Клапан

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для разобщения зон спускаемой в скважину колонны труб и затрубного пространства, а также для разобщения полостей различного оборудования при проведении ремонтных, изоляционных и исследовательских работ. Клапан содержит полый корпус с входным и выходным отверстиями, запорный элемент из упругого эластичного материала, снабженный жестким элементом, форма и размер которого соответствуют перекрываемому проходному отверстию седла. При этом в периферической части запорного элемента выполнено по крайней мере два канала, а седло на входе в проходное отверстие в зоне соприкосновения с контактной поверхностью запорного элемента снабжено участком с плавной криволинейной поверхностью. Технический результат заключается в повышении надежности работы клапана и упрощении его конструкции за счет устранения причины возникновения реактивных струй из-за преград на пути потока жидкости. 3 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для разобщения зон спускаемой в скважину колонны труб и затрубного пространства, а также для разобщения полостей различного оборудования при проведении ремонтных, изоляционных и исследовательских работ.

Известен клапан, содержащий полый корпус с боковыми отверстиями, и запорный элемент, выполненный в виде гильзы из упругого эластичного материала, закрепленной внутри корпуса и перекрывающей с зазором зоны боковых отверстий (SU165758 C1).

При небольшом перепаде давления промывочная жидкость перетекает из затрубного пространства во внутреннюю полость бурильных труб через боковые отверстия в корпусе и зазор между запорным элементом и корпусом.

При подаче промывочной жидкости давление внутри бурильных труб повышается. Это приводит к расширению диаметра запорного элемента и перекрытию зазора между запорным элементом и корпусом, переливной клапан закрывается. Промывочная жидкость поступает в забойный механизм.

Недостатком известного клапана является то, что наружная поверхность запорного элемента при работе бурильного устройства и закрытом клапане находится в зоне низкого давления, а внутренняя поверхность – в зоне высокого давления. Зона низкого давления включает затрубное пространство, боковые отверстия в корпусе и зазор между внутренней поверхностью корпуса клапана и наружной поверхностью запорного элемента, а зона высокого давления – внутреннее пространство клапана. Перепад давления при работе бурильного устройства между зоной низкого и зоной высокого давления составляет 5-10 МПа. При таком высоком перепаде давления происходит выдавливание упругого эластичного материала, из которого выполнен запорный элемент, в зазор между внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью запорного элемента, а также в боковые отверстия полого корпуса. Это приводит к разрыву запорного элемента и является причиной поломки клапана.

Известен клапан, включающий корпус, седло, содержащее не менее чем одно выходное боковое отверстие, запорный элемент, выполненный из упругого эластичного материала, отличающийся тем, что запорный элемент содержит не менее одной шайбы (жесткого элемента), размещенной в зоне выходного отверстия, с возможностью прилегания шайбы к седлу, а запорный элемент клапана выполнен в виде диска тарельчатой формы (RU 46327 U1). Данный клапан выбран в качестве прототипа.

Как известно, перепад давления на запорном элементе (мембране из упругого эластичного материала) происходит в силу разности скоростей потока жидкости на верхней и нижней поверхностях мембраны. На верхней поверхности мембраны давление должно быть больше (скорость ниже), нежели на нижней поверхности мембраны, где давление меньше, а скорость выше.

В описанной конструкции прототипа при движении жидкости образуются реактивные струи, воздействующие на нижнюю часть мембраны (запорного элемента), что повышает давление на эту поверхность и препятствует закрытию клапана (см. фиг. 2). Зачастую воздействие реактивных струй заставляет мембрану изгибаться в противоположном направлении (вверх), что проверено расчётными методами. Такое вредное воздействие реактивных струй приводит к непредсказуемости работы клапана. Для уменьшения влияния данного эффекта необходимо значительно уменьшать площадь входного отверстия, что приводит к неприемлемому увеличению скорости потока жидкости через это отверстие.

