RU20536U1 - Клапанное устройство - Google Patents

Description

100lTl4639

ДЬ ° . , E 21 в 34/02

КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относитсяк нефтегазодобывающей

промышленности, а именно - к клапанным устройствам для устьевого оборудования нагнетательных скважин для регулирования давления и расхода нагнетаемой в скважину жидкости.

Известно применение блочных кустовых насосных станций (БКНС) для проведения работ по закачке в пласт воды через нагнетательные скважины. (См. Справочная книга по добыче нефти под редакцией Ш.К.Гиматудинова, 1974 г., с. 113).

Однако насосы на БКНС устанавливаются на максимальное рабочее давление с последующим распределением давления и расхода закачиваемой воды в нагнетательные скважины в кусте, поэтому на каждой скважине требуется установка либр щтуцеров, либо задвижки для ограничения расходов и давления для каждой конкретной скважины, при этом не учитываются геологические условия нефтяного месторождения для каждой конкретной скважины. Как следствие - необоснованный расход давления и воды при закачке ее в пласт, предотвращение обводнения добывающих скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является клапанное устройство, которое устанавливают в трубопроводе нагнетательного манифольда для регулирования давления закачиваемой в нагнетательную скважину воды. Устройство содержит полый корпус с осевым каналом, размещенные в нем клапан, состоящий из седла и запорного органа, подвижная подпружиненная втулка и

штуцер, a также входной патрубок и выполненный по торцу корпуса выходной патрубок (см., авт.свид. СССР № 1236095, кл. Е 21 в 34/02, от 1984 г.) В процессе нагнетания жидкости в скважину в корпусе устройства происходит постоянное возвратно-поступательное перемещение втулки на участке сжатия-разжатия пружины, благодаря чему подпружиненная втулка является демпфером и в периоды увеличения подачи жидкости аккумулирует ее, а при сниженной подаче - расходует этот объем жидкости для закачки в скважину.

Недостатком известного клапанного устройства является ограниченный диапазон регулирования давления на входе и выходе устройства из-за ограниченных возможностей пружины, конструктивного выполнения клапана и места установки штуцера. Eni;e одним недостатком устройства является сложность настройки пружины на требуемые давление и расход жидкости.

Технической задачей, которую решает предлагаемая полезная модель, является увеличение пределов регулирования давления на входе и выходе клапанного устройства, а также обеспечение нагнетания в автоматическом режиме требуемого расхода давления и жидкости для каждой конкретной скважины.

Поставленная техническая задача решается благодаря тому, что в известном клапанном устройстве, включающем полый корпус с осевым каналом, размещенные в нем клапан, состоящий из седла и запорного органа, подвижная подпружиненная втулка и штуцер, а также входной патрубок и выполненный по торцу корпуса выходной патрубок, новым является то, что на торец корпуса, противоположный выходному патрубку, установлен стакан, при этом в корпусе выполнены приемная и

размещенные по обе стороны от нее промежуточные полости, гидравлически соединенные друг с другом осевым каналом, подвижная втулка одним торцем жестко связана с запорным органом клапана, а с другого ее торца установлена пружина, связанная со штоком регулировочного устройства, установленного по торцу стакана, при этом запорный орган клапана выполнен с осевым проходным каналом, штуцер размещен в промежуточной полости со стороны выходного патрубка, на внешней поверхности втулки закреплены угшотнительные элементы, а входной патрубок сообщен с приемной полостью посредством радиального канала.

Благодаря тому, что в корпусе устройства выполнены приемная и две размещенные по обе стороны от нее промежуточные полости, связанные друг с другом гидравлически по осевому каналу, в том числе, и по осевому каналу запорного элемента, а также благодаря тому, что ппуцер установлен в осевом канале непосредственно у выходного патрубка, а входной патрубок связан с приемной полостью, обеспечивается перераспределение жидкости по промежуточным камерам, и, следовательно, возможность регулирования давления и расхода жидкости, поступившей через входной патрубок в устройство. Конструктивное выполнение указанных узлов позволяет обеспечить создание большого перепада давления на входе и выходе устройства. Изменение расхода жидкости регулируется диаметром штуцера, а регулирование давления в автоматическом режиме обеспечивается жесткостью пружины. Выполнение на наружной поверхности подвижной втулки уплотнительных элементов позволяет исключить переток жидкости из приемной полости в промежуточные, а также обеспечить качественное перемещение втулки в осевом канале устройства.

