МОДУЛЬ КЛАПАНА ОБРАТНОГО БУРОВОГО

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при бурении или капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, добыче нефтесодержащей жидкости с помощью погружного насоса, в системах поддержания пластового давления.
Известен модуль клапана обратного бурового (патент №99814, Е21В 34/06, дата публикации 27.11.2010), содержащий клетку, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, установленная между клеткой и шаром, а седло установлено в клетке и закреплено цилиндрической обоймой с отверстием для прохода жидкости.
Недостатками известного модуля клапана обратного бурового является низкая надежность работы ввиду износа витков возвратной пружины по наружному диаметру о поверхность отверстия клетки при перемещении запорного элемента, в следствии этого происходит снижение работоспособности возвратной пружины, что приводит к уменьшению наработки модуля на отказ.
Известен модуль клапана обратного бурового (патент РФ №109203, Е21В 34/06, дата публикации 10.10.2011), взятый в качестве прототипа, содержащий клетку с отверстиями для прохода жидкости, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, установленная между клеткой и шаром, седло закреплено в клетке с помощью обоймы с отверстием для прохода жидкости. В клетке выполнено отверстие для ограничения перемещения шара и отверстие для выхода механических примесей, при этом диаметр отверстия для ограничения перемещения шара выполнен меньше, чем диаметр отверстия для установки седла, но больше, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины.
Недостатками известного модуля клапана обратного бурового являются:
- низкая надежность работы в виду того, что при перемещении запорного элемента и опирающейся на него пружины создается трение витков пружины о поверхность отверстия, в котором установлена пружина, при этом витки пружины изнашиваются по наружному диаметру, что ослабляет пружину, а в условиях значительной вибрации при работающем двигателе может привести к поломке пружины и отказу модуля клапана;
- выполнение выходных отверстий в клетке радиальными, расположенными под прямым углом к оси модуля приводит к резкому изменению направления потока при прохождении жидкости в модуле от входных отверстий к выходным, возникновению турбулентного течения жидкости, сопровождающегося интенсивным перемешиванием жидкости с пульсациями скоростей и давлений, что приводит к возникновению дополнительной вибрации устройства, снижению эксплуатационной надежности модуля клапана;
- увеличенный продольный габарит модуля в виду использования в конструкции клапана винтовой цилиндрической пружины, которая имеет значительную длину для оптимальной работы модуля клапана, что повышает массогабаритные характеристики модуля.
Задача полезной модели - создание модуля клапана обратного бурового повышенной эксплуатационной надежности.
Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении надежности работы модуля клапана обратного бурового за счет исключения абразивного износа возвратной пружины о стенки отверстия, в котором она установлена.
Технический результат достигается тем, что в модуле клапана обратного бурового, содержащем клетку, с отверстиями для прохода жидкости, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, установленная между клеткой и шаром, седло закреплено в клетке с помощью обоймы с отверстием для прохода жидкости, в клетке выполнено отверстие для ограничения перемещения шара, согласно полезной модели возвратная пружина выполнена конической, при этом конец пружины с меньшим диаметром установлен в выступе клетки, а конец пружины с большим диаметром установлен на шаре.
Размещение конца конической пружины с меньшим диаметром в выступе клетки, а конца пружины с большим диаметром на шаре позволяет обеспечить центрирование пружины, а также обеспечивает прохождение бурового раствора по касательной к виткам пружины, что снижает абразивный износ возвратной пружины, повышает надежность работы модуля и его ресурс работы.
Технический результат достигается также тем, что отверстия в клетке модуля для прохода жидкости выполнены продольными, что позволяет уменьшить турбулентность потока жидкости, обеспечивает плавное течение потока жидкости при прохождении через модуль, что снижает вибрацию устройства, повышает надежность работы модуля клапана бурового.
Кроме того, выполнение в модуле возвратной пружины конической позволяет уменьшить продольный габарит модуля, так как при сжатии конической пружины витки большего диаметра охватывают витки меньшего диаметра, что уменьшает высоту конической пружины в сжатом состоянии.
Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна 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 модуля клапана обратного бурового.
На фиг. 1 приведен общий вид модуля клапана обратного бурового, на фиг. 2 - вид модуля в рабочем положении.
Модуль клапана обратного бурового состоит из клетки 1, в центральном многоступенчатом отверстии 2 которой установлен затвор, выполненный в виде шара 3 с седлом 4, и возвратная коническая пружина 5, установленная между клеткой 1 и шаром 3 (фиг. 1). Один конец пружины 5 с меньшим диаметром установлен в центрирующем выступе 6, выполненном на дне клетки 1, а другой конец пружины 5 с большим диаметром установлен с опорой на шар 3.
Седло 4 установлено в отверстии 7 большего диаметра и закреплено обоймой, выполненной, в виде резьбовой втулки 8 с отверстием 9 для протока жидкости. В клетке 1 выполнены продольные отверстия 10 для прохода жидкости и отверстие 11 с буртиком 12 для ограничения перемещения шара, расположенные ниже седла 4.
Устройство работает следующим образом.
Рабочая жидкость, направление движения которой показано стрелками на фиг. 2, проходя через отверстие 9 резьбовой втулки 8, смещает шар 3 от седла 4 внутрь клетки 1, сжимая пружину 5 и прижимая шар 3 к буртику 12 отверстия 11. При этом открываются продольные отверстия 10 клетки 1, через которые поток жидкости выходит из модуля, плавно обтекая при этом шар 3 и витки конической пружины 5.
При прекращении подачи жидкости на вход модуля возвратная пружина 5 разжимается и прижимает шар 3 к седлу 4, надежно перекрывая входное отверстие 9 резьбовой втулки 8, тем самым предотвращая засорение забойного двигателя шламом (выбуренной породой), а также предотвращая возможные выбросы газа, нефти и растворов из скважины через бурильные и насосно-компрессорные трубы.
Использование модуля клапана обратного бурового предложенной конструкции позволяет повысить эксплуатационную надежность работы модуля, увеличить срок службы.