RU70297U1

RU70297U1 - SECURITY VALVE FOR SUBMERSIBLE PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU70297U1
Application number: RU2007140262/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Евгеньевич Коршунов; Александр Иванович Щербаков
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "М.А.Р.С.-Технология"
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2008-01-20

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для предохранения погружной насосной установки от избыточного давления газо-жидкостной среды, находящейся в пространстве за трубой колонны в скважине. Согласно полезной модели предохранительный клапан для погружной насосной установки содержит корпус с проходным каналом и резьбой на входном и выходном участках корпуса для подсоединения к колонне насосно-компрессорных труб, проходной канал выполнен ступенчатым со свободно установленным седлом на большей ступени для взаимодействия с запорным элементом ступенчатой формы, выполненным с рабочей поверхностью на торце между ступенями, при этом меньшая ступень запорного элемента выполнена с направляющими, формирующими каналы для прохода рабочей среды после открытия клапана в процессе работы погружной насосной установки, после клапана по ходу движения рабочей среды в канале большей ступени установлена распорная втулка с ограничительным выступом на пути перемещения запорного элемента, при этом рабочая поверхность запорного элемента выполнена сферической, а распорная втулка установлена в корпусе с возможностью фиксации положения седла при помощи ограничительной втулки, соединенной с корпусом по резьбе. Технический результат заключается в повышении ремонтопригодности, в обеспечении запирания проходного отверстия по притертой поверхности, в обеспечении четкой ориентации движения запирающего элемента по оси корпуса за счет направляющих, упрощение конструкции и технологии изготовления клапана за счет выполнения почти всех деталей методом токарной обработки ввиду выполнения их с цилиндрическими поверхностями. 2 з.п. ф-лы, 3 илл.The utility model relates to the oil industry, and in particular to devices for protecting a submersible pump installation from excessive pressure of a gas-liquid medium located in the space behind the column pipe in the well. According to a utility model, the safety valve for a submersible pump installation comprises a housing with a passage channel and a thread on the inlet and outlet sections of the housing for connecting to the tubing string, the passage channel is made stepwise with a freely mounted seat at a higher stage for interaction with a step-shaped locking element, made with a working surface at the end between the steps, while the smaller step of the locking element is made with guides forming channels for passage of the working medium after the valve is opened during the operation of the submersible pump installation, after the valve in the direction of the working medium, a spacer sleeve with a restrictive protrusion in the path of movement of the locking element is installed in the channel of the larger stage, while the working surface of the locking element is spherical, and the spacer sleeve is installed in the housing with the possibility of fixing the position of the saddle using the restrictive sleeve connected to the housing by a thread. The technical result is to increase maintainability, to ensure that the passage hole is locked on the ground surface, to provide a clear orientation of the movement of the locking element along the housing axis due to the guides, to simplify the design and manufacturing technology of the valve due to the completion of almost all parts by turning due to their cylindrical surfaces. 2 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к устройствам для предохранения погружной насосной установки от избыточного давления газо-жидкостной среды в случае отключения насосной установки.The utility model relates to the oil industry, and in particular to devices for protecting a submersible pump installation from excessive pressure of a gas-liquid medium in the event of a shutdown of the pump installation.

Из уровня техники известен предохранительный клапан для насосной установки, содержащий корпус с проходным каналом и резьбой на входном и выходном участках корпуса для подсоединения к колонне насосно-компрессорных труб, проходной канал выполнен ступенчатым с седлом на большей ступени для взаимодействия с запорным элементом ступенчатой формы, выполненным с конической рабочей поверхностью на торце между ступенями. При этом меньшая ступень запорного элемента выполнена с ребрами-направляющими, формирующими каналы для прохода рабочей среды после открытия клапана в процессе работы погружной насосной установки, после клапана по ходу движения рабочей среды в канале большей ступени установлена ограничительная решетка, соединенная со шламовой трубой (Патенте РФ №63431, МКИ Е21В 34/00, 2006).A safety valve for a pump installation is known from the prior art, comprising a housing with a passage channel and a thread on the input and output sections of the housing for connecting to the tubing string, the passage channel is made stepwise with a seat at a higher stage for interaction with a step-shaped locking element made with a conical working surface at the end between the steps. At the same time, the lower stage of the shut-off element is made with guide ribs forming channels for the passage of the working medium after the valve is opened during the operation of the submersible pump installation; after the valve, in the direction of the working medium, a restriction grill is connected to the slurry pipe in the channel of the higher stage (Patent of the Russian Federation No. 63431, MKI E21B 34/00, 2006).

