при открытом обратном клапане.
Это усовершенствование заключается в том, что в стенке полого штока и корпусе выполнены каналы, имеющие возможность соединения полости штока с полостью скважины при нижнем положении штока, а в полости штока между каналами, соединенными с первой камерой, и обратным клапаном установлен дроссельный узел.
Такая конструкция обеспечивает возможность соединения полости штока с полостью скважины при нижнем положении штока для слива жидкости из колонны подъемных труб при остановке скважинного насоса.
Дроссельный узел создает дополнительное гидравлическое сопротивление, необходимое для гарантированного подъема полого штока и, как следствие, гарантированного перекрытия сливных каналов при работе скважинного насоса.
Кроме того, дроссельный узел может быть выполнен в виде цилиндра с винтовой канавкой на наружной поверхности.
Такое выполнение - вариант простой и надежной конструкции дроссельного узла.
Кроме того, на наружной поверхности цилиндра выполнена вторая винтовая канавка с направлением винтовой линии противоположным направлению винтовой линии первой канавки.
Такая конструкция дроссельного узла повышает надежность подъема полого штока за счет создания дополнительного гидравлического сопротивления.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, на которых на фиг. 1 изображен заявляемый запорно-сливной клапан при работающем центробежном насосе, на фиг. 2 - при остановленном.
Клапан скважинного насоса содержит корпус 1, в котором установлен полый шток 2 с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образованием кольцевой полости, разделенной уплотнительным узлом 3 полого штока на две камеры, первая 4 из которых имеет возможность гидравлического соединения каналом 5 с нагнетательной линией скважинного центробежного насоса (не показан), а другая 6 - с колонной подъемных труб, полость 7 штока 2 через каналы 8 в его стенке имеет возможность соединения с первой камерой 4 кольцевой полости, и через клетку 9 с обратным клапаном 10 - со второй камерой 5 кольцевой полости при открытом обратном клапане 10. В стенке полого штока 2 выполнены каналы 11, а в корпусе 1 - каналы 12, имеющие возможность соединения полости 7 штока 2 с полостью скважины при нижнем положении штока 2. В полости 7 штока 2 между каналами 8, соединенными с первой камерой 4, и обратным клапаном 10 установлен дроссельный узел 13. В приведенном варианте дроссельный узел 13 выполнен в виде цилиндра 14 с винтовой канавкой 15 на наружной поверхности. На наружной поверхности цилиндра 14 выполнена вторая винтовая канавка 16 с направлением винтовой линии противоположным направлению винтовой линии первой канавки 15. Позициями 17 и 18 обозначены переходники для соединения запорно-сливного клапана с нагнетательной линией скважинного центробежного насоса и с колонной подъемных труб соответственно.
При работе скважинного центробежного насоса (фиг. 1) перекачиваемая жидкость по каналу 5 поступает в корпус 1 и в камеру 4 запорно-сливного клапана. Воздействуя на полый шток 2, перекачиваемая жидкость поднимает его, открывая каналы 8, по которым поступает в полость 7 штока 2. Из полости штока жидкость, преодолевая сопротивления столба жидкости в колонне подъемных труб, открывает обратный клапан 10 и по переходнику 17 поступает колонну подъемных труб.
При остановке центробежного насоса (фиг. 2) давлением жидкости в колонне подъемных труб закрывается обратный клапан 10, полый шток 1 перемещается вниз, совмещая каналы 11 в стенке полого штока 2 с каналами 12 в корпусе 1, соединяя полость 7 штока 2 с полостью скважины для жидкости из колонны подъемных труб. Надежность перемещения штока вниз обеспечивается за счет создаваемого гидравлического сопротивления при прохождении перекачиваемой жидкости по канавкам 15 и 16 дроссельного узла 13.
Таким образом, использование заявляемой полезной модели обеспечивает возможность слива жидкости из колонны подъемных труб при остановке скважинного насоса и повышает надежность работы клапана за счет гарантированного перемещения полого штока.