Скважинный клапан-отсекатель

Союз Советских циалистических Республик ЕЛЬСТ К АВТО(21) 28 1 В 43 12 Яо -Гевудврственнвй квмлтет 53) УДК 622,276. .1 (088.8) 2. Бюллетень М ло делам нзввретеннй я 25.01,8 я описа ата опублик крмтнй(72) Авторы изобретения зербайджанский Го и проектный ин 1) Заявитель дарственитут неф ТСЕКАТЕЛЬ А НЫЙ 54) СК п ж- жсти ния Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к эксплуатации фонтанных, полу- фонтанных и нагнетательных скважин, в процессе работы которых возможны разрушения или повреждения устьевого оборудования или эксплуатационной колонны.Известен клапан-отсекатель закачиваемого типа с. дистанционным управлением, содержащий поворотный шаровой запорный механизм, направляющий раму, размещенный в цилиндрическом корпусе с фигурным вырезом 11.Недостатком его являются потери в добыче, а также значительные энергетические затраты, имеюшие место при остановке скважины на продолжительное время в период открытия клапана.Известен также скважинный клапан-отсекатель, содержащий корпус с шарнирно связанным с ним запорным органом, выполненным в виде тарельчатого клапана, подпружиненный шток и седло 2,Недостатками клапана являются низкая надежность из-за возможности закрытия при пульсации давления жидкости в трубах, трудоемкость операций по открытию клапана, значительные потери извлекаемой й научно-исследовательскийяной промышленности жидкости, имеющие место при простое с жины во время открытия клапана, а та большое количество оборудования для равления клапаном.Цель изобретения - повышение над ности работы устройства за счет возм ности предупреждения его внезапного крытия при пульсации давления жидко в трубах и автоматического выравнива давления в нем. Поставленная цель достигаетклапан-отсекатель снабжен овыполненным в виде двух взаиммых пластин, одна из которых иимеют в сечении форму крыловогвого профиля, а запорный оргав виде цилиндра с крышкой, имеральную запорную иглу и устав нем поршня со сквозным осевысообщающим надпоршневое прс внутритрубным, причем попространство заполнено газом,пластина, имеющая в сечении флового дозвукового профиля, жена с помощью тяг с крышкой, а втина с поршнем. ся тем, что бтекателем, осопрягаеобе вместе о дозвукон выполнен ющей центновленного м каналом, остранство дпоршневоепри этом орму крыстко связаторая плас 898046На фиг. 1 изображен скважинный клапан-отсекатель в открытом положении, общий вид; на фиг. 2 - то же, в закрытомположении; на фиг. 3 - схема обтекателядо сопряжения пластин; на фиг, 4 - то же,после сопряжения,Клапан-отсекатель состоит из корпуса 1,содержащего седло 2 запорного органа 3,который посредством шарнира 4 укрепленк стенке корпуса, присоединняемого к насосно-компрессорным трубам 5. В корпусе имеется полость для размещения запорногооргана при открытом положении клапана,Запорный орган 3 клапана снабжен крышкой 6, цилиндром 7 и поршнем 8, уплотнительными элементами 9, герметизируюшимикамеру О с помещенной в ней пружиной 11 15предназначенной для аккумулирования энергии при перемещении поршня в цилиндре 7запорного органа, Свободная полость 12,образованная большими ступенями поршня,цилиндра и крышкой заслонки, предназначена для размещения в ней жидкости. вытесняемой через канал 13 поршня 8 приперемещении последнего. Канал 13 такжепредназначен для перетока жидкости вовремя уравнивания давлений в клапанеи перекрывается иглой 14, размещенной над 25крышкой 6. Запорный орган снабжен обтекателем, выполненным в виде верхней пластины 15, имеющей в сечении крыловой дозвуковой профиль и предназначенной дляудержания запорного органа в открытомположении, связанной с тягой 16, и нижней пластины 17 с тягой 18, жестко связывающей нижнюю пластику 17 с поршнем 8.Клапан-отсекатель работает следующимобразом,При нормальной, работе скважины запорный орган 3 клапана располагается (фиг. 1)во внутренней полости корпуса 1 таким образом, чтобы не препятствовать прохождению инструментов и приборов через клапанпри проведении ремонтных и исследовательских работ в скважине. Для этого верхний 4 оторец его не выступает за пределы проходного сечения клапана и расположен параллельно потоку жидкости, движущейся мимо запорного органа, При этом между верхней 15 и нижней 17 пластинами, присоединенных с помощью тяг соответственно6и 18 к крышке и поршню, образуется пространство, которое позволяет потоку полностью обтекать поверхность верхней пластина, а при обтекании тела, имеющего сечение в виде крылового дозвукового профиля, появляется подъемная сила. При этомверхняя пластина 15 расположена в потоке жидкости таким образом, что подъемная сила действует на пластину в направлении от нее в сторону запорного органа 3,в результате чего к нему