RU2066400C1

RU2066400C1 - Check valve for oil-well pump

Info

Publication number: RU2066400C1
Application number: RU94015517A
Authority: RU
Inventors: В.В. Гомер; А.В. Садчиков; Ю.В. Тулаев
Original assignee: Жирновское нефтегазодобывающее управление
Priority date: 1994-04-27
Filing date: 1994-04-27
Publication date: 1996-09-10

Abstract

FIELD: oil and gas production industry. SUBSTANCE: pump has cylinder 1 which is open from below and plunger 2 made in form of sleeve which moves inside cylinder 1. Rod 3 has disk at its end. Cylinder has discharge holes in wall at acute angle relative to valve axis and relief hole in cover. Rod is passed through stuffing box fitted in cylinder cover and is provided with device for locking it in stuffing box, for example, projection which makes it possible to secure piston in working position and to avoid spontaneous closing in case of emergency stop of pump. EFFECT: enhanced reliability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче нефти скважинными погружными насосами. The invention relates to the oil and gas industry and can be used in oil production by submersible borehole pumps.

Известны обратные клапаны для скважинных насосов, имеющие тарельчатую форму и взаимодействующие с седлом (например, К.Ф.Роддатис и А,Н.Полторацкий. Справочник по котельным установкам малой производительности. М. Энергоатомиздат, 1989, с. 55, с. 455, рис. 2б) [1]
Эти клапаны ненадежны вследствие малой площади контакта тарелки с седлом. При воздействии песка, соли, попутных газов и т.п. рабочие поверхности клапана быстро выходят из строя либо нарушается их контакт вследствие коррозионного или абразивного воздействия, налипания, газовой кавитации и др.Known non-return valves for borehole pumps having a disk shape and interacting with a saddle (for example, K.F. Roddatis and A, N. Poltoratsky. Handbook of low-capacity boiler plants. M. Energoatomizdat, 1989, p. 55, p. 455, Fig. 2b) [1]
These valves are unreliable due to the small contact area of the plate with the seat. When exposed to sand, salt, associated gases, etc. Valve working surfaces quickly fail or their contact is broken due to corrosion or abrasion, sticking, gas cavitation, etc.

Наиболее близким к описываемому является клапан, обратный для скважинного насоса, содержащий корпус-цилиндр с фланцем на входе, выкидным и разгрузочным отверстиями, выполненными радиально в его стенке, подпружиненный внутри корпуса плунжер с замкнутой внутренней полостью и двумя взаимно перпендикулярными поверхностями уплотнения, одна из которых образована с внутренней проточкой фланца, а вторая с цилиндром, связанный с плунжером шток, пропущенный через герметичную крышку цилиндра посредством сальника (патент СССР N 1790737, кл. F04B 47/02, 1989 г.) [2]
В этом устройстве отсутствует фиксация плунжера в рабочем положении, более того, предусмотрен возврат в исходное (закрытое) положение при отключении насоса. При установке клапана совместно с погружным насосом внутри колонны насосно-компрессорных труб, при аварийном отключении насоса и закрытии соответственно клапана внутри колонны образуется пустота. В результате чего при последующем запуске насоса возможна перегрузка и выход из строя его электродвигателя. Кроме того, столб жидкости под клапаном может пойти в обратном направлении, что приведет к работе насоса в турбинном режиме.Closest to the described one is a check valve for a well pump, comprising a cylinder body with an inlet flange, discharge and discharge openings made radially in its wall, a plunger spring-loaded inside the body with a closed internal cavity and two mutually perpendicular seal surfaces, one of which formed with an internal groove of the flange, and the second with a cylinder, a rod connected to the plunger, passed through a sealed cylinder cover by means of an oil seal (USSR patent N 1790737, class F04B 47/02, 1989 .) [2]
In this device, the plunger is not fixed in the working position; moreover, a return to the original (closed) position is provided when the pump is turned off. When the valve is installed together with the submersible pump inside the tubing string, during emergency shutdown of the pump and closing of the valve, respectively, the void is formed inside the string. As a result, during the subsequent start-up of the pump, overload and failure of its electric motor is possible. In addition, the liquid column under the valve can go in the opposite direction, which will lead to the pump in turbine mode.

