Клапан-отсекатель

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для предупреждения фонтанов нефти при добыче без глушения скважины. Клапан-отсекатель имеет корпус, в котором размещены шаровой затвор с седлом, толкатель, взаимодействующий с шариком. В клапане выполнен ползун с направляющей, в которой установлен толкатель. В верхней части толкателя имеется упор. Ползун снабжен собачкой, которая закреплена на ползуне шарниром. Ползун имеет канавку, с которой взаимодействует один конец собачки. Другой конец собачки взаимодействует с канавкой, выполненной в корпусе клапана. Клапан-отсекатель позволяет упростить конструкцию и обеспечить устойчивость режима глушения за счет выполнения в клапане ползуна с собачкой и их взаимодействия с упором толкателя с одной стороны и с шариком с другой и за счет крепления собачки на шарнире, положение которого определяется взаимодействием собачки с канавками в корпусе и на ползуне. Использование заявленного решения позволяет обеспечить надежное отсечение скважины от нефтяных проявлений на период, пока насос не работает. 2 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для предупреждения фонтанов нефти при добыче без глушения скважин.

Известен клапан для пропуска жидкости в одном направлении, содержащий шаровой элемент с двумя канавками, в которые входят два пальца, закрепленные в отверстиях корпуса и взаимодействующие с шаровым элементом при его движении, см. патент США N 4660596 по кл. F 16 K 5/06, опубл. 1986 г.

Недостатком этого клапана является то, что пальцы, установленные в отверстиях корпуса, снижают прочностную его надежность.

Известен клапан-отсекатель, содержащий затвор в виде тарельчатого клапана с присоединенным к нему сверху штоком, и привод затвора, присоединенный к всасывающему патрубку насоса и снабженный защелкой для соединения со штоком тарельчатого клапана, см. патент США N 4776401 по кл. 166-369, опубл. 1988 г.

Недостатком этого клапана-отсекателя является влияние перепада давления на затвор, что снижает надежность работы клапана.

Известен клапан-отсекатель, в корпусе которого установлен поворотный шаровой кран с цапфами и хвостовиком, поворот крана в цапфах осуществляется с помощью подшипников, см. авторское свидетельство СССР N 1546615 по кл. E 21 В 34/06, опубл. 1990 г.

Недостатком этого клапана-отсекателя является то, что устойчивость режима глушения достигается только после поворачивания шарового крана хвостовиком, что усложняет эксплуатацию.

Известен противовыбросовый клапан скважинного оборудования, содержащий корпус, выполненный ступенчатым по внутренней поверхности, с седлом и подпружиненным шариком относительно седла, см. авторское свидетельство СССР N 1778276 по кл. E 21 В 34/06, опубл. 1992 г.

Недостатком данного обратного клапана является то, что при прохождении потока жидкости в одну сторону он открыт, а при изменении направления потока всегда закрыт, и в том случае, когда необходимо какое-то время пропустить жидкость в направлении, запирающем клапан, выполнить эту операцию невозможно.

Известен клапан-отсекатель для перекрытия трубной колонны в скважине ниже вставного насоса после извлечения насоса из скважины, содержащий патрубок с отверстием и имеющий бурт, втулку с отверстием, в которой размещен шток, соединенный с всасывающим патрубком насоса, и имеющий бурт и пружинную защелку, см. патент Российской Федерации N 2007547 по кл. E 21 В 34/06, опубл. 1994 г.

Недостатком этого клапана является эксплуатационная сложность, так как работа клапана зависит от совмещения отверстий на патрубке и втулке, а пружинная защелка ненадежна в работе.

Известен отсекатель для колонны насосно-компрессорных труб, содержащий корпус, в котором размещены подпружиненный шаровой затвор с седлом, толкатель, взаимодействующий с шариком, см. патент Российской Федерации N 2049225 по кл. E 21 В 34/06, опубл. 1995 г. Отсекатель имеет шток, который взаимодействует с шариком при нажатии на него толкателя. В штоке выполнены пазы, в которые входят штыри, жестко закрепленные в опорной гайке.

Данное техническое решение принято за прототип изобретения.

Однако оно обладает недостатками.

Конструктивное выполнение отсекателя-прототипа сложно, наличие дополнительного штока, гайки, штырей, выполнение фигурных пазов на штоке - все это усложняет устройство. Устойчивость режима отсечения зависит от положения штырей.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи, позволяющей упростить конструкцию и обеспечить устойчивость режима отсечения после снятия насоса.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что клапан-отсекатель, имеющий корпус, в котором размещены подпружиненный шаровой затвор с седлом, толкатель, взаимодействующий с шариком, выполнен с ползуном, в направляющей которого установлен толкатель. Толкатель имеет упор в верхней части. Ползун снабжен собачкой. Собачка шарнирно закреплена на ползуне. Ползун имеет канавку, с которой взаимодействует один конец собачки. Другой конец собачки взаимодействует с канавкой, выполненной в корпусе клапана.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта.

