Клапан газлифтной сильфонный

 

Использование: при эксплуатации скважин газлифтных способом. Обеспечивает повышение надежности работы клапана при одновременном расширении области его применения за счет защиты сильфона от высокого наружного давления и снятия пиковых нагрузок. Сущность изобретения, устройство включает полый корпус. Он выполнен с входными и выходными каналами . Имеется узел зарядки, узел обратного клапана и шток с затвором. Кроме того, устройство содержит седло с проходным отверстием и узел демпфирования. Последний выполнен в виде сильфона. Он установлен на штоке концентрично. Нижним концом он связан со штоком, Верхним коНщом связан с корпусом. С ним он образует камеру высокого давления. Она частично выполнена вязкой жидкостью. Устройство имеет дополнительное седло. Оно выполнено с проходным отверстием. Оно размещено в камере высокого давления и делит ее на верхнюю и нижнюю полости, С дополнительным седлом связана направляющая. Она выполнена в виде цилиндра. Он имеет .радиальные отверстия. Он установлен ка штоке концентрично. На верхнем торце штока установлен шар, Он установлен с возможностью перекрытия проходного отверстия у дополнительного седла в крайнем нижнем положении штока. Шар выполнен из твердосплавного материала. Верхний торец штока выполнен плоским. Направляющая установлена на штоке с образованием кольцевого зазора. Площадь поперечного сечения зазора определяется из приведенного выражения, фиг.1. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Е 21 В 34/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4833934/03 (22) 01.06.90 (46) 23,08.93, Бюл. N 31 (71) Особое конструкторское бюро по проектированию нефтегазодобывающих машин и оборудования (72) Н. И. Бекиров и В, M. Браславский (73) Особое конструкторское бюро по проектированию нефтегазодобывающих машин и оборудования ою(54) ГАЗ Л И ФТ Н Ы Й СИЛ Ь Ф О Н Н Ы Й КЛ АПАН (57) Использование: при эксплуатации скважин газлифтных способом. Обеспечивает повышение надежности работы клапана при одновременном расширении области его применения эа счет защиты сильфона от высокого наружного давления и снятия пиковых нагрузок. Сущность изобретения, устройство включает полый корпус, Он выполнен с входными и выходными каналами. Имеется узел зарядки, узел обратного клапана и шток с затвором. Кроме того, устройство содержит седло с проходным отверИзобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации гаэлифтным способом сверхглубоких скважин.

Цель изобретения — повышение надежности работы клапана при одновременном расширении области его применения за счет защиты сил ьфона от высокого наружного давления и снятия пиковых нагрузок.

На фигуре изображен клапан газлифтный сильфонный.

Клапан состоит из полого корпуса 1с входными "А" и выходными "Б" каналами и

„„ „„1836544 АЗ стием и узел демпфирования. Последний выполнен в виде сильфона, Он установлен на штоке концентрично. Нижним концом он связан со штоком, Верхним койцом связан с корпусом, С ним он образует камеру высокого давления. Она частично выполнена вязкой жидкостью, Устройство имеет дополнительное седло. Оно выполнено с проходным отверстием. Оно размещено в камере высокого давления и делит ее на верхнюю и нижнюю полости, С дополнительным седлом связана направляющая, Она выполнена в виде цилиндра. Он имеет радиальные отверстия. Он установлен на штоке концентрично, На верхнем торце штока установлен шар, Он установлен с возможностью перекрытия проходного отверстия у дополнительного седла в крайнем нижнем положении штока, Шар выполнен из твердосплавного материала, Верхний -орец штока выполнен плоским. Направляющая установлена на штоке с образованием кольцевого зазора. Площадь поперечного сечения зазора определяется из приведенного выражения. фиг.1. жестко соединенными с ним узла зарядки 2 и узла обратного клапана 3, В корпусе 1 установлены, жестко связанные шток 4 с затвором 5, седло 6 и узел демпфирования состоящий из установленного концентрично на штоке 4 сильфона 7, связанного нижним своим концом со штоком 4, а верхним с корпусом > и образующего тем самым с последним камеру в.:сокогс давления "В," частично заполненную вязкой жидкостью, направляющей 8 с радиальными отверстиями "Г" и свободно установленной на верхнем торце штока 4, ара 9.

1836544

Направляющая 8 концентрично установлена в камере высокогодавления "В" образует дополнительное седло с проходным отверстием "Д",делящим камеру высокого давления "В" на верхнюю и нижнюю полости, 5

Шар 9 свободно установлен wa верхнем торце с возможностью перекрытия проходного отверстия "Д" дополнительного седла ° в крайнем верхнем положении штока 4.

Клапан работает следующим образом, Через узел зарядки 2 верхняя полость камеры высокого давления "В" заполняется азотом до расчетного давления. При эторм сильфон 7 воспринимает это зарядное давление через проходное отверстие "Д". Затвор 5 закрывает седло 6,расположенное в корпусе 1. Клапан закрыт, а проходное отверстие "Д" в узле демпфирования открыто.

