RU81250U1

RU81250U1 - BYPASS VALVE SUBMERSIBLE PUMP UNIT

Info

Publication number: RU81250U1
Application number: RU2008147063/22U
Authority: RU
Inventors: Игорь Евгеньевич Коршунов; Александр Иванович Щербаков
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "М.А.Р.С.-Технология"
Priority date: 2008-12-01
Filing date: 2008-12-01
Publication date: 2009-03-10

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.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.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение эффективности и надежности функционирования перепускного клапана за счет обеспечения гарантированного прохождения рабочей среды при срабатывании перепускного клапана ввиду снижения сопротивления на пути ее движения, что обусловлено формой проходных отверстий и их размерами.The objective the utility model is aimed at is to increase the efficiency and reliability of the bypass valve by ensuring a guaranteed passage of the working medium when the bypass valve is activated due to a decrease in the resistance to its movement, due to the shape of the through holes and their size.

Указанный результат достигается тем, что перепускной клапан погружной насосной установки содержит корпус с проходным каналом и свободно установленным в нем седлом для взаимодействия с запорным элементом, после клапана по ходу движения рабочей среды в канале установлена распорная втулка с возможностью фиксации положения седла при помощи нажимной втулки, соединенной с корпусом по резьбе и имеющей в торцевой стенке проходные отверстия, выполненные в виде трех эллипсообразной формы пазов, продольная ось которых расположена по радиусу с минимально допустимым из технологических возможностей расстоянием между пазами, которые охватывают по внутреннему радиусу цилиндрический выступ, выполненный в центре торцевой стенки, а по наружному радиусу максимально приближены к наружной поверхности исходя из условий технологии изготовления нажимной втулки.This result is achieved by the fact that the bypass valve of the submersible pump installation contains a housing with a passage channel and a seat freely installed in it for interacting with the locking element; after the valve, a spacer sleeve is installed in the channel along the movement of the working medium with the possibility of fixing the position of the seat using the pressure sleeve, connected to the housing by a thread and having passage holes in the end wall, made in the form of three ellipsoid-shaped grooves, the longitudinal axis of which is located in radius with m the distance between the grooves that is the least admissible from technological possibilities, which cover a cylindrical protrusion along the inner radius made in the center of the end wall, and as close as possible to the outer surface along the outer radius based on the conditions of the technology for manufacturing the pressure sleeve.

3 з.п. ф-лы, 3 ил.3 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

В существующем нефтедобывающем оборудовании известны различные системы перепуска жидкостной среды, газов и их смесей из пространства за трубой колонны в погружной насосной установке. В частности известен клапан внутрискважинный, содержащий корпус, запорный орган в виде шарика и тарированной пружины, каналы и сквозное отверстие для монтажа клапана на колонне, в корпусе расположена сквозная полость для перемещения запорного органа, запорный элемент которого выполнен в форме полого болта с фаской в нижней части (патент РФ №33155, публ.2003).In existing oil production equipment, various systems are known for transferring liquid medium, gases and their mixtures from the space behind the column pipe in a submersible pump installation. In particular, a downhole valve is known, comprising a housing, a locking member in the form of a ball and a calibrated spring, channels and a through hole for mounting the valve on a column, a through cavity is located in the housing for moving the locking member, the locking element of which is made in the form of a hollow bolt with a chamfer in the bottom parts (RF patent No. 33155, publ. 2003).

Недостатком его является ограниченные технические возможности и сложность конструкции, обусловленная большим количеством деталей, повышенными сопротивление при движении среды при открытии клапана, и как следствие, низкой надежностью в эксплуатации перепускного клапана.Its disadvantage is the limited technical capabilities and design complexity due to the large number of parts, increased resistance when the medium moves when the valve is opened, and as a result, low reliability of the bypass valve.

Учитывая, что известные решения являются объектами другого назначения и касаются части конструкции патентуемого клапана, формула полезной модели составлена без разделения на ограничительную и отличительную части.Considering that the known solutions are objects of another purpose and relate to a part of the design of a patented valve, the utility model formula is composed without separation into restrictive and distinctive parts.

