КЛАПАН УНИВЕРСАЛЬНЫЙ
UNIVERSAL VALVE

Изобретение относится к запорно-регулирующим устройствам, например, входящим в комплекс оборудования для добычи нефти, в котором подача жидкости осуществляется с помощью скважинного насоса по эксплуатационной трубе насосно-компрессорных труб (НКТ).
В таких комплексах напорный патрубок насоса оснащается обратным клапаном, который предохраняет систему от давления столба жидкости, находящейся в трубопроводной трассе, при повторном запуске насоса после его остановки. Поскольку в процессе работы насос подвержен загрязнению парафиновыми и другими отложениями, применяется методика его периодической промывки специальными растворами, подаваемыми с поверхности по той же трубопроводной трассе - эксплуатационной трубе НКТ, но в обратном направлении, т.е. сверху вниз. Обычные обратные клапаны не пропускают жидкость в этом направлении, а промывочные клапаны не обеспечивают защиту насоса от давления столба жидкости при работе в рабочем и остановочном режимах.
Известен клапанный узел, содержащий клапанную коробку с входным и выходным каналами, направляющую втулку, установленную между клапанным седлом и крышкой, и шаровой запорный элемент, дополнительно содержащий груз, выполненный в виде тела вращения, в шаровом запорном элементе выполнена замкнутая полость в форме тела вращения, центр которой смещен относительно центра шарового запорного элемента, а груз размещен с возможностью перемещения в полости (патент РФ 2107859, МПК F16K 15/04, опубликовано 27.03.1998).
Данное решение является достаточно сложным для реализации.
Известен клапан обратный, включающий корпус, седло, запорный элемент, выполненный в виде шара, установленный в ограничителе с отверстиями для протока жидкости. Ограничитель выполнен в виде клетки, закрепленной с помощью стопорного кольца, с возможностью увеличения проходного сечения между запорным элементом и ограничителем при осевом перемещении запорного элемента. Ограничитель выполнен с конусными отверстиями и конусными расточками для протока жидкости. Угол раствора конусных отверстий и расточек может находиться в диапазоне 1-20 градусов. Седло закреплено с помощью гайки и втулки. Для защиты резьбы втулка снабжена уплотнительным кольцом (патент на полезную модель №76379, МПК Е21В 34/00, опубликовано 20.09.2008).
Недостатком данного клапана является сложность конструкции в связи с наличием специального ограничителя с конусными отверстиями для запорного элемента.
Известен обратный промывочный клапан, содержащий корпус с верхней и нижней присоединительными резьбами, внутренней полостью, перекрытой в верхней части отборной решеткой, и сообщенными с внутренней полостью боковым и продольным каналами, седло, установленное в вертикальном участке бокового канала, и шариковый клапан, расположенный на седле с возможностью перемещения через внутреннюю полость и размещения в продольном канале и наоборот, снабжен установленным в верхней части продольного канала седлом под шариковый клапан, нижняя поверхность отбойной решетки выполнена вогнутой, а седла выполнены в виде конических втулок (патент РФ №2081997, МПК Е21В 34/06, опубликовано 20.06.1997).
Недостатком известного скважинного клапана является сложность его конструкции, недостаточное обеспечение защиты насоса от давления столба жидкости при работе в рабочем и остановочном режимах.
Предлагаемое устройство обеспечивает защиту насоса от давления столба жидкости при работе в рабочем и остановочном режимах, а также периодический пропуск специального раствора в обратном направлении в режиме промывки. Переключение предлагаемого клапана с рабочего на промывочный режим производится за счет того, что промывочный раствор подается под давлением, гарантированно превышающим давление столба жидкости при обычном режиме работы насоса.
Задача изобретения состоит в повышении эффективности работы насосной установки, в повышении надежности и срока эксплуатации скважинных насосов в скважинах.
Поставленная задача решается за счет того, что в клапане универсальном, содержащем расположенные в полом цилиндрическом корпусе шаровой запорный элемент в виде шарика, седло клапана, пружину, запорный элемент в виде шарика расположен в клапанном блоке, поджатом ступенчатой резьбовой втулкой и имеющем возможность скольжения в сквозном отверстии ступенчатой резьбовой втулки вдоль вертикальной оси, в корпусе клапанного блока, выполненном в виде ступенчатой втулки, расположены радиальные сквозные равномерно расположенные отверстия, при этом в исходном положении нижний торец резьбовой втулки расположен ниже отверстий с гарантированным перекрытием, а при расположении шарика в крайнем верхнем положении данные отверстия соединяют полость, расположенную выше клапанного блока, и полость, расположенную ниже клапанного блока.
