RU109203U1

RU109203U1 - CHECK VALVE MODULE

Info

Publication number: RU109203U1
Application number: RU2011124869/03U
Authority: RU
Inventors: Владимир Баянович Шрамек; Андрей Юрьевич Саблин; Дмитрий Федорович Матвеев; Азат Зуфарович Губаев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" ("РУСЭЛКОМ")
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2011-10-10

Abstract

1. Модуль клапана обратного бурового, содержащий клетку с отверстиями для прохода жидкости, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, установленная между клеткой и шаром, при этом седло закреплено в клетке с помощью обоймы с отверстием для прохода жидкости, отличающийся тем, что в клетке выполнено отверстие для ограничения перемещения шара и отверстие для выхода механических примесей, при этом диаметр отверстия для ограничения перемещения шара выполнен меньше, чем диаметр отверстия для установки седла, но больше, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины, а диаметр отверстия для выхода механических примесей выполнен меньше, чем диаметр возвратной пружины. ! 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что отверстия в клетке для выхода жидкости выполнены радиальными и расположены выше возвратной пружины. ! 3. Модуль по п.1, отличающийся тем, что обойма и клетка соединены между собой разъемным соединением, например, с помощью резьбы. ! 4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что на наружной поверхности клетки выполнена канавка для установки уплотнительного кольца. 1. The module of the check valve, containing a cage with holes for the passage of fluid, in which the shutter is located in the form of a ball with a saddle, a return spring installed between the cage and the ball, while the saddle is fixed in the cage using a clip with a hole for the passage of fluid, characterized the fact that the hole is made in the cage to limit the movement of the ball and the hole for the exit of mechanical impurities, while the diameter of the hole to limit the movement of the ball is made smaller than the diameter of the hole for mounting the saddle, but more than the diameter of the hole for installing the return spring, and the diameter of the hole for the exit of mechanical impurities is made smaller than the diameter of the return spring. ! 2. The module according to claim 1, characterized in that the holes in the cage for fluid outlet are made radial and located above the return spring. ! 3. The module according to claim 1, characterized in that the cage and the cage are interconnected by a detachable connection, for example, using thread. ! 4. The module according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the cell is made a groove for installing the sealing ring.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при бурении или капитальном ремонте нефтяных и газовых скважин, добыче нефтесодержащей пластовой жидкости с помощью погружного насоса, в системах поддержания пластового давления.The utility model relates to oil-producing equipment and can be used in drilling or overhaul of oil and gas wells, oil-containing reservoir fluid production using a submersible pump, in reservoir pressure maintenance systems.

Известен модуль обратного клапана (патент №97433, Е21В 34/06, дата публикации 10.09.2010 г.), содержащий обойму с ступенчатым отверстием, запорный элемент, установленный с возможностью осевого перемещения внутри обоймы, седло, резьбовую втулку для закрепления седла, ограничитель с отверстиями для протока жидкости, упругий элемент, установленный между ограничителем и запорным элементом.The known check valve module (patent No. 97433, ЕВВ 34/06, publication date 09/10/2010), containing a clip with a stepped hole, a locking element mounted with the possibility of axial movement inside the clip, a saddle, a threaded sleeve for fixing the saddle, stopper openings for fluid flow, an elastic element mounted between the limiter and the locking element.

Недостатками известного модуля является незащищенность возвратной пружины от механического воздействия потока рабочей жидкости, в результате чего, протекая через пружину, рабочая жидкость разрушает (размывает) ее витки, при этом упругие свойства и работоспособность пружины снижаются, что приводит к уменьшению наработки модуля на отказ.The disadvantages of the known module is the vulnerability of the return spring from the mechanical effects of the flow of the working fluid, as a result of which, flowing through the spring, the working fluid destroys (erodes) its coils, while the elastic properties and performance of the spring are reduced, which reduces the module MTBF.

Известен модуль клапана обратного бурового (патент №99814, Е21В 34/06, дата публикации 27.11.2010 г.), взятый в качестве прототипа, содержащий клетку, в которой установлены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, размещенная между клеткой и шаром, а седло установлено в клетке и закреплено цилиндрической обоймой с отверстием для прохода жидкости.The known module of the check valve (patent No. 99814, ЕВВ 34/06, publication date 11/27/2010), taken as a prototype, containing a cage in which a shutter is installed in the form of a ball with a saddle, a return spring placed between the cage and the ball and the saddle is installed in the cage and secured by a cylindrical cage with a hole for the passage of fluid.