Для решения поставленной задачи и достижения технического результата перепускной клапан погружной насосной установки содержит корпус с проходным каналом и свободно установленным в нем седлом для взаимодействия с запорным элементом, после клапана по ходу движения рабочей среды в канале установлена распорная втулка с возможностью фиксации положения седла при помощи нажимной втулки, соединенной с корпусом по резьбе и имеющей в торцевой стенке проходные отверстия, выполненные в виде трех эллипсообразной формы пазов, продольная ось которых расположена по радиусу с минимально допустимым из технологических возможностей расстоянием между пазами, которые охватывают по внутреннему радиусу цилиндрический выступ, выполненный To solve the problem and achieve a technical result, the bypass valve of the submersible pump installation contains a housing with a passage channel and a seat freely installed in it for interacting with the shut-off element; after the valve in the direction of the working medium, an expansion sleeve is installed in the channel with the possibility of fixing the seat position using the pressure bushings connected to the housing by a thread and having through holes in the end wall made in the form of three ellipsoid-shaped grooves, the longitudinal axis of which s is the radius from the minimum acceptable distance from the technological capabilities between the grooves that encircle the inner radius of the cylindrical protrusion formed

в центре торцевой стенки, а по наружному радиусу максимально приближены к наружной поверхности, исходя из условий технологии изготовления нажимной втулки.in the center of the end wall, and along the outer radius as close as possible to the outer surface, based on the conditions of the manufacturing technology of the pressure sleeve.

Возможны и другие варианты выполнения полезной модели, согласно которым необходимо, чтобы:There are other possible embodiments of the utility model, according to which it is necessary that:

- нажимная втулка была бы выполнена из конструкционной сталь 40Х;- the push sleeve would be made of structural steel 40X;

- эллипсообразная форма паза нажимной втулки была бы образована двумя параллельными линиями, соединенными радиусными кривыми;- the elliptical shape of the groove of the pressure sleeve would be formed by two parallel lines connected by radius curves;

- нажимная втулка была бы подвергнута термообработке с возможностью получения твердости 30-56 единиц по Роквелу.- the pressure sleeve would be heat treated with the possibility of obtaining a hardness of 30-56 Rockwell units.

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 перепускного клапана;figure 1 shows a longitudinal section of the bypass valve;

на фиг.2 - вид на запорный элемент с торца;figure 2 is a view of the locking element from the end;

на фиг.2 - вид сбоку на нажимную втулку;figure 2 is a side view of the push sleeve;

на фиг.3 - разрез А-А фиг.1.figure 3 is a section aa of figure 1.

Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью существенных признаков технического результата, касающегося обеспечения стабильной работы ввиду уменьшения до минимума сопротивления на пути движения среды и исключения засорения клапана, что обусловлено максимальными размерами проходных отверстий эллипсообразной формы.The utility model is illustrated by a specific implementation example, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving this set of essential features of a technical result related to ensuring stable operation due to minimizing the resistance on the medium flow path and eliminating valve clogging, due to maximum dimensions elliptical through holes.

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.The passage channel 2 is made stepwise with a saddle 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 step shape.

Запорный элемент 6 выполнен, например, со сферической рабочей поверхностью 7 на торце между ступенями. 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.The locking element 6 is made, for example, with a spherical working surface 7 at the end between the steps. 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.

Рабочие поверхности седла 5 и запорного элемента 6 притерты друг к другу для повышения герметичности соединения.The working surfaces of the saddle 5 and the locking element 6 are ground to each other to increase the tightness of the connection.

После клапана по ходу движения рабочей среды в канале 2 установлена распорная втулка 10, которая установлена в корпусе 1 с возможностью фиксации положения седла 5 при помощи нажимной втулки 11.After the valve in the direction of movement of the working medium, a spacer sleeve 10 is installed in the channel 2, which is installed in the housing 1 with the possibility of fixing the position of the saddle 5 using the pressure sleeve 11.

Нажимная втулка 11 выполнена с ограничительным выступом 12, расположенным на пути перемещения запорного элемента 6, и соединена с корпусом 1 по резьбе 13.The pressure sleeve 11 is made with a restrictive protrusion 12 located on the path of movement of the locking element 6, and is connected to the housing 1 by thread 13.

На торцевой стенке нажимной втулки 11 выполнены проходные отверстия в виде трех эллипсообразной формы пазов 14, продольная ось 15 которых расположена по радиусу с минимально допустимым из технологических возможностей расстоянием между пазами 14, охватывающими по внутреннему радиусу ограничительный выступ 12, выполненный в центре торцевой стенки, а по наружному радиусу - максимально приближены к наружной поверхности 16, исходя из условий технологии изготовления нажимной втулки 11. Такое решение существенно снижает сопротивление движению среды через клапан, обладает технологичностью, минимальным весом и требуемой прочностью. 3. Существенным является форма выполнения пазов, т.е. то, что эллипсообразная форма каждого паза нажимной втулки образована двумя параллельными линиями, соединенными радиусными кривыми.On the end wall of the pressure sleeve 11 holes are made in the form of three ellipsoid-shaped grooves 14, the longitudinal axis 15 of which is located with a radius with the smallest technological distance between the grooves 14, covering the inner radius of the limiting protrusion 12, made in the center of the end wall, and along the outer radius - as close as possible to the outer surface 16, based on the conditions of the manufacturing technology of the pressure sleeve 11. This solution significantly reduces the resistance to movement of the medium s through the valve has a processability, weight and the minimum required strength. 3. The shape of the grooves is essential. that the ellipsoidal shape of each groove of the pressure sleeve is formed by two parallel lines connected by radius curves.

