КЛАПАН ОБРАТНЫЙ

Полезная модель относится к области добычи жидкостей и может быть использована для поинтервальной опрессовки колонны НКТ при спуске насосного оборудования, перекрытия потока жидкости при остановке насоса, предотвращения обратного вращения ротора УЭЦН после остановки насоса.
Известна конструкция клапана обратного, содержащая цилиндрический корпус с внутренним кольцевым выступом, запорный элемент в виде шара, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, седло, закрепленное с помощью резьбовой втулки, ограничитель с отверстиями для протока жидкости. Седло установлено с одной стороны кольцевого выступа на входе в клапан и закреплено с помощью гайки и резьбовой втулки, а ограничитель закреплен с другой стороны кольцевого выступа. Ограничитель выполнен в виде клетки, закрепленной с помощью запорного кольца. (Патент RU №55018, опубл. 27.07.2006 г.).
Недостатки известного обратного клапана следующие:
- проходное сечение в ограничителе не обеспечивает проход жидкости для насосов большой производительности (создается гидравлическое сопротивление);
- при эксплуатации клапана обратного на резьбовой поверхности корпуса осаждаются асфальтосмолопарафинистые отложения (АСПО), которые при обслуживании (ремонте) клапана обратного трудно удалить с поверхности;
- при прохождении потока жидкости через кольцевой зазор между шаром и стенкой ограничителя над шаром создается зона разрежения, что приводит к осаждению и налипанию АСПО. В результате чего происходит зависание шара.
Следовательно, известный клапан обратный, характеризующийся указанными недостатками не обеспечивает надежность и эффективность работы насоса, а также не позволяет обеспечить ремонтопригодность и удобство в обслуживании клапана обратного.
Известен клапан обратный, принятый в качестве прототипа. Клапан содержит цилиндрический корпус, запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, седло, закрепленное с помощью резьбовой втулки, ограничитель, выполненный в виде цилиндрической клетки и поперечно установленной решетки. Клетка и решетка размещены в корпусе с возможностью вращения вокруг продольной оси и закреплены в корпусе с помощью запорного кольца. Отверстия решетки для протока жидкости выполнены цилиндрическими и расположены под углом к продольной оси корпуса (патент №70544, МПК E21B 34/06, опубл. 27.01.2008 г.).
Недостатками клапана обратного принятого за прототип являются:
- снижение долговечности клапана за счет ускоренного износа, возникающего при вращении клетки и решетки в местах контакта по боковым и торцевым поверхностям в процессе работы насосного оборудования;
- снижение пропускной способности клапана в виду перекрытия проходного сечения отверстий для прохода жидкости при вращении клетки и решетки с разной угловой скоростью;
- снижение надежности работы клапана вследствие зависания запорного элемента (шара) в процессе эксплуатации насосного оборудования при отложении АСПО в центральной зоне решетки;
резьбовая втулка не фиксируется от отворота при работе насосного оборудования;
- снижение ремонтопригодности клапана за счет введения в конструкцию клапана обоймы, в которой крепится седло, что не позволяет свинчивать резьбовую втулку после сборки клапана, поскольку обойма имеет возможность вращения.
- снижение технологичности изготовления клапана, так как для выполнения отверстий решетки, выполненных под углом, требуется изготовление специальной технологической оснастки.
Технической задачей полезной модели является разработка конструкции клапана, обеспечивающего эксплуатационную надежность и ремонтопригодность, а также повышение пропускной способности и технологичности изготовления клапана.
Для достижения технической задачи в клапане обратном, содержащем цилиндрический корпус, запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, седло, установленное в кольцевом выступе на входе клапана и закрепленное с помощью резьбовой втулки, ограничитель с отверстиями для протока жидкости, выполненный в виде клетки и поперечно установленной решетки с отверстиями, расположенными по периферии и закрепленные посредством запорного кольца, согласно полезной модели в решетке выполнено центральное отверстие, которое гидравлически связано с периферийными отверстиями решетки посредством каналов, для совмещения пазов клетки и периферийных отверстий решетки установлен стопорный элемент. Резьбовая втулка полностью закрывает резьбу на корпусе и установлена на анаэробный герметик. Седло установлено на внутреннем кольцевом выступе цилиндрического корпуса. Решетка выполнена куполообразной формы, а клетка выполнена с сегментными пазами.
