RU179228U1

RU179228U1 - REVERSE VALVE REVERSE

Info

Publication number: RU179228U1
Application number: RU2017129519U
Authority: RU
Inventors: Андрей Юрьевич Саблин; Владимир Баянович Шрамек; Дмитрий Федорович Матвеев; Александр Дмитриевич Вахрушев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Русская электротехническая компания" (ООО "РУСЭЛКОМ")
Priority date: 2017-08-18
Filing date: 2017-08-18
Publication date: 2018-05-04

Abstract

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и может быть использована в нефтяной промышленности, в частности во внутрискважинном эксплуатационном оборудовании, и может применяться при добыче пластовой жидкости, профилактических работах, промывке и освоении скважины. Клапан обратный реверсивный содержит цилиндрический корпус 1 с отверстием 2, в котором установлен ступенчатый цилиндрический клапанный модуль 3 с кольцевыми зазорами 4 и 5. В модуле 3 выполнены разнонаправленные отверстия 6 и 7, соединенные с непересекающимися наклонными осесимметричными каналами 8 и 9 соответственно. В отверстиях 6 и 7 установлены кольцевые седла 10 и 11 и запорные элементы (шарики) 12 и 13, образующие клапаны прямого и обратного действия соответственно. Клапанный модуль 3 снабжен ограничителем 14 осевого перемещения шарика 12. В ограничителе 14 выполнены отверстия 15 для прохода жидкости. Шарик 13 поджат пакетом последовательно установленных тарельчатых пружин 16. Регулирование сжатия пакета тарельчатых пружин 16 осуществляется регулировочной гайкой 20. Технический результат - расширение функциональных возможностей работы клапана. 3 ил.The utility model relates to pipeline valves and can be used in the oil industry, in particular in downhole production equipment, and can be used in the production of formation fluid, maintenance work, flushing and well development. The reversing check valve contains a cylindrical body 1 with an opening 2 in which a stepped cylindrical valve module 3 with annular gaps 4 and 5 is installed. In module 3, multidirectional openings 6 and 7 are made, connected to disjoint inclined axisymmetric channels 8 and 9, respectively. In the openings 6 and 7, ring saddles 10 and 11 and locking elements (balls) 12 and 13 are installed, forming direct and reverse action valves, respectively. The valve module 3 is equipped with a limiter 14 for the axial movement of the ball 12. In the limiter 14, holes 15 are made for the passage of fluid. The ball 13 is preloaded by a package of sequentially installed disk springs 16. The compression of the package of disk springs 16 is controlled by an adjusting nut 20. The technical result is an expansion of the functionality of the valve. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и может быть использована в нефтяной промышленности, в частности во внутрискважинном эксплуатационном оборудовании, и может применяться при добыче пластовой жидкости, профилактических работах, промывке и освоении скважины.The utility model relates to pipeline valves and can be used in the oil industry, in particular in downhole production equipment, and can be used in the production of formation fluid, maintenance work, flushing and well development.

Известен клапан обратный реверсивного действия (патент РФ № 65598, МПК F16K 1/38, дата публ. 10.08.2007), который содержит корпус с конической поверхностью посадочного седла, клапан обратного действия с наружной ответной конической поверхностью посадочного седла, клапан прямого действия с наружной ответной конической поверхностью клапана обратного действия. Клапан обратный снабжен также цилиндрической пружиной и гайкой ограничительной для клапана прямого действия, упором с наружной резьбой и проходными отверстиями для потока жидкости, контргайкой, цилиндрической пружиной для клапана обратного действия и регулировочной гайкой.Known reverse valve reverse action (RF patent No. 65598, IPC F16K 1/38, published date 08/10/2007), which contains a housing with a tapered surface of the seat, a check valve with an external tapered surface of the seat, a direct acting valve with an external counter conical surface of the valve of the reverse action. The check valve is also equipped with a cylindrical spring and a restrictive nut for a direct-acting valve, a stop with an external thread and through holes for fluid flow, a lock nut, a cylindrical spring for a reverse-action valve and an adjusting nut.

Недостатком известного клапана обратного реверсивного действия является низкая надежность при эксплуатации из-за возможности попадания твердых частиц, содержащихся в пластовой жидкости, между коническими поверхностями посадочных седел клапанов прямого и обратного действия, что может привести к потере герметичности и работоспособности клапанов.A disadvantage of the known reverse reversing valve is the low reliability during operation due to the possibility of the ingress of solid particles contained in the reservoir fluid between the tapered surfaces of the seat seats of the direct and reverse valves, which can lead to a loss of tightness and operability of the valves.