Дополнительно во внутреннем сквозном отверстии корпуса клапанного блока выполнена проточка для установки седла клапана, имеющего сквозное отверстие и закрепленного в корпусе с помощью буксы, а выше расположения седла во внутреннем сквозном отверстии корпуса выполнена проточка для расположения шарика.
Дополнительно на торце буксы выполнены равномерно расположенные радиальные пазы для прохода промывочной жидкости, при этом нижний торец буксы предназначен для упора пружины.
Дополнительно пружина выполнена, например, в виде пакета тарельчатых пружин.
Дополнительно пружина предварительно сжата усилием, которое определяется рабочим давлением.
Изобретение поясняется чертежами.
Фиг.1 - продольный разрез клапана в остановочном режиме.
Фиг.2 - продольный разрез клапана в рабочем режиме.
Фиг.3 - продольный разрез клапана в промывочном режиме.
Клапан универсальный содержит полый цилиндрический корпус 1 с верхней внутренней и нижней наружной присоединительными резьбами, которые служат для встраивания клапана в колонну насосно-компрессорных труб. В корпусе 1 установлен клапанный блок 2, поджатый ступенчатой резьбовой втулкой 3, имеющий возможность скольжения в сквозном ступенчатом отверстии резьбовой втулки 3 вдоль вертикальной оси, состоящий из корпуса 4 в виде ступенчатой втулки, во внутреннем сквозном отверстии которого выполнена проточка для установки седла клапана 5, имеющего сквозное отверстие и закрепленного в корпусе 4 с помощью буксы 6, на торце которой выполнены равномерно расположенные радиальные пазы 7 для прохода промывочной жидкости, выше расположения седла 5 во внутреннем сквозном отверстии корпуса выполнена проточка для расположения запорного элемента в виде шарика 8, ограничивающая его вертикальное перемещение. В корпусе 4 клапанного блока 2 выполнены радиальные сквозные равномерно расположенные отверстия 9, при этом в исходном положении нижний торец резьбовой втулки 3 расположен ниже отверстий 9 с гарантированным перекрытием К, а при расположении шарика 8 в крайнем верхнем положении отверстия 9 соединяют полость А, расположенную выше клапанного блока 2, и полость Б, расположенную ниже клапанного блока.
Нижний торец буксы 6 предназначен для упора пружины 10, выполненной, например, в виде пакета тарельчатых пружин, при этом пружина предварительно сжата при помощи нажимной втулки 11 усилием, которое определяется рабочим давлением, т.е. давлением столба жидкости в вертикальном трубопроводе.
Клапан работает в трех режимах эксплуатации - рабочем, остановочном и промывочном.
В рабочем режиме (фиг.2) пружина предварительно сжата усилием, которое определяется рабочим давлением, т.е. давлением столба жидкости в вертикальном трубопроводе, жидкость под рабочим давлением подается от насоса снизу в полость Б, проходит через сквозное отверстие седла клапана 5, шарик 8 поднимается в крайнее верхнее положение, соединяет полость А, расположенную выше клапанного блока 2, и полость Б, расположенную ниже клапанного блока 2, жидкость проходит через радиальные сквозные равномерно расположенные отверстия 9 далее в трубопроводную трассу.
При остановке двигателя насоса (фиг.1) шарик 8 под действием собственного веса опускается, закрывает отверстие седла клапана 5 и клапан работает как обратный клапан, предохраняя систему от давления столба жидкости в трубопроводной трассе. При этом нижний торец резьбовой втулки 3 расположен ниже отверстий 9 с гарантированным перекрытием К.
При промывочном режиме (фиг.3) промывочная жидкость подастся в полость А под давлением, гарантированно превышающим рабочее давление. При этом клапанный блок 2 скользит в сквозном ступенчатом отверстии резьбовой втулки 3 вдоль вертикальной оси и сдвигается вниз, преодолевая усилие пружины, радиальные сквозные равномерно расположенные отверстия 9 выходят за пределы нижнего торца резьбовой втулки 3 и промывочная жидкость из полости А через сквозные равномерно расположенные отверстия 9 попадает в полость В и через равномерно расположенные радиальные пазы 7 для прохода промывочной жидкости проходит вниз в сторону напорного патрубка насоса.
Благодаря вышеописанным конструктивным особенностям клапана повышается его надежность и срок эксплуатации скважинных насосов, эффективность работы насосной установки.