Недостатками известного модуля клапана обратного бурового является низкая надежность работы ввиду отсутствия защиты возвратной пружины модуля от механических ударов шаром в моменты скачков давления турбулентного потока рабочей жидкости. При этом пружина вынуждена работать за пределами рабочей деформации, что приводит к постепенному разрушению пружины и, как следствие, к уменьшению времени наработки модуля на отказ.The disadvantages of the known module of the check valve is the low reliability due to the lack of protection of the return spring of the module from mechanical shock by the ball at the time of pressure surges of the turbulent flow of the working fluid. In this case, the spring is forced to work outside the limits of the working deformation, which leads to the gradual destruction of the spring and, as a result, to a decrease in the MTBF.

Кроме того, недостатком данной конструкции является отсутствие вывода осевших механических примесей, содержащихся в рабочей жидкости, на дне клетки модуля. При этом происходит постепенное засорение полости клетки, в которой размещена пружина, вследствие чего может произойти заклинивание пружины, и запорный элемент не сможет открыться полностью и обеспечить необходимую пропускную способность жидкости, что приведет к отказу работы модуля и клапана в целом.In addition, the disadvantage of this design is the lack of withdrawal of settled mechanical impurities contained in the working fluid at the bottom of the cell module. In this case, a gradual clogging of the cavity of the cell in which the spring is placed, as a result of which the spring may jam, and the shut-off element cannot open completely and provide the necessary fluid throughput, which will lead to failure of the module and the valve as a whole.

Задача полезной модели - разработка модуля клапана обратного бурового повышенной эксплуатационной надежности.The objective of the utility model is the development of the module of the check valve for increased drilling operational reliability.

Технический результат, получаемый в результате решения поставленной задачи, состоит в повышении надежности работы модуля путем защиты возвратной пружины от ударного воздействия шара, а также устранение заклинивания пружины путем защиты ее от засорения механическими примесями, присутствующими в жидкости.The technical result obtained by solving the task is to increase the reliability of the module by protecting the return spring from the impact of the ball, as well as eliminating jamming of the spring by protecting it from clogging with mechanical impurities present in the liquid.

Указанный технический результат достигается тем, что в модуле клапана обратного бурового, содержащем клетку с отверстиями для прохода жидкости, в которой размещены затвор в виде шара с седлом, возвратная пружина, установленная между клеткой и шаром, седло закреплено в клетке с помощью обоймы с отверстием для прохода жидкости, согласно полезной модели, в клетке выполнено отверстие для ограничения перемещения шара и отверстие для выхода механических примесей, при этом диаметр отверстия для ограничения перемещения шара выполнен меньше, чем диаметр отверстия для установки седла, но больше, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины, а диаметр отверстия для выхода механических примесей выполнен меньше, чем диаметр возвратной пружины.The specified technical result is achieved by the fact that in the module of the check valve, containing a cage with holes for the passage of fluid, in which the valve is located in the form of a ball with a saddle, a return spring installed between the cage and the ball, the saddle is fixed in the cage using a clip with a hole for the passage of the liquid, according to the utility model, a hole is made in the cage to limit the movement of the ball and a hole for the exit of mechanical impurities, while the diameter of the hole to limit the movement of the ball is made smaller than hole diameter for setting the seat, but larger than the diameter of the hole for mounting the return spring and the diameter of the hole for exit of solids is formed smaller than the diameter of the return spring.

