Газлифтный клапан

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при газлифтной эксплуатации скважин. Сущность изобретения: газлифтный клапан включает корпус 1 с входными 7 и выходными отверстиями, привод. Последний выполнен в виде сильфона 2, установленного в верхней части корпуса с образованием герметичной камеры со сжатым газом. С сильфоном своим верхним концом связан шток 3. На нижнем конце штока размещен затвор. Под затвором установлено седло 6. Затвор выполнен в виде металлического каркаса 4 с навулканизированной на нем сферой 5 из упругого нефтестойкого материала. Металлический каркас выполнен в виде перпендикулярных штоку дисков разного диаметра, больший из которых расположен по центру сферы, а меньшие - по разные стороны от него на одинаковом расстоянии. В качестве упругого нефтестойкого материала используют смесь на основе нитрильного каучука или полиуретан. В нижней части седла установлен ограничитель 8 хода затвора. Выполненная таким образом пара затвор-седло повышает надежность работы клапана за счет обеспечения герметичности при многократных ударных нагрузках. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобыче и предназначено для газлифтной эксплуатации нефтяных скважин, а также может быть использовано для освоения скважин.

Известен газлифтный клапан, состоящий из корпуса, сильфона, пружины, штока, затвора и седла (1).

Основным недостатком этого клапана является низкая надежность и работоспособность запорного узла, снабженного пружиной, ввиду быстрого нарушения герметичности пары затвор - седло.

Известно также клапанное устройство для исследования и перекрытия скважины, содержащее корпус, затвор из эластичного материала, два седла, размещенные одно над другим, и ограничитель, причем в нижнем седле параллельно его оси выполнен канал (2).

Недостатком этого клапанного устройства является ненадежность работы затвора из эластичного материала, который принудительно продавливается через нижнее седло то в одну, то в другую сторону, что приводит к выходу его из строя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является газлифтный клапан, включающий полый корпус с выходными и входными отверстиями, привод, выполненный в виде сильфона, заполненного сжатым газом шток затвор и седло (3).

Существенным недостатком этого клапана является ненадежность в работе из-за быстрого его выхода из строя от многократных ударов шарика о седло, приводящее к потере герметичности пары шарик - седло.

Целью изобретения является повышение надежности работы газлифтного клапана за счет обеспечения герметичности пары затвор - седло при многократных ударных нагрузках.

Достигается это тем, что он снабжен ограничителем хода затвора, установленным в нижней части седла, а затвор выполнен в виде металлического каркаса с навулканизированной на нем сферой из упругого нефтестойкого материала, в качестве которого использована смесь на основе нитрильного каучука или полиуретана, причем металлический каркас выполнен в виде перпендикулярных штоку дисков разного диаметра, больший из которых расположен по центру сферы, а меньшие - по разные стороны от него на одинаковом расстоянии.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Оно состоит из полого корпуса клапана 1, привода, выполненного в виде сильфона 2, установленного в верхней части корпуса с образованием с ним герметичной камеры, заполненного сжатым газом. Сильфон 2 жестко соединен со штоком 3, нижняя часть которого выполнена в виде металлического каркаса 4 с навулканизированной на нем сферой-затвором 5 из упругого нефтестойкого материала. При этом металлический каркас выполнен в виде перпендикулярных штоку дисков разного диаметра, больший из которых расположен по центру сферы, а меньшие - по разные стороны от него на одинаковом расстоянии, а в качестве упругого нефтестойкого материала использована смесь на основе нитрильного каучука или полиуретан, или другой материал: в нижней части корпуса клапана 1 имеется седло 6 под запорное устройство-затвор 5, а сбоку отверстие 7 для ввода газа, а в нижней части седло 6 снабжено ограничителем хода затвора 8.

Принцип работы этого клапана заключается в следующем. Газ из кольцевого пространства скважины через отверстие 7 попадает в корпус клапана 1, действует на нижнюю поверхность сильфона 2 и на сечение затвора 5. Ввиду разности площадей этих сечений сильфон 2 сжимается. При этом шток 3 вместе с затвором 5 отрывается от седла 6, открывая доступ для газа в насосно-компрессорные трубы. При снижении давления в затрубном пространстве до давления заправки сильфона и менее сильфон 2 разжимается и затвор 5 садится на седло 6. При ударе штока с затвором о седло ввиду наличия на затворе упругого нефтестойкого покрытия никаких деформаций седла не происходит. Кроме того, наличие ограничителя 8 в нижней части седла предотвращает засасывание затвора в седло клапана и разрушение сильфона, а при износе седла обеспечивается герметизация самоуплотнением путем упора затвора в ограничитель и принятия формы седла.

Следует отметить, что прочность связи материалов из резиновой смеси с металлом является основным показателем, характеризующим качество резинометаллических изделий, которые в процессе эксплуатации находятся под действием статических, динамических и ударных нагрузок. Основным фактором, влияющим на прочность связи навулканизированной резиновой смеси к металлу, является поверхность контакта. В этой связи в предлагаемом изобретении очень удачно использована конструкция каркаса, состоящего из дисков разной величины, жестко соединенных между собой, имеющих значительно большую площадь контакта и прочность сцепления, чем в известных типах каркасов: цилиндрических, сферических, тарельчатых и др.

Изготовление предлагаемого устройства не представляет трудностей. Для этого шток с каркасом предварительно вставляют в специальную пресс-форму и заливают резиновой смесью, что выполнимо в любых резиновых цехах.

Внедрение разработанного газлифтного клапана на скважинах позволяет: повысить надежность герметичности пары седло - затвор и долговечность работы клапана ввиду предотвращения деформации седла; сократить затраты, связанные с ревизией и заменой газлифтных клапанов; сэкономить значительный объем газа высокого давления за счет предотвращения утечек в газлифтном клапане; повысить эффективность газлифтной добычи.

Формула изобретения

1. ГАЗЛИФТНЫЙ КЛАПАН, включающий полый корпус с входными и выходными отверстиями, привод, выполненный в виде сильфона, установленного в верхней части корпуса с образованием с ним герметичной камеры, заполненной сжатым газом, шток, верхним концом связанный с сильфоном, затвор, размещенный на нижнем конце штока, и установленное под затвором седло, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности его работы за счет обеспечения герметичности пары затвор-седло при многократных ударных нагрузках, он снабжен ограничителем хода затвора, установленным в нижней части седла, а затвор выполнен в виде металлического каркаса с навулканизированной на нем сферой из упругого нефтестойкого материала, причем металлический каркас выполнен в виде перпендикулярных штоку дисков разного диаметра, больший из которых расположен по центру сферы, а меньшие - по разные стороны от него на одинаковом расстоянии.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругого нефтестойкого материала используют смесь на основе нитрильного каучука.

3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что в качестве упругого нефтестойкого материала используют полиуретан.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2