RU200706U1

RU200706U1 - CHECK VALVE FOR SHANK COLUMN EQUIPMENT

Info

Publication number: RU200706U1
Application number: RU2020126514U
Authority: RU
Inventors: Николай Васильевич Паршин; Константин Анатольевич Бугаев; Виктор Иванович Дарищев; Павел Валерьевич Дога
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Совместное Предприятие Мекаминефть" (ЗАО "СП Мекаминефть")
Priority date: 2020-08-07
Filing date: 2020-08-07
Publication date: 2020-11-06

Abstract

Полезная модель относится к добывающей промышленности, в частности, к устройству клапана обратного, предотвращающего перетекание бурового раствора из заколонного пространства во внутреннюю полость колонны-хвостовика при спуске оборудования в открытый ствол скважины.Заявлен клапан обратный, содержащий полый цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями, установленную в полости корпуса клапанную пару в виде кольцевого седла и подпружиненного запорного элемента, а также ограничитель хода запорного элемента с боковыми сквозными отверстиями для протока жидкости. При этом седло выполнено заодно с корпусом клапана в форме внутреннего кольцевого выступа, имеющего со стороны входного отверстия коническую форму, сопряженную с проходным каналом седла цилиндрической формы с фаской на нижней кромке, а запорный элемент выполнен в виде монолитной детали, содержащей головку в форме усеченного конуса и шток ступенчатой формы, при этом ограничитель хода запорного элемента выполнен в виде гайки, установленной в полости корпуса клапана со стороны выходного отверстия, причем гайка служит опорой для пружины и упором для ступени штока запирающего элемента, определяющей его рабочий ход, а также гайка содержит центральное направляющее отверстие для подвижного размещения в нем нижней части штока.Технический результат заключается в повышении прочности конструкции клапана обратного при одновременном повышении его эксплуатационной надежности и при упрощении конструкции.The utility model relates to the mining industry, in particular, to the device of a check valve, which prevents the flow of drilling fluid from the annulus into the inner cavity of the liner string when running equipment into an open wellbore. A check valve is declared containing a hollow cylindrical body with inlet and outlet openings a valve pair installed in the body cavity in the form of an annular seat and a spring-loaded shut-off element, as well as a stop element travel stop with lateral through holes for fluid flow. In this case, the saddle is made integral with the valve body in the form of an internal annular protrusion having a conical shape on the side of the inlet opening, conjugated with the passage channel of the cylindrical saddle with a chamfer on the lower edge, and the locking element is made in the form of a monolithic part containing a head in the form of a truncated cone and a stepped stem, while the stop of the closing element is made in the form of a nut installed in the cavity of the valve body on the side of the outlet, and the nut serves as a support for the spring and an stop for the step of the stem of the locking element, which determines its working stroke, and the nut contains a central guide hole for movable placement in it of the lower part of the stem. The technical result is to increase the strength of the check valve structure while increasing its operational reliability and simplifying the design.

Description

Область техникиTechnology area

Техническое решение относится к добывающей промышленности, в частности, к устройству клапана обратного (КО), предотвращающего перетекание бурового раствора из заколонного пространства во внутреннюю полость колонны-хвостовика при установке оборудования для осуществления гидроразрыва пласта, в частности, при спуске оборудования в открытый ствол скважины.The technical solution relates to the mining industry, in particular, to the device of a check valve (CO), which prevents the flow of drilling fluid from the annulus into the inner cavity of the liner string when installing equipment for hydraulic fracturing, in particular, when running equipment into an open wellbore.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известны различные варианты конструкции обратных клапанов для нефтегазодобывающей промышленности. В частности, из описания патента Китая на полезную модель CN205806578, МПК: F16K15/02, 14.12.2016 «Обратный клапан для вязкой жидкости» известна конструкция клапана, который включает в себя полый цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями и установленную в полости корпуса клапанную пару в виде седла, имеющего в сечении форму буквы "Т", закреплено в корпусе в кольцевой проточке, и подпружиненного запорного элемента с головкой конической формы со скругленным верхом. Технический результат данной полезной модели состоит в снижении риска заклинивания отверстия буровой трубы. Недостатком данного устройства является невысокая надежность седла клапанной пары.Various designs of check valves for the oil and gas industry are known in the art. In particular, from the description of the Chinese patent for utility model CN205806578, IPC: F16K15 / 02, 12/14/2016 "Check valve for viscous liquid" known valve design, which includes a hollow cylindrical body with inlet and outlet openings and installed in the cavity of the body valve a pair in the form of a saddle, having a "T" shape in cross-section, is fixed in the body in an annular groove, and a spring-loaded locking element with a conical head with a rounded top. The technical result of this utility model is to reduce the risk of jamming the drill pipe hole. The disadvantage of this device is the low reliability of the valve pair seat.

