RU2771831C1 - Rod pump suction valve - Google Patents
Rod pump suction valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771831C1 RU2771831C1 RU2021129045A RU2021129045A RU2771831C1 RU 2771831 C1 RU2771831 C1 RU 2771831C1 RU 2021129045 A RU2021129045 A RU 2021129045A RU 2021129045 A RU2021129045 A RU 2021129045A RU 2771831 C1 RU2771831 C1 RU 2771831C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axial channel
- poppet valve
- annular piston
- bore
- hole
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 12
- 230000035882 stress Effects 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 240000002444 Sphenoclea zeylanica Species 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 abstract 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 10
- 230000002706 hydrostatic Effects 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 2
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 description 1
- 230000000739 chaotic Effects 0.000 description 1
- 230000023298 conjugation with cellular fusion Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000000284 resting Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000021037 unidirectional conjugation Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к гидромашиностроению и в частности к глубинным штанговым насосам для добычи нефти.The invention relates to hydraulic engineering and in particular to deep-seated rod pumps for oil production.
Известен шаровой клапан (авторское свидетельство № 934117, МПК F16K 15/04). Шаровой клапан содержит корпус с седлом и шаровым запорным органом, имеющим ограничитель подъема, а также упругую уплотнительную манжету, состоящую из неподвижной и подвижной частей. Подвижная часть манжеты образует угол с обращенной к ней поверхностью седла. Между седлом и корпусом образован кольцевой паз, в котором подвижно размещен свободный конец манжеты. При закрытии шаровой клапан взаимодействует с подвижной частью манжеты, с ее поджимом к поверхности седла. Свободный конец манжеты перемещается в кольцевом пазу.Known ball valve (copyright No. 934117, IPC
При посадке шарового клапана на седло происходит его взаимодействие с упругой манжетой, что снижает силовую нагрузку при посадке на седло. При открытии шарового клапана он совершает хаотичное движение внутри металлической клетки, с соударением с ее частями. Контактные напряжения между шаровым клапаном и седлом, из-за малого пятна контакта могут достигать значений, который превосходят значения по прочности материалов, из которых изготовлены сопрягаемые детали.When the ball valve is seated on the seat, it interacts with the elastic cuff, which reduces the force load when seated. When the ball valve is opened, it makes a chaotic movement inside the metal cage, with a collision with its parts. The contact stresses between the ball valve and the seat, due to the small contact patch, can reach values that exceed the strength values of the materials from which the mating parts are made.
Гидравлическое сопротивление потоку пластовой жидкости, при прохождении через шаровой клапан может достигать высоких значений, что снижает долговечность работы насоса.Hydraulic resistance to the formation fluid flow, when passing through the ball valve, can reach high values, which reduces the durability of the pump.
Известен клапанный узел насоса (патент РФ № 2233996, МПК F04B 53/10, опубл. 10.08.2004 г.).Known pump valve assembly (RF patent No. 2233996, IPC F04B 53/10, publ. 10.08.2004).
Клапанный узел насоса состоит из полого корпуса, в осевом канале которого установлено седло с шаровым клапаном, поджатое переходником. Корпус снабжен кольцевой и цилиндрической расточками. Направляющее устройство, или клетка, выполнено в виде верхнего опорного кольца входящего в кольцевую расточку корпуса, нижнего опорного кольца и подпятника в средней части, связанных друг с другом вертикальными ребрами, разнесенными по периметру.The valve unit of the pump consists of a hollow body, in the axial channel of which a seat with a ball valve is installed, pressed by an adapter. The body is equipped with annular and cylindrical bores. The guide device, or cage, is made in the form of an upper support ring included in the annular bore of the body, a lower support ring and a thrust bearing in the middle part, connected to each other by vertical ribs spaced along the perimeter.
Нижнее опорное кольцо расположено на торце седла и установлено с возможностью контакта с шаром, при его посадке.The lower support ring is located at the end of the seat and is installed with the possibility of contact with the ball when it is seated.
Такое конструктивное решение снижает динамические нагрузки на шар и седло, при их взаимодействии. Гидравлические сопротивления по сравнению с традиционной конструкцией клетки клапана значительно меньше.Such a constructive solution reduces the dynamic loads on the ball and seat during their interaction. The hydraulic resistances are much less compared to the traditional valve cage design.
Однако контактные напряжения между шаром и седлом достигают больших значений, при восприятии гидростатического давления столба жидкости в осевом канале труб лифтовой колонны, действующего на площадь шара. Пятно контакта шара с седлом намного меньше площади шара.However, the contact stresses between the ball and the saddle reach high values when the hydrostatic pressure of the liquid column in the axial channel of the pipes of the tubing string, acting on the area of the ball, is perceived. The contact patch of the ball with the seat is much smaller than the area of the ball.