Использование в прототипе плоских шайб (жестких элементов), приклеенных к мембране в зоне выходного отверстия с возможностью прилегания шайбы к седлу, вызывает необходимость вводить в устройство дополнительные элементы для правильного ориентирования этих шайб относительно выходных отверстий, что усложняет конструкцию. При выполнении цельной шайбы кольцевой формы происходит увеличение жёсткости запорного элемента (мембраны), что вынуждает увеличивать радиальные размеры запорного элемента и всего клапана, что крайне нежелательно, а зачастую невозможно, для внутрискважинного оборудования.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы клапана и упрощение его конструкции за счет устранения причины возникновения реактивных струй из-за преград на пути потока жидкости.

Указанная задача решается за счет того, что в клапане, содержащем полый корпус с входным и выходным отверстиями, запорный элемент выполнен из упругого эластичного материала и снабжен жестким элементом, форма и размер которого соответствуют перекрываемому проходному отверстию седла, согласно изобретению в периферической части запорного элемента выполнено по меньшей мере два канала, а седло на входе в проходное отверстие в зоне соприкосновения с контактной поверхностью запорного элемента снабжено участком с плавной криволинейной поверхностью.

Снабжение эластичного упругого запорного элемента по крайней мере двумя периферийными каналами, сообщающимися с проходным отверстием седла через криволинейный участок, обеспечивает свободное прохождение потока в обычном режиме. При подаче промывочной жидкости давление внутри бурильных труб повышается. Это приводит к деформации упругого эластичного запорного элемента и перекрытию периферийных каналов. Жесткий элемент опускается к проходному отверстию седла, а эластичный запорный элемент, прижимаясь к криволинейной поверхности седла, полностью закрывает проходное отверстие. Это обеспечивает достижение технического результата: исключаются причины, которые могли бы привести к возникновению реактивных струй из-за преград на пути потока жидкости.

Проведенные патентные исследования показали, что изобретение соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень». Заявляемый клапан соответствует критерию «промышленная применимость».

Сущность заявляемого устройства поясняется чертежами и схемами, где на фиг. 1 представлен заявляемый клапан в разрезе, на фиг. 2 – схема потоков в клапане-прототипе, на фиг. 3 – схема потоков в заявляемом клапане.

Заявляемый клапан содержит стальной корпус 1, внутри которого установлены упор 2, запорный элемент 3, седло 4 клапана и поджимная гайка 5.

Запорный элемент 3 выполнен из упругого эластичного материала в виде мембраны и имеет цилиндрическую форму. В середине нижней части закреплен жесткий элемент, выполненный в виде пластины. Форма и размер пластины 6 соответствуют перекрываемому проходному отверстию седла 4 клапана.

По периферии упругого запорного элемента 3 параллельно его оси выполнены сквозные каналы 7. Минимальное число каналов 7 – два. Но их может быть больше. Обычно каналы 7 располагаются по окружности. Но могут располагаться и в другом порядке. Число каналов 7 и площадь поперечного сечения каждого канала 7 выбирается из условия обеспечения беспрепятственного прохода среды в спускаемую колонну.

Седло 4 клапана на входе в проходное отверстие в зоне возможного взаимодействия с поверхностью упорного запорного элемента 3 снабжено углублением с плавной криволинейной поверхностью А. Выходы каналов 7 расположены над указанной криволинейной поверхностью А седла 4 клапана.

