RU100130U1

RU100130U1 - VALVE DEVICE FOR SUBMERSIBLE SCREW PUMP

Info

Publication number: RU100130U1
Application number: RU2010121762/03U
Authority: RU
Inventors: Артем Савельевич Говберг; Валерий Михайлович Хазов; Илья Святославович Замятовский
Original assignee: Центр Разработки Нефтедобывающего Оборудования (Црно)
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2010-12-10

Abstract

1. Клапанное устройство для погружного винтового насоса, включающее сливной клапан, запорный элемент которого выполнен в виде подвижной, подпружиненной гильзы, и обратный клапан, состоящий из седла и запорного элемента, размещенные в едином, цилиндрическом корпусе с радиальными отверстиями, отличающееся тем, что корпус выполнен с переменным внутренним диаметром, над седлом обратного клапана закреплена цилиндрическая втулка, внутри которой размещен запорный элемент обратного клапана, имеющий цилиндрическую боковую поверхность, при этом запорный элемент обратного клапана жестко соединен с нижним торцом подпружиненной гильзы, в нижней части которой выполнены нагнетательные отверстия, а в верхней части - сливные отверстия, совмещенные с радиальными отверстиями корпуса при закрытом обратном клапане. ! 2. Клапанное устройство по п.1, отличающееся тем, что на боковой поверхности подпружиненной гильзы выполнены два буртика с уплотнениями, при этом диаметр нижнего буртика меньше диаметра верхнего буртика. ! 3. Клапанное устройство по п.2, отличающееся тем, что нижний буртик подпружиненной гильзы служит опорой для пружины. 1. Valve device for a submersible screw pump, including a drain valve, the shut-off element of which is made in the form of a movable, spring-loaded sleeve, and a check valve, consisting of a seat and a shut-off element, placed in a single, cylindrical body with radial holes, characterized in that the body is made with a variable inner diameter, a cylindrical sleeve is fixed above the seat of the check valve, inside of which there is a shut-off element of the check valve having a cylindrical side surface, while check valve closure element is rigidly connected with the lower end spring-loaded sleeve, the bottom of which the discharge apertures are made, and in the upper part - discharge openings aligned with radial holes housing in the closed check valve. ! 2. The valve device according to claim 1, characterized in that on the side surface of the spring-loaded sleeve there are two flanges with seals, while the diameter of the lower flange is less than the diameter of the upper flange. ! 3. The valve device according to claim 2, characterized in that the lower flange of the spring-loaded sleeve serves as a support for the spring.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для добычи нефти погружными винтовыми насосами.The utility model relates to the oil industry, in particular to devices for oil production by submersible screw pumps.

Из уровня техники известно клапанное устройство, состоящее из корпуса с установленным в нем патрубком, в нижней части которого установлено седло обратного клапана, а внутри размещен запорный элемент. Внутренняя полость патрубка через радиальные каналы соединена с полостью корпуса, которая в свою очередь соединена с внутренним пространством напорно-компрессорных труб (НКТ), а через осевой канал и муфту соединена с затрубным пространством (см. Патент RU 2098603 С1, МПК6 Е21В 34/06, 10.12.1997).In the prior art, a valve device is known consisting of a housing with a nozzle installed in it, in the lower part of which a non-return valve seat is installed, and a locking element is placed inside. The inner cavity of the pipe through the radial channels is connected to the cavity of the housing, which in turn is connected to the internal space of the pressure-compressor pipes (tubing), and through the axial channel and the coupling is connected to the annulus (see Patent RU 2098603 C1, IPC6 Е21В 34/06 , 12/10/1997).

Недостатком данного клапанного устройства является то, что при работе оно не обеспечивает гарантированного разъединения насоса с затрубным пространством. Кроме того, запорный элемент закрывает обратный клапан только под действием собственного веса, что не обеспечивает его надежность при работе с погружными винтовыми насосами.The disadvantage of this valve device is that during operation it does not provide a guaranteed separation of the pump from the annulus. In addition, the shut-off element closes the check valve only under the action of its own weight, which does not ensure its reliability when working with submersible screw pumps.