Другой вариант аналогичного клапана известен из описания патента Китая на полезную модель CN207486144, МПК: F16K15/06; F16K31/20, 12.06.2018 «Новый обратный клапан с плавающим сердечником для бурового инструмента». В описании полезной модели раскрыта клапанная пара в виде кольцевого седла и подпружиненного запорного элемента, содержащего шток и коническую головку, которые установлены и закреплены в корпусе клапанной клетки. Клетка, содержащая в себе клапанную пару, устанавливается в полость корпуса клапана на резьбе, что повышает общую ремонтопригодность клапана. Кроме того, в связи с тем, что при эксплуатации клапана буровой раствор оказывает абразивное воздействием на его детали, осуществляют высокочастотную упрочняющую обработку конической поверхности головки клапана для повышения износостойкости. Недостатком данного устройства является невысокая надежность винтового соединения головки со штоком запирающего элемента, а также низкая пропускная способность клапана.Another variant of a similar valve is known from the description of the Chinese patent for utility model CN207486144, IPC: F16K15 / 06; F16K31 / 20, 12.06.2018 "New floating core check valve for drilling tools." In the description of the utility model, a valve pair is disclosed in the form of an annular seat and a spring-loaded shut-off element containing a stem and a tapered head, which are installed and fixed in the valve cage body. The cage containing the valve pair is threaded into the valve body cavity, which increases the overall maintainability of the valve. In addition, due to the fact that during the operation of the valve, the drilling fluid has an abrasive effect on its parts, high-frequency hardening treatment of the conical surface of the valve head is carried out to increase wear resistance. The disadvantage of this device is the low reliability of the screw connection of the head with the stem of the locking element, as well as the low throughput of the valve.

Из описания патента РФ на изобретение RU 2358092 «ОБРАТНЫЙ КЛАПАН, ПЕРЕКЛЮЧАЕМЫЙ ПОТОКОМ», МПК: E21B 34/08, опубликованного 10.06.2009, известна конструкция обратного клапана, содержащего полый цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями и установленную в полости корпуса клапанную пару в виде кольцевого седла и подпружиненного запорного элемента грибкового типа, а также ограничитель хода запорного элемента в виде гайки со сквозными отверстиями для протока жидкости. Седло клапана выполнено монолитно вместе с корпусом клапана и взаимодействует с головкой клапана по конической поверхности. Недостатком конструкции данного клапана является низкая прочность запирающего элемента. Коническая головка запирающего элемента имеет тонкий колпачковый тип конструкции и установлена на штоке при помощи разъемного соединения, что снижает надежность конструкции в тяжелых эксплуатационных условиях.From the description of the RF patent for invention RU 2358092 "CHECK VALVE SWITCHED BY THE FLOW", IPC: E21B 34/08, published on June 10, 2009, the design of a check valve is known, containing a hollow cylindrical body with inlet and outlet openings and a valve pair installed in the body cavity in in the form of an annular seat and a spring-loaded shut-off element of the mushroom type, as well as a stop of the shut-off element in the form of a nut with through holes for the fluid flow. The valve seat is made in one piece with the valve body and interacts with the valve head along a tapered surface. The disadvantage of this valve is the low strength of the locking element. The conical head of the locking element has a thin cap-type design and is mounted on the stem with a detachable connection, which reduces the reliability of the design in harsh operating conditions.

