RU168008U1

RU168008U1 - REVERSE VALVE DEPTH BAR PUMP

Info

Publication number: RU168008U1
Application number: RU2016126937U
Authority: RU
Inventors: Владимир Баянович Шрамек; Андрей Юрьевич Саблин; Дмитрий Федорович Матвеев; Иван Георгиевич Смирнов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" ("РУСЭЛКОМ")
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2016-07-04
Publication date: 2017-01-16

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при добыче нефтесодержащей пластовой жидкости с помощью глубинного штангового насоса. Клапан содержит корпус, в ступенчатом отверстии которого установлено седло с помощью держателя, запорный элемент, выполненный в виде шара, размещенный между седлом и ограничителем. Между шаром и ограничителем установлена коническая пружина, при этом конец пружины с большим диаметром установлен на шаре, конец пружины с меньшим диаметром установлен в выступе ограничителя. В ограничителе выполнены отверстия для прохода жидкости. В корпусе выполнены направляющие для перемещения шара и боковые продольные выемки для прохождения добываемой жидкости. Технический результат - повышение надежности, расширение функциональных возможностей клапана. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.The utility model relates to oil-producing equipment and can be used in the extraction of oil-containing formation fluid using a deep-well sucker rod pump. The valve comprises a housing, in the stepped opening of which a saddle is mounted using a holder, a locking element made in the form of a ball, placed between the saddle and the limiter. A conical spring is installed between the ball and the limiter, while the end of the spring with a larger diameter is mounted on the ball, the end of the spring with a smaller diameter is installed in the protrusion of the limiter. In the limiter holes are made for the passage of fluid. Guides for moving the ball and lateral longitudinal recesses for passing the produced fluid are made in the housing. EFFECT: increased reliability, expansion of valve functionality. 2 s.p. f-ly, 2 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающему оборудованию и может быть использована при добыче нефтесодержащей пластовой жидкости с помощью глубинного штангового насоса, оснащенного всасывающим и нагнетательным клапанами.The utility model relates to oil-producing equipment and can be used in the extraction of oil-containing formation fluid using a deep-well pump equipped with suction and discharge valves.

Известен клапан обратный, который может быть использован в качестве как всасывающего, так и нагнетательного клапана глубинного штангового насоса (патент РФ № 2317461, F16K 15/00, F16K 17/12, дата публикации 20.02.2008 г.), содержащий корпус с проходным каналом, в котором размещены клетка, седло и взаимодействующий с седлом запорный орган с направляющей, посадочной и хвостовой частью. Запорный орган выполнен в виде двух соединенных между собой шаров, нижний шар - перекрывающий клапан выполнен из упругого полимерного материала для взаимодействия с соответствующей поверхностью седла, выполненного внутри упругой полимерной клетки с боковыми ребрами и каналами между ними для протока перекачиваемой среды, а верхний шар - балластный выполнен металлическим или полимерным и воздействует своим весом на перекрывающий шар для преодоления сопротивления вязкой жидкости при закрытии клапана.Known check valve, which can be used as both a suction and pressure valve of a deep-well pump (RF patent No. 2317461, F16K 15/00, F16K 17/12, publication date 02/20/2008), comprising a housing with a passage channel , in which the cage, the saddle and the locking body interacting with the saddle are placed with a guide, a landing and a tail. The shut-off element is made in the form of two interconnected balls, the lower ball - the closing valve is made of elastic polymer material for interaction with the corresponding surface of the seat, made inside an elastic polymer cell with side ribs and channels between them for the flow of the pumped medium, and the upper ballast It is made of metal or polymer and acts by its weight on the blocking ball to overcome the resistance of a viscous fluid when closing the valve.

Недостатками известного клапана являются:The disadvantages of the known valve are:

ограниченные функциональные возможности работы клапана ввиду невозможности работы клапана в наклонно-направленных скважинах, так как при движении составного запорного органа к седлу действия потока жидкости не достаточно для преодоления силы трения запорного органа, препятствующей продвижению его к седлу. В результате этого при движении запорного органа к седлу в наклонно-направленной скважине происходит «зависание» запорного органа клапана, остановка его в промежуточном положении, что приводит к отказу работы клапана;limited functionality of the valve due to the inability to operate the valve in directional wells, since when the composite shutoff member moves to the saddle, the fluid flow is not enough to overcome the friction force of the shutoff member that prevents it from moving to the saddle. As a result of this, when the locking member moves to the seat in a directional well, the valve locking member “hangs”, stops in an intermediate position, which leads to failure of the valve;

