RU218922U1 - Клапан для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и может быть использована при очистке фильтра, входящего в состав добывающей колонны, а также закачке в пласт жидкости или пара. Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности клапана для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия, за счет клапана для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия, содержащего полый корпус, крышку и подпружиненный диск, отличающийся тем, что крышка установлена в нижнюю часть корпуса и снабжена сквозным центральным отверстием, по периметру корпуса выполнены сквозные отверстия, внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, между диском и верхней стенкой корпуса установлена волновая пружина, при этом крышка и подвижный диск выполнены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама ВК8.

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и может быть использована при очистке фильтра, входящего в состав добывающей колонны, а также закачке в пласт жидкости или пара.

Наиболее близким по технической сути является «КЛАПАН ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОМЫВКИ СКВАЖИН», по патенту на полезную модель РФ № 214884, от 26.08.2022, опубликован 18.11.2022, МПК E21B34/08, E21B43/12, содержащий полый корпус и крышку. В донной части корпуса выполнено сквозное центральное отверстие, в крышке выполнены сквозные отверстия, расположенные по окружности. Внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в донной части корпуса. Между крышкой и диском расположена пружина, выполненная цилиндрической. Жесткость пружины определяет усилие открытия клапана. В центральной части внутренней поверхности крышки выполнен выступ.

Эксплуатацию известного устройства осуществляют, в том числе, в агрессивной среде при высоких температурах и давлениях. Нагнетаемая в скважину среда поступает в корпус устройства на больших скоростях и может обладать высокой температурой, что способствует быстрому износу устройства. Поток нагнетаемой среды направлен через входное отверстие в донной части корпуса в сторону выполненных в крышке отверстий, ввиду чего наибольшему эрозионному воздействию подвержена обращенная к входному отверстию поверхность подвижного диска. После окончания процесса нагнетания среды в скважину давление внутри колонны снижается и под действием пружины диск с усилием прижимается к донной части корпуса. Периодическое механическое взаимодействие с усилием между диском и корпусом обуславливает износ контактирующих при этом поверхностей. В результате износа, изменяются геометрические характеристики контактирующих поверхностей диска и донной части корпуса устройства. В результате износа контактирующих поверхностей, соединение диска и донной части корпуса может утратить герметичность, что приведет к снижению эффективности работы известного устройства. Так как контроль состояния устройства во время его эксплуатации невозможен, поскольку устройство находится в скважине, возникает необходимость повышения надежности устройства для обеспечения его штатной работы на протяжении всего эксплуатационного периода.

Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности клапана для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия.

Поставленная задача решена за счет клапана для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия, содержащего полый корпус, крышку и подпружиненный диск, отличающийся тем, крышка установлена в нижнюю часть корпуса и снабжена сквозным центральным отверстием, по периметру корпуса выполнены сквозные отверстия, внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, между диском и верхней стенкой корпуса установлена волновая пружина, при этом крышка и подвижный диск выполнены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама ВК8.

Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где на фиг.1 - разрез клапана для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия.

На фиг. 1 изображены: клапан 1 для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия, полый корпус 2, крышка 3, сквозные отверстия 4, сквозное центральное отверстие 5, диск 6, пружина 7.

Клапан для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия выполнен следующим образом.