Известен клапан тарельчатый пружинно-грузовой («Поршневые и плунжерные насосы для добычи нефти». Б.С. Захаров, Москва, 2002 г., с. 33, рис. 10), принятый авторами за прототип.Known poppet spring-load valve ("Piston and plunger pumps for oil production". B.S. Zakharov, Moscow, 2002, p. 33, Fig. 10), adopted by the authors for the prototype.
Клапан тарельчатый состоит из корпуса, в осевом канале которого выполнена перфорированная решетка, на которой размещена верхняя направляющая в виде ввертыша. В осевом канале корпуса, в нижней части выполнено сужение, под которым размещено седло, поджатое гайкой с фигурными вырезами и бобышкой с нижней направляющей. На седло установлен тарельчатый клапан со штоком, пропущенным в осевой канал нижней направляющей и опирающейся на ее торцовую поверхность дополнительной опорной поверхностью в виде кольцевого выступа.The poppet valve consists of a body, in the axial channel of which there is a perforated grating, on which an upper guide in the form of a screw is placed. In the axial channel of the housing, in the lower part, a narrowing is made, under which a saddle is placed, pressed by a nut with figured cutouts and a boss with a lower guide. A poppet valve with a stem passed into the axial channel of the lower guide and resting on its end surface with an additional support surface in the form of an annular protrusion is installed on the seat.
Тарельчатый клапан поджат пружиной, установленной в расточке груза, в виде цилиндрической втулки со штоком, пропущенным в осевой канал верхней направляющей. Усилие поджима тарельчатого клапана к седлу, пружиной, равно весу цилиндрической втулки. Ход тарельчатого клапана вверх, при его открытии равен расстоянию до торца груза.The poppet valve is pressed by a spring installed in the bore of the load, in the form of a cylindrical sleeve with a stem passed into the axial channel of the upper guide. The force of pressing the poppet valve to the seat, by a spring, is equal to the weight of the cylindrical sleeve. The upward stroke of the poppet valve, when it is opened, is equal to the distance to the end of the load.
Однако усилие, которое можно создать пружиной на тарель клапана для посадки на седло, зависит от веса груза. Но этот вес зависит от его габаритных размеров и находится в пределах нескольких килограммов, чего недостаточно.However, the force that can be applied by a spring to the valve seat to seat it depends on the weight of the load. But this weight depends on its overall dimensions and is within a few kilograms, which is not enough.
Следует отметить, что наличие двух посадочных поверхностей – тарельчатый клапан в седле и опорная поверхность в виде кольцевого выступа на нижней направляющей достаточно сложно обеспечить их одновременный поджим, с перераспределением осевой нагрузки, воспринимаемой телом тарельчатого клапана со стороны гидростатического давления жидкости в лифтовой колонне труб.It should be noted that the presence of two seating surfaces - a poppet valve in the seat and a support surface in the form of an annular protrusion on the lower guide, is quite difficult to ensure their simultaneous clamping, with a redistribution of the axial load perceived by the poppet valve body from the hydrostatic pressure of the liquid in the tubing string.
Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемого изобретения:The technical result that can be obtained by implementing the proposed invention:
- возможность поддержания оптимальных контактных напряжений при посадке тарельчатого клапана на седло;- the possibility of maintaining optimal contact stresses when the poppet valve is seated on the seat;
- снижение гидравлических сопротивлений при подаче пластовой жидкости через клапан в режиме всасывания.- reduction of hydraulic resistance when reservoir fluid is supplied through the valve in suction mode.
Технический результат достигается тем, что всасывающий клапан штангового насоса состоит из корпуса, в осевом канале которого в верхней части, установлена перфорированная решетка. В нижней части корпус имеет сужение осевого канала, под которым установлено седло, поджатое гайкой. Цилиндрическая втулка с перфорированной решеткой содержит расточку и направляющую тарельчатого клапана. Расточка выполнена ступенчатой и снабжена ступенчатым кольцевым поршнем с полым штоком, связанным нижним концом с тарельчатым клапаном, в котором выполнена внутренняя расточка, связанная отверстием с полостью под тарельчатым клапаном и осевым каналом в теле полого штока, с полостью над ступенчатым кольцевым поршнем, полость под которым перекрыта направляющей и гидравлически связана отверстием в теле цилиндрической втулки, с осевым каналом корпуса. Расточка, над верхним концом ступенчатого кольцевого поршня, перекрыта накидной гайкой, установленной на верхнем конце цилиндрической втулки и связана отверстием, с осевым каналом корпуса.The technical result is achieved by the fact that the suction valve of the rod pump consists of a body, in the axial channel of which a perforated grid is installed in the upper part. In the lower part, the body has a narrowing of the axial channel, under which a saddle is installed, pressed with a nut. Cylindrical bushing with perforated grating contains bore and poppet valve guide. The bore is stepped and is provided with a stepped annular piston with a hollow rod connected by its lower end to a poppet valve, in which an internal bore is made, connected by a hole with a cavity under the poppet valve and an axial channel in the body of the hollow rod, with a cavity above the stepped annular piston, the cavity under which blocked by the guide and hydraulically connected by a hole in the body of the cylindrical sleeve, with the axial channel of the housing. The bore, above the upper end of the stepped annular piston, is blocked by a union nut mounted on the upper end of the cylindrical sleeve and connected by a hole to the axial channel of the housing.
