Предохранительный скважинный клапан

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Цель-упрощение конструкции при одновременном повышении безопасности эксплуатации и увеличение надежности. Клапан содержит корпус (К) трубчатой формы, состоящий из верхнего фиксатора 5, держателя 6 верхнего уплотнения , трубчатой распорки 7, кольца-гайки 8 пружины 15с кожухом 9, нижней мефты 10. Внутри К размещен ползун (П) 12, в К выполнен канал 21 для подвода рабочей жидкости , по обе стороны которого расположены герметизирующие прокладки 20 и 24. При подаче рабочей жидкости в каналы 22 и 21 происходит заполнение герметичного объема между П12 и К. Ползун 12 имеет разные сечения и под давлением жидкости перемещается вниз. Пружина 13 и подвижные детали погружены в жидкость и изолированы от добывающей жидкости. Возврат П12 к верхнему положению осуществляется пружиной 13. Открытие запорного узла 14 осуществляется при нажатии на него П12. Разработано монтажное устройство, обеспечивающее быстрый и безопасный монтаж и демонтаж узлов клапана. 1 з.п. ф-л, 9 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Е 21 В 34/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ т

6. Фис.!

1 (21) 4355170/03 (22) 28.01.88 (46) 30.05.92. Бюл. М 20 (71) Мерип Ойл Тула Интернэшнл (FR) (72) Жан-Люк Жакоб (FR) (53) 622.276(088.8) (56) Патент США М 4161219, кл. 166/324, 1971, Патент США Q 4252197, кл. Е 21 В 34/10, 1981. (54) ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ СКВАЖИННЫЙ КЛАПАН (57) Изобретение относится к нефтегазовой промышленности. Цель — упрощение конструкции при одновременном повышении безопасности эксплуатации и увеличение надежности. Клапан содержит корпус (К) трубчатой формы, состоящий из верхнего фиксатора 5, держателя 6 верхнегоуплотне,, Ы,, 1738094 А3 ния, трубчатой распорки 7, кольца-гайки 8 пружины 15 с кожухом 9, нижней мефты 10.

Внутри К размещен ползун(П) 12, в К выполнен канал 21 для подвода рабочей жидкости, по обе стороны которого расположены герметизирующие прокладки 20 и 24. При подаче рабочей жидкости в каналы 22 и 21 происходит заполнение герметичного объема между П12 и К, Ползун 12 имеет разные сечения и под давлением жидкости перемещается вниз. Пружина 13 и подвижные детали погружены в жидкость и изолированы от добывающей жидкости; Возврат П12 к верхнему положению осуществляется пружиной 13. Открытие запорного узла 14 осуществляется при нажатии на него П12.

Разработано монтажное устройство, обеспечивающее быстрый и безопасный монтаж и демонтаж узлов клапана. 1 з.п, ф-л, 9 ил.

1738094 ступающей по линии 2, когда в последней 40

50

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности.

Цель изобретения — упрощение конструкции при одновременном повышении безопасности эксплуатации и увеличении надежности.

На фиг. 1 представлена вертикальная плоскость предохранительного клапана, вид в аксиальном сечении; на фиг. 2, 3 и 4— клапан, увеличено, на фиг. 5 — клапан в закрытом состоянии; на фиг. 6 — герметичный объем, содержащий жидкость для гид- равлического управления; на фиг. 7, 8 и 9— схемы, иллюстрирующие приспособление для монтажа согласно изобретению и его применение.

Предохранительный клапан, снабженный муфтой-приемником 1, в которой предусмотрена линия подачи жидкости для гидравлического управления 2, выемка 3 для крепления и средство фиксации клапана (заплечик 4).

Клапан содержит клапанный корпус трубчатой формы, состоящий иэ нескольких деталей, скрепленных друг с другом: корпус верхнего фиксатора 5, держатель 6 верхнего уплотнения, трубчатая распорка 7, блокировочное кольцо-гайка 8, кожух прижины 9, нижняя муфта 10, корпус заслонки 11.

