САМОУСТАНАВЛИВАЮЩИЙСЯ КЛАПАН ШТАНГОВОГО ГЛУБИННОГО НАСОСА
SELF-ALIGNING VALVE OF BOTTOM HOLE PUMP

Предлагаемое изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в наклонных и горизонтальных скважинах.
Известен самоустанавливающийся клапан штангового глубинного насоса, выбранный в качестве аналога, предназначенный для работы в наклонно-направленных скважинах, включающий корпус клапана, установленного под заданным в соответствии с наклоном скважины углом к глубинному насосу, выполненным в диаметре, большем, чем диаметр глубинного насоса, и установленного эксцентрично относительно насоса, клапан снабжен механизмом управления, выполненным в виде груза, расположенного на клапанной клетке и сочлененного с центральным стержнем, шарнирно соединенным со штоком гидравлического амортизатора, связанного с опорой скольжения (патент №2241853, опубл. 10.12.2004 г.).
Недостатком известного клапана является то, что он работает только в наклонно-направленных скважинах и требует индивидуального изготовления под каждую скважину с заданным углом наклона, также он не пригоден для работы в горизонтальных скважинах. К тому же диаметр клапана больше диаметра насоса, что затрудняет размещение его в скважине, а иногда делает его невозможным. Причем конструкция клапана усложнена громоздким механизмом его управления.
Известен самоустанавливающийся клапан глубинного насоса, выбранный в качестве прототипа, включающий корпус, седло, конусный переводник, рабочий шар и второй шар, используемый в качестве груза, контактируемого с рабочим, центратор с проходными отверстиями и центральной осью, на которой эксцентрично закреплен массивный наклонный лоток-груз с наклонной и горизонтальной рабочими частями (патент №2382904, опубл. 27.02.2010 г.).
Недостатком известного клапана является то, что для удержания двух шаров требуется установка дополнительного конусного переводника. Консольная установка на центральной оси (болте) вращающегося массивного лотка-груза приводит к преждевременному износу болта и его люфту. Применение болта в качестве оси исключает возможность точной регулировки зазора между рабочим шаром и седлом. Использование гладкого ложа наклонного лотка и тем более горизонтальной части его не обеспечивает полной очистки поверхностей шаров от налипания на них битумно-песчанистых осадков (отложений), препятствующих нормальной работе клапана, т.е. надежному закрытию отверстия в седле.
Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение полной очистки шара от битумно-песчанистых отложений, точное регулирование зазора между шаром и седлом, повышение надежности работы клапана в горизонтальных скважинах.
Указанный технический результат достигается тем, что на одном конце центральной оси самоустанавливающегося клапана эксцентрично закреплен наклонный лоток, выполненный облегченным, а на другом конце в плоскости эксцентриситета наклонного лотка установлен массивный груз, стянутый гайкой и зафиксированный контргайкой, внутренняя поверхность наклонного лотка выполнена вогнутой с радиусом кривизны больше радиуса шара на величину оптимального зазора между седлом и шаром в открытом состоянии клапана, причем вогнутая поверхность наклонного лотка выполнена в виде ложа с продольными полозьями и промывочными каналами между ними.
Обеспечение полной очистки шара от битумно-песчанистых отложений осуществляется выполнением поверхности ложа вогнутой с продольными полозьями, имеющими малую контактную поверхность и промывочные каналы между ними.
Обеспечение точного регулирования зазора между шаром и седлом достигается выполнением внутренней поверхности наклонного лотка вогнутой с радиусом кривизны больше радиуса шара на величину оптимального зазора между седлом и шаром в открытом состоянии клапана.
Повышение надежности работы клапана в горизонтальных скважинных обеспечивается выполнением наклонного лотка облегченным.
На фиг. 1 представлен фронтальный разрез самоустанавливающегося клапана штангового глубинного насоса. На фиг. 2 показан горизонтальный разрез А-А наклонного лотка самоустанавливающегося клапана штангового глубинного насоса.
Самоустанавливающийся клапан (фиг. 1) состоит из корпуса 1, сочлененного с центратором 2, имеющим проходные отверстия 3. На одном конце центральной оси самоустанавливающегося клапана эксцентрично закреплен наклонный лоток 4, выполненный облегченным и имеющий вогнутую внутреннюю поверхность 5, по которой скатывается шар 6 под действием собственного веса. Зазор 7 между шаром 6 и наклонным лотком 4 обеспечивает оптимальное перемещение шара 6 из седла 8 и обратно при работе штангового глубинного насоса (на фигуре не показан). Седло 8 удерживается в гнезде (на фигуре не показано) корпуса 1 держателем 9 седла 8. Для точной регулировки зазора 7 путем перемещения центральной оси самоустанавливающегося клапана используется регулировочная гайка 10, которая накручивается на резьбовой выступ центратора 2 и фиксируется контргайкой 11. На центральной оси самоустанавливающегося клапана в плоскости эксцентриситета наклонного лотка 4 установлен массивный груз 12, стянутый гайкой 13 и зафиксированный контргайкой 14. Стыковка самоустанавливающегося клапана со штанговым глубинным насосом (на фигуре не показан) осуществляется при помощи переводника 15. В ложе 16 (фиг. 2) наклонного лотка 4 выступают продольные полозья 17, между которыми имеются промывочные каналы 18. Шар 6 располагается в ложе 16 между опорными площадками 19 и продольными полозьями 17.
Самоустанавливающийся клапан работает следующим образом.
При вертикальном положении самоустанавливающегося клапана его работа не отличается от классических клапанных устройств.
После спуска самоустанавливающегося клапана в горизонтальную скважину (на фигуре не показана) массивный груз 12 под действием силы тяжести разворачивает наклонный лоток 4 в горизонтальное положение. При этом шар 6 скатывается по вогнутой внутренней поверхности 5, садится в седло 8 и с помощью противодавления штангового глубинного насоса плотно закрывает всасывающее отверстие (на фигуре не показано) седла 8. В процессе перемещения плунжера (на фигуре не показан) штангового глубинного насоса вправо жидкость давит на шар 6, который, перемещаясь по вогнутой внутренней поверхности 5 наклонного лотка 4, открывает всасывающее отверстие седла 8 и закрывает зазор 7 между шаром 6 и наклонным лотком 4. При этом шар 6 скользит по продольным полозьям 17, имеющим малую контактную поверхность и промывочные каналы 18, что способствует продавливанию любых битумно-песчанистых отложений и самоочищению от них в процессе многократного, хаотичного вращения и прохождения шара 6 по продольным полозьям 17. Промывочные каналы 18 служат для освобождения ложа 16 наклонного лотка 4 от накопившихся частиц битума и мелкого песка.
Заявляемое изобретение позволяет обеспечить полное очищение шара от битумно-песчанистых отложений, точно регулировать зазор между шаром и седлом, повысить надежность работы клапана в горизонтальных скважинах.