В описании патента Китая CN201627989 на полезную модель, опубликованного 10.11.2010, раскрыты элементы конструкции обратного клапана повышенной надежности. В частности, на чертеже, иллюстрирующем конструкцию клапана, показан полый цилиндрический корпус клапана, в котором размещена клапанная пара в виде монолитного кольцевого седла и подпружиненного запорного элемента, шток которого установлен в центральное направляющее отверстие гайки, выполненной с возможностью для протока жидкости. При этом один конец штока на резьбе установлен в головку запирающего элемента, а другой конец установлен во втулку, размещенную на гайке. Нажимная пружина установлена снаружи на втулку гайки. В верхней части головка запорного элемента имеет форму усеченного конуса с образованием при вершине площадки, перпендикулярной оси клапана, а в нижней части - форму цилиндра. Недостатком клапана является низкая надежность конструкции сборного запирающего элемента.Chinese Patent Specification CN201627989 for Utility Model, published on 11/10/2010, discloses structural elements of a high reliability check valve. In particular, the drawing illustrating the design of the valve shows a hollow cylindrical valve body in which a valve pair is located in the form of a monolithic annular seat and a spring-loaded closure element, the stem of which is installed in the central guide hole of the nut adapted for fluid flow. In this case, one end of the rod is threaded into the head of the locking element, and the other end is installed into a bushing located on the nut. The compression spring is mounted on the outside of the nut sleeve. In the upper part, the head of the closure element has the shape of a truncated cone with the formation at the apex of a platform perpendicular to the valve axis, and in the lower part - the shape of a cylinder. The disadvantage of the valve is the low reliability of the design of the prefabricated locking element.

В качестве наиболее близкого аналога заявленной полезной модели может быть выбран клапан, раскрытый в описании патента РФ на изобретение RU2641146, МПК: E21B 34/06, F16K 15/02, опубликованного 16.01.2018, «ОБРАТНЫЙ КЛАПАН». Известный из данного патента обратный клапан содержит полый цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями, установленную в полости корпуса клапанную пару, выполненную в виде кольцевого седла и подпружиненного запорного элемента, а также ограничитель хода запорного элемента, выполненный в виде клетки с боковыми сквозными отверстиями для протока жидкости, при этом подпружиненный запорный элемент, взаимодействующий с рабочей кромкой седла, подвижно установлен внутри клетки клапана. В клетке расположена пружина для поджатия запорного элемента к седлу. The valve disclosed in the description of the RF patent for invention RU2641146, IPC: E21B 34/06, F16K 15/02, published on 16.01.2018, "CHECK VALVE" can be selected as the closest analogue of the claimed utility model. The check valve known from this patent contains a hollow cylindrical body with inlet and outlet openings, a valve pair installed in the body cavity, made in the form of an annular seat and a spring-loaded shut-off element, and also a stop element travel stop made in the form of a cage with side through holes for the flow liquid, while a spring-loaded shut-off element interacting with the working edge of the seat is movably mounted inside the valve cage. A spring is located in the cage to press the closing element against the seat.