Устройство работает следующим образом. Клапан в составе различного оборудования, установленного в колонну труб, спускается в скважину, при этом пластовая жидкость может свободно проходить в спускаемую колонну снизу через каналы 7 упругого запорного элемента 3. Далее для закрытия клапана необходимо в колонну труб подать поток жидкости. При достижении определённого значения расхода потока подаваемой жидкости упругий запорный элемент 3 прогибается до упирания установленной в нем жёсткой пластины 6 в посадочную поверхность А седла 4 клапана, при этом под воздействием давления выше упругого запорного элемента 3 он деформируется, «растекаясь» по посадочной поверхности А седла 4 клапана и по внутренней цилиндрической поверхности Б корпуса 1 клапана, при этом надёжно перекрывая доступ жидкости из зоны выше упругого запорного элемента 3 клапана в зону ниже данного запорного элемента 3 клапана. Установленный в упругом запорном элементе 3 жесткий элемент – пластина 6 предотвращает выдавливание упругого запорного элемента 3 в проходное отверстие седла 4 клапана.

Конструкция клапана позволяет проводить обратную промывку для очистки внутренних полостей клапана от попавших в неё в процессе работы (спуска, подъёма) грязи, песка и т. д. Для промывки клапана жидкость, подаваемая в затрубное пространство, входит в клапан снизу и проходит вверх, эффективно очищая его внутренние полости. При этом установленный выше упругого запорного элемента 3 упор 2 предотвращает выдавливание этого элемента 3.

Значение расхода потока жидкости для закрытия клапана может регулироваться изменением геометрии деталей и жёсткостью упругого запорного элемента 3.

Изготовлен и испытан опытный образец устройства, подтвердивший правильность заявленных технических решений.

Клапан, содержащий полый корпус с входным и выходным отверстиями, запорный элемент из упругого эластичного материала, снабженный жестким элементом, форма и размер которого соответствуют перекрываемому проходному отверстию седла, отличающийся тем, что в периферической части запорного элемента выполнено по крайней мере два канала, а седло на входе в проходное отверстие в зоне соприкосновения с контактной поверхностью запорного элемента снабжено участком с плавной криволинейной поверхностью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидравлической запорной арматуре, а именно к арматуре, выполняющей, в том числе функции обратного клапана, и может быть использовано для оборудования пожарных кранов.

Регулятор расхода относится к запорной арматуре, а именно к отключающим и отсечным клапанам для газонефтепроводов, по которым перекачиваются жидкости под давлением.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Клапан для регулирования потока среды из первой системы во вторую систему содержит деформируемую куполообразную конструкцию, формирующую резервуар.

Изобретение относится к машиностроению. Универсальный клапан с входным, выходным отверстиями содержит установленные во внутренней полости корпуса соосно подпружиненный запорный элемент и седло, отверстия для сброса газа, расположенные параллельно входному, выходному отверстиям, плавкую часть в виде диска и отверстие, сообщающееся с внутренней полостью корпуса.

Изобретение относится с скважинному оборудованию и может быть использовано в нефтегазодобывающих скважинах, оборудованных погружными электроцентробежными насосами (далее ЭЦН).

Группа изобретений относится к области машиностроения. Устройство содержит корпус (11), имеющий цилиндрическую камеру (111), заполненную вязкой средой, обратный клапан (15) и клапан регулирования давления (16).

Изобретение может быть использовано в топливных насосах высокого давления для подачи топлива в двигатели внутреннего сгорания. Предложен насосный узел для подачи топлива, предпочтительно дизельного топлива, в двигатель внутреннего сгорания, снабженный обратным клапаном (9), расположенным в канале (3) для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания и имеющий запорный элемент (10), подвижно установленный с возможностью перемещения между положением, в котором он открывает напорный канал (3), и положением, в котором он закрывает напорный канал.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения давления и/или температуры жидкости, например, в отопительной системе или в системе охлаждения.

Изобретение относится к способам, предотвращающим обратный поток при перекачивании жидкости под давлением. Способ надежного предотвращения обратного потока при перекачивании жидкости под давлением через нагнетательный трубопровод (1), в котором расположено блокирующее устройство (2) со схемой переключения при перепаде давления, в резервуар (3).

Изобретение относится к ограничителю (1) обратной температуры, имеющему проточный канал, проходящий в главном направлении (4), и имеющему термочувствительное дроссельное устройство (2).