При установке клапана в скважину, наружное давление действует на сильфон 7 и он начинает сжиматься. Затвор 5 отходит от седла 6, когда давление снаружи превосходит зарядное давление. Клапан открывается, а проходное отверстие "Д" начинает „ закрываться.

Вязкая жидкость, заполняющая сильфон, медленно перетекает через проходное отверстие "Д" с нижней полости камеры высокого давления "В" в верхнюю, обеспечивая тем самым плавность хода затвора 5 и штока 4. Шар 9 выполнен из твердосплавного материала, плотность которого превышает плотность вязкой жидкости и в соответствии с этим суммарная площадь поперечного сечения радиальных отверстий

"Г" направляющей 8 настолько больше площади поперечного сечения кольцевого зазора, что исключается подъем шара 9 гидравлическими силами, а постоянный контакт шара 9 со штоком 4 позволяет перекрыть проходное отверстие "Д". Зависимость площадей определяется из выражения:

,.> rsv.

4<1ш4(1) где тз — площадь поперечного сечения кольцевого зазора;

d® — диаметр шара;

g — ускорение свободного падения;

Р— плотность материала шара; р>к — плотность вязкой жидкости; 4 — площадь поперечного ce eH R коль 55 цевого пространства между штоком и сильфоном;

vc — максимальная скорость перемещения сильфона;

f> — суммарная площадь поперечного сечения радиальных отверстий направляющей.

При полном ходе затвора 5 вверх (клапан полностью открыт) сильфон 7 сжимается до упора, т. е, шар 9 под действием штока

4 перекрывает проходное отверстие "Д" и отсекает верхнюю полость камеры высокого давления "В" от нижнеей полости, т. е. полости сильфона. Дальнейшее повышение давления снаружи не воспринимается сильфоном 7. Сильфон 7 полностью разгру>кен от действия на него внешних сил, а внутри него давление равное давлению снаружи.

При снижении давления снаружи сильфон 7 начинает разжиматься и стремиться принять свое первоначальное положение..

Шток 4 совершает ход, однако так как шар 9 со штоком 4 не связаны, а контактируют по одной точке, то шар 9 по-прежнему будет закрывать проходное отверстие "Д", сообщающее нижнюю полость камеры высокого давления "В", т. е. полость сильфона, с верхней полостью, заполненной азотом, до тех пор, пока давление снаружи, а следовательно и внутри сильфона 7 не станет равным давлению зарядки. Только после этого шар 9 откроет проходное отверстие "Д".

При этом сильфон 7 воспримет давление, равное давлению зарядки и не превосходящее допустимое значение. Шар 9 под действием силы тяжести опустится на шток 4.

Клапан будет закрываться, а проходное отверстие "Д" в узле демпфирования будет в открытом положении. Медленное перетекание жидкости из верхней полости камеры высокого давления "В" в нижнюю полость, т. е. полость сильфона 7, через проходное отверстие "Д" обеспечит плавность хода затвора 5.

Формула изобретения

Газлифтный сильфонный клапан, включающий полый корпус с входными и выходными каналами, узел зарядки, узел обратного клапана и установленные в корпусе шток с затвором, седло с проходным отверстием и узел демпфирования, выполненный в виде установленного концентрично на штоке сильфона, связанного нижним концом со штоком, а верхним — с корпусом, с образованием с последним камеры высокого давления, частично заполненной вязкой жидкостью, дополнительного седла с проходным отверстием, размещенного в камере высокогсг давления и делящего ее на верхнюю и нижнюю полости, жестко связанной с дополнительным седлом направляющей, выполненной в виде цилиндра с .радиальными отверстиями и установленной концентрично на штоке, и шара, свободно

1836544

fk ч, fpo)f3 2

Составитель H.ÁåêèðoB

Редактор А.Полионова Техред М.Моргентал Корректор А,Мотыль

Заказ 3014 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 установленного на верхнем торце штока с возможностью перекрытия проходного отверстия дополнительного седла в крайнем верхнем положении штока, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения надежности работы клапана при одновременном расширении области его применения эа счет защиты сильфона от высокого наружного давления и снятия пиковых нагрузок, шар выполнен иэ твердосплавного материала, а верхний торец штока выполнен плоским, при этом направляющая установлена на штоке с образованием кольцевого зазора, площадь поперечного сечения которого определяется из выражения

4d q(Ь - — 1)

Рж

5 где f> — площадь поперечного сечения кольцевого зазора;

d — диаметр шара; рш — плотность материала шара; р — плотность вязкой жидкости;

"0 f< — площадь поперечного сечения кольцевого пространства между штоком и сильфоном; ч — максимальная скорость перемещения сильфона;

f>< — суммарная площадь поперечного сечения радиальных отверстий направляющей.

g — ускорение свободного падения.