Техническая задача, решаемая описываемым изобретением, заключается в обеспечении фиксации клапана в открытом положении и, как следствие, повышении надежности работы погружного насоса. The technical problem solved by the described invention is to ensure the fixation of the valve in the open position and, as a result, increase the reliability of the submersible pump.

Согласно изобретению, поставленная задача решается тем, что в клапане, обратном для скважинного насоса, содержащем корпус-цилиндр с входным, выкидным и разгрузочным отверстиями, плунжер с двумя взаимно перпендикулярными плоскостями уплотнения и штоком, пропущенным через крышку цилиндра посредством сальника, в нем плунжер выполнен в виде стакана, выкидные отверстия расположены под острым углом к горизонту (либо оси клапана), а разгрузочные выполнены в крышке цилиндра, при этом шток снабжен средством для фиксации в верхнем положении и диском, смонтированным на его свободном конце. According to the invention, the problem is solved by the fact that in the valve, the opposite for the downhole pump, containing a cylinder body with inlet, outlet and discharge holes, a plunger with two mutually perpendicular seal planes and a rod passed through the cylinder cover by means of an oil seal, the plunger is made in it in the form of a glass, the discharge holes are located at an acute angle to the horizon (or the axis of the valve), and the discharge holes are made in the cylinder cover, while the rod is equipped with a means for fixing in the upper position and dis ohm, mounted at its free end.

На чертеже, на фиг. 1, показан общий вид предлагаемого клапана, продольный разрез. In the drawing, in FIG. 1, shows a General view of the proposed valve, a longitudinal section.

Клапан содержит открытый снизу корпус-цилиндр 1, внутри которого установлен с возможностью перемещения плунжер 2, выполненный в виде стакана, открытого снизу. На плунжере 2 жестко закреплен шток 3 с горизонтальным диском 4 на свободном конце. Шток 3 пропущен через глухое дно 5 цилиндра посредством сальникового уплотнительного узла 6. В боковой стенке цилиндра 1 между крайними положениями (I) и (II) плунжера 2 выполнены выкидные отверстия 7, ось которых расположена под острым углом α к горизонту (90^o a к продольной оси клапана), составляющим оптимально 45^o-50^o. В крышке 5 выполнено по меньшей мере одно разгрузочное отверстие 8.The valve comprises an open bottom housing-cylinder 1, inside of which a plunger 2 is mounted with the possibility of movement, made in the form of a glass open from the bottom. On the plunger 2, the rod 3 is rigidly fixed with a horizontal disk 4 at the free end. The rod 3 is passed through the blind bottom 5 of the cylinder by means of a packing gland 6. In the side wall of the cylinder 1 between the extreme positions (I) and (II) of the plunger 2 there are pop-up openings 7, the axis of which is located at an acute angle α to the horizon (90 ^o a to the longitudinal axis of the valve), which is optimally 45 ^o -50 ^o . At least one discharge opening 8 is made in the lid 5.

Клапан работает следующим образом. The valve operates as follows.

Для установки клапана в скважине его закрепляют на резьбовом штуцере 9, имеющем проходной канал А, проточку Б под установку цилиндра 1 и проточку Г под заплечики 10 цилиндра. В проточку Б устанавливают опорное кольцо 11 с проходным отверстием В, меньшим внутреннего диаметра Д плунжера 2. До упора на кольцо 11 устанавливают цилиндр 1, при этом плунжер 2 находится в нижнем положении (I) и также взаимодействует с кольцом 11 своим торцом 12, образуя горизонтальную кольцевую поверхность уплотнения, а между сопрягаемыми поверхностями плунжера 2 и цилиндра 1 образована вторая поверхность уплотнения, перпендикулярная к первой. To install the valve in the well, it is mounted on a threaded fitting 9 having a passage channel A, a groove B for installing cylinder 1 and a groove G under the shoulders 10 of the cylinder. In the groove B, a support ring 11 is installed with a bore hole B smaller than the inner diameter D of the plunger 2. As far as the stop, cylinder 1 is installed on the ring 11, while the plunger 2 is in the lower position (I) and also interacts with the ring 11 with its end face 12, forming horizontal annular sealing surface, and between the mating surfaces of the plunger 2 and cylinder 1, a second sealing surface is formed perpendicular to the first.

