Скважинный клапан-отсекатель

(51) 4 Е 21 В 34/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: 8 тг ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 30.10.87, Бюл. Оф 40 (71) Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный институт природных газов (72) В,Я.Протасов, В.А.Костыгин и А.В.Кустьппев(56) Авторское свидетельство СССР У 534560, кл. Е 21 В 34/06, 1966.Авторское свидетельство СССР й 676798, кл. Е 21 В 34/06, 1976.(57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей промьппленности ипредназначено для предохранительныхустройств, используемых при эксплуатации газовых, газоконденсатных инефтяных скважин. Цель изобретения -повьппение надежности работы клапана.Он содержит корпус (К) 1, седло 2,тарельчатый запорный орган 3, установленный с зазором в К 1, и фиксатор 4 открытого положения запорногооргана 3, перед которым в К 1 разме48503 13 щена диафрагма 5. На боковой поверхности запорного органа 3 выполнены продольные каналы 9, в которых размещены концы возвратных пружин 7, Фиксатор 4 выполнен в виде нескольких соединенных одна с другой и коцсольцо закрепленных в К 1 пластицчатых пружин (ПП) разной длины, Наиболее длинная ПП 6 контактирует с запорггг,ггг органом 3 в открытом положении. При увеличении расхода Флюида в скважинезапорный орган 3 выходит из зацепления с Фиксатором 4 и перекрывает седло 2, клапац закрывается. Момент выхода иэ зацепления определяется параметрами настройки органа 3: диаметромдиафрагмы 5, кол-вом ПП и их длин,Увеличение жесткости фиксатора 4 ведет к увеличению критического дебитасрабатывания клапана, 2 ил,Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к предохранительным устройствам,используемым при эксплуатации газоых, газоконденсатных и нефтяныхскважин.Цель изобретения - повышение надежности работы клапана,На фиг.1 изображен скважинныйклапан-отсекатель, общий вид; нафиг.2 - вид А на фиг.1.Клапан содержит корпус 1, в котором установлено седло 2, и подпружиненный тарельчатьпг запорцый орган3, расположенный с зазором относительно корпуса. Запорный орган 3 воткрытом положении стопорится фиксатором 4. Перед запорным органомустановлена диафрагма 5. Фиксатор 4состоит из нескольких соединенныходна с другой и консольно закреп 10 15 ленных в корпусе пластинчатых пружин разной длины. Наиболее длинная пружина 6 установлена с возможностью контактирования с запорным органом 3.Возвратные пружины 7 надеты на ось 8 запорного органа 3, концы пружин размещены в продольных каналах 9 запорного органа и в зазоре 10. Наз 30 начение пружин 7 заключается в том, что после выравнивания давлений в надклапанной полости с подклапанцым они возвращают запорный орган в боковое отверстие клапана до момента эащелкивания запорного органа Фик сатором.Продольные каналы 9 запорного органа могут быть выполнены параллельно плоскости посадочного пояс 11 или под углом 0-1510 В открытом положении клапана запорньп орган удерживается Фиксатором 6, выполненным из пакета пластинчатых пружин, закрепленных на кронштейне 12 с помощью гайки 13 и винта 14 к внутренней стенке корпуса 1, и образующим консоль.Длигга консоли равна расстоянию от кромки кронштейна до конца нижней пластины, прижимагощей запорный орган к корпусу клапана, Пакет собран и смонтирован таким образом, что пластинчатая пружина, защемленная между верхними пластинчатыми пружи-. нами 4 и кронштейном 12, концевым участком прижимает запорцый орган к корпусу клапана. Выступающий конец ггггжггей ггггастгггггг дает воэможность при утапливации "апорного органа действовать и испытывать сопротивление изгибу всех пластинчатых пружин фиксатора.При открытии клапана запорный орган 3 действует только на одну нижнюю пластинчатую пружину.