RU190935U1

RU190935U1 - Sucker rod pump check valve

Info

Publication number: RU190935U1
Application number: RU2019112748U
Authority: RU
Inventors: Екатерина Алексеевна Андаева; Владимир Александрович Иванов
Original assignee: Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2019-07-16

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к обратным клапанам для штанговых глубинных насосов (ШГН).Обратный клапан штангового глубинного насоса, включающий корпус, перегородку и запорный элемент, причем запорный элемент выполнен в виде манжеты конической формы с центральным каналом из высокопрочного эластомера, стойкого к абразивному износу и инертного к компонентам буровых растворов и скважинным флюидам, отличающийся тем, что перегородка оснащена одним отверстием, а запорный элемент основанием надежно зафиксирован по периметру отверстия перегородки, при этом центральный канал манжеты выполнен с возможностью герметичного перекрытия при повышении давления со стороны вершины конуса.Обратный клапан штангового глубинного насоса отличается тем, что вершина запорного элемента по периметру канала снабжена пружинным кольцом.Предлагаемый обратный клапан штангового глубинного насоса прост и надежен за счет минимизации рабочих деталей и вывода из потока скважинной жидкости, проходящего через клапан, изнашиваемых частей.The proposal relates to the oil and gas industry, namely, non-return valves for sucker-rod deep well pumps. to abrasive wear and inert to the components of drilling fluids and well fluids, characterized in that the partition is equipped with one hole, and the locking element with a base is reliably behind fixed around the perimeter of the bore of the partition, while the central channel of the cuff is made with the possibility of hermetic overlap with increasing pressure from the top of the cone. and is reliable due to minimization of working parts and removal of wear parts from the well fluid flowing through the valve.

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к обратным клапанам для штанговых глубинных насосов (ШГН).The proposal relates to the oil and gas industry, namely, non-return valves for sucker rod pumps (SHGN).

Известен обратный клапан (патент RU №2427702, МПК Е21В 21/10, Е21В 34/06, опубл. 27.08.2011 в Бюл. №24), содержащий корпус с резьбами на верхнем и нижнем концах, имеющий центральный канал и седло в виде кольцевого уступа, выполненного в расточке центрального канала со стороны нижнего конца, установленное в расточке поворотное запорное устройство, взаимодействующее с седлом и снабженное упругими элементами, удерживающими запорное устройство в закрытом положении, узел фиксации запорного устройства и упругих элементов в корпусе, отличающийся тем, что запорное устройство содержит два запорных элемента, выполненных из половин кольцевого цилиндра путем сечения каждой из них двумя взаимно перпендикулярными наклонными плоскостями, верхняя из которых выполнена под углом меньше 90° к плоскости окружности цилиндра, а боковая - под таким же углом к его оси, упругие элементы выполнены в виде двух пластинчатых пружин, верхний конец которых расположен в пазу, выполненном на цилиндрической поверхности в верхней части запорных элементов, узел фиксации запорных и упругих элементов в корпусе выполнен в виде закрепленного в нижней части расточки корпуса кольца, на верхнем торце которого выполнены пазы, в которых установлен ригель в виде пластины, взаимодействующей с пазами, выполненными на нижнем торце запорных элементов, а на цилиндрической поверхности выполнены диаметрально противоположные пазы, в которых установлены нижние концы пластинчатых пружин, причем верхние торцы запорных элементов, взаимодействующие с седлом, и их боковые поверхности, взаимодействующие между собой, покрыты эластомером.Known non-return valve (patent RU №2427702, IPC Е21В 21/10, Е21В 34/06, publ. 08/27/2011 in Byul. # 24), comprising a housing with threads at the upper and lower ends, having a central channel and a saddle in the form of an annular a ledge made in the bore of the central channel on the lower end side, a rotary locking device installed in the boring, interacting with the saddle and provided with elastic elements holding the locking device in the closed position, locking device fixing unit and elastic elements in the housing, characterized in that it is locked the device contains two locking elements made of the halves of the annular cylinder by cutting each of them with two mutually perpendicular inclined planes, the upper of which is made at an angle less than 90 ° to the plane of the cylinder circumference, and the side is at the same angle to its axis, the elastic elements are made in the form of two plate springs, the upper end of which is located in a groove made on a cylindrical surface in the upper part of the locking elements, the fixing unit of the locking and elastic elements in the body is made in the form fixed in the lower part of the bore ring casing, on the upper end of which there are grooves in which a bolt is mounted in the form of a plate interacting with grooves made on the lower end of the locking elements, and diametrically opposite grooves in which the lower ends of the plate springs are installed on the cylindrical surface , with the upper ends of the locking elements interacting with the saddle, and their side surfaces interacting with each other, covered with elastomer.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является клапан обратный (патент на ПМ RU №124726, МПК Е21В 34/06, опубл. 10.02.2013 Бюл. №4), состоящий из корпуса, фильтрующей перегородки и запорного элемента, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен в виде манжеты конической формы из высокопрочного эластомера, стойкого к абразивному износу и инертного к компонентам буровых растворов и скважинным флюидам, центральная часть запорного элемента поджата к фильтрующей перегородке стяжкой, наружная кромка запорного элемента опирается на корпус, фильтрующая перегородка со стороны запорного элемента имеет форму, совпадающую с формой запорного элемента, отверстия фильтрующей перегородки, цилиндрической или многогранной формы, выполняются таким образом, чтобы обеспечить фильтрацию жидкости, проходящей через клапан с сохранением эффективного проходного сечения.The closest in technical essence and the achieved result is a check valve (patent for PM RU RU No. 124726, IPC Е21В 34/06, publ. 10.02.2013 Byul. No. 4), consisting of a housing, filtering partitions and a locking element, characterized in that the locking element is designed as a conical cuff of high-strength elastomer resistant to abrasive wear and inert to the components of drilling fluids and borehole fluids, the central part of the locking element is pressed to the filter septum with a coupler, the outer edge of the locking element is opi It is mounted on the housing, the filter septum from the side of the locking element has the shape that matches the shape of the locking element, the filter septum holes, cylindrical or multifaceted, are made in such a way as to ensure filtration of the fluid passing through the valve while preserving the effective flow area.