Обладая высокими техническими характеристиками, известное решение предохранительного клапана при определенных условиях эксплуатации, в частности при работе в особо загрязненных средах, склонно к нестабильному закрытию проходного канала, что в результате может привести к возникновению давления на выходе насоса и, как следствие, введения его в режим мотора. Таким образом, известное решение обладает ограниченными техническими возможностями.Possessing high technical characteristics, the well-known solution of the safety valve under certain operating conditions, in particular when operating in especially polluted environments, is prone to unstable closure of the passage channel, which as a result can lead to pressure at the pump outlet and, as a result, its putting into operation motor. Thus, the known solution has limited technical capabilities.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение надежности предохранения насоса погружной насосной установки от воздействия обратного давления среды в случае отключения электропитания насосной установки при одновременном увеличении срока эксплуатации клапана и стабильности его работы. Другой задачей является повышение срока службы и ремонтопригодности за счет быстрой и удобной замены наиболее нагруженных деталей клапана: седла и запорного элемента. Технический результат заключается в использовании запирания проходного отверстия посредством самоустанавливающегося запирающего элемента, выполненного со сферической рабочей поверхностью, взаимодействующей с конической поверхностью седла по притертой поверхности, а также в обеспечении произвольной ориентации движения запирающего элемента в зависимости от условий эксплуатации и упрощение конструкции и технологии изготовления клапана за счет выполнения почти всех деталей The objective to which the utility model is directed is to increase the reliability of protecting the pump of a submersible pump installation from the influence of back pressure of the medium in the event of a power failure to the pump installation while increasing the valve's operating life and its stability. Another objective is to increase the service life and maintainability by quickly and conveniently replacing the most loaded valve parts: seats and locking elements. The technical result consists in the use of locking the passage through a self-locking locking element made with a spherical working surface interacting with the conical surface of the saddle on the ground surface, as well as providing arbitrary orientation of the movement of the locking element depending on operating conditions and simplifying the design and manufacturing technology of the valve for account of almost all parts

методом токарной обработки ввиду выполнения их с конической и сферической поверхностями.turning method in view of their execution with conical and spherical surfaces.

Для решения поставленной задачи Предохранительный клапан для погружной насосной установки, содержащий корпус с проходным каналом и резьбой на входном и выходном участках корпуса для подсоединения к колонне насосно-компрессорных труб, проходной канал выполнен ступенчатым со свободно установленным седлом на большей ступени для взаимодействия с запорным элементом ступенчатой формы, выполненным с рабочей поверхностью на торце между ступенями, при этом меньшая ступень запорного элемента выполнена с направляющими, формирующими каналы для прохода рабочей среды после открытия клапана в процессе работы погружной насосной установки, после клапана по ходу движения рабочей среды в канале большей ступени установлена распорная втулка с ограничительным выступом на пути перемещения запорного элемента, при этом рабочая поверхность запорного элемента выполнена сферической, а распорная втулка установлена в корпусе с возможностью фиксации положения седла при помощи ограничительной втулки, соединенной с корпусом по резьбе.To solve the problem, a safety valve for a submersible pump installation, comprising a housing with a passage channel and a thread on the inlet and outlet sections of the housing for connecting to the tubing string, the passage channel is made stepwise with a freely installed saddle at a higher stage for interaction with a stop element forms made with a working surface at the end between the steps, while the smaller step of the locking element is made with guides forming channels for I passage of the working medium after the valve is opened during the operation of the submersible pump installation, after the valve in the direction of the working medium, a spacer sleeve with a restrictive protrusion in the path of movement of the locking element is installed in the channel of the larger stage, while the working surface of the locking element is made spherical, and the spacer sleeve is installed in the body with the possibility of fixing the position of the saddle using a restrictive sleeve connected to the body by thread.

Целесообразно, чтобы:It is advisable that:

- ширина рабочей поверхности запорного элемента была бы равна 0,30-4,0 мм, при этом твердость материала рабочей поверхности запорного элемента превышает или равна твердости рабочей поверхности седла.- the width of the working surface of the locking element would be equal to 0.30-4.0 mm, while the hardness of the material of the working surface of the locking element is greater than or equal to the hardness of the working surface of the seat.

- распорная втулка была бы выполнена с ограничительным выступом в виде кольца, по меньшей мере, с двумя отверстиями, проходная площадь которых равна площади проходного сечения канала большей ступени в момент открытия клапана.- the spacer sleeve would be made with a restrictive protrusion in the form of a ring with at least two holes, the passage area of which is equal to the area of the passage section of the channel of a larger stage at the time of opening of the valve.

Указанные признаки полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата.The indicated features of the utility model are essential and interconnected causally with the formation of a set of essential features sufficient to achieve a technical result.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:The essence of the utility model is illustrated by drawings, where:

на фиг.1 изображен продольный разрез клапана;figure 1 shows a longitudinal section of a valve;

на фиг.2 - вид А на запорный элемент по фиг.1;figure 2 - view And the locking element of figure 1;

на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.figure 3 is a section bB in figure 1.

Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.The utility model is illustrated by a specific implementation example, which, however, is not the only possible, but clearly demonstrates the possibility of achieving this set of essential features of a given technical result.

Согласно полезной модели предохранительный клапан для погружной насосной установки содержит корпус 1 (фиг.1, 2, 3) с проходным каналом 2 и резьбой 3, 4 на входном и выходном участках корпуса 1 для подсоединения к колонне насосно-компрессорных труб (на чертежах не показано).According to a utility model, the safety valve for a submersible pump installation includes a housing 1 (Figs. 1, 2, 3) with a passage 2 and a thread 3, 4 at the inlet and outlet sections of the housing 1 for connection to a tubing string (not shown in the drawings) )

Проходной канал 2 выполнен ступенчатым с седлом 5, свободно (т.е. посредством свободной посадки) установленным на большей ступени для взаимодействия с запорным элементом 6, также имеющим ступенчатую форму, выполненную со сферической рабочей поверхностью 7 на торце между ступенями шириной, равной 0,30-4,0 мм. Меньшая ступень запорного элемента 6 выполнена с ребрами-направляющими 8, формирующими каналы 9 для прохода рабочей среды после открытия клапана в процессе работы погружной насосной установки. Рабочие поверхности седла 5 и запорного элемента 6 притерты друг к другу для повышения герметичности соединения. Для Повешения герметичности клапана между корпусом и седлом 5 может быть установлена прокладка из более пластичного материала, например, из меди.The passage channel 2 is made stepwise with a seat 5, freely (i.e., by means of a loose fit) mounted on a larger stage for interaction with the locking element 6, also having a stepwise shape made with a spherical working surface 7 at the end between the steps with a width of 0, 30-4.0 mm. A smaller stage of the locking element 6 is made with ribs-guides 8, forming channels 9 for the passage of the working medium after opening the valve during operation of the submersible pump installation. The working surfaces of the saddle 5 and the locking element 6 are ground to each other to increase the tightness of the connection. To increase the tightness of the valve, a gasket of a more plastic material, for example, copper, can be installed between the body and the seat 5.

После клапана по ходу движения рабочей среды в канале 2 большей ступени установлена распорная втулка 10 с ограничительным выступом 11 на пути перемещения запорного элемента 6. Распорная втулка 10 установлена в корпусе 1 с возможностью фиксации положения седла 5 при помощи ограничительной втулки 12, соединенной с корпусом 1 по резьбе 13.After the valve in the direction of movement of the working medium, a spacer sleeve 10 with a restrictive protrusion 11 is installed in the channel 2 of the larger stage 6. The spacer sleeve 10 is installed in the housing 1 with the possibility of fixing the position of the seat 5 with the restriction sleeve 12 connected to the housing 1 threaded 13.

С целью повышения срока службы деталей устройства, твердость материала рабочей поверхности запорного элемента 6 превышает или равна твердости рабочей поверхности седла 5. При этом рабочие поверхности запорного элемента и седла выполнены из износостойкого и коррозионно-стойкого материала притерты друг к другу с образованием притертой поверхности, сопряжения контактирующих деталей клапана.In order to increase the service life of the device parts, the hardness of the material of the working surface of the locking element 6 is greater than or equal to the hardness of the working surface of the seat 5. In this case, the working surfaces of the locking element and the saddle are made of wear-resistant and corrosion-resistant material lapped together to form a ground surface contact parts of the valve.

С целью повышения эффективности функционирования предохранительного клапана распорная втулка 10 выполнена с ограничительным выступом 11 в виде диска, на поверхности которого выполнено, по меньшей мере, два отверстия 14, проходная площадь которых равна площади проходного сечения канала 2 большей ступени в момент открытия клапана.In order to improve the functioning of the safety valve, the spacer sleeve 10 is made with a restrictive protrusion 11 in the form of a disk, on the surface of which at least two holes 14 are made, the passage area of which is equal to the passage area of the channel 2 of the larger stage at the time of opening of the valve.

Технологичность конструкции достигается выполнением почти всех деталей клапана методом токарной обработки.Technological design is achieved by performing almost all valve parts by turning.

Сборка предохранительного клапана происходит следующим образом: в корпусе последовательно размещают седло 5, запорный элемент 6, распорную втулку 10 и The safety valve is assembled as follows: a seat 5, a locking element 6, an expansion sleeve 10 and

ограничительную втулку 12, связанную с корпусом 1 по резьбе и фиксирующую тем самым седло 5 и втулку 10 в строго заданном положении относительно корпуса 1.a restrictive sleeve 12 connected to the housing 1 by a thread and thereby fixing the saddle 5 and the sleeve 10 in a strictly predetermined position relative to the housing 1.

