Самоустанавливающийся магнитный клапан

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, в частности к установкам штанговых глубинных насосов, а именно к скважинным клапанам насоса для подъема жидкостей с больших глубин и может быть использована для эксплуатации нефтяных скважин, в том числе горизонтальных и наклонно-направленных.
Эксплуатация скважин установкам штанговых глубинных насосов (УШГН), зачастую осложняется снижением коэффициента подачи насоса, причинами которого могут быть кривизна ствола скважины, влияние свободного газа, вязкость продукции, засорение отложениями (АСПО, соли), что снижает коэффициент полезного действия (КПД) установки, приводит к потерям нефти.
Известен клапан штангового скважинного насоса (патент RU № 74426, МПК F04B 47/00, опубл. 27.06.2008 в бюл. № 18), включающий корпус, гнездо с каналом и стальной шаровой запирающий элемент с проволочной обоймой для уменьшения амплитуды и гидравлических сопротивлений перемещению элемента, гнездо выполнено из магнитного материала с наружными изолирующими поверхностями.
В данных клапанах для принудительного закрытия клапанов и уменьшения утечек через них используется магнитное поле. Недостатком данных клапанов является низкая надежность конструкции из-за разрушения магнита под воздействием ударных нагрузок шарика, так как ниодимовые магниты являются достаточно хрупкими. Также недостатком является снижение надежности работы из-за постепенного засорения седла клапана мелкими механическими примесями металлического происхождения - окалина, окислы металлов и пр.
Наиболее близким по технической сущности является самоустанавливающийся магнитный клапан штангового глубинного насоса (патент RU № 185543, МПК E21B 34/06, F04B 47/02, F16K 15/04, F04B 53/10, опубл. 10.12.2018 в бюл. № 34), содержащий корпус, в котором размещена клапанная пара, состоящая из шарика, взаимодействующего с металлическим седлом, под которым установлено магнитное кольцо, имеющее размеры, аналогичные седлу. В данных клапанах для принудительного закрытия клапанов и уменьшения утечек через них используется магнитное поле.
Недостатками данного клапана являются:
-низкая надежность конструкции, связанная с разрушением применяемых магнитов под воздействием ударных нагрузок запорного элемента (шарика), так как ниодимовые магниты являются достаточно хрупкими, что приводит к неработоспособности устройства.
- низкая работоспособность устройства, связанная с постепенным засорением седла клапана мелкими механическими примесями металлического происхождения - окалина, окислы металлов и пр.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности работы самоустанавливающегося магнитного клапана, обеспечивающего регулирование расхода жидкости и одновременно предотвращение обратного потока жидкости с помощью магнитного поля для уменьшения утечек, увеличения коэффициента подачи и КПД, а также предотвращения засорения седла клапана мелкими металлическими частицами и исключения разрушения магнитов.
Технический результат достигается самоустанавливающимся магнитным клапаном, содержащим корпус, в котором размещена клапанная пара, состоящая из шарика, взаимодействующего с металлическим седлом, и магниты.
Новым является то, что устройство дополнительно содержит держатель, установленный под корпусом и выполненный в боковой части с отверстиями, обеспечивающими размещение защитных магнитов, корпус в центральной части выполнен по меньшей мере с тремя проходными каналами, а в боковой части со ступенчатыми отверстиями, обеспечивающими размещение основных магнитов.
На фиг. изображена схема предлагаемого клапана, где корпус - 1, седло запорного органа - 2, запорный орган (шарик) - 3, проходные каналы - 4, ступенчатые отверстия - 5, основные магниты - 6, держатель - 7, отверстия - 8, защитные магниты - 9.
Сущность полезной модели.
Самоустанавливающийся магнитный клапан содержит корпус 1, в котором размещена клапанная пара, состоящая из шарика 3, взаимодействующего с металлическим седлом 2, и магниты 6.
Устройство дополнительно содержит держатель 7, установленный под корпусом 1 и выполненный в боковой части с отверстиями 8, обеспечивающими размещение защитных магнитов 9. Защитные магниты 9 обеспечивают защиту седла 2 от засорения при проходе жидкости, увеличивает коэффициент подачи и КПД.
Корпус 1 в центральной части выполнен по меньшей мере с тремя проходными каналами 4, а в боковой части со ступенчатыми отверстиями 5, обеспечивающими размещение основных магнитов 6. Боковое размещение основных магнитов 6 в корпусе 1 способствует уменьшению истирания, износа поверхности основных магнитов от ударных нагрузок запорного элемента 3, что повышает надежность конструкции и обеспечивает пропуск жидкости в открытом и удержание жидкости без утечек в закрытом положении.
В качестве основных и защитных магнитов 6, 9 устройство содержит ниодимовые магниты цилиндрической формы. Дополнительное фиксирование магнитов в пазах обеспечивается нанесением клея.
Устройство работает следующим образом.
При работе насоса под воздействием разряжения давления шарик 3 поднимается до корпуса 1, происходит всасывание добываемой жидкости.
При изменении хода плунжера и исключении разряжения давления металлический шарик 3 под воздействием магнитного поля основных магнитов 6 садится в седло 2 и надежно фиксируется в нем, исключая утечки даже при значительной кривизне ствола скважины (более 40 градусов), наличии свободного газа, высокой вязкости продукции.
Предлагаемая конструкция самоустанавливающегося магнитного клапана является надежной, обеспечивающей регулирование расхода воды и одновременно предотвращение обратного потока жидкости с помощью магнитного поля для уменьшения утечек, увеличения коэффициента подачи и КПД УШГН, а также предотвращения засорения седла клапана мелкими металлическими частицами и исключения разрушения магнитов.