Клапанное устройство содержит цилиндрический корпус 1 с осевым каналом 2, входным 3 и выходным 4 патрубками и установленным по торцу корпуса 1 съемным стаканом 5. В корпусе 1 выполнены приемная полость 6 и две промежуточные полости 7 и 8. В осевом канале 2 корпуса размещен клапан, состоящий из седла 9 и запорного органа 10 с проходным осевым каналом 11, а также жестко связанная с запорным органом 10 подвижная втулка 12, имеющая на наружной поверхности кольцевые уплотнительные элементы 13 и закрепленную на свободном торце пружину 14, связанную через шток 15 с регулировочным устройством 16, например, маховиком. В промежуточной полости 7 со стороны выходного патрубка 4 установлен штуцер 17, и седло 9. В промежуточной полости 8 расположена пружина 14, а приемная полость 6 через радиальный канал 18 сообщена с входным патрубком 3. Все полости 6, 7 и 8 связаны между собой гидравлически. Все узлы и детали устройства рассчитаны на работу устройства на давление, превышающее 20МПа.

Работает устройство следующим образом.

Устройство устанавливают в нагнетательном трубопроводе непосредственно на устье нагнетательной скважины. В исходном состоянии запорный орган 10 клапана прижат к седлу 9 усилием пружины 14 с помощью регулировочного устройства 16. Нагнетаемая жидкость через входной патрубок 3 поступает в приемную полость 6, где создается давление, равное давлению на входе. Давление в приемной полости 6 растет и преодолевает усилие пружины 14; подвижная втулка 12 с уплотнительными элементами 13 перемещается в промежуточную полость 8. При этом запорный орган 10 клапана отходит от седла 9, приоткрывая седло 9; жидкость из приемной полости 6 поступает в промежуточную полость 7. Штуцер 17 ограничивает расход жидкости из этой полости 7 в выходной патрубок 4 и далее - в скважину, вследствие

чего в промежуточной полости 7 создается повышенное давление, которое по осевому каналу 11 и полости втулки 12 передается в промежуточную полость 8. Как только давление в промежуточных полостях 7 и 8 уравновесятся, пружина 14 начинает разжиматься и перемещать втулку 12 в обратном направлении и прижимать запорный орган 10 к седлу 9, ограничивая расход жидкости в выходной патрубок 4. В процессе нагнетания жидкости происходит возвратно-поступательное перемещение втулки 12 вместе с запорным органом 10 в осевом канале 2 и тем самым регулирование расхода и давления нагнетаемой жидкости в данную скважину в автоматическом режиме. Требуемые величины давления и расхода жидкости подбираются изменением диаметра штуцера 17 и усилием пружины 14.

Испытания заявляемого клапанного устройства показали, что снижение давления на входе - выходе клапанного устройства можно регулировать в больших пределах - до 50% от первоначального. Расход нагнетаемой в скважину жидкости снизился с 320 м до 250 м при перепаде давления на входе-выходе в 2,5 Мпа, что полностью исключило возможность обводнения добывающих скважин. Устройство может надежно работать при больших давлениях (20-ЗОМпа) и больших расходах жидкости. Не требуется дополнительных видов энергии (электрической, гидравлической и т.д.). Регулирование производится с помо1цью регулировочного устройства.

23 апреля 2001 г.

Claims (1)

1. Клапанное устройство, включающее полый корпус с осевым каналом, размещенные в нем клапан, состоящий из седла и запорного органа, подвижную подпружиненную втулку и штуцер, а также входной патрубок и выполненный по торцу корпуса выходной патрубок, отличающееся тем, что на торец корпуса, противоположный выходному патрубку, установлен стакан, при этом в корпусе выполнены приемная и размещенные по обе стороны от нее промежуточные полости, гидравлически соединенные друг с другом осевым каналом, подвижная втулка одним торцом жестко связана с запорным органом клапана, а с другого ее торца установлена пружина, связанная со штоком регулировочного устройства, установленного по торцу стакана, при этом запорный орган клапана выполнен с осевым проходным каналом, штуцер размещен в промежуточной полости со стороны выходного патрубка, на внешней поверхности втулки закреплены уплотнительные элементы, а входной патрубок сообщен с приемной полостью посредством радиального канала.