При достаточной жесткости верхних пластинчатых пружин образуется вторая (малая) консоль фиксатора 6, которая работает тогда, когда на ее концевой участок действует (давит) эапорный орган при закрытии клапана, в противовес 1-й (большой) консоли, которая работает в момент открытия клапана и защелкивания запорного органа фиксатором. Момент сопротивления нижней пластинчатой пружины меньше пакета верхних пластинчатых пружин. Поэтому при отг рытгги клапана сила изгиба, приложенная к концевому участку ггижцей и:гастицчатой пружины фиксатора, намного меньше силы изгиба фиксатора прилагаемой к его концевому участку при закрытии клапана, так как в первом случае рабо 5 тает на изгиб одна пластинчатая пружина, а во втором - весь пакет.Практически можно получить такие отношения длин консолей, толщины нижней пластинчатой пружины фиксатора и 1 О всего пакета, мошностей возвратных пластин, что для пропуска запорного органа к стенке клапана и его фиксации будет достаточно привода запорного органа только возвратными пру жинами.Клапан-отсекатель работает следующим образом.При аварийном расходе флюида на диафрагме 5 образуется перепад давле О ния, который ведет к падения давления в полости 15 в сравнении с давлением за клапаном, Под действием разницы этих давлений возникает сила, действующая на запорный орган 3 и направ ленная в полость 15 клапана.Под ее действием запорный орган начинает вращаться около оси 8 и действовать (давить) на концевой участок фиксатора. Жесткость фиксатора при этом определяется моментом сопротивления всего пакета пластинчатых пружин, так как в данном случае деформируется весь пакет пластинчатых пружин.Если увеличение расхода флюида35 кратковременно, то запорный орган 3 под действием возвратных пружин 7 прижимается к стенке корпуса 1. Если расход флюида продолжает увеличивать 40 ся, то запорный орган выходит из зацепления с фиксатором 4 и перекрывает седло 2. Клапан-отсекатель закрыт. Момент выхода из зацепления запорного органа 3 с фиксатором 4 определяется параметрами настройки за 45 порного механизма: диаметром диафрагмы 5, количеством пластинчатых пружин в фиксаторе 4 их длин, При постоянном внутреннем диаметре диафрагмы 5 увеличение жесткости фиксатора (это достигается путем увеличения числа пластинчатых пружин в пакете) ведет к увеличению критического дебита срабатывания клапана-отсекателя, а уменьшение жесткости фиксатора - к снижению критического дебитаК увеличению критического дебита срабатывания клапана при постоянном диаметре диафрагмы 5 и жесткости фиксатора 4 ведет и увеличение бокового отверстия 16, сообщающего полость 15 клапана с внутрискважинным пространством, так как часть потока флюида пойдет в полость клапана через отверстие 16, минуя диафрагму 5, т.е. уменьшается гидравлическое сопротивление клапана, что приводит к уменьшению износа диафрагмы 5 под действием механических примесей, содержащихсч во флюиде, и увеличению периода бескомпрессорной эксплуатации скважин,После выравнивания давлений в подклапанной и надклапанной зонах запорный орган под действием возвратных пружин 7 возвращается в первоначальное фиксированное состояние, преодолевая сопротивление только одной пластинчатой пружины, благодаря консольно исполненного концевого участкаФормула изобретенияСкважинный клапан-отсекатель, содержащий корпус, седло, тарельчатый запорный орган, установленный с зазором в корпусе, фиксатор открытого положения запорного органа и диафрагму, установленную в корпусе перед запорным органом, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения надежности работы клапана, он снабжен возвратными пружинами, а на боковой поверхности запорного органа выполнены продольные каналы для размещения в них концов возвратных пружин, причем фиксатор выполнен в виде нескольких соединенных одна с другой и консольно закрепленных в корпусе пластинчатых пружин разной длины, причем наиболее длинная пружина установлена с возможностью контактирования с запорным органом в открытомположении.