Сливной клапан

 

Изобретение предназначено для выполнения подземного ремонта скважин и обеспечивает слив жидкости из колонны насосно-компрессорных труб при их подъеме и улучшение условий эксплуатации нефтяных скважин. Устройство включает корпус с радиальными отверстиями и размещенную в нем мембрану. Устройство имеет дополнительную мембрану. Она размещена в радиальном отверстии корпуса. Он имеет выступ с наклонным каналом. Канал выполнен в виде полости запорного клапана с седлом и шариком. Радиальное отверстие расположено по центру выступа, между мембранами установлено промежуточное опорное кольцо с кольцевой проточкой по наружной поверхности, соединенной с наклонным каналом, и с радиальным отверстием. Оно сообщает кольцевую проточку с мембранной полостью. 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при выполнении подземного ремонта скважин для слива жидкости из колонны насосно-компрессорных труб.

Известен сливной клапан, состоящий из патрубка с двухсторонней внутренней резьбой, в среднюю ненарезанную часть которого ввинчен штуцер с удлиненным концом и внутренним глухим отверстием, имеющий по наружной поверхности кольцевой надрез, перекрытый резиновым предохранительным кольцом. Металлический стержень, сброшенный в трубы перед подъемом, ударяется во выступающий внутрь удлиненный конец штуцера и отламывает его по линии надреза, открывая отверстие для слива жидкости из труб (А.А.Богданов. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти. - М.: Недра, 1968, с. 54).

Недостаток этого клапана состоит в том, что его нельзя применять в скважинах, оборудованных штанговыми насосами. В парафинистых скважинах с погружными насосами его применение тоже затруднено, так как металлический стержень, предназначенный для отламывания конца штуцера, застревает в парафине и насосные трубы поднимают с жидкостью, а во избежание загрязнения рабочего места при их работе применяют ограждения против разбрызгивания жидкости.

Известно устройство для слива жидкости из колонны насосно-компрессорных труб, содержащее корпус с элементами для связи с колонной труб и размещенную в корпусе боковую камеру, имеющую канал для слива жидкости, над которым установлен затвор, шарнирно соединенный с рычагом, выступающим из боковой камеры, узел для открытия затвора с элементами для связи с колонной штанг, установленный с возможностью взаимодействия со свободным концом рычага. При этом боковая камера над затвором заполнена вязкоупругим полиакриламидом, а узел для открытия затвора выполнен в виде двух разрезных колец, расположенных друг над другом в диаметрально противоположных направлениях и закрепленных пластинчатыми пружинами на колонне штанг (а.с. СССР N 1587177, кл. E 21 B 34/06, 1990).

Недостатком известного устройства является сложная конструкция и низкая эксплуатационная надежность. При обрыве штанг выше установленного клапана не произойдет открытие сливного канала и насосно-компрессорные трубы будут подняты на поверхность с жидкостью. Кроме того, на большой глубине трудно подобрать положение, при котором разрезные кольца не будет задевать за рычаг, особенно в наклонных скважинах, причем в последних могут вступить во взаимодействие с рычагом штанговые соединительные муфты, в результате чего откроется канал для слива жидкости.

Наиболее близким к предлагаемой конструкции является сливной клапан, включающий корпус с радиальными отверстиями и размещенную в нем мембрану (а. с. СССР N 968336, кл. E 21 B 34/06, 1982).

Недостаток такого клапана заключается в низкой надежности при его эксплуатации. В радиальном отверстии корпуса клапана установлена только одна мембрана, которая может разрушиться вследствие различных причин раньше рабочего ресурса насоса. При этом насос, не отработавший своего срока, и все насосное оборудование будут вынуждены поднимать на поверхность.

Техническим результатом изобретения является улучшение условий эксплуатации нефтяных скважин.

Необходимый технический результат выражается в повышении надежности клапана в работе.