Внутри клапанного корпуса установлен трубчатый ползун 12, имеющий возможность продольного перемещения в корпусе между нижним положением (соответствующим открыванию), показанным на фиг. 1, и верхним положением (соответствующим закрываниЮ), показанным на фиг. 5. Возврат ползуна к верхнему положению осуществляется возвратной пружиной 13 при подаче команды по гидравлической жидкости, посоздается давление.

В нижней части корпус заслонки 11 содержит подвижной перекрывающий орган, состоящий в данном примере иэ заслонки

14, шарнирно установленной на упомянутом корпусе с возможностью поворота между положением открывания с отведением в сторону (фиг. 1) и полджением закрывания, когда упомянутая заслонка перекрывает клапанный корпус за счет наложения на имеющееся на корпусе герметизирующее уплотнение (фиг. 5). Возврат заслонки 14 в положение закрывания осуществляется пружиной 15, расположенной вокруг ее шарнирной оси. Вместо такого перекрывающего органа обычного типа может применяться и любой другой, например шаровой орган. у которого перекрывание обеспечивается его сферической частью, приспособленной к продольному перемещению с

35 соответствующим поворотом между положениями открывания и закрывания (возврат шарика и в последнее положение осуществляется пружиной).

Под действием гидравлического управления,полэун 12 перемещается до своего нижнего положения до тех пор, пока не упрется в носок 16, при этом ползун отводит в сторону перекрывающий орган 14 и удерживает его в положении открывания.

Если случайно или по команде давление гидравлической жидкости резко падает, то возвратная пружина 13 вызывает перемещение ползуна вверх до его верхнего положения, при котором он убирается в нижнюю муфту

10 (фиг. 5). В результате перекрывающий орган 14 высвобождается и под действием собственной пружины 15 закрывается.

Как и обычно, нижняя муфта 10 снабжена клапаном уравновешивания 17, который в процессе открывания приводится в действие в начале опускания полэуна от кулачка

18 ползуна, с тем, чтобы обеспечить выравнивание давлений снизу и сверху перекрывающего органа 14.

В корпусе фиксатора 2 имеется крепежная система со стопорами 19, возможно применение любой известной конструкции.

Она предназначается для установки клапана в эксплуатационнуютрубу и обеспечивает крепление клапана в муфте-приемнике 1.

В основание корпуса фиксатора.5 ввинчен держатель верхнего уплотнения 6. Снаружи на держателе имеется выемка, она открывается книзу и имеет форму, приспособленную для размещения прокладки 20 верхнего уплотнения. Прокладка размещается непосредственно над каналом 21 для поступления гидравлической жидкости, выполненным в держателе верхнего уплотнения.

Прокладка 20 фиксируется в своей выемке за счет трубчатой распорки, расположенной вокруг держателя верхнего уплотнения 2, в распорке также есть канал

22 для поступления гидравлической жидкости. Каналы 21 и 22 сообщаются друг с другом и имеют сообщение с линией подачи в муфте-приемнике, когда в ней установлен клапан.

Кроме того, в держатель верхнего уплотнения 6 с помощью верхнего выступа 23 ввинчен кожух пружины 9, располагающийся вокруг возвратной пружины.13. Снаружи на верхнем выступе предусмотрена выемка, она открывается вверх, а форма ее обеспечивает размещение прокладки нижнего уплотнения 24, Эта прокладка также размещается непосредственно под каналами поступления гидравлической жидкости, 1738094

20

30

55 она фиксируется в своей выемке блокировочным кольцом-гайкой 8, навинчиваемым на держатель верхнего уплотнения 6. Вместе с тем кольцо-гайка 8 обеспечивает фиксацию трубчатой распорки 7 (нижняя часть которой упирается в верхнее ребро кольцагайки), кроме того, кольцо-гайка образует предельный упор при навинчивании выступа 23 кожуха 9.