сложность устройства и низкая надежность, связанная с выполнением запорного органа сборным с направляющей, посадочной и хвостовой частью, а также наличием клетки в составе клапана;the complexity of the device and low reliability associated with the implementation of the locking body assembly with a guide, landing and tail, as well as the presence of cells in the valve;

выполнение запорного органа в виде двух соединенных между собой шаров вызывает повышенное гидравлическое сопротивление протеканию жидкости как при открытии, так и при закрытии клапана, что повышает энергетические затраты на перекачку жидкости штанговым глубинным насосом.the execution of the shutoff body in the form of two interconnected balls causes increased hydraulic resistance to the flow of fluid both when opening and closing the valve, which increases the energy cost of pumping the fluid with a sucker rod pump.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели является клапан всасывающий глубинного штангового насоса (патент РФ № 2258836, F04B 47/00, F04B 53/10, дата публикации 20.08.2005 г.), взятый в качестве прототипа, содержащий корпус, в котором установлено седло с его держателем, запорный элемент, выполненный в виде шара, верхний ограничитель с проходными отверстиями для прохода жидкости, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в пределах рабочего хода клапана, направляющие запорного элемента и боковые продольные выемки для прохождения добываемой жидкости, выполненные на боковой поверхности клапанной полости. На корпусе клапана выполнены выступы для взаимодействия с опорными ушками верхнего ограничителя.The closest analogue in the set of essential features to the claimed utility model is a suction valve for a deep-well pump (RF patent No. 2258836, F04B 47/00, F04B 53/10, publication date 08/20/2005), taken as a prototype, containing a housing, in which a saddle with its holder is installed, a locking element made in the form of a ball, an upper limiter with passage holes for fluid passage, mounted with the possibility of reciprocating movement within the valve stroke, guides of the locking element cient and lateral longitudinal recesses for the passage of extracted liquid formed on the side surface of the valve cavity. On the valve body, protrusions are made to interact with the support ears of the upper limiter.

Недостатками известного всасывающего клапана являются:The disadvantages of the known suction valve are:

ограниченные функциональные возможности работы всасывающего клапана ввиду невозможности работы клапана в наклонно-направленных скважинах из-за смещения запорного элемента относительно оси седла под действием силы тяжести при работе в наклонно-направленных скважинах (отсутствия положения «закрыто» клапанной пары шарик-седло);limited functionality of the suction valve due to the inability to operate the valve in directional wells due to the displacement of the locking element relative to the axis of the saddle due to gravity when working in directional wells (lack of a “closed” ball-seat valve pair position);

низкая надежность работы подвижного ограничителя с опорными ушками ввиду заклинивания его в процессе работы в боковых продольных выемках в следствии попадания в зазоры между отверстием корпуса клапана и движущимся ограничителем частиц механических примесей;low reliability of the movable limiter with support ears due to its jamming during operation in lateral longitudinal recesses due to mechanical impurities entering the gaps between the valve body opening and the moving limiter;

повышенное гидравлическое сопротивление протеканию жидкости, вызванное изменением направления потока жидкости, обтекающего шар, при прохождении отверстий ограничителя, имеющих оси, параллельные оси клапана.increased hydraulic resistance to fluid flow caused by a change in the direction of fluid flow around the ball when passing through the holes of the limiter having axes parallel to the axis of the valve.

Задача полезной модели - разработка клапана обратного, способного работать в наклонно-направленных скважинах и выполнять функции как всасывающего, так и нагнетательного клапана глубинного штангового насоса.The objective of the utility model is to develop a check valve that can operate in directional wells and perform the functions of both the suction and discharge valves of a deep-well pump.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, состоит в повышении надежности и расширении функциональных возможностей клапана.The technical result obtained by solving the problem is to increase reliability and expand the functionality of the valve.

Технический результат достигается тем, что в клапане обратном глубинного штангового насоса, содержащем седло с его держателем, запорный элемент, выполненный в виде шара, ограничитель с отверстиями для прохода жидкости, направляющие запорного элемента и боковые продольные выемки для прохождения добываемой жидкости, выполненные на боковой поверхности клапанной полости, согласно полезной модели между ограничителем и шаром установлена коническая пружина, при этом конец пружины с большим диаметром установлен на шаре, конец пружины с меньшим диаметром установлен в выступе ограничителя.The technical result is achieved by the fact that in the check valve of the deep sucker rod pump containing a seat with its holder, a shut-off element made in the form of a ball, a stop with holes for the passage of fluid, guides of the shut-off element and lateral longitudinal recesses for the passage of produced fluid, made on the side surface valve cavity, according to a utility model, a conical spring is installed between the limiter and the ball, while the end of the spring with a larger diameter is mounted on the ball, the end of the spring with a smaller diameter installed in the protrusion of the limiter.