Седло представляет собой гайку с наружной резьбой, посредством которой седло завинчено в резьбу корпуса. Запорный элемент выполнен в виде расположенного внутри пружины стержня с полукруглой головкой, взаимодействующей с рабочей кромкой седла. Головка выполнена по радиусу тела вращения. Стержень запорного элемента и клетка выполнены с уступом, а пружина сжатия расположена между указанными уступами, при этом один конец пружины упирается в уступ клетки, а другой конец пружины упирается в уступ стержня. Пружина и запорный элемент имеют многослойное защитное покрытие. Недостатком данной конструкции является выполнение седла клапана в виде съемной гайки, что снижает прочность и надежность устройства. Кроме того, сопряжение сферической поверхности головки запорного элемента с рабочей кромкой седла по узкой кольцевой линии не создает требуемого уровня герметизации при закрытии клапанной пары, рабочая кромка быстро изнашивается, и клапанная пара часто требует ремонта. The seat is an externally threaded nut through which the seat is screwed into the body threads. The locking element is made in the form of a rod with a semicircular head located inside the spring, interacting with the working edge of the saddle. The head is made along the radius of the body of revolution. The rod of the locking element and the cage are made with a step, and the compression spring is located between the said steps, with one end of the spring abutting against the ledge of the cage, and the other end of the spring against the ledge of the rod. The spring and the shut-off element have a multilayer protective coating. The disadvantage of this design is the implementation of the valve seat in the form of a removable nut, which reduces the strength and reliability of the device. In addition, the mating of the spherical surface of the head of the closure element with the working edge of the seat along a narrow annular line does not create the required level of sealing when closing the valve pair, the working edge wears out quickly, and the valve pair often requires repair.

Заявленная полезная модель направлена на расширение арсенала средств в виде обратных клапанов для нефтегазовой промышленности.The declared utility model is aimed at expanding the arsenal of tools in the form of check valves for the oil and gas industry.

Заявленная полезная модель также направлена на решение задачи по повышению прочности, надежности, долговечности и работоспособности клапана обратного при его использовании в тяжелых эксплуатационных условиях в составе колонны-хвостовика при установке в нефтегазовые скважины оборудования для осуществления гидроразрыва пласта.The declared utility model is also aimed at solving the problem of increasing the strength, reliability, durability and performance of the check valve when used in severe operating conditions as part of a liner string when installing equipment for hydraulic fracturing in oil and gas wells.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

Технический результат заключается в повышении прочности конструкции клапана обратного при одновременном повышении его эксплуатационной надежности и при упрощении конструкции.The technical result consists in increasing the structural strength of the check valve while increasing its operational reliability and simplifying the design.

Для достижения заявленного технического результата предлагается клапан обратный, содержащий полый цилиндрический корпус с входным и выходным отверстиями, установленную в полости корпуса клапанную пару в виде кольцевого седла и подпружиненного запорного элемента, а также ограничитель хода запорного элемента с боковыми сквозными отверстиями для протока жидкости. При этом седло выполнено заодно с корпусом клапана в форме внутреннего кольцевого выступа, имеющего со стороны входного отверстия коническую форму, сопряженную с проходным каналом седла цилиндрической формы и с фаской на нижней кромке, а запорный элемент выполнен в виде монолитной детали, содержащей головку в форме усеченного конуса и шток ступенчатой формы, при этом ограничитель хода запорного элемента выполнен в виде гайки, установленной в полости корпуса клапана со стороны выходного отверстия, причем гайка служит опорой для пружины и упором для ступени штока запирающего элемента, определяющей его рабочий ход, а также гайка содержит центральное направляющее отверстие для подвижного размещения в нем нижней части штока.To achieve the claimed technical result, a check valve is proposed, containing a hollow cylindrical body with inlet and outlet openings, a valve pair installed in the body cavity in the form of an annular seat and a spring-loaded closure element, as well as a stop element travel stop with lateral through holes for fluid flow. In this case, the saddle is made integral with the valve body in the form of an internal annular protrusion having a conical shape on the side of the inlet opening, conjugated with the passage channel of the cylindrical saddle and with a chamfer on the lower edge, and the locking element is made in the form of a monolithic part containing a head in the form of a truncated cone and a stepped stem, while the stop element travel stop is made in the form of a nut installed in the cavity of the valve body from the outlet side, and the nut serves as a support for the spring and an stop for the step of the locking element stem, which determines its working stroke, and the nut contains central guide hole for movable placement in it of the lower part of the stem.

В предпочтительном варианте изготовления обратного клапана головка запирающего элемента в своей нижней части переходит в цилиндрическую юбку.In a preferred embodiment of the non-return valve, the head of the locking element in its lower part merges into a cylindrical skirt.