У основания выступа 23 имеется внутренний заплечик, ограничивающий перемещение полэуна 12 вверх, образуя упор для своего кольца-гайки 25, рассмотренного ниже.

В своей нижней части кожух пружины 9 свинчен с нижней муфтой 10, которая образует внутри упомянутого кожуха заплечик

26. Для достижения герметичности клапанного корпуса на этом уровне предусмотрено герметизирующее уплотнение 27.

Тогда как система крепежа 19 клапана размещается над двумя герметиэирующими прокладками 20 и 24, возвратная пружина 13 размещается под этими прокладками в кольцевом гнезде, ограниченном внешней поверхностью ползуна 12 и внутренней поверхностью кожуха 9.

Верхний конец пружины 13 упирается во вспомогательное монтажное кольцо 28, смонтированное вокруг ползуна 2Э с возможностью перемещения вдоль него. Поокружности вспомогательного кольца имеется выемка 30 в виде кольцевой канавки, способствующая его фиксации при монтаже, что будет подробно рассмотрено ниже, В верхнем положении вспомогательное кольцо 28 упирается в кольцо-гайку 25, навинченную на ползун 12, снабженный с этой целью резьбой на его внешней зоне. При завершении навинчивания кольцо-гайка 25 входит в упор с небольшим заплечиком 31, устроенным на внешней поверхности ползуна между двумя участками различного диаметра.

Нижний конец пружины 13 упирается во внутреннюю втулку 32, установленную подвижно на ползуне 12. Ход упомянутой втулки 32 вниз по полэуну ограничивается нижним упором 29. Упор 29 образуется заплечиком, устроенным на внешней поверхности ползуна 12 между двумя участками различного диаметра, втулка 32 состоит из двух участков. образующих упорную поверхность для упомянутого заплечика.

Кроме того, в своем нижнем положении относительно клапанного корпуса втулка 32 накладывается на внутренний заплечик 26, образующий верхний выступ муфты 10. По окружности втулки 32 имеется выемка 33 в форме кольцевой канавки, способствующая

6 ее фиксации во время монтажа, как и вспомогательное кольцо 28.

Гидравлическая жидкость, состоящая из жидкой смазки; поступает в клапанный корпус по линии 2 и каналом 22 и 21 и останавливается на поверхности раздела клапанного корпуса и муфты-приемника за счет герметиэирующих уплотнений 20 и 24, расположенных с обех сторон от упомянутых каналов, и заполняет герметичный объем, находящийся между ползуном 12 и клапанным корпусом, этот объем схематично показан на фиг. 6.

Такой герметичный объем ограничивается у поверхности раздела ползуна и клапанного корпуса с одной стороны верхним герметизирующим уплотнением 34. помещенным над местом поступления гидравлической жидкости с упором в верхний участок ползуна определенного. диаметра, и с другой стороны нижним герметизирующим уплотнением 35, расположенным в выемке ниже по соседству с нижним концом возвратной ружины 13, это уплотнение упирается в нижний участок ползуна, диаметр которого превышает диаметр упомянутого верхнего участ :а.

Различие в диаметрах двух участков ползуна определяется уже упомянутыми заплечиками 31 и 29, из-за разницы в сечениях гидравлическая жидкость воздействует на ползун.

Нижнее уплотнение 35устроено в выемке муфты 10 и располагается ниже в районе втулки 32. Уплотнения 34 и 35 относятся к тороидальному типу.

В рассматриваемом примере верхнее уплотнение 34 размещается в выемке плавающего поршня 36, на внешней поверхности упомянутого плавающего поршня предусмотрено дополнительное уплотнение 37, обеспечивающее герметичность у поверхности раздела поршня и клапанного корпуса (вначале приложения давления от гидравлической жидкости плавающий поршень 36 испытывает смещение вверх до своего упорного положения с целью обеспечения крепления).

