RU2616145C1 - Self-aligning valve of bottom hole pump - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: self-aligning valve of bottom hole pump comprises a housing, a centralizer with throughway openings, a sloping shoot with flushing ports, a saddle and a sphere. The sloping shoot made lightweight is eccentrically fixed to one end of the self-aligning valve central axis. A massive cargo strapped by nut and fixed by locknut is mounted at the other end in a plane of the sloping shoot eccentricity. The inner surface of the sloping shoot is made concave with curvature radius more than sphere radius by optimal gap value between the saddle and the sphere in the open valve state. The concave surface of the sloping shoot is made in the form of a valve with longitudinal runners and flushing channels between them.

EFFECT: improved reliability of valve operation in horizontal wells.

2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в наклонных и горизонтальных скважинах.The present invention relates to techniques for oilfield equipment and can be used in sucker rod pumps operating in deviated and horizontal wells.

Известен самоустанавливающийся клапан штангового глубинного насоса, выбранный в качестве аналога, предназначенный для работы в наклонно-направленных скважинах, включающий корпус клапана, установленного под заданным в соответствии с наклоном скважины углом к глубинному насосу, выполненным в диаметре, большем, чем диаметр глубинного насоса, и установленного эксцентрично относительно насоса, клапан снабжен механизмом управления, выполненным в виде груза, расположенного на клапанной клетке и сочлененного с центральным стержнем, шарнирно соединенным со штоком гидравлического амортизатора, связанного с опорой скольжения (патент №2241853, опубл. 10.12.2004 г.).Known self-adjusting valve of the sucker rod pump, selected as an analogue, designed to work in directional wells, including a valve body installed at a predetermined in accordance with the inclination of the well angle to the submersible pump, made in a diameter larger than the diameter of the submersible pump, and mounted eccentrically relative to the pump, the valve is equipped with a control mechanism made in the form of a load located on the valve cage and articulated with a central shaft, hinged about connected to the stem of the hydraulic shock absorber associated with the sliding support (patent No. 2241853, publ. 10.12.2004).

Недостатком известного клапана является то, что он работает только в наклонно-направленных скважинах и требует индивидуального изготовления под каждую скважину с заданным углом наклона, также он не пригоден для работы в горизонтальных скважинах. К тому же диаметр клапана больше диаметра насоса, что затрудняет размещение его в скважине, а иногда делает его невозможным. Причем конструкция клапана усложнена громоздким механизмом его управления.A disadvantage of the known valve is that it works only in directional wells and requires individual production for each well with a given angle of inclination, and it is also not suitable for horizontal wells. In addition, the diameter of the valve is larger than the diameter of the pump, which makes it difficult to place it in the well, and sometimes makes it impossible. Moreover, the valve design is complicated by the bulky mechanism of its control.

Известен самоустанавливающийся клапан глубинного насоса, выбранный в качестве прототипа, включающий корпус, седло, конусный переводник, рабочий шар и второй шар, используемый в качестве груза, контактируемого с рабочим, центратор с проходными отверстиями и центральной осью, на которой эксцентрично закреплен массивный наклонный лоток-груз с наклонной и горизонтальной рабочими частями (патент №2382904, опубл. 27.02.2010 г.).A well-known self-adjusting valve of a submersible pump, selected as a prototype, including a housing, a seat, a cone sub, a working ball and a second ball, used as a load in contact with the worker, a centralizer with passage holes and a central axis on which a massive inclined tray is eccentrically fixed cargo with inclined and horizontal working parts (patent No. 2382904, publ. 02.27.2010).

Недостатком известного клапана является то, что для удержания двух шаров требуется установка дополнительного конусного переводника. Консольная установка на центральной оси (болте) вращающегося массивного лотка-груза приводит к преждевременному износу болта и его люфту. Применение болта в качестве оси исключает возможность точной регулировки зазора между рабочим шаром и седлом. Использование гладкого ложа наклонного лотка и тем более горизонтальной части его не обеспечивает полной очистки поверхностей шаров от налипания на них битумно-песчанистых осадков (отложений), препятствующих нормальной работе клапана, т.е. надежному закрытию отверстия в седле.A disadvantage of the known valve is that for holding two balls requires the installation of an additional conical sub. The cantilever installation on the central axis (bolt) of the rotating massive cargo tray leads to premature wear of the bolt and its backlash. The use of a bolt as an axis eliminates the possibility of fine adjustment of the gap between the working ball and the seat. The use of a smooth bed of an inclined tray, and especially its horizontal part, does not ensure complete cleaning of the surfaces of the balls from sticking to them of bituminous-sandy sediments (deposits) that impede normal operation of the valve, i.e. securely closing the holes in the saddle.

Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение полной очистки шара от битумно-песчанистых отложений, точное регулирование зазора между шаром и седлом, повышение надежности работы клапана в горизонтальных скважинах.The problem solved by the invention is to ensure complete cleaning of the ball from bitumen-sand deposits, accurate control of the gap between the ball and the seat, increasing the reliability of the valve in horizontal wells.

Указанный технический результат достигается тем, что на одном конце центральной оси самоустанавливающегося клапана эксцентрично закреплен наклонный лоток, выполненный облегченным, а на другом конце в плоскости эксцентриситета наклонного лотка установлен массивный груз, стянутый гайкой и зафиксированный контргайкой, внутренняя поверхность наклонного лотка выполнена вогнутой с радиусом кривизны больше радиуса шара на величину оптимального зазора между седлом и шаром в открытом состоянии клапана, причем вогнутая поверхность наклонного лотка выполнена в виде ложа с продольными полозьями и промывочными каналами между ними.The indicated technical result is achieved by the fact that at one end of the central axis of the self-aligning valve an inclined tray is eccentrically fixed, made lightweight, and at the other end in the eccentricity plane of the inclined tray, a massive load is installed, tightened with a nut and fixed with a lock nut, the inner surface of the inclined tray is concave with a radius of curvature more than the radius of the ball by the value of the optimal clearance between the seat and the ball in the open state of the valve, and the concave surface is inclined the first tray is formed as a box with longitudinal runners and flushing channels therebetween.

Обеспечение полной очистки шара от битумно-песчанистых отложений осуществляется выполнением поверхности ложа вогнутой с продольными полозьями, имеющими малую контактную поверхность и промывочные каналы между ними.Ensuring the complete cleaning of the ball from bituminous-sandy deposits is carried out by performing the surface of the bed concave with longitudinal runners having a small contact surface and flushing channels between them.

Обеспечение точного регулирования зазора между шаром и седлом достигается выполнением внутренней поверхности наклонного лотка вогнутой с радиусом кривизны больше радиуса шара на величину оптимального зазора между седлом и шаром в открытом состоянии клапана.Ensuring accurate control of the gap between the ball and the seat is achieved by making the inner surface of the inclined tray concave with a radius of curvature greater than the radius of the ball by the amount of the optimal clearance between the seat and the ball in the open state of the valve.

Повышение надежности работы клапана в горизонтальных скважинных обеспечивается выполнением наклонного лотка облегченным.Improving the reliability of the valve in horizontal downhole is ensured by making the inclined tray lightweight.

На фиг. 1 представлен фронтальный разрез самоустанавливающегося клапана штангового глубинного насоса. На фиг. 2 показан горизонтальный разрез А-А наклонного лотка самоустанавливающегося клапана штангового глубинного насоса.In FIG. 1 is a frontal section through a self-aligning sucker rod pump valve. In FIG. 2 shows a horizontal section AA of the inclined tray of the self-aligning valve of the sucker rod pump.

Самоустанавливающийся клапан (фиг. 1) состоит из корпуса 1, сочлененного с центратором 2, имеющим проходные отверстия 3. На одном конце центральной оси самоустанавливающегося клапана эксцентрично закреплен наклонный лоток 4, выполненный облегченным и имеющий вогнутую внутреннюю поверхность 5, по которой скатывается шар 6 под действием собственного веса. Зазор 7 между шаром 6 и наклонным лотком 4 обеспечивает оптимальное перемещение шара 6 из седла 8 и обратно при работе штангового глубинного насоса (на фигуре не показан). Седло 8 удерживается в гнезде (на фигуре не показано) корпуса 1 держателем 9 седла 8. Для точной регулировки зазора 7 путем перемещения центральной оси самоустанавливающегося клапана используется регулировочная гайка 10, которая накручивается на резьбовой выступ центратора 2 и фиксируется контргайкой 11. На центральной оси самоустанавливающегося клапана в плоскости эксцентриситета наклонного лотка 4 установлен массивный груз 12, стянутый гайкой 13 и зафиксированный контргайкой 14. Стыковка самоустанавливающегося клапана со штанговым глубинным насосом (на фигуре не показан) осуществляется при помощи переводника 15. В ложе 16 (фиг. 2) наклонного лотка 4 выступают продольные полозья 17, между которыми имеются промывочные каналы 18. Шар 6 располагается в ложе 16 между опорными площадками 19 и продольными полозьями 17.The self-aligning valve (Fig. 1) consists of a housing 1 articulated with a centralizer 2 having through holes 3. At one end of the central axis of the self-aligning valve, an inclined tray 4 is eccentrically fixed, made lightweight and having a concave inner surface 5, on which the ball 6 rolls under action of own weight. The gap 7 between the ball 6 and the inclined tray 4 provides optimal movement of the ball 6 from the seat 8 and back when operating the sucker rod pump (not shown in the figure). The seat 8 is held in the socket (not shown) of the housing 1 by the holder 9 of the seat 8. To accurately adjust the gap 7 by moving the central axis of the self-aligning valve, an adjusting nut 10 is used, which is screwed onto the threaded protrusion of the centralizer 2 and fixed by a lock nut 11. On the central axis of the self-aligning of the valve in the eccentricity plane of the inclined tray 4, a massive load 12 is mounted, tightened by a nut 13 and fixed by a lock nut 14. Joining of a self-adjusting valve with a rod depth the second pump (not shown in the figure) is carried out using an adapter 15. In the bed 16 (Fig. 2) of the inclined tray 4, longitudinal runners 17 protrude, between which there are washing channels 18. The ball 6 is located in the bed 16 between the supporting platforms 19 and the longitudinal runners 17.