В другом варианте изготовления обратного клапана нижняя ступень штока запорного элемента и центральное направляющее отверстие в гайке ограничителя хода запорного элемента выполнены квадратного сечения соответствующего размера с обеспечением возможности осевой подвижности запорного элемента.In another embodiment of the check valve manufacture, the lower stage of the plug stem and the central guide hole in the nut of the plug travel stop are made of a square cross-section of the appropriate size, allowing for axial movement of the plug.

Для обеспечения установки обратного клапана в колонну насосно-компрессорных труб корпус клапана на одном конце выполняется с внутренней конической резьбой под входной патрубок, а на другом конце - с наружной конической резьбой под выходной соединительный патрубок.To ensure the installation of the check valve in the tubing string, the valve body at one end is made with an internal tapered thread for the inlet pipe, and at the other end - with an external tapered thread for the outlet connecting pipe.

В предпочтительном варианте изготовления обратного клапана внутренняя поверхность корпуса клапана, а также коническая поверхность седла и запорного элемента выполняются с защитными износостойкими покрытиями, а ограничитель хода запорного элемента выполняется из нержавеющей стали.In a preferred embodiment of the check valve, the inner surface of the valve body, as well as the tapered surface of the seat and the shut-off element are made with protective wear-resistant coatings, and the stop of the shut-off element is made of stainless steel.

Также в предпочтительном варианте изготовления обратного клапана соблюдается условие, что суммарная площадь сечения боковых отверстий в гайке ограничителя хода запорного элемента по меньшей мере в 2 раза превышает площадь сечения проходного отверстия седла, чем гарантированно обеспечивается переток жидкости даже в случае закупоривания одного или нескольких отверстий гайки, а также исключаются резкие перепады давления прокачиваемой жидкости, что повышает надежность устройства клапана.Also, in a preferred embodiment of the non-return valve, the condition is met that the total cross-sectional area of the side holes in the nut of the travel stop of the shut-off element is at least 2 times the cross-sectional area of the through-hole of the seat, which is guaranteed to ensure liquid flow even in the case of clogging of one or more holes in the nut, and also sharp pressure drops of the pumped liquid are excluded, which increases the reliability of the valve device.

Краткое описание чертежейBrief Description of Drawings

Чертеж представлен для лучшего понимания полезной модели, однако специалисту в данной области техники будет очевидно, что раскрытая полезная модель не ограничивается вариантом, представленным на чертеже.The drawing is presented for a better understanding of the utility model, however, it will be obvious to a person skilled in the art that the disclosed utility model is not limited to the embodiment shown in the drawing.

На фиг. 1 представлен общий вид продольного сечения клапана обратного в соответствии с настоящим описанием полезной модели.FIG. 1 shows a general view of a longitudinal section of a check valve in accordance with the present description of the utility model.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Клапан обратный содержит полый цилиндрический корпус 1 с верхним входным и нижним выходным отверстиями. В полости корпуса размещена клапанная пара в виде кольцевого седла и подпружиненного запорного элемента 2 грибкового типа. Ограничителем хода запорного элемента 2 является гайка 3, выполненная с боковыми сквозными отверстиями для протока жидкости. Как видно на чертеже, в предложенной конструкции клапана седло выполнено заодно с корпусом клапана в форме монолитного внутреннего кольцевого выступа, (что исключает установку в полость клапана дополнительных элементов в виде съемного седла, которые в свою очередь требуют установки дополнительных герметизирующих элементов), чем упрощается конструкция заявленного устройства и повышается его надежность и долговечность.The check valve contains a hollow cylindrical body 1 with an upper inlet and a lower outlet. In the body cavity there is a valve pair in the form of an annular seat and a spring-loaded locking element 2 of the fungal type. The travel stop of the closure element 2 is a nut 3 made with lateral through holes for fluid flow. As can be seen in the drawing, in the proposed valve design, the seat is integral with the valve body in the form of a monolithic internal annular protrusion (which excludes the installation of additional elements in the valve cavity in the form of a removable seat, which in turn require the installation of additional sealing elements), which simplifies the design the declared device and increases its reliability and durability.