Конструкция всасывающего клапана штангового насоса представлена на рисунках, где:The design of the suction valve of the rod pump is shown in the figures, where:
- на фиг. 1 – вид клапана в разрезе в исходном положении;- in Fig. 1 – sectional view of the valve in the initial position;
- на фиг. 2 – общий вид клапана в разрезе в открытом положении, в режиме всасывания насоса.- in Fig. 2 - general view of the valve in the open position, in the suction mode of the pump.
Всасывающий клапан состоит из корпуса 1, в осевом канале 2 которого выполнена перфорированная решетка 3 и сужение 4, под которым установлено седло 5 поджатое гайкой 6. В осевой канал перфорированной решетки 3 пропущен верхний конец цилиндрической втулки 7, выполнена полой, со ступенчатым осевым каналом 9, в котором установлен ступенчатый кольцевой поршень 10, верхний конец 11 которого расположен в расточке малого диаметра 12. На верхнем конце цилиндрической втулки установлена накидная гайка 8. The suction valve consists of a
Ступенчатый кольцевой поршень 10 снабжен полым штоком 13, пропущенным в осевой канал 12 корпуса 1.The stepped
На седло 5 установлен тарельчатый клапан 14, имеющий внутреннюю расточку 15, с резьбой, который связан с нижним концом полого штока 13, охватываемым направляющей 16.A
Осевой канал 17 полого штока 13 гидравлически связан отверстием 18 с полостью над ступенчатым кольцевым поршнем 10 и внутренней расточкой 15, в теле тарельчатого клапана 14, связанной отверстием 19 с осевым каналом 2 корпуса 1 в месте расположения седла 5. Расточка малого диаметра 12, над верхним концом 11 ступенчатого кольцевого поршня 10 постоянно гидравлически связана перепускным отверстием 20 с осевым каналом 2 корпуса 1.The
Корпус 1 снабжен присоединительной резьбой 21 для подсоединения к цилиндру штангового насоса.The
Полость под ступенчатым кольцевым поршнем 10 постоянно гидравлически связана отверстием 22 с осевым каналом 2 корпуса 1.The cavity under the stepped
Всасывающий клапан работает следующим образом.The suction valve works as follows.
При перемещении плунжера штангового насоса вверх происходит режим всасывания, с отрывом тарельчатого клапана 14 от посадочного места в седле 5 и открытием гидравлического канала для перетока пластовой жидкости в осевой канал 2 корпуса 1 и далее в цилиндр штангового насоса (на фигурах не показано), через отверстия в перфорированной решетке 3. Ступенчатый кольцевой поршень 10 перемещается вверх внутри цилиндрической втулки 7, вместе с его верхним концом 11. Давление пластовой жидкости над и под ступенчатым кольцевым поршнем 10 выравнивается. После окончания режима всасывания и переходу насоса в режим нагнетания, тарельчатый клапан 14 садится на седло 5, с прекращением подачи пластовой жидкости в осевой канал 2 корпуса 1. При этом осевой канал 2 корпуса 1 гидравлически связан перепускным отверстием 20, с расточкой малого диаметра 12. Давление пластовой жидкости в стволе скважины, через отверстие 19 в тарельчатом клапане 14 и осевой канал 17 полого штока 13, сообщается в полость над ступенчатым кольцевым поршнем 10.When the plunger of the rod pump moves up, the suction mode occurs, with the
Известно, что пластовое давление обычно меньше гидравлического давления столба пластовой жидкости в осевом канале труб лифтовой колонны.It is known that the formation pressure is usually less than the hydraulic pressure of the formation fluid column in the axial channel of the pipes of the production string.