Наличие центрального отверстия в решетке, которое гидравлически связано с отверстиями, расположенными по периферии посредством каналов позволяет уменьшить гидравлическое сопротивления напору жидкости, создаваемому насосом. А также исключает зависание запорного элемента при возникновении отложений АСПО за счет воздействия давления столба жидкости через центральное отверстие непосредственно на запорный элемент.
Для предотвращения отвинчивания втулки она установлена на анаэробный герметик. Резьбовая поверхность корпуса полностью закрыта от контакта со скважинной жидкостью, тем самым предотвращается попадание отложений и обеспечивается легкое отвинчивание резьбовой втулки. Внутренний диаметр кольцевого выступа в корпусе обеспечивает центрирование шара при посадке его в седло.
Стопорный элемент позволяет фиксировать пазы клетки и периферийные отверстия решетки от смещения относительно друг друга
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид клапана обратного. На фиг.2 изображен поперечный разрез А-А клапана обратного. Клапан обратный содержит цилиндрический корпус 1 с резьбой на концах и внутренним кольцевым выступом 2. Внутри корпуса 1 размещен запорный элемент 3 в виде шара, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса 1, седло 4 установленное на внутреннем кольцевом выступе цилиндрического корпуса и закрепленное резьбовой втулкой 5, ограничитель, состоящий из клетки 6 с сегментными пазами А и поперечно установленной решетки 7 с отверстиями Б и В для прохода жидкости, расположенными по периферии и по центру решетки 7. Центральное отверстие В гидравлически связано с отверстиями Б посредством каналов, образовавшихся при механической обработке решетки. Решетка 7 имеет куполообразную форму. Клетка 6 и решетка 7 закреплены запорным кольцом 8. Уплотнение седла 4 производится с помощью кольца 9. Для совмещения сегментов А клетки 6 и периферийных отверстий Б решетки 7 установлен стопорный элемент (штифт) 10.
Клапан обратный работает следующим образом.
Клапан обратный устанавливается в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) над насосной установкой, над которой устанавливается сливной клапан со сбивным штифтом. При включении насосной установки, поток жидкости воздействует на запорный элемент 3 (шар), поднимая его над седлом 4, и проходит по сегментным пазам А клетки 6 и через периферийные и центральное отверстия Б и В решетки 7, затем выходит в колонну НКТ. За счет имеющихся каналов, связывающих периферийные отверстия Б с центральным отверстием В решетки 7, поток жидкости препятствует отложению АСПО в центральной части решетки над шаром. Стопорный элемент фиксирует положение решетки относительно клетки, при этом пазы клетки всегда совпадают с отверстиями решетки, поэтому не создается гидравлическое сопротивление потоку жидкости. Для предотвращения отвинчивания резьбовой втулки от вибраций, возникающих при работе насосной установки, она установлена на анаэробный герметик. При выключении насосной установки давление столба жидкости воздействует через центральное отверстие непосредственно на запорный элемент, прижимая его к седлу, и перекрывает обратный поток жидкости, удерживая ее в колонне НКТ. При подъеме насосной установки для обеспечения слива жидкости из колонны НКТ сбрасывается грузоштанга, которая сбивает сбивной штифт сливного клапана, открывая проходное отверстие. Таким образом, не происходит излива жидкости на поверхность при подъеме установки. Грузоштанга удерживается от дальнейшего полета решеткой клапана обратного. Решетка куполообразной формы обеспечивает прочность данного узла и смятия решетки и клетки от удара грузоштанги не происходит После подъема установки на поверхность клапан обратный разбирается и проводится ревизия деталей, для этого снимается стопорное кольцо, вынимается решетка и клетка из корпуса. Отвинчивается резьбовая втулка и вынимается седло и шар. Поскольку резьбовая втулка закрывает полностью резьбу на корпусе, затруднений с отвинчиванием не возникает.
Применение клапана обратного предлагаемой конструкции повышает надежность и долговечность работы насоса. Кроме того, применение клапана обратного позволяет повысить межремонтный период работы скважинных насосов, удобство обслуживания клапана, а также повысить технологичность изготовления клапана обратного.