Клапан 1 содержит полый корпус 2, крышку 3, подвижный диск 6 и пружину 7. Корпус 2 выполнен в виде цельной неразъемной детали. По периметру корпуса 2 выполнены сквозные отверстия 4. Отверстия 4 могут быть выполнены параллельно, перпендикулярно или под углом к оси клапана 1. В нижнюю часть корпуса 2 установлена крышка 3. Крышка 3 установлена в корпус 2 любым известным из уровня техники способом, например, при помощи закатки. Крышка 3 снабжена сквозным центральным отверстием 5. Пружина 7 может быть выполнена цилиндрической или волновой. Пружина 7 выполнена с возможностью сжатия. Пружина 7 установлена между верхней частью корпуса 2 и диском 6. Жесткость пружины 7 определяет разницу давлений, при которой инициализируется открытие клапана 1. Жесткость пружины 7 выбирают исходя из технологической целесообразности. Использование волновой пружины 7 позволяет существенно повысить уровень усилия открытия клапана 1 по сравнению с цилиндрической пружиной 7. Диск 6 выполнен с возможностью осевого перемещения в пространстве между верхней частью корпуса 2 и крышкой 3. Возможность осевого перемещения диска 6 обеспечена выполнением его диаметра меньшим, чем минимальный внутренний диаметр полости корпуса 2. В своем исходном положении, будучи прижатым пружиной 7 к крышке 3 диск 6 перекрывает сквозное центральное отверстие 5. Диск 6 и крышка 3 изготовлены из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама, например, из ВК8. Согласно ГОСТ 3882-74 сплав ВК8 представляет собой смесь зерен карбида вольфрама и кобальта, 92% и 8% соответственно. Подвижный диск 6 и крышку 3 изготавливают любым известным из уровня техники способом, например, путем спекания смеси порошков карбидов вольфрама и кобальта. Изделия из твердого сплава на основе карбид-вольфрама обладают высокой износостойкостью, что снижает интенсивность разрушения наиболее нагруженных элементов клапана 1 и увеличивает, таким образом, срок его службы. На основе данных, полученных при проведения стендовых испытаний, физико-механические характеристики сплава ВК8 были признаны удовлетворительными для обеспечения надежности функционирования диска 6 и крышки 3 на протяжении всего эксплуатационного периода.

Клапан для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия работает следующим образом.

Клапан 1 работает, как правило, в составе массива устройств, установленных на внешней поверхности добывающей колонны, например, совместно с автономным регулятором притока. Клапан 1 устанавливают на боковую поверхность трубы и с колонной обсадных труб спускают в скважину. Во время режима добычи флюида, под действием давления пружины 7, подвижный диск 6 прижимается к крышке 3, перекрывая, таким образом, сквозное центральное отверстие 5. Перекрытие отверстия 5 исключает возможность поступления флюида внутрь добывающей колонны через клапан 1. При необходимости очистки фильтра или осуществлении технологической промывки скважины, внутрь добывающей колонны подают нагнетаемую среду. Прижимное усилие пружины 7 преодолевается при достижении определенного жесткостью пружины 7 значения давления внутри колонны обсадных труб, диск 6 смещается в направлении от крышки 3 и, таким образом, через центральное отверстие 5, полость корпуса 2 и сквозные отверстия 4 осуществляют сообщение добывающей колонны с затрубным пространством во время технологической промывки скважины. После окончания технологической промывки скважины и спаде давления в добывающей колонне, диск 6 прижимается пружиной 7 к крышке 3, перекрывая центральное отверстие 5.

Выполнение подвижного диска 6 и крышки 3 из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама, в частности из сплава ВК8, повышает износостойкость изделия, что продлевает срок его службы и обеспечивает штатный режим его работы на протяжении всего эксплуатационного периода. Физико-механические характеристики твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама, например ВК8, позволяют существенно снизить влияние агрессивной среды, поступающей в клапан 1 на высокой скорости, на контактирующие поверхности диска 6 и крышки 3, что значительным образом уменьшает вероятность преждевременного выхода устройства из строя. Уменьшение вероятности преждевременного выхода из строя подвижного диска 6 и сохранение расчетных геометрических характеристик рабочих контактирующих поверхностей клапана 1 на протяжении всего эксплуатационного периода повышают надежность клапана 1 для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности клапана для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия, за счет клапана для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия, содержащего полый корпус, крышку и подпружиненный диск, отличающийся тем, крышка установлена в нижнюю часть корпуса и снабжена сквозным центральным отверстием, по периметру корпуса выполнены сквозные отверстия, внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, между диском и верхней стенкой корпуса установлена волновая пружина, при этом крышка и подвижный диск выполнены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама ВК8.

Claims (3)

1. Клапан для технологической промывки скважин с заданным усилием открытия, содержащий полый корпус, крышку и подпружиненный диск, отличающийся тем, что крышка установлена в нижнюю часть корпуса и снабжена сквозным центральным отверстием, по периметру корпуса выполнены сквозные отверстия, внутри корпуса расположен диск, выполненный с возможностью перемещения вдоль своей оси и перекрытия отверстия в крышке, между диском и верхней стенкой корпуса установлена пружина, при этом крышка и подвижный диск выполнены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что пружина выполнена волновой.

3. Клапан по п.1, отличающийся тем, что крышка и подвижный диск выполнены из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама ВК8.

Images