В этом случае давление пластовой жидкости, воспринимается тарельчатым клапаном 14, когда на ступенчатый кольцевой поршень 10 сверху действует пластовой давление, сообщаемое через отверстие 19, осевой канал 17 и отверстие 18, а снизу на ступенчатый кольцевой поршень 10 действует гидростатическое давление столба пластовой жидкости из осевого канала лифтовой колонны труб. Таким образом осевая нагрузка, воспринимаемая тарельчатым клапаном 14 определиться:In this case, the formation fluid pressure is perceived by the
где: Fm – площадь тарельчатого клапана;where: F m - poppet valve area;
Ргидростат – гидростатическое давление столба пластовой жидкости в осевом канале труб лифтовой колонны, МПа;P hydrostat – hydrostatic pressure of the reservoir fluid column in the axial channel of the pipes of the tubing string, MPa;
Рпл – давление пластовой жидкости в межтрубном пространстве на уровне установки штангового насоса.Р pl - reservoir fluid pressure in the annular space at the level of the rod pump installation.
Такая осевая нагрузка на тарельчатый клапан будет на 30÷50% меньше по сравнению с прототипом и не превышает значения предельных контактных напряжений на посадочной поверхности седла 5.Such an axial load on the poppet valve will be 30÷50% less compared to the prototype and does not exceed the value of the limiting contact stresses on the
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771831C1 true RU2771831C1 (en) | 2022-05-12 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805269C1 (en) * | 2023-01-25 | 2023-10-13 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химического машиностроения имени А.М. Исаева" | Pneumatic valve |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050023522A (en) * | 2003-08-28 | 2005-03-10 | 주식회사 종우실업 | Low profile, fine mist, finger-operated, precompression-type spray pump |
GB2454356A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-06 | Caledyne Ltd | Fluid support valve with relief valve |
RU2533394C1 (en) * | 2013-08-01 | 2014-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром ПХГ" | Cut-off valve |
RU2696837C1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-08-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный научно-технологический центр Урало-Поволжья", ООО "РНТЦ Урало-Поволжья" | Sucker-rod subsurface piston pump |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050023522A (en) * | 2003-08-28 | 2005-03-10 | 주식회사 종우실업 | Low profile, fine mist, finger-operated, precompression-type spray pump |
GB2454356A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-06 | Caledyne Ltd | Fluid support valve with relief valve |
RU2533394C1 (en) * | 2013-08-01 | 2014-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром ПХГ" | Cut-off valve |
RU2696837C1 (en) * | 2018-06-01 | 2019-08-06 | Общество с ограниченной ответственностью "Региональный научно-технологический центр Урало-Поволжья", ООО "РНТЦ Урало-Поволжья" | Sucker-rod subsurface piston pump |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"Поршневые и плунжерные насосы для добычи нефти", Б.С. Захаров, Москва, 2002 г., с. 33, рис. 10. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2805269C1 (en) * | 2023-01-25 | 2023-10-13 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химического машиностроения имени А.М. Исаева" | Pneumatic valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6685451B1 (en) | Valve assembly for sucker rod operated subsurface pumps | |
RU139596U1 (en) | DUAL ACTION Borehole Pump | |
US11162598B2 (en) | Check valve | |
RU2771831C1 (en) | Rod pump suction valve | |
US4741679A (en) | Oil well pump traveling valve | |
RU127808U1 (en) | CHECK VALVE | |
RU191416U1 (en) | WELL VALVE DEVICE | |
RU2325508C2 (en) | Circulating valve | |
RU2788779C1 (en) | Submersible pump valve | |
RU2716998C1 (en) | Downhole sucker-rod pump for production of high-viscosity oil | |
RU2692588C1 (en) | Pump | |
US3186354A (en) | Oil well pump | |
RU2405998C1 (en) | Universal valve | |
RU200706U1 (en) | CHECK VALVE FOR SHANK COLUMN EQUIPMENT | |
RU212057U1 (en) | Rod pump valve for horizontal and deviated wells | |
RU100130U1 (en) | VALVE DEVICE FOR SUBMERSIBLE SCREW PUMP | |
RU120727U1 (en) | DIFFERENTIAL BAR PUMP FOR PRODUCING HIGH-VISCOUS OIL | |
RU65598U1 (en) | REVERSE REVERSE VALVE | |
US2743677A (en) | Buoyant pump rod and booster valve for oil well pumps | |
CN210135059U (en) | Bypass valve hydraulic feedback oil well pump | |
RU2779860C1 (en) | Downhole rod pump | |
RU2252355C2 (en) | Valve for oil-well plunger pump | |
RU2472968C1 (en) | Downhole rod pump | |
RU2789294C1 (en) | Reverse check valve | |
RU2812544C1 (en) | Spool valve |