ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ДЛЯ ПОГРУЖНОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для предохранения погружной насосной установки от избыточного давления газо-жидкостной среды в случае отключения насосной установки.
В существующем нефтедобывающем оборудовании известны различные системы перепуска жидкостной среды, газов и их смесей из пространства за трубой колонны в погружной насосной установке. В частности известен клапан скважинный для глубинно-насосного оборудования, содержащий корпус, запорный орган с возможностью перемещения в полости корпуса и канал, сообщающий колонну и пространство за трубой колонны через полость корпуса, при этом в корпусе выполнено сквозное отверстие для монтажа клапана на колонне, запорный орган изготовлен в виде шарика и тарированной пружины и расположен в сменном ввертыше, размещенном в полости корпуса (RU №13388 U1, 1999).
Недостатком известной конструкции является ее повышенная металлоемкость, а также то, что конструкция клапана выступает за пределы колонны трубы, что недопустимо при применении их в насосно-погружных системах.
Известен также клапан внутрискважинный, содержащий корпус, запорный орган в виде шарика и тарированной пружины, каналы и сквозное отверстие для монтажа клапана на колонне, в корпусе расположена сквозная полость для перемещения запорного органа, запорный элемент которого выполнен в форме полого болта с фаской в нижней части, а фиксирующий элемент шарика запорного органа изготовлен в виде полой корзины (RU №33155 U1, 2003).
Недостатком его является ограниченные технические возможности и сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей.
Учитывая, что известные решения являются объектами другого назначения и касаются части конструкции заявляемого клапана, формула полезной модели составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности предохранения насоса погружной насосной установки от воздействия обратного давления среды в случае отключения электропитания насосной установки при одновременном увеличении срока эксплуатации клапана и стабильности его работы, а также упрощение конструкции и технологии изготовления. Технический результат заключается в использовании запирания проходного отверстия по площади, а не по линии,
как это имеет место в шариковых клапанах, в обеспечении четкой ориентации движения запирающего элемента по оси корпуса за счет ребер-направляющих, упрощение конструкции и технологии изготовления клапана за счет выполнения почти всех деталей методом токарной обработки, ввиду выполнения их с цилиндрическими поверхностями.
Для решения поставленной задачи предохранительный клапан для погружной насосной установки содержит корпус с проходным каналом и резьбой на входном и выходном участках корпуса для подсоединения к колонне насосно-компрессорных труб, проходной канал выполнен ступенчатым с седлом на большей ступени для взаимодействия с запорным элементом ступенчатой формы, выполненным с конической рабочей поверхностью на торце между ступенями, при этом меньшая ступень запорного элемента выполнена с ребрами-направляющими, формирующими каналы для прохода рабочей среды после открытия клапана в процессе работы погружной насосной установки, после клапана по ходу движения рабочей среды в канале большей ступени установлена ограничительная решетка, соединенная со шламовой трубой.
Также целесообразно, чтобы:
- ограничительная решетка была бы выполнена с двумя или тремя отверстиями, проходная площадь которых равна площади проходного сечения канала большей ступени.
- ограничительная решетка была бы зафиксирована в корпусе посредством стопорного кольца и буртика и выполнена с цилиндрическим хвостовиком, соединенным со шламовой трубой под натягом или посредством резьбы.
Указанные признаки полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, а именно обеспечения запирания проходного канала по плоскости контакта, а не по линии, и обеспечения перемещения запирающего элемента по оси корпуса за счет направляющих.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображен продольный разрез клапана при его работе в одну сторону;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 изображен продольный разрез клапана при его работе в другую сторону;
на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.
Согласно полезной модели предохранительный клапан для погружной насосной установки содержит корпус 1 (фиг.1-4) с проходным каналом 2 и резьбой 3 на входном и выходном участках 4, 5 корпуса 1 для подсоединения к колонне насосно-компрессорных труб (на чертежах не показано).
Проходной канал 2 выполнен ступенчатым с седлом 6 на большей ступени для взаимодействия с запорным элементом 7, также выполненным ступенчатой формы, выполненным с конической рабочей поверхностью 8 на торце между ступенями, при этом меньшая ступень запорного элемента выполнена с ребрами-направляющими 9, формирующими каналы 10 для прохода рабочей среды после открытия клапана в процессе работы погружной насосной установки. В канале 2 большей ступени после запорного элемента 7 по ходу движения рабочей среды установлена ограничительная решетка 11, соединенная со шламовой трубой. Целесообразно, чтобы ограничительная решетка 11 была бы зафиксирована в корпусе 1 посредством стопорного кольца 12 и буртика 13,а на торце ограничительная решетка 11 выполнена с цилиндрическим хвостовиком 14, соединенным со шламовой трубой 15 под натягом (фиг.1, 3) или посредством резьбы.
С целью повышения эффективности функционирования предохранительного клапана ограничительная решетка 11 выполнена с двумя (фиг.2) или тремя отверстиями 16, проходная площадь которых почти равна площади проходного сечения канала 2 большей ступени.
Технологичность конструкции достигается выполнением почти всех деталей клапана методом токарной обработки.
Предохранительный клапан срабатывает (фиг.3) при отключении (в том числе и аварийном) глубинного насоса, при этом внутри колонны существенно падает давление и столб среды, например, сырой нефти в скважине. За счет этого давления запорный элемент 7 опускается и запирает проходное отверстие проходного канала 2, при этом независимо от точки приложения давления среды запорный элемент 7 перемещается в канале меньшей ступени за счет наличия ребер-направляющих 9. Такое решение обеспечило защиту насоса от воздействия столба жидкой среды, находящейся над насосом в момент отключения насоса от источника питания.
В процессе функционирования насоса жидкая среда, перекачиваемая насосом снизу вверх во время разработки залежей, например нефти, перемещает запорный элемент 7 вверх, открывая при этом проходной канал 2 и пропуская жидкую среду за его пределы, далее среда проходит через ограничительную решетку 11 наружу. Ограничительная решетка 11 предназначена для ограничения перемещения запорного элемента 7, в который последний упирается с возможностью пропуска жидкой среды по каналу 2 вдоль каналов, ограниченных ребрами-направляющими 9, минуя большую ступень запорного элемента 7 и далее через отверстия ограничительной решетки 11.
Применение полезной модели позволяет существенно повысить надежность функционирования предохранительного клапана, а также упростить конструкцию и технологию изготовления.
Полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.