Клапан обратный устьевой

Полезная модель относится к арматуростроению, в частности к обратным клапанам, используемым в нефтяной и газовой промышленности.
Полезная модель предназначена для использования в нефтегазовом комплексе в качестве устройства перекрывающего обратный поток транспортируемой среды в различных технологических трубопроводах.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является однопоточный клапан (патент CN207034284 от 2018-02-23), который включает в себя корпус с впускным и выпускным отверстием, седло, шар и перегородку, расположенные в буферной полости. В верхней части корпуса установлена резьбовая пробка. Недостатками данного технического решения является:
- отсутствие на клапане места сброса остаточного давления, что небезопасно при откручивании верхней пробки;
- при монтаже на существующих обвязках фонтанной арматуры нефтяных скважин установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) требуются монтаж дополнительных фланцевых соединений и использование двух уплотнительных колец на фланцевых соединениях;
- в зимний период времени эксплуатацию этого клапана затрудняет скопление конденсата в нижней части, что может приводить к замерзанию и выводу данного клапана из рабочего состояния;
- сложность монтажа из-за отсутствия компактности клапана.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является разработка обратного клапана, обладающего повышенными герметичностью и надежностью работы, при условии нахождения под давлением агрессивной среды и при низких температурах.
Данная задача решается тем, что клапан обратный устьевой содержит корпус, оснащенный входным и выходным отверстиями и затвор, центральное ступенчатое отверстие, седло для затвора, при этом седло выполнено коаксиально с направляющей поверхностью корпуса, на затворе коаксиально уплотнительной поверхности выполнена направляющая поверхность, имеющая возможность контакта с направляющей поверхностью корпуса.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является выравнивание давление в полости под затвором и над затвором. Дополнительным техническим результатом можно считать увеличение срока службы клапана и оперативное определение герметичности, а также расширение арсенала технических средств.
Увеличение срока службы достигается за счет отсутствия пружинного механизма и использование шарика с кольцом в качестве затвора.
Оперативное определение герметичности достигается за счет нижнего вентиля, при помощи которого сбрасывается газ, а именно закрыв затрубную задвижку на обратном клапане, открыв вентиль и сбросив давление до атмосферного, поток жидкости отсутствует, что и определяет герметичность обратного клапана и облегчает работу обслуживающему персоналу при определении снижения дебета на скважине, что также приводит к сокращению времени рабочего процесса до одной минуты.
Устройство предназначено для использования непосредственно в нефтяной и газовой промышленности. Клапан устанавливается на обвязку фонтанной арматуры скважины и работает в автоматическом режиме без участия обслуживающего персонала.
Полезная модель поясняется на фигуре чертежа общего вид клапана обратного, где:
1 - корпус,
2 - глухое ступенчатое отверстие,
3 - затвор,
4 - посадочное седло,
5 - крышка,
6 - полости под крышкой,
7 - полость перед затвором,
8 - переходник,
9 - вентиль,
10 - направляющая поверхностью корпуса,
11 - уплотнительная поверхность затвора,
12 - направляющая поверхность затвора.
Клапан обратный устьевой содержит корпус 1, оснащенный входным и выходным отверстиями и центральным глухим ступенчатым отверстием 2, затвор 3, седло 4. Канал для прохода проводимой среды расположен в корпусе 1 затвора. Затвор 3 представляет собой стальной шарик. Корпус затвора выполнен за одно целое с седлом и имеет возможность контакта в положении «закрыто» затвором. Затвор установлен в корпусе с возможностью перемещения, открывая проходное сечение седла. Извлекая затвор можно проводить ревизию корпуса затвора и седла. Седло выполнено коаксиально с направляющей поверхностью корпуса.
Затвор оснащен проточкой, имеет возможность выравнивания давления в полости под крышкой 6 и полости корпуса перед затвором 7, причем полости расположены с возможностью сообщения между собой при любом положении затвора.
Седло выполнено коаксиально с направляющей поверхностью корпуса 10, на затворе коаксиально уплотнительной поверхности 11 выполнена направляющая поверхность 12, имеющая возможность контакта с направляющей поверхностью корпуса 10.
В верхней части клапана имеется крышка 5. Крышка 5 представляет собой втулку, выполненную цилиндрической формы с резьбой. Крышка выполнена из стали СТ45.
Наличие крышки и затвора позволяет производить ревизию клапана без демонтажа и разбора фланцевых соединений фонтанной арматуры.
В нижней части корпуса обратного клапана установлен переходник 8 с вентилем 9, позволяющий определить герметичность обратного клапана методом закрытия затрубной задвижки и стравливания давления в обратном клапане. Помимо этого, через вентиль можно закачать химический реагент для растворения отложений солей. Также через переходник можно измерять давление.
Устройство работает следующим образом.
Поток сбрасываемого газа из затрубного пространства входит в обратный клапан и под действием потока газа происходит поднятие затвора (стального шарика) из посадочного седла, расположенного в нижней части обратного клапана, поток газа сбрасывается через верхнее отверстие в обратном клапане. Тем самым исключается проблема скапливания добываемой продукции скважины в посадочном седле обратного клапана.
Заявленный обратный клапан имеет преимущества от существующих аналогов:
- простота конструкции;
- безотказный принцип действия;
- надежная герметичность;
- функциональная эффективность;
- невысокая стоимость при долгосрочной интенсивной эксплуатации;
- клапан не замерзает при низких температурах на рабочих скважинах без дополнительных электрических обогревателей и термозащиты;
- обеспечивает оперативное определение герметичности обратного клапана;
- высокое качество материала корпуса и герметичности запорных механизмов;
- долговечность изделия;
- простота монтажа и обслуживания;
- отсутствие пружинного механизма;
- повышенная надежность, обеспечивающая безопасность эксплуатации;
- наличие широких функциональных возможностей;
- при монтаже на фонтанной арматуре не требуется дополнительных уплотнительных колец.
При изготовлении обратного клапана не используются такие дорогие и быстро выходящие из строя материалы как латунь, бронза, титан, высокотемпературная ферритная сталь, неметаллические материалы, чугуны, стали (в том числе аустенитные, легированные и нержавеющие), коррозионно-устойчивых и жаропрочных сплавов Хастеллой и т.п., а также не используются резина и пластик.
Благодаря использованию данного клапана происходит уменьшение размера обвязки фонтанной арматуры, а также чем ближе расположен клапан к добывающей скважине, тем меньше вероятность замерзания конденсата.