Наиболее близкой к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является клапанное устройство, включающее сливной и обратный клапаны, размещенные в едином, цилиндрическом корпусе с радиальными отверстиями. Сливной клапан состоит из направляющей с радиальным отверстием, которое перекрывается запорным элементом, выполненным в виде подвижной, подпружиненной гильзы. Обратный клапан состоит из запорного элемента с затвором в виде шара и трех седел, два из которых (верхнее и нижнее) выполнены подпружиненными. При этом верхнее седло размещено в среднем, запорном седле с возможностью осевого перемещения (см. Свидетельство RU 34623 U1, МПК6 Е21В 34/06, 10.12.2003).The closest to the claimed utility model in terms of the set of essential features and the technical result achieved is a valve device comprising a drain and check valve placed in a single, cylindrical body with radial holes. The drain valve consists of a guide with a radial hole, which is blocked by a locking element made in the form of a movable, spring-loaded sleeve. The non-return valve consists of a shut-off element with a shutter in the form of a ball and three seats, two of which (upper and lower) are spring-loaded. In this case, the upper saddle is placed in the middle, locking seat with the possibility of axial movement (see Certificate RU 34623 U1, IPC6 Е21В 34/06, 12/10/2003).

Недостатком данного клапанного устройства является его сложная конструкция с большим числом подвижных элементов, что снижает его надежность, а также большое сопротивление потоку жидкости при соединении внутреннего пространства НКТ с затрубным пространством.The disadvantage of this valve device is its complex design with a large number of movable elements, which reduces its reliability, as well as the high resistance to fluid flow when connecting the inner space of the tubing with the annulus.

Сущность полезной моделиUtility Model Essence

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции и повышение надежности клапанного устройства, а так же снижение гидравлического сопротивления потоку жидкости, как при работе насоса, так и при соединении внутреннего пространства НКТ с затрубным пространством.The technical result, which is achieved by the claimed utility model, is to simplify the design and increase the reliability of the valve device, as well as reducing hydraulic resistance to fluid flow, both when the pump is operating and when connecting the inner space of the tubing to the annulus.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в клапанном устройстве, включающем сливной клапан, запорный элемент которого выполнен в виде подвижной, подпружиненной гильзы и обратный клапан, состоящий из седла и запорного элемента, размещенные в едином, цилиндрическом корпусе с радиальными отверстиями, корпус выполнен с переменным внутренним диаметром. Над седлом обратного клапана закреплена цилиндрическая втулка внутри которой размещен запорный элемент обратного клапана, имеющий цилиндрическую боковую поверхность, при этом запорный элемент обратного клапана жестко соединен с нижним торцем подпружиненной гильзы. В нижней части подпружиненной гильзы выполнены нагнетательные отверстия, а в верхней части сливные отверстия, совмещенные с радиальными отверстиями корпуса при закрытом обратном клапане.The specified technical result is achieved due to the fact that in a valve device including a drain valve, the shut-off element of which is made in the form of a movable, spring-loaded sleeve and a check valve consisting of a seat and a shut-off element, placed in a single, cylindrical body with radial holes, the body is made with variable inner diameter. Above the seat of the check valve, a cylindrical sleeve is fixed inside of which there is a shut-off element of the check valve having a cylindrical lateral surface, while the shut-off element of the check valve is rigidly connected to the lower end of the spring-loaded sleeve. In the lower part of the spring-loaded sleeve, injection holes are made, and in the upper part, drain holes are combined with the radial holes of the body with the non-return valve closed.

В частном случае выполнения клапанного устройства на боковой поверхности подпружиненной гильзы выполнены два буртика с уплотнениями, при этом диаметр нижнего буртика меньше диаметра верхнего буртика.In the particular case of the valve device, two flanges with seals are made on the side surface of the spring-loaded sleeve, the diameter of the lower flange being less than the diameter of the upper flange.

В другом частном случае выполнения клапанного устройства нижний буртик подпружиненной гильзы служит опорой для пружины.In another particular case of the execution of the valve device, the lower flange of the spring-loaded sleeve serves as a support for the spring.

Перечень фигур чертежейList of drawings

На фиг.1 изображено клапанное устройство в исходном положении (при неработающем насосе).Figure 1 shows the valve device in its original position (with the pump idle).

На фиг.2 изображено клапанное устройство при работе насоса.Figure 2 shows the valve device during pump operation.

