КЛАПАН ОБРАТНЫЙ ДЛЯ СКВАЖИННОЙ ДОБЫЧИ НЕФТИ

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для промывки приема и полости электроцентробежных насосов от налипших твердых взвешенных частиц песка, асфальтосмолистых веществ и солей.
Известно, что на выходе из электроцентробежного насоса (ЭЦН) в насосно-компрессорных трубах (НКТ) устанавливаются обратный и сбивной клапаны. Обратный клапан при остановке насоса предупреждает излив жидкости из НКТ в скважину и раскручивание вала насоса в обратном направлении. Сбивной клапан позволяет, напротив, освободить НКТ от жидкости для подъема оборудования при ремонте (А.А. Богданов. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. М.: Недра. 1968. С. 52-54). Излив жидкости из НКТ в скважину осуществляют сбросом в НКТ груза, который, долетев до сбивного клапана, ломает его и образует отверстие, соединяющее полость НКТ с затрубным пространством.
Известен клапан скважинного центробежного насоса (Патент RU 72268), содержащий корпус с внутренней и внешней присоединительными резьбами и закрепленным в нем седлом и размещенный в канале ограничителя осевого перемещения шариковый запорный элемент. Седло клапана снабжено посадочной проточкой под уплотнительное кольцо и зафиксировано относительно корпуса цилиндрической втулкой и шайбой с отверстиями для прохода пластовой жидкости. В верхней части корпуса клапана установлен патрубок с ввинченной в него трубой шламоуловителя, снабженной радиальными отверстиями для прохода пластовой жидкости. Шайба с отверстиями для прохода пластовой жидкости зафиксирована от осевого перемещения относительно корпуса клапана посредством пружинного кольца, а патрубок монтируется в корпусе посредством шпонки с пружинным кольцом.
Общим недостатком приведенных аналогов является невозможность промывки ЭЦН при засорении приемной части, а также закачки различных химических реагентов через насос в скважину.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является клапан обратный (патент RU №141160), Обратный клапан электроцентробежной установки для скважинной добычи нефти, включающий корпус с верхним и нижним присоединительными резьбами, посадочное седло для клапана, закрепленное неподвижно внутри корпуса, сферический запорный клапан, ограничитель хода клапана, стопорное кольцо ограничителя, согласно полезной модели, выполнено ступенчатой формы с удлиненным внутренним цилиндрическим выступом для посадки клапана и сквозными окнами в его верхней части, на наружной поверхности цилиндрического выступа со скользящей посадкой размещена гильза с окнами и крышкой со сквозными отверстиями, а снизу гильзы размещена пружина, опирающаяся на тарельчатую часть посадочного седла, закрепленного в корпусе контрагайкой, при этом стопорное кольцо размещено в верхней части цилиндрического выступа, а верхняя часть наружной поверхности гильзы содержит гофрированную манжету, герметизирующую полость между гильзой и корпусом клапана.
Одним из недостатков обратного клапана является тот факт, что при промывке жидкость с химическими реагентами попадает во внутреннее пространство корпуса клапана, где установлена пружина. Пружина подвергается воздействию химически агрессивной среды, и в результате появляется большая вероятность ее невозвратности в исходное положение, вследствие чего будет нарушен режим эксплуатации и потребуется проводить капитальный ремонт скважины. Также для создания обратного перетока жидкости из НКТ в насос с устья при помощи лубрикатора на скребковой проволоке приходится спускать груз, а перед подъемом подземного оборудования и в случае проведения ремонтных работ производить сброс патрубка в НКТ.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы клапана при добыче нефти известными способами. Это, в свою очередь, повысит эффективность использования насосного оборудования и объектов разработки и приведет к увеличению добычи нефти.
Клапан обратный состоит из корпуса, который выполнен составным из верхнего 1 и нижнего 2 резьбовых патрубков, корпуса 3, сформированного из верхней 4 (конфузор) и нижней 5 (диффузор) камер, соединенных между собой цилиндрическим каналом 6 с возможностью прохождения через него в обоих направлениях шара 7, выполненного из эластичного материала. Между патрубком 1 и корпусом 3, а также патрубком 2 и корпусом 3 для прохода жидкости установлены перфорированные ограничительные решетки 8 и 9. На верхнюю часть резьбового патрубка 1 навернута муфта 10.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен клапан обратный во время работы насоса (при добыче нефти).
На фиг. 2 представлен клапан обратный при остановке насоса.
На фиг. 3 представлен клапан обратный при прокачке через него химических реагентов.
Клапан обратный работает следующим образом.
При работе насоса, под действием восходящего потока добываемой жидкости, движение шара 7 ограничивается перфорированной решеткой 8, что обеспечивает проток жидкости. При этом поток жидкости (на фиг. 1 поток жидкости обозначен стрелками), обтекая шар 7, устремляется в насосно-компрессорные трубы (не обозначены) и выносится из скважины на поверхность.
В случае снижения производительности насоса или возрастания токовых нагрузок в приводе (из-за засорения или нарастания солеотложений на рабочих органах) насос останавливают, либо может произойти аварийная автоматическая остановка насоса.
В этом случае со стороны устья агрегатом, например, ЦА-320 рабочая жидкость по насосно-компрессорным трубам силой давления жидкости запирает проходное сечение цилиндрического канала 6 упругим шаром 7, работающим как клапан. При достижении расчетного давления, на которое откалибровано отверстие канала 6, резиновый шар 7 под влиянием сил упругости начинает «течь» и принимает форму цилиндра, вдавленного в калиброванное цилиндрическое отверстие. При достижении шаром 7 нижней камеры 5, резиновый шар 7 принимает свою исходную форму, упираясь в решетку 9, реализуя возможность излива жидкости из колонны НКТ в насос т.е. обеспечивая функцию сбивного клапана.
Для удаления отложений солей, гидратов, парафинов или других нежелательных твердых образований на рабочих органах насоса, закачивают в полость колоны насосно-компрессорных труб химические реагенты (фиг. 3), обтекая клапан 9, в полость насоса и тем самым очищая от различных отложений поверхность деталей насоса. После обработки полости насоса химическими реагентами избыточное давление снимается, включается скважинный насос, и под его воздействием шар 7 перемещается в верхнюю часть 4 камеры, в состояние, соответствующее фиг. 1. Клапан обратный удерживает столб жидкости над собой и облегчает запуск насоса в работу.
Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает более эффективную эксплуатацию насосной установки за счет повышения межремонтного периода работы с помощью периодической очистки и уменьшения риска поломки насоса. Это, в свою очередь, повысит эффективность использования и насосного оборудования, и объектов разработки, что, безусловно, приведет к дополнительной добыче нефти при снижении эксплуатационных затрат.