Изобретение относится к микронасосу, содержащему одноходовой клапан, содержащий: клапанное седло (1) конической формы; и мембрану (2) с отверстием (3), которое расположено вокруг конического клапанного седла (1), чтобы поверхность (60) клапанного седла (1) была уплотнена по внутренней периферии (61) отверстия в мембране (2), причем при использовании мембрана (2) отводится от поверхности (60) клапанного седла (1) для обеспечения пути текучей среды через мембрану (2) и протекания текучей среды от одной стороны мембраны (2) к другой.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Клапан для регулирования потока среды из первой системы во вторую систему содержит деформируемую куполообразную конструкцию, формирующую резервуар.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Клапан для регулирования потока среды из первой системы во вторую систему содержит деформируемую куполообразную конструкцию, формирующую резервуар.

Изобретение относится к запорной арматуре и предназначено для использования в пневматических системах высокого давления для предотвращения движения в обратном направлении рабочей среды.

Группа изобретений относится к области невозвратных клапанов для трубчатых крепящих элементов и предназначена для крепления грунта и ему подобной породы. Невозвратный клапан для трубчатого крепящего элемента содержит участок (4, 104) клапана, выполненный из эластомерного материала, имеющий по меньшей мере один разрез (41, 42, 43, 44, 150), который под воздействием находящейся под давлением текучей субстанции открывается наружу.

Группа изобретений относится к элементам запорной арматуры, в частности к крышкам для закрытия отверстия контейнера для разлива, приводимого в действие за счет давления.

Изобретение относится к клапанам прямоточным, которые могут использоваться в поршневых компрессорам как общего, так и специального назначения для соединения и разъединения рабочей полости цилиндра с полостями всасывания и нагнетания, а также в качестве обратного клапана в машиностроении, при добыче и перекачке нефти и газа, ЖКХ и др.

Изобретение относится к прямоточным клапанам, которые могут использоваться в поршневых компрессорах как общего, так и специального назначения для соединения и разъединения рабочей полости цилиндра с полостями всасывания и нагнетания, а также в качестве обратного клапана в машиностроении, при добыче и перекачке нефти и газа, ЖКХ и др.

Изобретение относится к смесительному насадку и диспенсеру для напитка с таким смесительным насадком. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения смесительный насадок содержит первый ствол, образующий впускной канал, второй ствол, образующий изогнутый выпускной канал и соединенный с первым стволом, соединительный элемент, закрепленный на втором стволе и образующий канал, который сообщен с изогнутым выпускным каналом второго ствола, и гибкую трубку, закрепленную на соединительном элементе.

Одноходовой клапан выполнен с возможностью соединения в сообщении по текучей среде с камерой, принимающей текучую среду, такой как разбавительная камера или смесительная камера, для разбавления или смешивания скоропортящегося пищевого продукта, такого как молочный продукт или шоколадный продукт, и образования между ними по существу непроницаемого для текучей среды уплотнения.

Изобретение относится к области нефтегазодобыващей промышленности и может быть использовано для перекрытия ствола скважины при проведении ремонтных работ без глушения.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для разобщения зон спускаемой в скважину колонны труб и затрубного пространства, а также для разобщения полостей различного оборудования при проведении ремонтных, изоляционных и исследовательских работ. Клапан содержит полый корпус с входным и выходным отверстиями, запорный элемент из упругого эластичного материала, снабженный жестким элементом, форма и размер которого соответствуют перекрываемому проходному отверстию седла. При этом в периферической части запорного элемента выполнено по крайней мере два канала, а седло на входе в проходное отверстие в зоне соприкосновения с контактной поверхностью запорного элемента снабжено участком с плавной криволинейной поверхностью. Технический результат заключается в повышении надежности работы клапана и упрощении его конструкции за счет устранения причины возникновения реактивных струй из-за преград на пути потока жидкости. 3 ил.

Наверх