Клапанное устройство для погружного винтового насоса, изображенное на Фиг.1 и Фиг.2, состоит из корпуса 1 с переменным внутренним диаметром и радиальными отверстиями 2, и подвижной, подпружиненной гильзы 3, в верхней части которой выполнены сливные отверстия 4, а в нижней части нагнетательные отверстия 16. В корпусе 1 установлены уплотнения 12 и 15, а на боковой поверхности гильзы 3 выполнены буртики 5 и 6 с уплотнениями 13 и 14. Нижний буртик 6 служит опорой для пружины 9, при этом диаметр верхнего буртика 5 больше диаметра нижнего буртика 6. С нижним торцем гильзы 3 жестко соединен запорный элемент обратного клапана 17, который имеет сферическую рабочую поверхность и цилиндрическую боковую поверхность. В нижней части корпуса 1 установлено седло обратного клапана 8, над которым закреплена цилиндрическая втулка 7.The valve device for a submersible screw pump, shown in Fig.1 and Fig.2, consists of a housing 1 with a variable inner diameter and radial holes 2, and a movable, spring-loaded sleeve 3, in the upper part of which there are drain holes 4, and in the lower part injection holes 16. Seals 12 and 15 are installed in the housing 1, and flanges 5 and 6 with seals 13 and 14 are made on the side surface of the sleeve 3. The lower flange 6 serves as a support for the spring 9, while the diameter of the upper flange 5 is larger than the diameter of the lower flange 6 With bottom torus em sleeve 3 is rigidly connected to the closure element of the check valve 17 which has a spherical work surface and a cylindrical side surface. In the lower part of the housing 1, a non-return valve seat 8 is installed, over which a cylindrical sleeve 7 is fixed.

Полость А образованная корпусом 1, гильзой 3 и буртиком 6, соединена с затрубным пространством через отверстие 10 и отделена от нагнетательной полости насоса и внутренней полости колонны НКТ уплотнением 14. Полость Б образованная корпусом 1, гильзой 3 и буртиком 5, соединена с затрубным пространством через отверстие 11 и отделена от нагнетательной полости насоса и внутренней полости колонны НКТ уплотнением 13.The cavity A formed by the housing 1, the sleeve 3 and the shoulder 6, is connected to the annulus through the hole 10 and is separated from the discharge cavity of the pump and the inner cavity of the tubing string by a seal 14. The cavity B formed by the housing 1, the sleeve 3 and the shoulder 5 is connected to the annulus through the hole 11 and is separated from the discharge cavity of the pump and the inner cavity of the tubing string by a seal 13.

Клапанное устройство устанавливается в колонне НКТ над погружным винтовым насосом и работает следующим образом.The valve device is installed in the tubing string above the submersible screw pump and operates as follows.

При спуске установки с погружным винтовым насосом в скважину, клапанное устройство находится в исходном положении, изображенном на Фиг.1.When lowering the installation with a submersible screw pump into the well, the valve device is in the initial position shown in Fig.1.

Гильза 3, прижимаемая пружиной 9, находится в нижнем положении, при этом запорный элемент обратного клапана 17 прижат к седлу 8, разобщая напорную полость насоса и полость колонны НКТ, а отверстия 4 гильзы 3 совмещены с радиальными отверстиями 2 корпуса 1, сообщая полость колонны НКТ с затрубным пространством и обеспечивая заполнение колонны НКТ из ствола скважины до ее статического уровня, минуя винтовой насос.The sleeve 3, pressed by the spring 9, is in the lower position, while the shut-off element of the non-return valve 17 is pressed against the seat 8, separating the pressure cavity of the pump and the cavity of the tubing string, and the holes 4 of the sleeve 3 are aligned with the radial holes 2 of the housing 1, communicating the cavity of the tubing string with annulus and ensuring filling of the tubing string from the wellbore to its static level, bypassing the screw pump.