Предохранительный клапан срабатывает при отключении (в том числе и аварийном) глубинного насоса погружной установки, при этом внутри колонны существенно падает давление и столб среды, например, сырой нефти в скважине своей массой Давид на запорный элемент 6 клапана. За счет этого давления запорный элемент 6 опускается и перекрывает проходное отверстие канала 2, при этом независимо от точки приложения давления среды запорный элемент 6 надежно перекрывает канал 2 за счет наличия сферической рабочей поверхности 7. Такое решение обеспечивает защиту насоса от воздействия столба жидкой среды, находящейся над насосом в момент отключения насоса от источника питания.The safety valve is activated when the deep well pump of the submersible installation is turned off (including emergency), while the pressure and the column of the medium, for example, crude oil in the borehole with its mass of David, to the valve shut-off element 6 drop significantly inside the column. Due to this pressure, the shut-off element 6 is lowered and closes the passage opening of the channel 2, while regardless of the point of application of the medium pressure, the shut-off element 6 reliably blocks the channel 2 due to the presence of a spherical working surface 7. This solution protects the pump from the effects of a column of liquid medium located above the pump when the pump is disconnected from the power source.

В процессе функционирования насоса жидкая среда, перекачиваемая насосом снизу вверх во время разработки залежей, например нефти, перемещает запорный элемент 6 вверх, открывая при этом проходной канал 2 и пропуская жидкую среду за его пределы, далее среда проходит через отверстия в распорной втулке 10 наружу. Ограничительный выступ 11 втулки 10 предназначен для ограничения перемещения запорного элемента 6, в который последний упирается с возможностью пропуска жидкой среды по каналу 2 вдоль каналов, ограниченных ребрами-направляющими, минуя большую ступень запорного элемента 6.During the operation of the pump, the liquid medium pumped by the pump from the bottom up during the development of deposits, for example, oil, moves the shut-off element 6 upward, opening the passage 2 and passing the liquid medium outside, then the medium passes through the openings in the spacer sleeve 10 to the outside. The restrictive protrusion 11 of the sleeve 10 is designed to limit the movement of the locking element 6, in which the latter abuts with the possibility of liquid passing through the channel 2 along the channels limited by the guide ribs, bypassing the large step of the locking element 6.

Применение полезной модели позволяет повысить надежность предохранения насоса погружной насосной установки от воздействия обратного давления среды в случае отключения электропитания насосной установки при одновременном увеличении срока эксплуатации клапана и стабильности его работы. А также позволяет повысить срок службы и ремонтопригодность за счет быстрой и удобной замены наиболее нагруженных деталей клапана: седла и запорного элемента. Для этого достаточно вывернуть по резьбе ограничительную втулку 12 извлечь свободно установленные распорную втулку 10, запорный элемент 6 и седло 5, и в случае необходимости заменить их новыми и собрать клапан. Сборка клапана осуществляется в обратном порядке выполнения операция демонтажа.The use of the utility model allows to increase the reliability of protection of the pump of a submersible pump installation from the influence of back pressure of the medium in case of power failure of the pump installation while increasing the valve life and stability. It also allows to increase the service life and maintainability due to the quick and convenient replacement of the most loaded valve parts: seats and locking element. To do this, it is enough to unscrew the restrictive sleeve 12 by thread, remove the freely installed spacer sleeve 10, the locking element 6 and the seat 5, and if necessary, replace them with new ones and assemble the valve. The valve assembly is carried out in the reverse order of the dismantling operation.

Полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических операций.The utility model meets the condition of patentability "industrial applicability", since its implementation is possible using existing means of production using well-known technological operations.

Claims

1. A safety valve for a submersible pump installation, comprising a housing with a passage channel and a thread on the input and output sections of the housing for connecting to the tubing string, the passage channel is made stepwise with a freely installed saddle at a higher stage for interaction with a step-shaped locking element, made with a working surface at the end between the steps, while the smaller step of the locking element is made with guides forming channels for the passage of the working medium after about opening the valve during operation of the submersible pump installation, after the valve in the direction of movement of the working medium, a spacer sleeve with a restrictive protrusion in the path of movement of the locking element is installed in the larger stage channel, while the working surface of the locking element is spherical, and the spacer sleeve is mounted in the housing with the possibility of fixing Seat position by means of a restriction sleeve connected to the body by thread.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the width of the working surface of the locking element is 0.30-4.0 mm, while the hardness of the material of the working surface of the locking element is greater than or equal to the hardness of the working surface of the seat.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the spacer sleeve is made with a restrictive protrusion in the form of a ring with at least two holes, the passage area of which is equal to the area of the passage section of the channel of the larger stage at the time of opening of the valve.