ТРУБНЫЙ КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ
PIPE SAFETY VALVE

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти, в частности для предотвращения выброса нефти из скважины.
Известны конструкции трубных клапанов-отсекателей, включающие в себя корпус с продольным каналом, клапанные элементы с заслонкой на шарнире, перемещающуюся под воздействием пружин гильзу и гидравлически управляемый поршень, перемещающий гильзу, и гидравлическую контрольную линию [US 2998077 A, приоритет от 23.12.1957, US 3749119 A, приоритет от 19.11.1971].
Указанные конструкции применяются десятки лет, но имеют некоторые недостатки, выявленные в ходе эксплуатации. Одним из основных недостатков является сложность открытия клапана при высоком перепаде давления (когда давление снизу выше) или при негерметичности гидравлической линии.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является конструкция клапана-отсекателя [US 20030079880 A1, приоритет от 21.11.01], аналогичная вышеописанным конструкциям, в которой изогнутая заслонка клапана имеет выпуклую сферическую уплотняющую поверхность, а посадочное седло клапана - вогнутую коническую уплотняющую поверхность. Эти усовершенствования служат для улучшения герметизации клапана, за счет более эффективного использования разности давлений при прижатии к седлу заслонки, перекрывающей продольный канал в корпусе.
Недостаток данного устройства проявляется как следствие его основного преимущества - при необходимости возобновления работы требуется приложение большего усилия для открытия заслонки.
Задачей настоящего изобретения является разработка трубного клапана-отсекателя для герметизации внутрискважинного пространства при помощи клапана улучшенной конструкции, обеспечивающей облегченное открытие заслонки при запуске добычи из скважины.
Указанный технический результат достигается тем, что трубный клапан-отсекатель, содержащий корпус с продольным каналом, гильзу, окруженную пружиной, и клапанное устройство в виде закрепленной на шарнире заслонки, перекрывающей продольный канал, отличающийся тем, что верхняя поверхность заслонки со стороны, диаметрально противоположной шарниру, снабжена выступающей частью, обеспечивающей первоочередной контакт гильзы с заслонкой в точке максимального удаления от шарнира заслонки и выполненной изогнутой с возможностью плавного изменения момента при открытии заслонки.
Благодаря наличию выступающей части на верхней поверхности заслонки, контактирующей с гильзой во время открытия заслонки, гильза начинает контактировать с ней на максимальном удалении от шарнира заслонки, чем достигается максимальный момент открытия.
Контактирующая верхняя поверхность заслонки выполнена изогнутой, что способствует выполнению условия начала контакта с гильзой на максимальном удалении от шарнира и облегчает открытие заслонки при запуске добычи из скважины. Изогнутая поверхность может быть выполнена по синусоиде или параболе, либо другой формы.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая компоновка трубного клапана-отсекателя, продольный разрез; на фиг. 2 - вид сопряжения гильзы и клапана, продольный разрез.
К трубному клапану-отсекателю (фиг. 1) подведена гидравлическая управляющая линия 1, присоединенная к корпусу клапана-отсекателя 2 с продольным каналом. Во внутренней полости корпуса 2 расположен поршень 3, под которым размещена сдвигаемая гильза 4, на которую надета пружина 5. В нижней части корпуса 2 установлена уплотнительная задвижка 6 в виде заслонки, вращающаяся на шарнире 7 (фиг. 2) с возможностью перекрытия продольного канала корпуса 2. Верхняя поверхность 10 заслонки 6 со стороны, диаметрально противоположной расположению шарнира 7, имеет выступающую часть, выполненную изогнутой, например, по синусоиде или параболе. Начальный контакт гильзы 4 и задвижки 6 происходит в точке 9, максимально удаленной от шарнира 7. В таком случае создается максимальный момент открытия задвижки 6. Нижний край 8 гильзы 4 выполнен прямым и первоочередность контакта в точке 9 обеспечивается изогнутой формой верхней поверхности 10 заслонки 6. В некоторых вариантах исполнения возможно выполнение нижнего края 8 гильзы 4 со стороны, диаметрально противоположной расположению шарнира 7, с выступающей частью. Форма нижнего края 8 гильзы 4 в этих вариантах может быть любой: прямой, изогнутой или ломаной. При этом условия начального контакта нижнего края гильзы 8 с заслонкой 6 в точке 9 сохраняются.
Устройство работает следующим образом.
Для открытия уплотнительной задвижки 6 в гидравлическую линию 1 подается заданное давление, которое сдвигает поршень 3, который в свою очередь сдвигает гильзу 4. Контакт гильзы 4 и задвижки 6 происходит в точке 9, максимально, удаленной от шарнира 7. Этот контакт с продолжающимся давлением гильзы 4 создает момент, открывающую задвижку 6.
При прекращении подачи давления через гидравлическую линию 1, или при его снижении, гильза 4 и поршень 3 под действием пружины 5 сдвигаются в верхнее положение, в результате чего под действием перепада давления заслонка 6 закрывает отверстие в трубном клапане-отсекателе. Поток жидкости через клапан-отсекатель прекращается.
Указанное решение может быть применено для трубных клапанов-отсекателей с любым типом управления (гидравлическим, механическим, электрическим, магнитным). Проиллюстрированная схема приведена для клапана с гидравлическим управлением, но не исключает возможности использования для клапанов другого типа.