Выполнение отверстия для ограничения перемещения шара диаметром большим, чем диаметр отверстия для установки возвратной пружины, позволяет в рабочем положении модуля исключить ударное воздействие шара на возвратную пружину, так как под действием потока жидкости шар, перемещаясь от седла, сжимает пружину, ограничивает свое перемещение, ударяясь о буртик, образованный ступенчатым отверстием, при этом пружина остается зажатой между дном клетки и ограниченным буртиком шаром, находясь в состоянии допустимой рабочей деформации, что повышает надежность работы пружины и увеличивает время наработки на отказ модуля в целом.The hole for restricting the movement of the ball with a diameter larger than the diameter of the hole for installing the return spring allows to exclude the impact of the ball on the return spring in the working position of the ball, since under the action of the fluid flow the ball, moving from the saddle, compresses the spring, restricts its movement, striking about the shoulder formed by a stepped hole, while the spring remains sandwiched between the bottom of the cage and the ball bounded by the shoulder, being in a state of permissible working deformation, which increases t reliability of the spring and increases the time between failures of the module as a whole.

Выполнение отверстия для выхода механических примесей на дне клетки диаметром, меньшим, чем диаметр возвратной пружины, позволяет выводить механические примеси, просачивающиеся с небольшим количеством жидкости через негерметичное соединение шара с буртиком, исключая накопление примесей на дне клетки и заклинивание пружины, что также повышает надежность работы возвратной пружины и увеличивает время наработки на отказ модуля в целом.The opening for the exit of mechanical impurities at the bottom of the cell with a diameter smaller than the diameter of the return spring allows the removal of mechanical impurities that leak with a small amount of liquid through the leaky connection of the ball with the shoulder, eliminating the accumulation of impurities at the bottom of the cell and jamming of the spring, which also increases the reliability of operation spring and increases the time between failures of the module as a whole.

Выполнение отверстий в клетке радиальными и расположенными выше возвратной пружины вынуждает поток жидкости в процессе работы модуля проходить через отверстия клетки, минуя пружину, что позволяет защитить пружину от разрушения (размыва), повысить долговечность и надежность работы модуля клапана обратного бурового.Making holes in the cage radial and located above the return spring forces the fluid flow during the module operation to pass through the cell openings, bypassing the spring, which helps protect the spring from destruction (erosion), increase the durability and reliability of the check valve module.

Соединение обоймы и ограничителя в модуле при помощи разъемного соединения (например, резьбового) позволяет при износе комплектующих, свободно открутив обойму, произвести их замену, что повышает удобство сборки/разборки модуля и его ремонтопригодность.The connection of the cage and the limiter in the module by means of a detachable connection (for example, threaded) allows, when components are worn, loosening the cage freely, replacing them increases the convenience of assembly / disassembly of the module and its maintainability.

Закрепление седла в клетке при помощи обоймы также позволяет в случае износа поверхностей седла не заменять его, а переустановить то же седло другими поверхностями, что расширяет функциональные возможности седла.The fastening of the saddle in the cage with the help of the cage also allows not to replace it, but to reinstall the same saddle with other surfaces in case of wear of the surfaces of the saddle, which extends the functionality of the saddle.

Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков не известна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о его соответствии критерию полезной модели «новизна».Comparison of the claimed solutions with the prototype and other technical solutions in the art shows that the set of features described is not known from the existing level of technology, based on which we can conclude that it meets the criterion of the useful model of "novelty".

Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения модуля.The compliance of the claimed utility model with the criterion of "industrial applicability" is shown on the example of a specific implementation of the module.

На фигуре 1 приведен общий вид модуля клапана обратного бурового, на фиг.2 - модуль в рабочем положении.The figure 1 shows a General view of the module of the valve of the reverse drilling, figure 2 - module in the working position.