Недостатками данной конструкции клапана являются сложность изготовления и обслуживания из-за наличия большого количества сложных сопрягаемых деталей из разного материала, также низкая надежность из-за коррозии и изнашивания фильтрующей перегородки.The disadvantages of this valve design are the complexity of manufacturing and maintenance due to the large number of complex mating parts of different materials, as well as low reliability due to corrosion and wear of the filter septum.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является упрощение конструкции обратного клапана штангового глубинного насоса за счет минимизации рабочих деталей и повышение надежности за счет вывода из потока скважинной жидкости, проходящего через клапан, изнашиваемых частей.The technical task of the proposed utility model is to simplify the design of a check valve of a sucker-rod downhole pump by minimizing working parts and improving reliability by removing the wear parts from the well fluid flowing through the valve.

Техническая задача решается обратным клапаном штангового глубинного насоса, включающим корпус, перегородку и запорный элемент, причем запорный элемент выполнен в виде манжеты конической формы с центральным каналом из высокопрочного эластомера, стойкого к абразивному износу и инертного к компонентам буровых растворов и скважинным флюидам.The technical problem is solved by a check valve of a sucker-rod submersible pump comprising a housing, a partition and a locking element, the locking element being designed in the form of a conical cuff with a central channel of high-strength elastomer resistant to abrasive wear and inert to drilling fluid components and well fluids.

Новым является то, что перегородка оснащена одним отверстием, а запорный элемент основанием надежно зафиксирован по периметру отверстия перегородки, при этом центральный канал манжеты выполнен с возможностью герметичного перекрытия при повышении давления со стороны вершины конуса.New is that the partition is equipped with one hole, and the locking element base is securely fixed around the perimeter of the opening of the partition, while the central channel of the cuff is made with the possibility of tight overlapping with increasing pressure from the top of the cone.

Новым является также то, что вершина запорного элемента по периметру канала снабжена пружинным кольцом.New is also the fact that the top of the locking element around the perimeter of the channel is equipped with a spring ring.

На фиг. 1 изображен продольный разрез схемы клапана с пружинным кольцом в закрытом состоянии.FIG. 1 shows a longitudinal section of the valve circuit with a spring ring in the closed state.

На фиг. 2 изображен продольный разрез схемы клапана в открытом состоянии.FIG. 2 shows a longitudinal section of the valve circuit in the open state.

На фиг. 3 изображен продольный разрез схемы плунжерного насоса с разработанными клапанами.FIG. 3 shows a longitudinal section of a plunger pump circuit with developed valves.

Обратный клапан штангового глубинного насоса включает корпус 1 (фиг. 1 и 2), перегородку 2 и запорный элемент 3, причем запорный элемент 3 выполнен в виде манжеты конической формы с центральным каналом 4 из высокопрочного эластомера, стойкого к абразивному износу и инертного к компонентам буровых растворов и скважинным флюидам. Перегородка 2 оснащена одним отверстием 5, а запорный элемент 3 основанием 6 надежно зафиксирован по периметру отверстия 5 перегородки 2, при этом центральный канал 4 запорного элемента 3 выполнен с возможностью герметичного перекрытия при повышении давления со стороны вершины 7 конуса запорного элемента 3. Вершина 7 (фиг. 1) запорного элемента 3 для сокращения времени закрывания особенно при работе с вязкой или высоковязкой нефтью по периметру канала 4 может быть снабжена пружинным кольцом 8.The check valve of the sucker rod pump includes a housing 1 (Fig. 1 and 2), a partition 2 and a locking element 3, and the locking element 3 is made in the form of a conical cuff with a central channel 4 of high strength elastomer resistant to abrasive wear and inert to the components of drilling solutions and well fluids. The partition 2 is equipped with one hole 5, and the locking element 3 base 6 is securely fixed around the perimeter of the hole 5 of the partition 2, while the central channel 4 of the locking element 3 is made with the possibility of hermetic overlap with increasing pressure from the top 7 of the cone of the locking element 3. Top 7 ( Fig. 1) the locking element 3 to reduce the closing time especially when working with viscous or highly viscous oil around the perimeter of the channel 4 can be provided with a spring ring 8.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность клапана на фиг. 1-3 не показаны или показаны условно.Structural elements and technological connections that do not affect the performance of the valve in FIG. 1-3 not shown or conditionally shown.