С целью повышения срока службы деталей устройства твердость материала рабочей поверхности запорного элемента 6 превышает или равна твердости рабочей поверхности седла 5, а твердость нажимной втулки 11, выполненной из конструкционной сталь 40Х, равна 30-65 единиц по Роквелу, что достигается ее термообработкой.In order to increase the service life of 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, and the hardness of the pressure sleeve 11 made of structural steel 40X is 30-65 Rockwell units, which is achieved by its heat treatment.

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.At the same time, the working surfaces of the locking element and the seat are made of wear-resistant and corrosion-resistant material lapped to each other with the formation of the milled mating surface of the contacting parts 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 нажимную втулку 11, связанную с корпусом 1 по резьбе и фиксирующую тем самым седло 5 и втулку 10 в строго заданном положении относительно корпуса 1.The safety valve is assembled as follows: a seat 5, a locking element 6, a spacer sleeve 10, and a pressure sleeve 11 connected to the body 1 by threads are screwed in sequence and thereby lock the seat 5 and sleeve 10 in a strictly defined position relative to the body 1.

Перепускной 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 давит на запорный элемент 6 клапана. За счет этого давления запорный элемент 6 опускается и перекрывает The bypass valve is activated when the downhole pump of the submersible installation is shut down (including emergency), while the pressure inside the column drops significantly and the column of medium, for example, the crude oil in the well presses on the valve shutoff element 6 with its mass. Due to this pressure, the locking element 6 is lowered and blocks

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 passage opening of the channel 2, while regardless of the point of application of the medium pressure, the locking element 6 reliably closes the channel 2 due to the presence of a spherical working surface 7. This solution protects the pump from exposure to a column of liquid medium located above the pump at the time of disconnecting the pump 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 пазы 14 в нажимной втулке 11 наружу. Выполнение пазов 14 эллипсообразной формы, максимально по площади проходного сечения приближенной к площади проходного сечения на входе, исключает возможность снижения скоростного потока, образования застойных (мертвых) зон для скопления твердой фракции и в итоге закупоривания канала и выходу из строя клапана.During the operation of the pump, the liquid medium pumped by the pump from bottom to top during the development of deposits, such as oil, moves the shut-off element 6 upward, opening the passage 2 and passing the liquid medium beyond it, then the medium passes through the grooves 14 in the pressure sleeve 11 to the outside . The implementation of the grooves 14 of an ellipsoidal shape, maximum in area of the passage section close to the area of the passage section at the inlet, eliminates the possibility of reducing the flow rate, the formation of stagnant (dead) zones for the accumulation of solid fraction and as a result of blocking the channel and the failure of the valve.

Ограничительный выступ 12 нажимной втулки 11 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. Расположение ограничительного выступа 12 в центре торца нажимной втулки 11 освобождает зону по периферии втулки для перемещения среды, которая движется после открытия клапана по этой периферийной зоне.The restrictive protrusion 12 of the pressure sleeve 11 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. The location of the limiting protrusion 12 in the center of the end of the pressure sleeve 11 releases a zone around the periphery of the sleeve to move the medium, which moves after opening the valve in this peripheral zone.

Применение полезной модели позволяет повысить надежность 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 нажимную втулку 11 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 по отношению к операциям демонтажа.The use of the utility model makes it possible to increase the reliability of 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. 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 pressure sleeve 11 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. Valve assembly is performed in reverse order to dismantle operations.

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. The bypass valve of the submersible pump installation, comprising a housing with a passage channel and a seat freely installed in it for interacting with the shut-off element, after the valve, a spacer sleeve is installed in the channel in the direction of movement of the working medium with the possibility of fixing the seat position by means of a pressure sleeve connected to the body along the thread and having passage holes in the end wall, made in the form of three ellipsoid-shaped grooves, the longitudinal axis of which is located along the radius with the minimum allowable FIR possible distance between the grooves that encircle the inner radius of the cylindrical protrusion formed in the center of the end wall, and on the outer radius as close to the outer surface based on the conditions of manufacture pressure sleeve technology.

2. The valve according to claim 1, characterized in that the pressure sleeve is made of structural steel 40X.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the elliptical shape of the groove of the pressure sleeve is formed by two parallel lines connected by radius curves.

4. The valve according to claim 1, characterized in that the pressure sleeve is subjected to heat treatment with the possibility of obtaining a hardness of 30-56 Rockwell units.