прикладываетсясила, которая поворачивает его вокруг шарнира 4 в направлении часовой стрелки иприжимает к стенке корпуса 1. При аварийной ситуации в насосно-компрессорных трубах и корпусе клапана происходит падение давления и увеличивается скорость потока, из-за чего освобождается энергия предварительно сжатой пружины и газа, заключенных в камере 10, и поршень 7 перемещается в крышке 6. В процессе перемешения поршня жидкость, находящаяся в камере 12, поступает в канал 13 и вытесняется через него и зазоры между тягами нижней пластины и отверстиями в крышке 6. Движение поршня к крышке прекращается после закрытия канала 13 иглой 14 и совмещения пластин 15 и 17. Образовавшееся при этом тело подобно по форме верхней пластине, т. е, имеет крыловой дозвуковой профиль, причем его аэродинамические .поверхности расположены в потоке жидкости таким образом, что подъемная сила действует на эту фигуру в направлении от запорного органа к самой фигуре, в результате чего к запорному органу прикладывается сила, которая поворачивает его вокруг шарнира в направлении, противоположном движению часовой стрелки, и отводит запорный орган от стенки корпуса. В дальнейшем запорный орган, подхваченный потоком жидкости, прижимается к седлу 2 и происходит полное закрытие клапана. После ликвидации аварии на устье скважины, при необходимости открытия клапана, выкидную линию скважины открывают, подключая ее таким образом к коллекторной линии, давление в которой в сумме с давлением столба жидкости над клапаном достаточно для открытия клапана за счет разности плошадей торцовых поверхностей поршня. Это суммарное давление, воздействуя на ступень поршня большого диаметра, приводит его в движение, при котором канал 13 освобождается от иглы 14 и открывает доступ жидкости из области повышенного давления, расположенной под запорным органом, в область пониженного давления над ним. После этого выкидную линию скважины закрывают до уравнивания давлений в клапане, вследствие чего запорный орган под действием своего веса поворачивается вокруг шарнира и заходит в полость корпуса, освобождая проходное сечение клапана. Таким образом, скважина готова к пуску и дальнейшей эксплуатации.При пульсации давления жидкости в скважине возможное внезапное закрытие клапана устраняется путем замедления процесса преобразования энергии перепада давления жидкости в механическую энергию, предназначенную для сближения пластин запорного органа. Это достигается тем, что при кратковременном повышении скорости лото ка поршень начинает перемешаться в направлении крышки, одновременно вытесняя жидкость из полости 12 через канал 13 и зазоры между отверстиями на крышке 6 и тягами нижней пластины и отверсти898046 20 Формула изобретения 1 В 1 б 11 5 ями на крышке 6. Так как пропускная способность указанных зазоров и канала незначительна, то возникающие в них гидравлические сопротивления тормозят продвижение поршня 8 в цилиндре 7. в результате чего увеличивается время перемещения поршня. Указанный промежуток времени по продолжительности превосходит период между двумя импульсами, так как имеется возможность регулировать в необходимых пределах скорость перемещения поршня путем выбора соответствующего диаметра канала 13.Использование предлагаемого клапанаотсекателя дает возможность увеличи:.ь добычу нефти и газа из скважин, а также сократить время простоя этих скважин. Эко номический эффект от использования предлагаемого изобретения составляет, примерно, 3,4 тыс. руб в год на одну скважину. Скважинный клапан-отсекатель, содержащий корпус с шарнирно связанным с ним запорным органом, и седло, отличающийся тем, что, с целью повышения надежностиработы устройства за счет возможности предупреждения его внезапного закрытия припульсации давления жидкости в трубахи автоматического выравнивания давленияв нем, клапан-отсекатель снабжен обтекателем, выполненным в виде двух взаимосопрягаемых пластин, одна из которых иобе вместе имеют в сечении форму крылового дозвукового профиля, а запорный органвыполнен в виде цилиндра с крышкой, имеющей центральную запорную иглу и установленного в нем поршня со сквозным осевым каналом, сообщающим надпоршневоепространство с внутритрубным, причем подпоршневое пространство заполнено газом,при этом пластина, имеющая в сечении форму крылового дозвукового профиля, жесткосвязана с помощью тяг с крышкой, а вторая пластина - с поршнем.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США4042024, кл. 166 - 243,опублик. 1977.2. Авторское свидетельство СССР по заявке2681681, кл. Е 21 В 43112, 1978Составитель А. Шехель Техред А. Бойкас Ко Тираж 623 Государственного комитета С ела м изобретений и открытий сква, Ж - 35, Раушская наб.,сПатентэ, г, Ужгород, ул. Про