Количество деталей значительно меньше в предлагаемом клапане, по сравнению с аналогами.The number of parts is much less in the proposed valve, compared with counterparts.

Клапаны работает следующим образом.Valves works as follows.

К цилиндру 9 (фиг. 3) и плунжеру 10 штангового глубинного насоса снизу вместо соответственно всасывающего и нагнетательного клапанов устанавливают соответствующие корпусы 1 (соединения не показаны) клапанов. После чего штанговый глубинный насос спускаю в скважину 9не показана). На устье скважины к приводу (например, к станку-качалке, цепному приводу или т.п. - не показаны) подсоединяют штанги 11, привод запускают в работу, и он передает возвратно поступательное перемещение через штанги 11 плунжеру 10. При ходе плунжера 10 вверх его запорный элемент 3 нагнетательного клапана остается закрытым, так как давление в рабочем пространстве 12 цилиндра 9 понижается, а со стороны вершины 7 запорного элемента в полости 13 плунжера 10 повышается из-за поднятия уровня жидкости в колонне труб (не показаны) выше цилиндра 9 с изливом на устье скважины. При этом из-за того, что в рабочем пространстве 12 цилиндра 9 давление падает, а снаружи цилиндра 9 остается таким же, центральный канал 4 запорного элемента 3 всасывающего клапана цилиндра 9 открывается и пропускает скважинную жидкость через отверстие 5 перегородки 2 внутрь цилиндра 9 - в рабочее пространство 12. При ходе плунжера 10 вниз давление в рабочем пространстве 12 цилиндра 9 растет, запорный элемент 3 всасывающего клапана цилиндра 9 закрывается, а запорный элемент 3 нагнетательного клапана плунжера 10 открывается, пропуская жидкость, которая выдавливается плунжером 10, из рабочего пространства 12 цилиндра 9 в полость 13 плунжера 10. Далее циклы повторяются. При этом агрессивная среда с абразивными включениями скважинной жидкости не воздействует практически на перегородку 2 клапанов.To the cylinder 9 (Fig. 3) and the plunger 10 of the sucker-rod downhole pump, instead of the suction and discharge valves, respectively, install the corresponding housings 1 (connections not shown) of the valves. After that, the sucker rod pump is lowered into the well (9 is not shown). At the wellhead to the drive (for example, to a pumping unit, chain drive or the like - not shown) connect the rod 11, the drive start in the work, and it sends a reciprocating translational movement through the rod 11 to the plunger 10. When the plunger 10 moves upwards its shut-off element 3 of the discharge valve remains closed, as the pressure in the working space 12 of the cylinder 9 decreases, and from the top 7 of the shut-off element in the cavity 13 of the plunger 10 rises due to a rise in the liquid level in the pipe string (not shown) above the cylinder 9 s spout at the mouth wells. However, due to the fact that the pressure in the working space 12 of the cylinder 9 drops, and outside the cylinder 9 remains the same, the central channel 4 of the locking element 3 of the suction valve of the cylinder 9 opens and passes the well fluid through the opening 5 of the partition 2 into the inside of the cylinder 9 - The working space 12. When the plunger 10 moves downward, the pressure in the working space 12 of the cylinder 9 increases, the locking element 3 of the suction valve of the cylinder 9 closes, and the locking element 3 of the discharge valve of the plunger 10 opens, letting fluid flow through I am squeezed out by the plunger 10, from the working space 12 of the cylinder 9 into the cavity 13 of the plunger 10. Then the cycles are repeated. At the same time, the aggressive environment with abrasive inclusions of the well fluid does not affect practically the septum of the 2 valves.

Предлагаемый обратный клапан штангового глубинного насоса прост и надежен за счет минимизации рабочих деталей и вывода из потока скважинной жидкости, проходящего через клапан, изнашиваемых частей.The proposed check valve sucker rod pump is simple and reliable due to the minimization of working parts and output from the flow of well fluid passing through the valve, wear parts.

Claims

1. A check valve of a sucker-rod pump, including a housing, a septum and a locking element, the locking element being designed as a conical cuff with a central channel of high-strength elastomer resistant to abrasive wear and inert to drilling fluid components and well fluids, characterized in that the partition is equipped with a single hole, and the closure element is securely fixed to the base along the perimeter of the opening of the partition, while the central channel of the cuff is designed to be sealed digging with increasing pressure from the top of the cone

2. Non-return valve of the sucker-rod submersible pump according to Claim. 1, characterized in that the top of the closure element along the perimeter of the channel is provided with a spring ring.