Выполнение в клапане пружины конической позволяет уменьшить продольный габарит (длину) клапана, так как при сжатии конической пружины витки большего диаметра охватывают витки меньшего диаметра, что уменьшает высоту (длину) конической пружины в сжатом состоянии, а уклон боковой поверхности пружины от запорного элемента к ограничителю создает благоприятные условия для протекания жидкости между седлом и ограничителем, при этом площадь пропускного сечения для пропуска жидкости при движении запорного элемента как от седла к ограничителю, так и в обратном направлении от ограничителя к седлу остается неизменной.The implementation of a conical spring in the valve allows to reduce the longitudinal dimension (length) of the valve, since when the conical spring is compressed, coils of a larger diameter cover coils of a smaller diameter, which reduces the height (length) of the conical spring in a compressed state, and the bias of the side surface of the spring from the locking element to the limiter creates favorable conditions for the flow of fluid between the seat and the limiter, while the area of the passage section for the passage of fluid when the locking element moves from the saddle to the limiter, ak and upstream from the limiter to the seat remains unchanged.

Технический результат достигается также тем, что ограничитель выполнен за одно целое с корпусом клапана, что повышает надежность работы клапана.The technical result is also achieved by the fact that the limiter is made in one piece with the valve body, which increases the reliability of the valve.

Выполнение отверстий для прохода жидкости в ограничителе цилиндрическими и расположенными под утлом к продольной оси корпуса позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление потоку жидкости, обтекающему запорный элемент и продолжающему движение без изменения направления движения по проходным отверстиям ограничителя, что в целом снижает энергетические затраты на прохождение жидкости через клапан.The implementation of the holes for the passage of fluid in the restrictor cylindrical and located under the flange to the longitudinal axis of the housing allows to reduce the hydraulic resistance to the fluid flow that flows around the shut-off element and continues to move without changing the direction of movement through the passage openings of the restrictor, which generally reduces the energy cost of passing the fluid through the valve.

Соответствие заявленной полезной модели критерию «промышленная применимость» показано на примере конкретного выполнения клапана обратного штангового насоса.The compliance of the claimed utility model with the criterion of "industrial applicability" is shown on the example of a specific embodiment of the check valve of the reverse pump.

На фиг. 1 приведен общий вид клапана обратного глубинного штангового насоса, на фиг. 2 - пример применения клапана обратного в качестве нагнетательного и всасывающего клапанов в глубинном плунжерном насосе.In FIG. 1 shows a general view of a check valve for a deep-well sucker rod pump; FIG. 2 is an example of the use of a check valve as a discharge and a suction valve in a deep plunger pump.

Клапан обратный глубинного штангового насоса содержит корпус 1, в ступенчатом отверстии которого установлено седло 2 с помощью держателя 3, запорный элемент, выполненный в виде шара 4, размещенный между седлом 2 и ограничителем 5, выполненным за одно целое с корпусом 1 клапана. Между шаром 4 и ограничителем 5 установлена коническая пружина 6, при этом конец пружины 6 с большим диаметром установлен на шаре 4, а конец пружины 6 с меньшим диаметром установлен в выступе 7 ограничителя 5. В ограничителе 5 выполнены отверстия 8 для прохода жидкости, оси которых расположены под углом к продольной оси корпуса. В корпусе 1 выполнены направляющие 9 для перемещения шара 4 и боковые продольные выемки 10 для прохода добываемой жидкости.The check valve of the deep-well sucker-rod pump comprises a housing 1, in the stepped opening of which a seat 2 is mounted using a holder 3, a locking element made in the form of a ball 4, placed between the seat 2 and the restrictor 5, made in one piece with the valve body 1. A conical spring 6 is installed between the ball 4 and the limiter 5, while the end of the spring 6 with a larger diameter is installed on the ball 4, and the end of the spring 6 with a smaller diameter is installed in the protrusion 7 of the limiter 5. In the limiter 5, holes 8 are made for the passage of fluid, the axes of which located at an angle to the longitudinal axis of the housing. In the housing 1, guides 9 are made for moving the ball 4 and lateral longitudinal recesses 10 for the passage of the produced fluid.