В предложенной конструкции клапана обратного седло со стороны входного отверстия выполнено с конической формой поверхности, образующей воронку, что снижает сопротивление потоку прокачиваемой жидкости. При этом проходной канал седла выполнен цилиндрической формы, а нижняя кромка проходного канала седла оформлена фаской на нижней рабочей кромке. Сопряжен верхней конической плоскости седла с цилиндрическим проходным каналом позволяет избежать наличия острых кромок и тонкостенных элементов в конструкции клапана, что повышает прочность и надежность его конструкции.In the proposed design of the valve, the back seat from the side of the inlet is made with a conical surface forming a funnel, which reduces the resistance to the flow of the pumped liquid. In this case, the passage channel of the saddle is made of a cylindrical shape, and the lower edge of the passage channel of the saddle is chamfered on the lower working edge. The upper conical plane of the seat is mated with a cylindrical bore to avoid the presence of sharp edges and thin-walled elements in the valve structure, which increases the strength and reliability of its design.

Запорный элемент 2 выполнен в виде монолитной детали, что отвечает требованиям прочности и надежности конструкции клапана. Запорный элемент 2 содержит головку в форме усеченного конуса. Угол конуса головки запорного элемента 2 выполнен таким же, как и угол фаски на рабочей кромке седла корпуса. Достигнутое уплотнение конус-конус дает лучшую герметизацию по сравнению со сферой, выбранной в прототипе, что повышает эксплуатационную надежность заявленного устройства. The shut-off element 2 is made in the form of a monolithic part, which meets the requirements of the strength and reliability of the valve design. The closure element 2 contains a frusto-conical head. The cone angle of the head of the closure element 2 is made the same as the chamfer angle on the working edge of the body seat. The achieved cone-cone seal provides a better seal compared to the sphere selected in the prototype, which increases the operational reliability of the claimed device.

Основание конуса головки запорного элемента 2 в нижней части переходит в шток ступенчатой формы. Первая ступень штока имеет цилиндрическую форму для взаимодействия с пружиной 4, которая надета на шток и упирается своей верхней частью в головку запорного элемента 2, а ни жней частью в гайку 3 ограничителя хода запорного элемента. Причем упомянутая гайка 3 служит как опорой для пружины 4, так и упором для верхней цилиндрической ступени штока, определяющим ограничение рабочего хода клапана. Для взаимодействия со штоком запорного элемента 2 гайка содержит центральное направляющее отверстие для подвижного размещения в нем нижней части штока. При этом рабочий ход штока запирающего элемента подобран таким образом, что при полном открытии и последующем закрытии клапанной пары, перекос штока относительно оси клапана минимален. Для той же цели нижняя ступень штока запорного элемента и центральное направляющее отверстие в гайке ограничителя хода запорного элемента, предпочтительно, выполнены квадратного сечения соответствующего друг другу размера с обеспечением возможности осевой подвижности запорного элемента без прокрутки, что стабилизирует конструкцию в условиях динамических нагрузок от потока жидкости и повышает надежность работы заявленного устройства.The base of the cone of the head of the closure element 2 in the lower part goes into a stepped stem. The first stage of the rod has a cylindrical shape to interact with the spring 4, which is put on the rod and abuts with its upper part against the head of the locking element 2, and with its lower part against the nut 3 of the travel stop of the locking element. Moreover, the mentioned nut 3 serves both as a support for the spring 4 and as a stop for the upper cylindrical stage of the stem, which determines the limitation of the valve's working stroke. To interact with the stem of the locking element 2, the nut contains a central guide hole for movable placement of the lower part of the stem therein. In this case, the working stroke of the stem of the locking element is selected in such a way that with full opening and subsequent closing of the valve pair, the skew of the stem relative to the valve axis is minimal. For the same purpose, the lower stage of the stem of the closure element and the central guide hole in the nut of the travel stop of the closure element are preferably made of a square cross-section of the corresponding size to ensure the possibility of axial movement of the closure element without scrolling, which stabilizes the structure under dynamic loads from the fluid flow and increases the reliability of the claimed device.