Указанный технический результат достигается тем, что в сливном клапане, включающем корпус с радиальными отверстиями и размещенную в нем мембрану, согласно изобретению он снабжен дополнительной мембраной, размещенной в радиальном отверстии корпуса, который имеет выступ с наклонным каналом, выполненным в виде полости запорного клапана с седлом и шариком, при этом радиальное отверстие расположено по центру выступа, а между мембранами установлено промежуточное опорное кольцо с кольцевой проточкой по наружной поверхности, соединенной с наклонным каналом, и с радиальным отверстием, сообщающим кольцевую проточку с мембранной полостью. Мембраны выполнены из текстолита.

Установка двух мембран исключает произвольный слив жидкости в затрубное пространство. В результате расчетов и проведенных опытных работ определен материал и оптимальный ресурс прочности мембран, превышающий рабочий ресурс глубинного насоса. Благодаря этому до выхода из строя насоса разрушение мембран не произойдет, если ранее не потребуется какой-либо ремонт, например, из-за обрыва штанг.

В наклонном канале, выполненным в выступе корпуса и служащим запорным клапаном, шарик, прижатый к седлу, надежно перекрывает поток жидкости из трубы в затрубное пространство скважины при разрушении одной мембраны.

Выполнение выступа в корпусе обеспечивает размещение в радиальном отверстии двух мембран при низкой металлоемкости всего клапана.

На чертеже показан общий вид клапана в разрезе.

Сливной клапана состоит из корпуса 1 с двухсторонней внутренней резьбой и наружным выступом 2 с наклонным каналом 3, служащим запорным клапаном с седлом 4 и шариком 5, находящимся там же. В центральной части корпуса выполнено по центру выступа радиальное отверстие, соединяющее полость клапана с внешней средой. В отверстии последовательно размещены уплотнительная прокладка 6, первая мембрана 7, промежуточное опорное кольцо 8, вторая мембрана 9, уплотнительное кольцо 10 и опорное кольцо 11. С внешней стороны в отверстии установлена гайка 12. Промежуточное опорное кольцо имеет кольцевую проточку 13 по наружной поверхности в средней части и радиальное отверстие 14, сообщающееся с полостью кольцевой проточки, которая соединена с наклонным каналом в выступе корпуса. Клапан устанавливается на насосно-компрессорных трубах выше насоса.

Клапан работает следующим образом.

В начале работы подвергается износу первая мембрана 7, находящаяся под перепадом давлений: с одной стороны - под давлением, создаваемым столбом жидкости в трубе, с другой стороны - под давлением жидкости затрубного пространства скважины, которая поступает в межмембранную полость через наклонный канал 3 в выступе 2 корпуса 1 и кольцевую проточку 13, радиальное отверстие 14 промежуточного опорного кольца 8. При этом шарик 5 не препятствует проходу жидкости. Вторая мембрана 9 находится в равновесном состоянии, испытания с двух сторон одинаковые давления. Опорное кольцо 11, промежуточное опорное кольцо и мембраны удерживаются гайкой 12. Герметичность клапана обеспечивается уплотнительной прокладкой 6 и уплотнительным кольцом 10.

С течением времени первая мембрана разрушается и поток жидкости из трубы под давлением поступает в межмембранную полость, заполняя через радиальное отверстие и проточку промежуточного опорного кольца наклонный канал выступа. Шарик прижимается к седлу 4, и перетока жидкости в затрубное пространство не происходит. В работу вступает вторая мембрана.

При производстве ремонтных работ и подъеме скважинного оборудования на поверхность в трубах создают давление, обеспечивающее разрушение второй мембраны (или при необходимости последовательно двух мембран), и жидкость из колонны насосно-компрессорных труб сливается в затрубное пространство скважины.

Предлагаемый сливной клапан предельно прост по конструкции и надежен в эксплуатации.

Формула изобретения

Сливной клапан, включающий корпус с радиальными отверстиями и размещенную в нем мембрану, отличающийся тем, что он снабжен дополнительной мембраной, размещенной в радиальном отверстии корпуса, который имеет выступ с наклонным каналом, выполненным в виде полости запорного клапана с седлом и шариком, при этом радиальное отверстие расположено по центру выступа, а между мембранами установлено промежуточное опорное кольцо с кольцевой проточкой по наружной поверхности, соединенной с наклонным каналом, и с радиальным отверстием, сообщающим кольцевую проточку с мембранной полостью.

РИСУНКИ

Рисунок 1