КЛАПАН ОБРАТНЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и может быть использована в нефтяной промышленности, в частности во внутрискважинном эксплуатационном оборудовании, и может применяться при добыче пластовой жидкости, профилактических работах, промывке и освоении скважины.
Известен клапан обратный реверсивного действия (патент РФ № 65598, МПК F16K 1/38, дата публ. 10.08.2007), который содержит корпус с конической поверхностью посадочного седла, клапан обратного действия с наружной ответной конической поверхностью посадочного седла, клапан прямого действия с наружной ответной конической поверхностью клапана обратного действия. Клапан обратный снабжен также цилиндрической пружиной и гайкой ограничительной для клапана прямого действия, упором с наружной резьбой и проходными отверстиями для потока жидкости, контргайкой, цилиндрической пружиной для клапана обратного действия и регулировочной гайкой.
Недостатком известного клапана обратного реверсивного действия является низкая надежность при эксплуатации из-за возможности попадания твердых частиц, содержащихся в пластовой жидкости, между коническими поверхностями посадочных седел клапанов прямого и обратного действия, что может привести к потере герметичности и работоспособности клапанов.
Недостатками известного клапана являются также то, что при проведении профилактических работ промывочная жидкость проходит между витками сжатой цилиндрической пружины клапана обратного действия, что увеличивает гидравлическое сопротивление потоку жидкости и ускоряет износ пружины. Известный клапан обладает также низкими функциональными возможностями ввиду невозможности работы клапана в глубинных скважинах при больших перепадах давления скважинной жидкости.
Известен клапан обратный реверсивный (патент № 2449192, МПК F16K 15/04, дата публ. 27.04.2012), содержащий цилиндрический корпус с отверстием, в котором размещены клапаны прямого и обратного действия, включающие запорные элементы с посадочными седлами с входными и выходными каналами для прохода жидкости, возвратную цилиндрическую пружину для клапана обратного действия, взаимодействующую с регулировочной гайкой, ступенчатый цилиндрический клапанный модуль, установленный в ступенчатое отверстие корпуса с образованием кольцевых зазоров, при этом в модуле выполнены разнонаправленные отверстия для установки посадочных седел клапанов прямого и обратного действия, расположенные на оси, совпадающей с осью корпуса, соединенные с непересекающимися наклонными, осесимметричными выходными и входными каналами для прохода жидкости соответственно, при этом запорный элемент клапана прямого действия и ограничитель его перемещения установлены в верхней части модуля, а запорный элемент клапана обратного действия размещен в нижней части модуля с возможностью взаимодействия с упором, установленным на втором конце возвратной пружины, снабженным посадочным отверстием для запорного элемента клапана обратного действия и отверстиями для прохода жидкости.
Недостатками известного клапана обратного реверсивного являются низкие функциональные возможности клапана ввиду невозможности работы клапана в глубинных скважинах из-за низкого максимального порога открытия клапана обратного действия при проведении профилактических работ, связанных с промывкой оборудования. Это обусловлено тем, что возвратная пружина клапана обратного действия, выполненная в виде цилиндрической винтовой пружины, что не позволяет обеспечить большого диапазона регулировки перепада давления, необходимого при промывке подклапанного пространства в глубинных скважинах.
Недостатком известного клапана обратного реверсивного является также большие габаритные размеры, которые обусловлены большими габаритными размерами возвратной цилиндрической пружины при достижении необходимых силовых характеристик устройств.
Задача полезной модели - разработка клапана обратного реверсивного с функциональными возможностями, обеспечивающими работу устройства в глубинных скважинах.
Технический результат - расширение функциональных возможностей работы клапана, повышение максимального порога открытия клапана обратного действия при промывке скважинного оборудования.
Указанный технический результат достигается тем, что в клапане обратном реверсивном, содержащем цилиндрический корпус с отверстием, в котором размещены клапаны прямого и обратного действия, включающие запорные элементы с посадочными седлами, с входными и выходными каналами для прохода жидкости, возвратную пружину для клапана обратного действия, взаимодействующую с регулировочной гайкой, при этом запорный элемент клапана обратного действия размещен с возможностью взаимодействия с упором, установленным на втором конце возвратной пружины, снабженным посадочным отверстием для запорного элемента клапана обратного действия и отверстиями для прохода жидкости, согласно полезной модели возвратная пружина для клапана обратного действия выполнена в виде пакета последовательной сборки тарельчатых пружин.