Для обеспечения установки обратного клапана в колонну насосно-компрессорных труб корпус 1 клапана на одном конце выполняется с внутренней конической резьбой под входной патрубок, а на другом конце - с наружной конической резьбой под выходной соединительный патрубок. To ensure the installation of the check valve in the tubing string, the valve body 1 at one end is made with an internal tapered thread for the inlet pipe, and at the other end - with an external tapered thread for the outlet connecting pipe.

Выбор формы головки обратного клапана обусловлен требованиями его эксплуатационной надежности. Так, если в верхней части головка запорного элемента 2 имеет форму усеченного конуса с образованием при вершине площадки перпендикулярной оси клапана, то площадка усеченного конуса перпендикулярная оси клапана служит для прямого сопротивления встречному потоку жидкости, что позволяет открыть шток запорного элемента 2 при меньшем давлении встречного потока жидкости. А нижняя цилиндрическая часть головки запорного элемента стабилизирует поток жидкости, что также положительно влияет на работоспособность и надежность клапана.The choice of the shape of the check valve head is due to the requirements of its operational reliability. So, if in the upper part the head of the shut-off element 2 has the shape of a truncated cone with the formation at the apex of the platform perpendicular to the valve axis, then the platform of the truncated cone perpendicular to the valve axis serves for direct resistance to the counter flow of liquid, which allows opening the stem of the shut-off element 2 at a lower counter flow liquids. And the lower cylindrical part of the head of the shut-off element stabilizes the fluid flow, which also has a positive effect on the performance and reliability of the valve.

Клапан обратный работает следующим образом.The check valve works as follows.

Клапан обратный спускается в скважину на колонне труб и устанавливается в составе колонны-хвостовика в нижней части компоновки оборудования для заканчивания скважины, как правило, после направляющего башмака.The check valve is run into the well on a pipe string and installed as part of the liner string at the bottom of the completion equipment assembly, usually after the guide shoe.

При включения насоса, работающего в составе компоновки оборудования для заканчивания скважины, например, для опрессовки или операций, рабочая жидкость поступает на вход клапана и через проходной канал седла проходит к головке запирающего элемента 2. Под давлением рабочей жидкости запирающий элемент 2 отходит от седла, сжимая пружину 4, и шток перемещается на величину рабочего хода, открывая клапан для прохода перекачиваемой жидкости. When the pump is turned on, which is part of the well completion equipment assembly, for example, for pressure testing or operations, the working fluid enters the valve inlet and through the saddle channel passes to the head of the locking element 2. Under the pressure of the working fluid, the locking element 2 moves away from the seat, compressing spring 4, and the stem moves by the amount of the working stroke, opening the valve for the pumped liquid to pass.

Однако при возрастании встречного давления пластовой жидкости в заколонном пространстве, когда жидкость поступает в клапан с обратной стороны через боковые отверстия гайки 3, попадая в полость клапана со стороны плоского основания головки запорного элемента 2, происходит запирание клапана. В этом случае головка клапана своей цилиндрической поверхностью прижимается к фаске на рабочей кромке седла и герметично запирает канал клапана. Запирая снизу канал колонны-хвостовика, клапан обратный (КО) надежно обеспечивает предотвращение перетекания бурового раствора из заколонного пространства во внутреннюю полость колонны насосно-компрессорных труб при спуске компоновки в открытый ствол при установке в скважину оборудования для осуществления гидроразрыва пласта.However, with an increase in the counter pressure of the formation fluid in the annulus, when the fluid enters the valve from the reverse side through the side holes of the nut 3, entering the valve cavity from the side of the flat base of the head of the locking element 2, the valve closes. In this case, the valve head with its cylindrical surface is pressed against the chamfer on the working edge of the seat and hermetically seals the valve channel. By locking the liner bore from below, the check valve (KO) reliably prevents the flow of drilling fluid from the annulus into the inner cavity of the tubing string when the assembly is run into the open hole when equipment is installed in the well for hydraulic fracturing.

