RU221082U1 - Клапан нагнетательный - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и может быть использована при закачке в пласт жидкости или пара. Клапан нагнетательный содержит полый корпус и крышку. В донной части корпуса выполнено сквозное отверстие. Крышка установлена в кольцеобразное углубление в корпусе. На крышке выполнена внешняя кольцеобразная канавка с образованием разрушаемой перемычки между канавкой и внутренней поверхностью крышки при расчетном перепаде давления. На внешней боковой поверхности крышки выполнено углубление с установленным в него кольцеобразным уплотнительным элементом. Крышка выполнена из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали. Достигается технический результат - повышение надежности клапана, обладающего возможностью сообщения внутренней полости добывающей колонны и затрубного пространства при достижении в них заданной разности давлений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Устройство относится к нефтяной промышленности, в частности к оборудованию для эксплуатации нефтяной или газовой скважины, и может быть использовано при закачке в пласт жидкости или пара.

Наиболее близким по технической сути является «КЛАПАН НАГНЕТАТЕЛЬНЫЙ», по патенту на полезную модель №217566, от 12.01.2023, опубликован 05.04.2023, МПК E21B34/10, содержащий полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнено сквозное отверстие, крышка установлена в кольцеобразное углубление в корпусе, на крышке выполнена внешняя кольцеобразная канавка, соединение крышки и корпуса выполнено уплотненным посредством кольцеобразного уплотнительного элемента, установленного в углубление на внешней боковой поверхности крышки.

Эксплуатацию клапанов нагнетательных осуществляют, в том числе, в агрессивной среде, что значительно увеличивает скорость их коррозионного разрушения. Конструкция устройства предусматривает возможность его частичного контролируемого разрушения при достижении заданного уровня давления внутри полости добывающей колонны. Уровень давления, достаточный для инициации известного клапана, определяется толщиной перемычки между внутренней поверхностью крышки и канавкой на ее внешней поверхности. Вследствие коррозионного воздействия во время эксплуатации колонны толщина перемычки может уменьшаться, следствием чего может являться снижение уровня давления срабатывания клапана. Нерегламентированное изменение характеристик известного устройства может привести к существенным нарушениям основного технологического процесса. Так как контроль состояния известного 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 снижение вероятности преждевременного срабатывания клапана, обладающего возможностью сообщения внутренней полости добывающей колонны и затрубного пространства при достижении в них заданной разности давлений.

Поставленная задача решена за счет клапана нагнетательного, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнено сквозное отверстие, крышка установлена в кольцеобразное углубление в корпусе, на крышке выполнена внешняя кольцеобразная канавка с образованием разрушаемой перемычки между канавкой и внутренней поверхностью крышки при расчетном перепаде давления, на внешней боковой поверхности крышки выполнено углубление с установленным в него кольцеобразным уплотнительным элементом, отличающийся тем, что крышка выполнена из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%.

Суть технического решения иллюстрирована чертежом, где на фиг.1 - разрез клапана нагнетательного.

На фиг. 1 изображены: клапан 1 нагнетательный, полый корпус 2, крышка 3, кольцеобразная канавка 4, сквозное отверстие 5, перемычка 6, уплотнительный элемент 7, кольцеобразное углубление 8 на корпусе, кольцеобразное углубление 9 на боковой поверхности крышки.

Клапан нагнетательный выполнен следующим образом.