После пуска установки в работу, под запорным элементом 17 создается давление, больше, чем давление над ним от столба жидкости в колонне НКТ. Под воздействием этой разности давлений запорный элемент 17 и гильза 3 перемещаются в верхнее положение, преодолевая усилие пружины 9. После прохода отверстий 4 уплотнения 15, полость колонны НКТ герметично разобщается с затрубным пространством, при этом запорный элемент обратного клапана 17, находящийся внутри втулки 7, продолжает разобщать нагнетательную полость насоса и полость колонны НКТ. Таким образом, обеспечивается гарантированное разъединение насоса с затрубным пространством. При дальнейшем движении запорного элемента 17 и гильзы 3 вверх, запорный элемент 17 выходит из втулки 7 и жидкость из нагнетательной полости насоса через отверстия 16 в гильзе 3 начинает поступать в колонну НКТ (см. Фиг.2).After the installation is put into operation, a pressure is created under the locking element 17, greater than the pressure above it from the liquid column in the tubing string. Under the influence of this pressure difference, the locking element 17 and the sleeve 3 are moved to the upper position, overcoming the force of the spring 9. After the passage of the holes 4 of the seal 15, the tubing string cavity is hermetically disconnected from the annulus, while the non-return valve 17 located inside the sleeve 7, continues to separate the injection cavity of the pump and the cavity of the tubing string. This ensures a guaranteed separation of the pump from the annulus. With further movement of the locking element 17 and the sleeve 3 upward, the locking element 17 exits the sleeve 7 and the liquid from the pumping cavity through the holes 16 in the sleeve 3 begins to flow into the tubing string (see Figure 2).

После остановки насоса, запорный элемент 17 и гильза 3 опускаются вниз, под воздействием пружины 9, а также разности усилий действующих на буртики 5 и 6, обусловленной тем, что они имеют разный диаметр и площадь, на которую действует давление от столба жидкости в колонне НКТ, у верхнего буртика 5 больше, чем у нижнего буртика 6. Запорный элемент 17 входит во втулку 7, при этом, из-за герметичности винтового насоса, происходит перетекание жидкости, оставшейся в нагнетательной полости насоса, в полость НКТ, через кольцевой зазор между запорным элемент 17 и втулкой 7.After the pump stops, the locking element 17 and the sleeve 3 fall down, under the influence of the spring 9, as well as the difference in the forces acting on the shoulders 5 and 6, due to the fact that they have different diameters and the area on which the pressure from the liquid column in the tubing string acts , the upper flange 5 is larger than the lower flange 6. The locking element 17 enters the sleeve 7, while due to the tightness of the screw pump, the liquid remaining in the discharge cavity of the pump flows into the tubing cavity through the annular gap between the locking element 17 and sleeve 7.

При дальнейшем опускании запорного элемента 17 и гильзы 3 клапанное устройство возвращается в исходное положение (см. Фиг.1) и происходит слив жидкости из колонны НКТ в затрубное пространство через сливные отверстия 4 гильзы 3 и радиальные отверстия 2 корпуса 1.With further lowering of the locking element 17 and the sleeve 3, the valve device returns to its original position (see Figure 1) and the liquid is drained from the tubing string into the annulus through the drain holes 4 of the sleeve 3 and the radial holes 2 of the housing 1.

Заявляемое клапанное устройство, имеет всего одну подвижную деталь, что гарантирует его надежную работу. При этом клапанное устройство обеспечивает заполнение колоны НКТ при спуске установки в скважину, прямую и обратную промывку колонны НКТ, автоматический слив жидкости из колоны НКТ, при остановки насоса, а так же работу насосной установки с минимальным сопротивлением потоку жидкости.The inventive valve device has only one movable part, which guarantees its reliable operation. At the same time, the valve device provides filling of the tubing string when the installation is lowered into the well, direct and reverse flushing of the tubing string, automatic drainage of fluid from the tubing string, when the pump stops, as well as the operation of the pump unit with minimal resistance to fluid flow.

Claims

1. Valve device for a submersible screw pump, including a drain valve, the shut-off element of which is made in the form of a movable, spring-loaded sleeve, and a check valve, consisting of a seat and a shut-off element, placed in a single, cylindrical body with radial holes, characterized in that the body is made with a variable inner diameter, a cylindrical sleeve is fixed above the seat of the check valve, inside of which there is a shut-off element of the check valve having a cylindrical side surface, while check valve closure element is rigidly connected with the lower end spring-loaded sleeve, the bottom of which the discharge apertures are made, and in the upper part - discharge openings aligned with radial holes housing in the closed check valve.

2. The valve device according to claim 1, characterized in that on the side surface of the spring-loaded sleeve there are two flanges with seals, while the diameter of the lower flange is less than the diameter of the upper flange.

3. The valve device according to claim 2, characterized in that the lower flange of the spring-loaded sleeve serves as a support for the spring.