Недостатками известного клапана являются также то, что при проведении профилактических работ промывочная жидкость проходит между витками сжатой цилиндрической пружины клапана обратного действия, что увеличивает гидравлическое сопротивление потоку жидкости и ускоряет износ пружины. Известный клапан обладает также низкими функциональными возможностями ввиду невозможности работы клапана в глубинных скважинах при больших перепадах давления скважинной жидкости.The disadvantages of the known valve are also that during maintenance work, the flushing fluid passes between the turns of the compressed cylindrical spring of the reverse valve, which increases the hydraulic resistance to the fluid flow and accelerates the wear of the spring. The known valve also has low functionality due to the inability to operate the valve in deep wells with large pressure drops of the well fluid.

Известен клапан обратный реверсивный (патент № 2449192, МПК F16K 15/04, дата публ. 27.04.2012), содержащий цилиндрический корпус с отверстием, в котором размещены клапаны прямого и обратного действия, включающие запорные элементы с посадочными седлами с входными и выходными каналами для прохода жидкости, возвратную цилиндрическую пружину для клапана обратного действия, взаимодействующую с регулировочной гайкой, ступенчатый цилиндрический клапанный модуль, установленный в ступенчатое отверстие корпуса с образованием кольцевых зазоров, при этом в модуле выполнены разнонаправленные отверстия для установки посадочных седел клапанов прямого и обратного действия, расположенные на оси, совпадающей с осью корпуса, соединенные с непересекающимися наклонными, осесимметричными выходными и входными каналами для прохода жидкости соответственно, при этом запорный элемент клапана прямого действия и ограничитель его перемещения установлены в верхней части модуля, а запорный элемент клапана обратного действия размещен в нижней части модуля с возможностью взаимодействия с упором, установленным на втором конце возвратной пружины, снабженным посадочным отверстием для запорного элемента клапана обратного действия и отверстиями для прохода жидкости.A known reversing check valve (patent No. 2449192, IPC F16K 15/04, published date 04/27/2012), comprising a cylindrical body with a hole in which direct and reverse action valves are located, including locking elements with seat seats with input and output channels for fluid passage, a return coil spring for a reverse-acting valve, interacting with the adjusting nut, a stepped cylindrical valve module installed in a stepped opening of the housing with the formation of annular gaps, while in m the muzzle has multidirectional holes for mounting the seat seats of direct and reverse valves, located on an axis coinciding with the axis of the body, connected to disjoint inclined, axisymmetric output and input channels for fluid passage, respectively, while the shut-off element of the direct-acting valve and its travel limiter are installed in the upper part of the module, and the locking element of the reverse valve is located in the lower part of the module with the possibility of interaction with the stop, nym at the second end of the return spring provided with a mounting hole for the locking element and the reverse acting valve openings for the passage of fluid.

Недостатками известного клапана обратного реверсивного являются низкие функциональные возможности клапана ввиду невозможности работы клапана в глубинных скважинах из-за низкого максимального порога открытия клапана обратного действия при проведении профилактических работ, связанных с промывкой оборудования. Это обусловлено тем, что возвратная пружина клапана обратного действия, выполненная в виде цилиндрической винтовой пружины, что не позволяет обеспечить большого диапазона регулировки перепада давления, необходимого при промывке подклапанного пространства в глубинных скважинах.The disadvantages of the known reversing valve are the low functionality of the valve due to the inability of the valve to work in deep wells due to the low maximum threshold for opening the reverse valve during maintenance work related to flushing equipment. This is due to the fact that the return spring of the reverse-action valve, made in the form of a cylindrical coil spring, which does not allow to provide a large range of adjustment of the pressure drop necessary when flushing the sub-valve space in deep wells.

Недостатком известного клапана обратного реверсивного является также большие габаритные размеры, которые обусловлены большими габаритными размерами возвратной цилиндрической пружины при достижении необходимых силовых характеристик устройств.A disadvantage of the known reverse check valve is also the large overall dimensions, which are due to the large overall dimensions of the return coil spring when the required power characteristics of the devices are achieved.

Задача полезной модели - разработка клапана обратного реверсивного с функциональными возможностями, обеспечивающими работу устройства в глубинных скважинах.The objective of the utility model is the development of a reversing check valve with functional capabilities that ensure the operation of the device in deep wells.

Технический результат - расширение функциональных возможностей работы клапана, повышение максимального порога открытия клапана обратного действия при промывке скважинного оборудования.The technical result is the expansion of the functionality of the valve, increasing the maximum threshold for opening the reverse valve during flushing of downhole equipment.

