Патент РФ на полезную модель № 73427 «Манжета для уплотнения обратного клапана системы закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин»

Патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью "Стромнефтемаш"; Авторы: Соболев Алексей Станиславович, Трушин Станислав Николаевич, Кукушкин Николай Михайлович, Доронин Вячеслав Вячеславович; Международная патентная классификация: F16J 15/10 (2006.01); Дата подачи заявки: 24.01.2008; Дата публикации сведений о выдаче патента (выдача патента): 20.05.2008.


Полезная модель относится к нефте- и газодобывающей отрасли промышленности, а конкретно к манжете для уплотнения обратного клапана системы закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин.

Известны клапаны с резиновым уплотнением, выполненным в виде круглой шайбы из листовой резины, закрепленной механически, или выполненным в виде резинового кольца, заведенного в паз типа «ласточкин хвост» (Орлов П.И., Основы конструирования, Справочно-методическое пособие, Москва, Машиностроение, 1988, книга 1, стр.521, рис. 750, изображения II, V и VI).

Уплотнительные элементы известных конструкций клапанов не могут быть использованы в системах закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин, поскольку такие уплотнительные элементы успевают износиться и прекратить выполнять свою функцию до завершения цикла цементирования одной нефтяной скважины. Это обусловлено значительным абразивным воздействием перекачиваемого раствора на уплотнительный элемент, а также высокими давлениями в системе.

В конструкциях, показанных на изображениях II и V уплотнительные элементы установлены таким образом, что создают своего рода преграду потоку раствора при его прохождении через клапан. Это приводит к быстрому удалению выступающей части уплотнительного элемента за счет абразивного воздействия и прекращению выполнения клапаном его функции.

В конструкции, показанной на изображении V возможен выход из строя клапана из-за вырывания уплотнения из паза за счет динамического воздействия на уплотнение раствора, протекающего через клапан под большим давлением, возникающим периодически.

Последнего недостатка частично лишена конструкция, показанная на изображении VI, поскольку уплотняющая поверхность уплотнения и поверхность детали, на которой уплотняющий элемент установлен, лежат в одно плоскости. В этом случае поток раствора плавно обтекает уплотнение, что уменьшает степень абразивного воздействия на уплотнение. Однако в этой известной конструкции абразивному воздействию подвергается внешний край уплотнения, имеющий в сечении прямой угол. Износ уплотнения в этой зоне также приводит к выходу клапана из строя, поскольку в результате абразивного воздействия может быть полностью удалена уплотняющая зона уплотнения в цикле цементирования одной скважины.

Техническая проблема, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в разработке манжеты для обратного клапана, пригодной для использования в системе закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин и имеющей повышенный срок службы.

Эта техническая проблема решена манжетой для уплотнения обратного клапана системы закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин, выполненной из резины в форме диска с отверстием и выступами по периметру с противоположных сторон. С одной стороны диска выступ формирует внутреннюю полость в форме усеченного конуса с меньшим основанием со стороны диска. От вершины этого выступа выполнено с боку диска скругление с сопряжением с боковой конической поверхностью, сужающейся в направлении выступа со второй стороны диска. Ширина выступа на первой стороне у его основания меньше ширины выступа на второй стороне также у его основания.

Благодаря описанной форме манжета плавно обтекается цементным раствором, двигающимся в направлении от выступа на первой стороне к выступу на второй стороне диска. Выполнение выступов на второй стороне диска более широкими позволяет манжете в периферийной зоне упруго деформироваться под динамическим воздействием потока, что уменьшает степень абразивного воздействия на поверхность второго выступа, сопрягаемую с наружной боковой поверхностью.

Полостью внутри выступа на первой стороне манжета опирается на запирающую деталь клапана, а в полости с другой стороны располагается тарелка, посредством которой манжета надежно закрепляется на запирающей детали.

Выступ на второй стороне диска может быть выполнен в сечении скругленным у вершины, что обеспечить его обтекание рабочим телом без заметных турбулентностей.

Как правило, манжета изготавливается из резины, относящейся к группе резин средней твердости.

Возможность осуществления полезной модели иллюстрируется конкретным примером.

На чертеже показана манжета для уплотнения обратного клапана системы закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин в разрезе.

Манжета выполнена в форме диска 1 с отверстием 2 и выступами 3 и 4 по периметру с противоположных сторон. С одной (первой) стороны 5 диска 1 выступ 3 формирует внутреннюю полость 6 в форме усеченного конуса с меньшим основанием со стороны диска 1. От вершины 7 этого выступа выполнено с боку диска 1 скругление 8 с сопряжением с боковой конической поверхностью 9, сужающейся в направлении выступа 4 с другой (второй) стороны 10 диска 1. У основания ширина выступа 3 меньше ширины выступа 4. Выступ 4 выполнен в сечении скругленным у вершины 11.

Манжета изготавливается по традиционной технологии для резинотехнических изделий из невулканизованной резиновой смеси с использованием прессформы. Предпочтительно использовать резины средней твердости. Например, может быть использована невулканизованная резиновая смесь марки ИРП-1293 (ТУ 38 305152-04). Могут быть использованы также резины повышенной твердости.



1. Манжета для уплотнения обратного клапана системы закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин, выполненная из резины в форме диска с отверстием и выступами по периметру с противоположных сторон, с одной стороны диска выступ формирует внутреннюю полость в форме усеченного конуса с меньшим основанием со стороны диска, а от вершины выступа выполнено с боку диска скругление с сопряжением с боковой конической поверхностью, сужающейся в направлении выступа со второй стороны диска, при этом ширина выступа на первой стороне у его основания меньше ширины выступа на второй стороне также у его основания.

2. Манжета по п.1, отличающаяся тем, что выступ на второй стороне диска выполнен в сечении скругленным у вершины.

3. Манжета по п.1, отличающаяся тем, что она изготовлена из резины средней твердости.



Техническая проблема, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в разработке манжеты для обратного клапана, пригодной для использования в системе закачки раствора для цементирования нефтяных или газовых скважин и имеющей повышенный срок службы. Манжета выполнена в форме диска 1 с отверстием 2 и выступами 3 и 4 по периметру с противоположных сторон. С одной (первой) стороны 5 диска 1 выступ 3 формирует внутреннюю полость 6 в форме усеченного конуса с меньшим основанием со стороны диска 1. От вершины 7 этого выступа выполнено с боку диска 1 скругление 8 с сопряжением с боковой конической поверхностью 9, сужающейся в направлении выступа 4 с другой (второй) стороны 10 диска 1. У основания ширина выступа 3 меньше ширины выступа 4. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.