RU221173U1 - 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, установленную 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. В донную часть корпуса установлена снабженная сквозным отверстием вставка, выполненная из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама. Достигается технический результат – повышение надежности клапана нагнетательного, обладающего возможностью сообщения внутренней полости добывающей колонны и затрубного пространства при достижении в них заданной разности давлений. 1 ил.

Description

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.

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 известного устройства осуществляют, в том числе, в агрессивной среде при высоких температурах и давлениях. Нагнетаемая в скважину среда поступает в корпус клапана 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 отверстия в крышке, ввиду чего наибольшему эрозионному воздействию подвержены стенки входного отверстия. Минимальная площадь проходного сечения входного отверстия определяет количество поступающей в скважину нагнетаемой среды. В результате эрозионного износа изменяются геометрические характеристики сечения входного отверстия. Увеличение площади проходного сечения влечет за собой нерегламентированное изменение интенсивности потока нагнетаемой среды. Отклонение фактических параметров от расчетных приводит к снижению эффективности работы устройства и несет риски потери контроля над основными технологическими параметрами осуществляемого процесса. 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 полезной модели является повышение срока службы клапана нагнетательного с сохранением параметров, обеспечивающих штатный режим его работы.

Поставленная задача решена за счет клапана нагнетательного, содержащего полый корпус и крышку, установленную 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, при этом в донную часть корпуса установлена снабженная сквозным отверстием вставка, выполненная из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама.

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, вставка 10.

Клапан нагнетательный выполнен следующим образом.

Клапан 1 содержит полый корпус 2 и крышку 3. Корпус 2 выполнен в виде цельной неразъемной детали. 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. В донную часть корпуса 2 установлена вставка 10. Вставка 10 установлена в донную часть корпуса 2 любым, известным из уровня техники способом, например, при помощи закатки. Вставка 10 снабжена сквозным отверстием 5, сообщающим внутреннюю полость добывающей колонны с полостью корпуса 2 клапана 1. Вставка 10 выполнена 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. Вставку 10 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 коррозионного разрушения наиболее нагруженных элементов клапана 1 и увеличивает, таким образом, срок его службы. На основе данных, полученных при проведении стендовых испытаний, физико-механические характеристики сплава ВК8 были признаны удовлетворительными для обеспечения надежности функционирования клапана 1 на протяжении всего эксплуатационного периода.

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 через сквозное отверстие 5 во вставке 10 и полость корпуса 2.

Выполнение на внешней поверхности крышки 3 кольцеобразной канавки 4, позволяет осуществлять контролируемое разрушение крышки 3 при достижения пороговой разницы давлений. 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 вставки 10 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 твердого сплава ВК8 позволяют существенно снизить влияние агрессивной среды, поступающей в клапан 1 на высокой скорости, на форму проходного сечения входного отверстия 5, что обеспечивает сохранение его расчетных характеристик на протяжении всего эксплуатационного периода и повышает надежность клапана 1.

Техническим результатом полезной модели является повышение надежности клапана нагнетательного, 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, установленную 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, при этом в донную часть корпуса установлена снабженная сквозным отверстием вставка, выполненная из твердосплавного материала на основе карбид-вольфрама.

Claims (1)

1. Клапан нагнетательный, содержащий полый корпус и крышку, установленную 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 в донную часть корпуса установлена снабженная сквозным отверстием вставка, выполненная из твердосплавного материала на основе карбида вольфрама.