Штуцер 9 в сборе с клапаном присоединяют посредством резьбы к концу колонны насосно-компрессорных труб 13, а зазор между торцом последней и кольцевым заплечиком 10 уплотняют, например, посредством мягкой прокладки или герметика. Нижний конец штуцера соединяют с насосом. The fitting 9 assembly with the valve is connected by thread to the end of the tubing string 13, and the gap between the end face of the latter and the annular shoulder 10 is sealed, for example, by means of a soft gasket or sealant. The lower end of the fitting is connected to the pump.

Колонну насосно-компрессорных труб вместе с погружным насосом (на чертеже не показан) и обратным клапаном опускают в скважину, при этом клапан находится в закрытом положении (I) (на чертеже показано пунктиром), и для предотвращения его самопроизвольного открывания внутрь колонны заливают расчетное количество жидкости, например пластовой воды, которая через отверстие 8 попадает внутрь цилиндра 1 и прижимает плунжер 2 к кольцу 11, при этом вес столба жидкости должен быть не менее 1,2 пластового давления. The tubing string along with the submersible pump (not shown in the drawing) and the non-return valve are lowered into the well, while the valve is in the closed position (I) (shown in dashed lines in the drawing), and to prevent its spontaneous opening, the calculated quantity is poured into the string liquid, for example produced water, which through the hole 8 enters the cylinder 1 and presses the plunger 2 against the ring 11, while the weight of the liquid column must be at least 1.2 reservoir pressure.

После опускания насоса на заданную глубину колонну 13 опрессовывают, при этом герметичность в клапане обеспечивается за счет двух вышеупомянутых взаимно перпендикулярных поверхностей уплотнения. After lowering the pump to a predetermined depth, the column 13 is pressurized, while the tightness in the valve is ensured by the two aforementioned mutually perpendicular seal surfaces.

Запускают насос, продукт поступает в полость цилиндра 1 и плунжера 2, перемещая последний в верхнее положение (II), при этом открываются отверстия 7 и продукт выбрасывается в полость насосно-компрессорных труб и через них на поверхность, причем за счет выполнения плунжера 2 в виде стакана, а отверстий 7 под углом к горизонту максимально снижается сопротивление движению жидкости и воздействие последней на рабочую поверхность 12 плунжера 2. The pump is started, the product enters the cavity of the cylinder 1 and plunger 2, moving the latter to the upper position (II), while the openings 7 open and the product is thrown into the cavity of the tubing and through them to the surface, and due to the execution of the plunger 2 in the form glass, and holes 7 at an angle to the horizon, the resistance to liquid movement and the effect of the latter on the working surface 12 of the plunger 2 are minimized.

При временной остановке насоса плунжер 2 не опустится, поскольку он находится в равновесии под действием столба жидкости снизу через отверстия 7 и сверху через отверстие 8, при этом сила трения штока 3 по сальниковой набивке 14 удерживает шток и вместе с ним плунжер в установившемся положении. Для увеличения силы трения увеличивают набивку 14 либо снабжают шток фиксирующим выступом 15 или впадиной. When the pump is temporarily stopped, the plunger 2 will not lower, since it is in equilibrium under the action of the liquid column from below through the holes 7 and from above through the hole 8, while the friction force of the rod 3 along the stuffing box 14 holds the rod and with it the plunger in a steady position. To increase the friction force, the packing 14 is increased or the rod is provided with a locking protrusion 15 or a hollow.

Поскольку клапан остается открытым, не происходит прерывание столба жидкости (продукта) в колонне 13. Since the valve remains open, there is no interruption of the column of liquid (product) in the column 13.

При необходимости закрыть клапан прокачивают жидкость сверху вниз, последняя воздействует на диск 4 и перемещает плунжер до упора в кольцо 11 и удерживает его в закрытом положении до следующего включения насоса. If necessary, close the valve pump liquid from top to bottom, the latter acts on the disk 4 and moves the plunger all the way into the ring 11 and holds it in the closed position until the next pump is turned on.

Claims

A check valve for a borehole pump, comprising a cylinder with inlet, outlet and discharge openings, a plunger with two mutually perpendicular seal surfaces and a rod passed with the possibility of movement through an oil seal secured in the cylinder cover, characterized in that the plunger is made in the form of a glass; made in the wall of the cylinder between the extreme positions of the plunger at an acute angle to the axis of the valve, and the discharge hole in the cylinder cover, while the rod is equipped with a means for fixing in the upper suggestions and disk attached to the free end.