Выполнение регулируемой возвратной пружины для клапана обратного действия в виде пакета последовательной сборки тарельчатых пружин позволяет расширить функциональные возможности клапана обратного реверсивного при работе в глубинных скважинах, обеспечивая допустимое давление столба пластовой жидкости на клапан не менее 300 атмосфер.
Кроме того, применение в клапане реверсивном для клапана обратного действия пакета последовательной сборки тарельчатых пружин позволяет снизить габариты (общую длину) клапана.
Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».
Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения клапана обратного реверсивного.
На фиг. 1 изображен общий вид клапана обратного реверсивного, запорные элементы закрыты. На фиг. 2 показан клапан обратный реверсивный при восходящем потоке жидкости. На фиг. 3 - клапан обратный реверсивный при обратном протоке жидкости при проведении профилактических работ.
Клапан обратный реверсивный содержит цилиндрический корпус 1 с ступенчатым отверстием 2, в котором установлен ступенчатый цилиндрический клапанный модуль 3 с кольцевыми зазорами 4 и 5. В модуле 3 выполнены разнонаправленные отверстия 6 и 7, соединенные с непересекающимися наклонными осесимметричными каналами 8 и 9 соответственно, размеры и количество которых зависят от проходного сечения клапана обратного реверсивного. В отверстиях 6 и 7 установлены кольцевые седла 10 и 11 и запорные элементы (шарики) 12 и 13, образующие клапаны прямого и обратного действия соответственно. Клапанный модуль 3 снабжен ограничителем 14 осевого перемещения шарика 12. В ограничителе 14 выполнены отверстия 15 для прохода жидкости. Шарик 13 поджат пакетом последовательно установленных тарельчатых пружин 16 посредством упора 17, в котором выполнено отверстие 18 для размещения шарика 13 и продольные отверстия 19 для прохода жидкости. Регулирование сжатия пакета тарельчатых пружин 16 осуществляется регулировочной гайкой 20, установленной с помощью резьбового соединения в корпусе 1.
Клапан обратный реверсивный работает следующим образом.
При включении насоса под действием восходящего потока добываемая жидкость последовательно проходит через отверстие регулировочной гайки 20, внутреннюю полость пакета тарельчатых пружин 16, продольные отверстия 19 упора 17 и попадает в кольцевой зазор 5. При этом клапан обратного действия закрыт, так как шарик 13 поджат пакетом пружин 16 к седлу 11. Далее жидкость, проходя через каналы 8 и отверстие 6, поднимает шарик 12 над седлом 10 и выходит через отверстия 15 ограничителя 14 в трубу НКТ (не показано).
При остановке насоса под действием столба пластовой жидкости возникает перепад давлений между зонами, расположенными до и после клапана обратного реверсивного, при этом шарик 12 садится на седло 10, перекрывая обратный поток жидкости в полость 5. При этом клапан обратного действия остается закрытым (шарик 13 надежно поджат пакетом тарельчатых пружин 16 посредством упора 17 к седлу 11). Таким образом, столб жидкости удерживается в колонне НКТ, предотвращая обратное вращение рабочих органов насоса.
При проведении профилактических работ, связанных с промывкой оборудования от отложения солей, гидратов парафинов и других твердых образований и осуществляющихся после остановки насоса и закрытия клапана прямого действия, в колонну НКТ подают промывочную жидкость под давлением, превышающим эксплуатационное, которая проходит через кольцевой зазор 4 клапана обратного реверсивного, по каналам 9 в отверстие 7 и, преодолевая силу упругости пакета тарельчатых пружин 16, отжимает шарик 13 от седла 11 и прижимает его в отверстие 18 упора 17, что предотвращает перемещение шарика 13 в поперечном направлении относительно оси клапана обратного реверсивного. Далее промывочная жидкость проходит через продольные отверстия 19 упора 17, внутреннюю полость пакета пружин 16 и отверстие гайки 20 и выходит к насосу, обеспечивая его промывку.
Предложенная конструкция клапана обратного реверсивного позволяет повысить его функциональные возможности, обеспечивая высокую надежность срабатывания клапана реверсивного при работе в глубинных скважинах.