Обратный клапан штангового глубинного насоса

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к обратным клапанам для штанговых глубинных насосов (ШГН).
Известен обратный клапан (патент RU №2427702, МПК Е21В 21/10, Е21В 34/06, опубл. 27.08.2011 в Бюл. №24), содержащий корпус с резьбами на верхнем и нижнем концах, имеющий центральный канал и седло в виде кольцевого уступа, выполненного в расточке центрального канала со стороны нижнего конца, установленное в расточке поворотное запорное устройство, взаимодействующее с седлом и снабженное упругими элементами, удерживающими запорное устройство в закрытом положении, узел фиксации запорного устройства и упругих элементов в корпусе, отличающийся тем, что запорное устройство содержит два запорных элемента, выполненных из половин кольцевого цилиндра путем сечения каждой из них двумя взаимно перпендикулярными наклонными плоскостями, верхняя из которых выполнена под углом меньше 90° к плоскости окружности цилиндра, а боковая - под таким же углом к его оси, упругие элементы выполнены в виде двух пластинчатых пружин, верхний конец которых расположен в пазу, выполненном на цилиндрической поверхности в верхней части запорных элементов, узел фиксации запорных и упругих элементов в корпусе выполнен в виде закрепленного в нижней части расточки корпуса кольца, на верхнем торце которого выполнены пазы, в которых установлен ригель в виде пластины, взаимодействующей с пазами, выполненными на нижнем торце запорных элементов, а на цилиндрической поверхности выполнены диаметрально противоположные пазы, в которых установлены нижние концы пластинчатых пружин, причем верхние торцы запорных элементов, взаимодействующие с седлом, и их боковые поверхности, взаимодействующие между собой, покрыты эластомером.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является клапан обратный (патент на ПМ RU №124726, МПК Е21В 34/06, опубл. 10.02.2013 Бюл. №4), состоящий из корпуса, фильтрующей перегородки и запорного элемента, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен в виде манжеты конической формы из высокопрочного эластомера, стойкого к абразивному износу и инертного к компонентам буровых растворов и скважинным флюидам, центральная часть запорного элемента поджата к фильтрующей перегородке стяжкой, наружная кромка запорного элемента опирается на корпус, фильтрующая перегородка со стороны запорного элемента имеет форму, совпадающую с формой запорного элемента, отверстия фильтрующей перегородки, цилиндрической или многогранной формы, выполняются таким образом, чтобы обеспечить фильтрацию жидкости, проходящей через клапан с сохранением эффективного проходного сечения.
Недостатками данной конструкции клапана являются сложность изготовления и обслуживания из-за наличия большого количества сложных сопрягаемых деталей из разного материала, также низкая надежность из-за коррозии и изнашивания фильтрующей перегородки.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является упрощение конструкции обратного клапана штангового глубинного насоса за счет минимизации рабочих деталей и повышение надежности за счет вывода из потока скважинной жидкости, проходящего через клапан, изнашиваемых частей.
Техническая задача решается обратным клапаном штангового глубинного насоса, включающим корпус, перегородку и запорный элемент, причем запорный элемент выполнен в виде манжеты конической формы с центральным каналом из высокопрочного эластомера, стойкого к абразивному износу и инертного к компонентам буровых растворов и скважинным флюидам.
Новым является то, что перегородка оснащена одним отверстием, а запорный элемент основанием надежно зафиксирован по периметру отверстия перегородки, при этом центральный канал манжеты выполнен с возможностью герметичного перекрытия при повышении давления со стороны вершины конуса.
Новым является также то, что вершина запорного элемента по периметру канала снабжена пружинным кольцом.
На фиг. 1 изображен продольный разрез схемы клапана с пружинным кольцом в закрытом состоянии.
На фиг. 2 изображен продольный разрез схемы клапана в открытом состоянии.
На фиг. 3 изображен продольный разрез схемы плунжерного насоса с разработанными клапанами.
Обратный клапан штангового глубинного насоса включает корпус 1 (фиг. 1 и 2), перегородку 2 и запорный элемент 3, причем запорный элемент 3 выполнен в виде манжеты конической формы с центральным каналом 4 из высокопрочного эластомера, стойкого к абразивному износу и инертного к компонентам буровых растворов и скважинным флюидам. Перегородка 2 оснащена одним отверстием 5, а запорный элемент 3 основанием 6 надежно зафиксирован по периметру отверстия 5 перегородки 2, при этом центральный канал 4 запорного элемента 3 выполнен с возможностью герметичного перекрытия при повышении давления со стороны вершины 7 конуса запорного элемента 3. Вершина 7 (фиг. 1) запорного элемента 3 для сокращения времени закрывания особенно при работе с вязкой или высоковязкой нефтью по периметру канала 4 может быть снабжена пружинным кольцом 8.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность клапана на фиг. 1-3 не показаны или показаны условно.
Количество деталей значительно меньше в предлагаемом клапане, по сравнению с аналогами.
Клапаны работает следующим образом.
К цилиндру 9 (фиг. 3) и плунжеру 10 штангового глубинного насоса снизу вместо соответственно всасывающего и нагнетательного клапанов устанавливают соответствующие корпусы 1 (соединения не показаны) клапанов. После чего штанговый глубинный насос спускаю в скважину 9не показана). На устье скважины к приводу (например, к станку-качалке, цепному приводу или т.п. - не показаны) подсоединяют штанги 11, привод запускают в работу, и он передает возвратно поступательное перемещение через штанги 11 плунжеру 10. При ходе плунжера 10 вверх его запорный элемент 3 нагнетательного клапана остается закрытым, так как давление в рабочем пространстве 12 цилиндра 9 понижается, а со стороны вершины 7 запорного элемента в полости 13 плунжера 10 повышается из-за поднятия уровня жидкости в колонне труб (не показаны) выше цилиндра 9 с изливом на устье скважины. При этом из-за того, что в рабочем пространстве 12 цилиндра 9 давление падает, а снаружи цилиндра 9 остается таким же, центральный канал 4 запорного элемента 3 всасывающего клапана цилиндра 9 открывается и пропускает скважинную жидкость через отверстие 5 перегородки 2 внутрь цилиндра 9 - в рабочее пространство 12. При ходе плунжера 10 вниз давление в рабочем пространстве 12 цилиндра 9 растет, запорный элемент 3 всасывающего клапана цилиндра 9 закрывается, а запорный элемент 3 нагнетательного клапана плунжера 10 открывается, пропуская жидкость, которая выдавливается плунжером 10, из рабочего пространства 12 цилиндра 9 в полость 13 плунжера 10. Далее циклы повторяются. При этом агрессивная среда с абразивными включениями скважинной жидкости не воздействует практически на перегородку 2 клапанов.
Предлагаемый обратный клапан штангового глубинного насоса прост и надежен за счет минимизации рабочих деталей и вывода из потока скважинной жидкости, проходящего через клапан, изнашиваемых частей.