Рабочее положение обратного клапана вертикальное, что не исключает возможность наклонного рабочего положения данного клапана. The operating position of the check valve is vertical, which does not exclude the possibility of an inclined operating position of this valve.

Допускается последовательная установка двух таких клапанов. Два последовательно собранных обратных клапана обеспечивают надежную герметизацию трубного пространства как в наклонно-направленных, так и в горизонтальных скважинах.The sequential installation of two such valves is allowed. Two series-assembled check valves provide reliable sealing of the tubular space in both directional and horizontal wells.

Все элементы конструкции заявленного клапана обратного обладают высоким запасом прочности и обеспечивают ему высокую надежность в тяжелых условиях эксплуатации.All structural elements of the declared check valve have a high margin of safety and provide it with high reliability in severe operating conditions.

Заявленная полезная модель обеспечивает расширение арсенала средств в виде создания еще одной конструкции обратного клапана для нефтегазовой промышленности, которая эффективно решает задачу повышения прочности, надежности, долговечности и работоспособности клапана обратного при его использовании в тяжелых эксплуатационных условиях в составе колонны-хвостовика при установке в нефтегазовые скважины оборудования для осуществления гидроразрыва пласта.The declared utility model provides an expansion of the arsenal of tools in the form of creating another design of a check valve for the oil and gas industry, which effectively solves the problem of increasing the strength, reliability, durability and performance of a check valve when used in severe operating conditions as part of a liner string when installed in oil and gas wells equipment for hydraulic fracturing.

Заявленная полезная модель обеспечивает достижение технического результата по повышению прочности клапана обратного при одновременном повышении его эксплуатационной надежности и упрощении также за счет снижения количества сборных элементов в составе его конструкции, поскольку седло выполнено монолитным заодно с корпусом, и запирающий элемент выполнен цельным (не сборным).The claimed utility model ensures the achievement of the technical result of increasing the strength of the check valve while increasing its operational reliability and simplifying also by reducing the number of prefabricated elements in its structure, since the saddle is made monolithic with the body, and the locking element is made in one piece (not prefabricated).

Claims

1. A check valve containing a hollow cylindrical body with inlet and outlet openings, a valve pair installed in the body cavity in the form of an annular seat and a spring-loaded shut-off element, as well as a stop element travel stop with lateral through holes for the fluid flow, characterized in that the seat is made integral with the valve body in the form of an internal annular protrusion having a conical shape on the side of the inlet opening, conjugated with the bore of a cylindrical seat with a chamfer on the lower edge, and the shut-off element is made in the form of a monolithic part containing a head in the form of a truncated cone and a stepped stem , in this case, the travel stop of the locking element is made in the form of a nut installed in the cavity of the valve body from the side of the outlet, and the nut serves as a support for the spring and a stop for the stage of the locking element stem, which determines its working stroke, and the nut contains a central guide hole for moving proper placement of the lower part of the stem in it.

2. The valve according to claim. 1, characterized in that the head of the locking element in the lower part passes into a cylindrical skirt.

3. The valve according to claim. 1, characterized in that the lower stage of the stem is made of square section.

4. The valve according to claim. 1, characterized in that the central guide hole in the nut of the travel stop of the closure element is made of a square cross-section.

5. The valve according to claim 1, characterized in that its body at one end is made with an internal tapered thread for the inlet pipe, and at the other end - with an external tapered thread for the outlet pipe.

6. The valve according to claim. 1, characterized in that the stop of the shut-off element is made in the form of a stainless steel nut, and the head of the shut-off element and the chamfer on the lower edge of the seat channel are provided with wear-resistant coatings.

7. The valve according to claim 1, characterized in that the total cross-sectional area of the side holes in the nut of the travel stop of the shut-off element is at least twice the cross-sectional area of the seat channel bore.