Самоустанавливающийся клапан работает следующим образом.Self-adjusting valve operates as follows.

При вертикальном положении самоустанавливающегося клапана его работа не отличается от классических клапанных устройств.With the vertical position of the self-adjusting valve, its operation does not differ from classical valve devices.

После спуска самоустанавливающегося клапана в горизонтальную скважину (на фигуре не показана) массивный груз 12 под действием силы тяжести разворачивает наклонный лоток 4 в горизонтальное положение. При этом шар 6 скатывается по вогнутой внутренней поверхности 5, садится в седло 8 и с помощью противодавления штангового глубинного насоса плотно закрывает всасывающее отверстие (на фигуре не показано) седла 8. В процессе перемещения плунжера (на фигуре не показан) штангового глубинного насоса вправо жидкость давит на шар 6, который, перемещаясь по вогнутой внутренней поверхности 5 наклонного лотка 4, открывает всасывающее отверстие седла 8 и закрывает зазор 7 между шаром 6 и наклонным лотком 4. При этом шар 6 скользит по продольным полозьям 17, имеющим малую контактную поверхность и промывочные каналы 18, что способствует продавливанию любых битумно-песчанистых отложений и самоочищению от них в процессе многократного, хаотичного вращения и прохождения шара 6 по продольным полозьям 17. Промывочные каналы 18 служат для освобождения ложа 16 наклонного лотка 4 от накопившихся частиц битума и мелкого песка.After lowering the self-aligning valve into a horizontal well (not shown in the figure), a massive load 12, under the action of gravity, turns the inclined tray 4 into a horizontal position. In this case, the ball 6 rolls along the concave inner surface 5, sits in the seat 8 and, using the back pressure of the sucker rod pump, tightly closes the suction hole (not shown in the figure) of the seat 8. During the movement of the plunger (not shown in the figure) the sucker rod pump to the right presses on the ball 6, which, moving along the concave inner surface 5 of the inclined tray 4, opens the suction hole of the saddle 8 and closes the gap 7 between the ball 6 and the inclined tray 4. In this case, the ball 6 slides along the longitudinal runners 17, and having a small contact surface and washing channels 18, which contributes to the forcing of any bituminous-sandy deposits and self-cleaning from them during repeated, chaotic rotation and passage of the ball 6 along the longitudinal runners 17. The washing channels 18 serve to free the bed 16 of the inclined tray 4 from accumulated particles bitumen and fine sand.

Заявляемое изобретение позволяет обеспечить полное очищение шара от битумно-песчанистых отложений, точно регулировать зазор между шаром и седлом, повысить надежность работы клапана в горизонтальных скважинах.The claimed invention allows for the complete cleansing of the ball from bituminous-sandy deposits, precisely regulate the gap between the ball and the seat, and increase the reliability of the valve in horizontal wells.

Claims (1)

Самоустанавливающийся клапан штангового глубинного насоса, включающий корпус, центратор с проходными отверстиями, наклонный лоток с промывочными каналами, седло, шар, отличающийся тем, что на одном конце центральной оси самоустанавливающегося клапана эксцентрично закреплен наклонный лоток, выполненный облегченным, а на другом конце в плоскости эксцентриситета наклонного лотка установлен массивный груз, стянутый гайкой и зафиксированный контргайкой, внутренняя поверхность наклонного лотка выполнена вогнутой с радиусом кривизны больше радиуса шара на величину оптимального зазора между седлом и шаром в открытом состоянии клапана, причем вогнутая поверхность наклонного лотка выполнена в виде ложа с продольными полозьями и промывочными каналами между ними.A self-adjusting valve of a sucker-rod suction pump, comprising a housing, a centralizer with passage holes, an inclined tray with flushing channels, a seat, a ball, characterized in that an inclined tray is eccentrically fixed at one end of the central axis of the self-adjusting valve, made lightweight, and at the other end in an eccentricity plane the inclined tray has a massive load tightened with a nut and fixed with a lock nut, the inner surface of the inclined tray is made concave with a radius of curvature of Chez ball radius on optimal value of the gap between the seat and ball valve in an open condition, wherein the concave surface of the inclined chute is designed as a box with longitudinal runners and flushing channels therebetween.

Images