В случае крепежной системы обычного типа плавающего поршня 36 нет, и верхнее уплотнение 34 располагается непосредственно в выемке держателя верхнего уплотнения 6.

При создании избыточного давления в линии гидравлического управления возвратная пружина 13 и подвижные детали (в особенности втулка 32) полностью погружены в жидкую смазку и изолированы от протекающего потока, конфигурация герметичного объема, содержащего гидравлическую жид1738094 кость, позволяет прочищать этот объем, что предотвращает контактирование пружины и деталей с коррозионным газом, Вместе с тем возвратная пружина и подвижныедетали защищены от любого проникновения или осадка, благодаря этому пружина может быть изготовлена из стали с большим модулем упругости, что увеличивает ее эксплуатационные возможности и позволяет применять клапан на больших глубинах.

Очень важно и значительное уменьшение вероятности аварии при закрывании нового клапана по сравнению с известными.

Новый клапан можно демонтировать, не подвергаясь опасности отпускания возвратной пружины 13, Действительно, когда ползун 12 оттянут, то пружина остается зажатой вокруг него между верхним кольцомгайкой 25 и нижней втулкой 32, которая входит в упор в заплечик 29, что схематично показано на фиг. 9.

Саму пружину также можно легко установить или снять по отношению к ползуну с помощью монтажного приспособления, показанного в разрезе на фиг. 7, Приспособление состоит из каркаса 38, расположенного вдоль оси и образованного в данном примере трубой. Такой трубчатый каркас снабжен органами с отводными шипами 39 и 40, расположенными на двух различных. уровнях. Эти органы могут состоять из простых винтов, ввинчиваемых в резьбовые отверстия каркаса, их разделяет расстояние, незначительно меньшее расстояния, разделяющего вспомогательное кольцо 28 и втулку 32 в комплексное из ползуна и пружины (фиг. 9). Винты 39 и 40 приспособлены к проникновению в углубления 30 и 33 упомянутого кольца и упомянутой втулки.

Кроме того, монтажное приспособление содержит натяжной стержень 41, снабженный опорными шайбами 42 и 43 у вспомогательного кольца 28 и втулки 32 соответственно. С шайбами взаимодействуют гайки 44, 45 удерживающие их на стержне 41.

Монтаж возвратной пружины 13 на ползуне 9 осуществляется следующим образом.

Втулка 32 надевается на затяжной стержень

41 у опорного органа 43, 45. Затем на втулку

32 устанавливается отпущенная пружина, Пружина покрывается вспомогательным кольцом 28 и опорной шайбой 42. Соответствующая гайка 44 обеспечивает сжимание пружины до тех пор, пока выемки во втулке

32 и в кольце 28 не окажутся против фиксирующих винтов 39 и 40.

Затем ввинчивают упомянутые винты и демонтируют затяжной стержень 41 за счет отвинчивания одной иэ гаек 43, 45, в результате получают узел, показанный на фиг. 8.

Ползун 12 вставляют снизу и навинчивают кольцо-гайку 25 на него, пружина 13 оказывается зажатой вокруг ползуна в состоянии начала сжатия. Тогда можно снять каркас 38, отвинтив винты 39 и 40.

Герметизирчюшие прокладки 20 и 24 легко снимаются на месте без полного демонтажа клапана. Такое преимущество имеет особое значение на практике, поскольку прокладки испытывают действие трения при опускании клапана, подвергаясь при этом опасности разрушения.

Замена упомянутых прокладок осуществляется путем отвинчивания кожуха 9 и держателя верхнего уплотнения 17 отвинчиванием кольца-гайки 8 и снятием трубчатой распорки 7. После этого можно снять старые прокладки и установить новые. Монтаж идет в обратной последовательности.