Наличие в клапане ползуна с собачкой, которая закреплена на нем шарниром и взаимодействует с канавками, выполненными в ползуне и в корпусе, позволяет упростить конструкцию и обеспечить устойчивость режима глушения, так как после того, как насос поднят, собачка выходит из канавок и повисает на шарнире и не может войти в контакт с канавками, а шарик полностью перекрывает отверстие седла, обеспечивая надежное отсечение. Собачка ползуна входит в контакт с канавками только при опускании насоса при нажимании на упор толкателя. Рабочее положение клапана зависит от работы насоса, при отсутствии его скважина надежно отсечена от нефтяных проявлений клапаном-отсекателем.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено: на фиг. 1 - клапан-отсекатель; на фиг. 2 - узел А на фиг. 1 - элемент крепления собачки ползуна и размещения ее в канавках ползуна и корпуса.

Клапан установлен на колонне труб. Клапан состоит из корпуса 1, с выполненной в нем направляющей 3. В корпусе 1 установлено седло 2, шарик 4 с пружиной 5, поджатой гайкой 6. Толкатель 7 имеет упор 8 с отверстиями 9 и размещен в направляющей 3 корпуса 1 и в направляющей 11 ползуна 10.

На ползуне 10 на шарнире 13 установлена собачка 12, которая одним концом заходит в канавку 14 в корпусе 1, а другим концом заходит в канавку 15 в ползуне 10.

Работа клапана заключается в следующем.

Клапан устанавливают на колонне труб в исходном положении толкателя 7 (как показано на фиг. 1) и спускают в скважину на глубину отбора нефти. Во время спуска в скважину, так как толкатель 7 отжимает шарик 4 от седла 2, вода через отверстие седла 2, вокруг шарика 4 и через отверстия 9 заполняет колонну труб. После спуска по внутреннему пространству колонны труб спускают штанговый глубинный насос, который своим торцом нажимает на упор 8. Толкатель 7, установленный в направляющих 3 и 11, перемещается вниз и еще больше отжимает шарик 4 от седла 2, сжимая пружину 5, поджатую гайкой 6 с другой стороны. Когда упор 8 дойдет до ползуна 10, он начнет перемещаться, но ползун 10 удерживается собачкой 12 за канавку 14 в корпусе 1. Перемещение толкателя 7 с канавкой 15 освободит собачку 12, и она начнет поворачиваться одновременно с движением ползуна 10 и, выйдя из канавок 15 и 14, повиснет на шарнире 13 вертикально. Штанговым насосом будут добывать нефть. Когда необходимо заменить насос, его поднимают. Тогда пружина 5 прижимает шарик 4 к седлу 2 и приподнимает толкатель 7. На толкателе 7 ползун 5 поднимается вверх, но так как собачка 12 висит вертикально и не может войти в контакт с канавками 14 и 15, шарик 4 полностью закрывает отверстие в седле 2. Клапан закрыт и при подъеме насоса предохраняет внутреннее пространство колонны труб от попадания в него нефти с высоким пластовым давлением. При спуске нового насоса, он нажимает на упор 8 и отжимает шарик 4. Можно вновь добывать нефть. Работа с клапаном заканчивается, когда поднимают трубы.

Предложенный клапан-отсекатель может быть изготовлен промышленным способом, что подтверждают испытания опытного образца, и это обуславливает, по мнению заявителя, его соответствие критерию "промышленная применимость".

Наличие в клапане ползуна с собачкой, крепление собачки и взаимодействие с упором толкателя, связанным с расположением насоса позволяет - упростить конструкцию, так как взаимодействие толкателя с ползуном через шарнирно закрепленную собачку конструктивно просто; - обеспечить устойчивость режима глушения, так как собачка вертикально висит на шарнире после подъема насоса и не может взаимодействовать с толкателем до тех пор, пока необходимо отсечение скважины и пока не будет опущен в скважину для работы новый насос.

Формула изобретения

Клапан-отсекатель, имеющий корпус, в котором размещены подпружиненный шаровой затвор с седлом, толкатель, взаимодействующий с шариком, отличающийся тем, что в нем выполнен ползун с направляющей, в которой установлен толкатель, имеющий упор в верхней части, ползун снабжен собачкой, шарнирно закрепленной на нем, и имеет канавку, с которой взаимодействует один конец собачки, а другой ее конец взаимодействует с канавкой, выполненной в корпусе.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2