Указанный технический результат достигается тем, что в клапане обратном реверсивном, содержащем цилиндрический корпус с отверстием, в котором размещены клапаны прямого и обратного действия, включающие запорные элементы с посадочными седлами, с входными и выходными каналами для прохода жидкости, возвратную пружину для клапана обратного действия, взаимодействующую с регулировочной гайкой, при этом запорный элемент клапана обратного действия размещен с возможностью взаимодействия с упором, установленным на втором конце возвратной пружины, снабженным посадочным отверстием для запорного элемента клапана обратного действия и отверстиями для прохода жидкости, согласно полезной модели возвратная пружина для клапана обратного действия выполнена в виде пакета последовательной сборки тарельчатых пружин.The specified technical result is achieved by the fact that in the reverse valve, which contains a cylindrical body with an opening, in which the valves of direct and reverse action are located, including locking elements with seat seats, with inlet and outlet channels for the passage of fluid, a return spring for the valve of the reverse action, interacting with the adjusting nut, while the locking element of the valve of the reverse action is placed with the possibility of interaction with the stop mounted on the second end of the return spring others, equipped with a landing hole for the shut-off element of the reverse-acting valve and holes for the passage of fluid, according to a utility model, the return spring for the reverse-acting valve is made in the form of a package of sequential assembly of Belleville springs.

Выполнение регулируемой возвратной пружины для клапана обратного действия в виде пакета последовательной сборки тарельчатых пружин позволяет расширить функциональные возможности клапана обратного реверсивного при работе в глубинных скважинах, обеспечивая допустимое давление столба пластовой жидкости на клапан не менее 300 атмосфер.The implementation of an adjustable return spring for a reverse valve in the form of a package of sequential assembly of Belleville springs allows you to expand the functionality of the reverse valve when working in deep wells, providing an allowable pressure of a column of formation fluid on the valve at least 300 atmospheres.

Кроме того, применение в клапане реверсивном для клапана обратного действия пакета последовательной сборки тарельчатых пружин позволяет снизить габариты (общую длину) клапана.In addition, the use of a sequential assembly of Belleville springs in a reversible valve for a reverse-acting valve allows reducing the dimensions (total length) of the valve.

Сравнение заявленного решения с прототипом и другими техническими решениями в данной области техники показывает, что изложенная совокупность признаков неизвестна 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 unknown from the existing level of technology, on the basis of 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 клапана обратного реверсивного.The compliance of the claimed utility model with the criterion of "industrial applicability" is shown by the example of a specific embodiment of the reverse valve.

На фиг. 1 изображен общий вид клапана обратного реверсивного, запорные элементы закрыты. На фиг. 2 показан клапан обратный реверсивный при восходящем потоке жидкости. На фиг. 3 - клапан обратный реверсивный при обратном протоке жидкости при проведении профилактических работ.In FIG. 1 shows a General view of the reverse check valve, the locking elements are closed. In FIG. 2 shows an upstream check valve. In FIG. 3 - reverse check valve with reverse fluid flow during maintenance work.

Клапан обратный реверсивный содержит цилиндрический корпус 1 с ступенчатым отверстием 2, в котором установлен ступенчатый цилиндрический клапанный модуль 3 с кольцевыми зазорами 4 и 5. В модуле 3 выполнены разнонаправленные отверстия 6 и 7, соединенные с непересекающимися наклонными осесимметричными каналами 8 и 9 соответственно, размеры и количество которых зависят от проходного сечения клапана обратного реверсивного. В отверстиях 6 и 7 установлены кольцевые седла 10 и 11 и запорные элементы (шарики) 12 и 13, образующие клапаны прямого и обратного действия соответственно. Клапанный модуль 3 снабжен ограничителем 14 осевого перемещения шарика 12. В ограничителе 14 выполнены отверстия 15 для прохода жидкости. Шарик 13 поджат пакетом последовательно установленных тарельчатых пружин 16 посредством упора 17, в котором выполнено отверстие 18 для размещения шарика 13 и продольные отверстия 19 для прохода жидкости. Регулирование сжатия пакета тарельчатых пружин 16 осуществляется регулировочной гайкой 20, установленной с помощью резьбового соединения в корпусе 1.The reversing check valve contains a cylindrical body 1 with a stepped hole 2, in which a stepped cylindrical valve module 3 with annular gaps 4 and 5 is installed. In module 3, multidirectional holes 6 and 7 are made, connected to disjoint oblique axisymmetric channels 8 and 9, respectively, sizes and the number of which depends on the flow area of the reverse valve. In the openings 6 and 7, ring saddles 10 and 11 and locking elements (balls) 12 and 13 are installed, forming direct and reverse action valves, respectively. The valve module 3 is equipped with a limiter 14 for the axial movement of the ball 12. In the limiter 14, holes 15 are made for the passage of fluid. The ball 13 is preloaded by a package of sequentially installed Belleville springs 16 by means of a stop 17 in which a hole 18 is made to accommodate the ball 13 and longitudinal holes 19 for the passage of fluid. The compression control of the disc spring package 16 is carried out by an adjusting nut 20 installed by means of a threaded connection in the housing 1.