В собранном виде клапан обратный соединяют, например, через резьбовое соединение с плунжером 11, размещенным в цилиндре 12 штангового насоса (фиг. 2), если клапан 13 нагнетательный, или, например, с корпусом 14 штангового насоса, если клапан 15 всасывающий.In the assembled form, the check valve is connected, for example, through a threaded connection with a plunger 11 located in the cylinder 12 of the rod pump (Fig. 2), if the valve 13 is pressure, or, for example, with the body 14 of the rod pump, if the valve 15 is suction.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В исходном положении клапан 13 нагнетательный и клапан 15 всасывающий закрыты, насос заполнен жидкостью. При включении насоса плунжер 11 совершает перемещения в цилиндре 12, закрепленном в корпусе 14 штангового насоса.In the initial position, the discharge valve 13 and the suction valve 15 are closed, the pump is filled with liquid. When you turn on the pump, the plunger 11 moves in the cylinder 12, mounted in the housing 14 of the rod pump.

При движении плунжера 11 вверх (фиг. 1 и 2) выкачиваемая жидкость (нефть) из скважины по насосно-компрессорным трубам (НКТ) поднимается на устье скважины, клапан 13 нагнетательный закрыт, так как на запорный элемент 4 действует усилие конической пружины 6, дополнительно воздействует давление в нефтесборе. При этом создается перепад давления между давлением жидкости в подплунжерной полости и давлением жидкости, находящейся в скважине. В следствии этого запорный элемент 4 всасывающего клапана 15 отходит от седла 2, сжимая при этом пружину 6, и подплунжерная полость цилиндра 12 насоса заполняется добываемой жидкостью.When the plunger 11 moves upward (Figs. 1 and 2), the pumped liquid (oil) from the well through tubing (tubing) rises at the wellhead, the discharge valve 13 is closed, since the shutter element 4 is affected by the force of the conical spring 6, additionally affected by pressure in the oil gathering. This creates a pressure differential between the fluid pressure in the sub-plunger cavity and the pressure of the fluid in the well. As a result of this, the locking element 4 of the suction valve 15 moves away from the seat 2, compressing the spring 6, and the sub-plunger cavity of the pump cylinder 12 is filled with the produced fluid.

При движении плунжера штангового насоса вниз всасывающий клапан 15 закрывается в следствии силового воздействия сжатой конической пружины 6 на шар 4, который садится на седло 2. При этом в подплунжерной полости создается большее давление, чем в надплунжерной полости, нагнетательный клапан 13 открывается и нефть через продольные выемки 10, огибая шар 4 нагнетательного клапана 13, через отверстия 8 ограничителя 5 поступает в НКТ. Периодически совершаемые плунжером 11 перемещения вверх и вниз обеспечивают откачку пластовой жидкости из скважины на поверхность.When the plunger of the sucker rod pump moves down, the suction valve 15 closes due to the force of the compressed conical spring 6 on the ball 4, which sits on the seat 2. In this case, more pressure is created in the subplunger cavity than in the plunger cavity, the discharge valve 13 opens and oil through the longitudinal recesses 10, around the ball 4 of the discharge valve 13, through the holes 8 of the limiter 5 enters the tubing. Periodically performed by the plunger 11, up and down movements ensure pumping of the formation fluid from the well to the surface.

Применение заявленного клапана обратного в качестве как всасывающего, так и нагнетательного клапана в составе глубинного штангового насоса позволяет повысить надежность работы клапана обратного в наклонно-направленных скважинах.The use of the inventive check valve as both a suction and discharge valve as part of a deep-well sucker-rod pump can improve the reliability of the check valve in directional wells.

Claims

1. The check valve of a deep-well sucker-rod pump, comprising a seat with its holder, a shut-off element made in the form of a ball, a stop with holes for the passage of fluid, guides of the shut-off element and lateral longitudinal recesses for passing the produced fluid, made on the side surface of the valve cavity, characterized in that a conical spring is installed between the limiter and the ball, while the end of the spring with a larger diameter is mounted on the ball, the end of the spring with a smaller diameter is installed in the protrusion of the limiter.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the limiter is made in one piece with the valve body.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the holes in the restrictor for the fluid flow are cylindrical and located at an angle to the longitudinal axis of the housing.