Формула изобретения

1. Предохранительный скважинный клапан, включающий приемную муфту с проточкой и со средствами установки в эксплуатационной колонне, трубчатый корпус, в нижней части которого размещен подвижный запирающий элемент, в верхней части — крепежный узел для закрепления в приемной муфте, трубчатый ползун, установленный внутри корпуса с возможностью продольного перемещения и открывания при движении вниз запирающего элемента, возвратную. пружину, размещенную в кольцевом зазоре между ползуном и корпусом с возможностью взаимодействия с ползуном при перемещении его в крайнее верхнее положение с одновременным закрытием запирающего элемента, узел гидравлического перемещения трубчатого ползуна вниз, имеющий в корпусе канал подвода жидкости, герметичную камеру для подводимой жидкости, образованную корпусом и трубчатыми полэуном, выполненным в виде дифференциального поршня, установленного с возможностью движения вниз при создании давления в герметичной камере, верхнюю и нижнюю герметизирующие прокладки, расположенные вокруг корпуса над и под каналом подвода жид кости с возможностью обеспечения герметичности в пространстве между корпусом и приемной муфтой, и узел крепления корпуса в приемной муфте, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции при одновременном повышении безопасности его эксплуатации и увеличения надежности, он снабжен монтажным кольцом, установленным с воэможностью скольжения вдоль ползуна, и имеющим на наружной поверхности кольцевую выемку для его фиксации монтажным приспособлением, кольцомгайкой, нижней муфтой и нижней втулкой, 9

1738094

20

27

22

Фиг, 3

Фиг,2 корпус клапана выполнен из держателя верхнего уплотнения, имеющего снаружи углубление под верхнюю герметизирующую прокладку, а в нижней части канал для подвода жидкости, кожуха, размещенного сна- 5 ружи возвратной пружины и навинченного на держатель верхней герметизирующейпрокладки верхней частью, имеющей выступ с наружной выемкой под нижнюю герметизирующую прокладку, трубчатой 10 распорки, размещенной вокруг держателя верхней герметизирующей прокладки между нижней и верхней герметиэирующими прокладками и выполненной с каналом; гидравлически связанным с каналом подвода. 15 жидкости, и установленной с возможностью фиксации в своей нижней части кольцомгайкой, с образованием упора для выступа кожуха пружины и навинченной на держатель верхнего герметизирующего уплотне- . 20 ния и выполненной с возможностью блокировки нижней герметизирующей прокладки, нижняя муфта навинчена на основание кожуха пружины с образованием внутри кожуха заплечика для взаимодействия с 25 нижней втулкой, запирающий элемент размещен в нижней части нижней муфты, узел крепления имеет верхний упор, выполненный на трубчатом полэуне, и размещен над верхней герметизирующей прокладкой, а возвратная пружина — ниже нижней герметизирующей прокладки в кольцевом зазоре, образованном частью герметичного объема для приема жидкости между верхним упором и нижней втулкой, установленной с возможностью передвижения вокруг ползуна, в нижней части которого выполнен упор для ограничения хода вниз нижней втулки относительно ползуна, а нижняя часть упомянутой втулки выполнена с возможностью взаимодействия с верхним торцом нижней муфты, причем по окружности нижней втулки выполнено углубление для ее фиксации монтажным приспособлением.

2. Клапан по и. 1, отличающийся тем, что герметичная камера для подводящей жидкости образована между полэуном и корпусам верхним герметиэирующим уплотнением, размещенным в выемке над каналом подвода жидкости:с.упором в верхний участок ползуна;, и нижним герметизирующим уплотнени ч, размещенным в выемке ниже конца воздратнбй пружины с упором в нижней части: ползуна, диаметр которого превышает диаметр верхнего участка ползуна.

1738094

37

Зб

34 б

Я

Л

88

29

Фиаб

1738094

Фиг. 7

Фи8, 8

Составитель E.Молчанова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор: H.Ревская. Редактор М.Товтин

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1910 Тираж Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5