Клапан обратный реверсивный работает следующим образом.The reverse check valve operates as follows.

При включении насоса под действием восходящего потока добываемая жидкость последовательно проходит через отверстие регулировочной гайки 20, внутреннюю полость пакета тарельчатых пружин 16, продольные отверстия 19 упора 17 и попадает в кольцевой зазор 5. При этом клапан обратного действия закрыт, так как шарик 13 поджат пакетом пружин 16 к седлу 11. Далее жидкость, проходя через каналы 8 и отверстие 6, поднимает шарик 12 над седлом 10 и выходит через отверстия 15 ограничителя 14 в трубу НКТ (не показано).When the pump is turned on under the action of the upward flow, the produced fluid sequentially passes through the hole of the adjusting nut 20, the internal cavity of the disk spring package 16, the longitudinal holes 19 of the stop 17 and enters the annular gap 5. In this case, the reverse valve is closed, since the ball 13 is pressed by the spring package 16 to the seat 11. Then the liquid, passing through the channels 8 and the hole 6, raises the ball 12 above the seat 10 and exits through the holes 15 of the restrictor 14 into the tubing (not shown).

При остановке насоса под действием столба пластовой жидкости возникает перепад давлений между зонами, расположенными до и после клапана обратного реверсивного, при этом шарик 12 садится на седло 10, перекрывая обратный поток жидкости в полость 5. При этом клапан обратного действия остается закрытым (шарик 13 надежно поджат пакетом тарельчатых пружин 16 посредством упора 17 к седлу 11). Таким образом, столб жидкости удерживается в колонне НКТ, предотвращая обратное вращение рабочих органов насоса.When the pump stops under the action of a column of formation fluid, a pressure differential occurs between the zones located before and after the reverse valve, while the ball 12 sits on the seat 10, blocking the return fluid flow into the cavity 5. In this case, the reverse valve remains closed (ball 13 is reliably tightened by a packet of Belleville springs 16 by means of a stop 17 to the seat 11). Thus, the column of liquid is held in the tubing string, preventing the reverse rotation of the working parts of the pump.

При проведении профилактических работ, связанных с промывкой оборудования от отложения солей, гидратов парафинов и других твердых образований и осуществляющихся после остановки насоса и закрытия клапана прямого действия, в колонну НКТ подают промывочную жидкость под давлением, превышающим эксплуатационное, которая проходит через кольцевой зазор 4 клапана обратного реверсивного, по каналам 9 в отверстие 7 и, преодолевая силу упругости пакета тарельчатых пружин 16, отжимает шарик 13 от седла 11 и прижимает его в отверстие 18 упора 17, что предотвращает перемещение шарика 13 в поперечном направлении относительно оси клапана обратного реверсивного. Далее промывочная жидкость проходит через продольные отверстия 19 упора 17, внутреннюю полость пакета пружин 16 и отверстие гайки 20 и выходит к насосу, обеспечивая его промывку.When carrying out preventive work related to flushing equipment from the deposition of salts, hydrates of paraffins and other solid formations and carried out after stopping the pump and closing the direct-acting valve, flushing fluid is supplied to the tubing string under a pressure exceeding the operating one, which passes through the annular gap 4 of the non-return valve reversible, through the channels 9 into the hole 7 and, overcoming the elastic force of the package of Belleville springs 16, presses the ball 13 from the seat 11 and presses it into the hole 18 of the stop 17, which moving ball 13 rotates in a transverse direction relative to the valve axis inverse reversible. Next, the flushing fluid passes through the longitudinal holes 19 of the stop 17, the internal cavity of the spring pack 16 and the hole of the nut 20 and goes to the pump, ensuring its flushing.

Предложенная конструкция клапана обратного реверсивного позволяет повысить его функциональные возможности, обеспечивая высокую надежность срабатывания клапана реверсивного при работе в глубинных скважинах.The proposed design of the reverse reversing valve allows to increase its functionality, providing high reliability of operation of the reversing valve when working in deep wells.

Claims

Reversible check valve, containing a cylindrical body with an opening in which direct and reverse action valves are located, including locking elements with seat seats, with inlet and outlet channels for fluid passage, a return spring for the reverse valve, interacting with the adjusting nut, the element of the valve of the reverse action is placed with the possibility of interaction with the stop mounted on the second end of the return spring, equipped with a landing hole for the locking element cient reverse acting valve and the openings for the passage of fluid, characterized in that the return spring acts to return valve is formed as a coherent package assembly of disc springs.