Клапан 1 содержит полый корпус 2 и крышку 3. Корпус 2 выполнен в виде цельной неразъемной детали. В донной части корпуса 2 выполнено сквозное отверстие 5. Корпус 2 содержит внутреннее кольцеобразное углубление 8, предназначенное для позиционирования крышки 3 и ее фиксации относительно корпуса 2. Крышка 3 выполнена в виде цельной неразъемной детали. На внешней поверхности крышки 3 выполнена кольцеобразная канавка 4. Канавка 4 выполнена с образованием перемычки 6 между канавкой 4 и внутренней поверхностью крышки 3. Толщина перемычки 6 определяет значение пороговой разницы между давлением в затрубном пространстве и давлением внутри добывающей колонны, при которой клапан 1 сообщает затрубное пространство с полостью добывающей колонны. Канавка 4 может быть выполнена любым известным из уровня техники способом, например, резцом на токарном станке или при помощи концевой фрезы на фрезерном станке. На внешней боковой поверхности крышки 3 выполнено углубление 9. В углубление 9 установлен кольцеобразный уплотнительный элемент 7. Элемент 7 выполнен из упругого полимерного материала, например, резины. Уплотнительный элемент 7 предназначен для обеспечения герметичности соединения крышки 3 с корпусом 2. Крышка 3 изготовлена из хромоникелевой нержавеющей стали с аустенитной структурой. Сталь с аустенитной структурой обладает высокой прочностью и высокой коррозионностойкостью. Указанные свойства стали обеспечивают длительное сохранение эксплуатационных характеристик крышки 3 клапана 1 при его эксплуатации в агрессивной среде.

Так как надежность крышки 3 определяется, в первую очередь, такими параметрами как коррозионностойкость, кислотостойкость и прочность, были проведены стендовые испытания для определения оптимального процентного содержания в стали, предназначенной для изготовления крышки 3, хрома и никеля. Стендовые испытания показали, что при эксплуатации клапана 1, показателями, обеспечивающими штатный режим работы крышки 3 во время всего эксплуатационного периода, обладают стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%. Крышка 3 может быть изготовлена из следующих марок стали: 12Х18Н10Т, ХН38ВТ, ХН40МДТЮ, AISI.

Клапан нагнетательный 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. При необходимости внутрь добывающей колонны подают нагнетаемую среду. При достижении пороговой разницы между давлением в затрубном пространстве и давлением внутри добывающей колонны перемычка 6 не выдерживает нагрузки, и крышка 3 разрушается. Центральная часть крышки 3 отделяется, и полость добывающей колонны сообщается с затрубным пространством.

Выполнение на внешней поверхности крышки 3 кольцеобразной канавки 4, позволяет осуществлять контролируемое разрушение крышки 3 при достижении пороговой разницы давлений. Контролируемое разрушение крышки 3 позволяет осуществлять сообщение внутренней полости добывающей колонны и затрубного пространства при достижении в них заданной разности давлений. Изменение глубины канавки 4 и, как следствие, толщины перемычки 6, позволяет регулировать уровень перепада давлений, при котором происходит активация клапана 1. Выполнение крышки 3 из хромоникелевой нержавеющей стали с аустенитной структурой с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40% повышает коррозионную стойкость и кислотостойкость изделия, что снижает вероятность преждевременного срабатывания клапана 1. Уменьшение вероятности нерегламентированного разрушения крышки 3 и сохранение ее расчетных характеристик на протяжении всего эксплуатационного периода повышают надежность нагнетательного клапана 1.

Техническим результатом заявленного технического решения является повышение надежности клапана, обладающего возможностью сообщения внутренней полости добывающей колонны и затрубного пространства при достижении в них заданной разности давлений, за счет клапана нагнетательного, содержащего полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнено сквозное отверстие, крышка установлена в кольцеобразное углубление в корпусе, на крышке выполнена внешняя кольцеобразная канавка с образованием разрушаемой перемычки между канавкой и внутренней поверхностью крышки при расчетном перепаде давления, на внешней боковой поверхности крышки выполнено углубление с установленным в него кольцеобразным уплотнительным элементом, отличающийся тем, что крышка выполнена из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%.

Claims (2)

1. Клапан нагнетательный, содержащий полый корпус и крышку, при этом в донной части корпуса выполнено сквозное отверстие, крышка установлена в кольцеобразное углубление в корпусе, на крышке выполнена внешняя кольцеобразная канавка с образованием разрушаемой перемычки между канавкой и внутренней поверхностью крышки при расчетном перепаде давления, на внешней боковой поверхности крышки выполнено углубление с установленным в него кольцеобразным уплотнительным элементом, отличающийся тем, что крышка выполнена из хромоникелевой аустенитной нержавеющей стали.

2. Клапан по п.1, отличающийся тем, что крышка выполнена из стали с содержанием хрома от 12% до 25% и содержанием никеля от 8% до 40%.