Модуль клапана обратного бурового состоит из клетки 1, в центральном многоступенчатом отверстии 2, которой установлен затвор, выполненный в виде шара 3 с седлом 4, и возвратная пружина 5, установленная между клеткой 1 и шаром 3 (фиг.1). Седло 4 установлено в отверстии 6 большего диаметра и закреплено обоймой, выполненной, например, в виде резьбовой втулки 7 с отверстием 8 для протока жидкости. В клетке 1 выполнены радиальные отверстия 9 для прохода жидкости, расположенные выше возвратной пружины 5. Шар 3 установлен в отверстии 10, диаметр которого больше, чем диаметр отверстия 11, в котором установлена возвратная пружина 5, при этом в отверстии 10 образован буртик 12 для ограничения перемещения шара 3. На дне клетки 1 выполнено отверстие 13, диаметр которого меньше диаметра пружины 5, для выхода механических примесей. На наружной поверхности клетки 1 выполнена канавка 14 для установки уплотнительного кольца 15.The reverse drilling valve module consists of a cage 1, in a central multistage hole 2, which has a shutter made in the form of a ball 3 with a seat 4, and a return spring 5 installed between the cage 1 and the ball 3 (Fig. 1). The saddle 4 is installed in the hole 6 of a larger diameter and secured by a clip made, for example, in the form of a threaded sleeve 7 with a hole 8 for the fluid flow. In the cell 1 there are made radial holes 9 for the passage of fluid located above the return spring 5. The ball 3 is installed in the hole 10, the diameter of which is larger than the diameter of the hole 11 in which the return spring 5 is installed, while a flange 12 is formed in the hole 10 to limit moving the ball 3. At the bottom of the cell 1, a hole 13 is made, the diameter of which is less than the diameter of the spring 5, for the exit of mechanical impurities. On the outer surface of the cell 1, a groove 14 is made for installing the sealing ring 15.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Рабочая жидкость, направление которой показано стрелками на фиг.2, проходя через отверстие 8 резьбовой втулки 7, смещает шар 3, от седла 4 внутрь клетки 1, сжимая пружину 5 и прижимая шар 3 к буртику 12 отверстия 10. При этом, открываются радиальные отверстия 9 клетки 1, через которые основная масса рабочей жидкости, минуя пружину 5, выходит из модуля. Незначительная часть рабочей жидкости, просачиваясь через неплотную посадку между шаром 3 и буртиком 12, выходит (вытекает) из отверстия 13, не давая возможности механическим примесям, присутствующим в жидкости, осесть и скопиться на дне клетки 1. При прекращении подачи жидкости на входе модуля возвратная пружина 5 разжимается и прижимает шар 3 к седлу 4, надежно перекрывая входное отверстие 8 резьбовой втулки 7, предотвращая засорение забойного двигателя шламом, а также предотвращая возможные выбросы газа, нефти и растворов через бурильные и насосно-компрессорные трубы.The working fluid, the direction of which is shown by the arrows in figure 2, passing through the hole 8 of the threaded sleeve 7, displaces the ball 3, from the seat 4 into the cage 1, compressing the spring 5 and pressing the ball 3 to the shoulder 12 of the hole 10. At the same time, the radial holes open 9 cells 1, through which the bulk of the working fluid, bypassing the spring 5, leaves the module. An insignificant part of the working fluid, seeping through a loose fit between the ball 3 and the shoulder 12, leaves (flows) out of the hole 13, preventing the mechanical impurities present in the liquid from settling and accumulating at the bottom of the cage 1. When the liquid is shut off at the module inlet, the spring 5 is unclenched and presses the ball 3 to the seat 4, reliably blocking the inlet 8 of the threaded sleeve 7, preventing clogging of the downhole motor with sludge, and also preventing possible emissions of gas, oil and solutions through the drill and compressor pipes.

Использование модуля клапана обратного предложенной конструкции позволяет повысить эксплуатационную надежность работы модуля, увеличив время наработки на отказ, улучшить удобство эксплуатации, повысить ремонтопригодность.Using the reverse valve module of the proposed design allows to increase the operational reliability of the module, increasing the MTBF, improving ease of use, and maintainability.

Claims

1. The module of the check valve, containing a cage with holes for the passage of fluid, in which the shutter is located in the form of a ball with a saddle, a return spring installed between the cage and the ball, while the saddle is fixed in the cage using a clip with a hole for the passage of fluid, characterized the fact that the hole is made in the cage to limit the movement of the ball and the hole for the exit of mechanical impurities, while the diameter of the hole to limit the movement of the ball is made smaller than the diameter of the hole for mounting the saddle, but more than the diameter of the hole for installing the return spring, and the diameter of the hole for the exit of mechanical impurities is made smaller than the diameter of the return spring.

2. The module according to claim 1, characterized in that the holes in the cage for fluid outlet are made radial and located above the return spring.

3. The module according to claim 1, characterized in that the cage and the cage are interconnected by a detachable connection, for example, using thread.

4. The module according to claim 1, characterized in that on the outer surface of the cell is made a groove for installing the sealing ring.