Обратный клапан для скважины: полное руководство по типам, выбору и установке

Обратный клапан для скважины – это односторонний клапан, который автоматически предотвращает обратный ток жидкости при остановке насоса. Его устанавливают на устье скважины, рядом с насосом или в эксплуатационной колонне для защиты насоса, обсадной колонны и пласта от повреждения обратным потоком. Самое важное решение заключается не в том, использовать ли его, а в том, где его разместить и какой тип, материал и номинальное давление подходят для условий вашей скважины.

Что такое обратный клапан для скважины?

Обратный клапан для скважины представляет собой механический односторонний затвор, который открывается в сторону добычи и закрывается при изменении направления потока. В водяной скважине водоотводная труба остается полной, поэтому насосу не нужно повторно заливать воду в каждом цикле. В нефтяной или газовой скважине он предотвращает обратный ток добытых жидкостей и газа в пласт или ствол скважины при отключении наземного оборудования.

Большинство скважинных обратных клапанов делятся на две рабочие группы: дисковые с гравитационным закрыванием и конструкции с подпружиненными портами. Пружинные клапаны работают в любом положении и предпочтительны для горизонтальных устьевых систем.

Почему важен обратный клапан скважины

Первая причина проста: без обратного клапана столб жидкости стекает обратно каждый раз при остановке насоса. Это создает вакуум, позволяет насосу вращаться назад и позволяет песку и мусору оседать вокруг впускного отверстия насоса.

• Обратное вращение может привести к повреждению двигателя или муфты насоса.
• Осушенная колонка приводит к потере заливки насоса и его работе всухую.
• Песок и мусор попадают обратно в насос, вызывая его износ при первом запуске.
• Загрязненные поверхностные воды могут попасть в затрубное пространство скважины.
• Перезапуск при пустой колонне приводит к гидроударам и скачкам давления.

Для более широкого понимания того, где применяются обратные клапаны вне ствола скважины, см. нашу статью Применение обратных клапанов в различных отраслях .

Распространенные типы обратных клапанов для скважин

Наиболее распространенными конструкциями для обслуживания скважин являются поворотные, подъемные, стреловидные, откидные и обратные клапаны с верхним входом. Для большинства добывающих скважин поворотные и стрельчатые клапаны обеспечивают наилучшие характеристики при низком перепаде давления; подъемные клапаны лучше подходят для систем с высоким давлением и низким расходом.

Поворотный обратный клапан

В поворотном обратном клапане используется шарнирный диск, который открывается при прямом потоке и закрывается под действием силы тяжести и обратного потока. Его большой путь потока обеспечивает низкий перепад давления, что ценно на производственных линиях с высоким расходом и системах обратного притока на устье скважин.

Обратный клапан поворотного типа для производственных линий с высоким расходом Этот поворотный обратный клапан открывается при прямом потоке и закрывается под действием силы тяжести и обратного потока, обеспечивая большой путь потока с низким перепадом давления. Он подходит для производственных линий с высоким расходом и систем обратного притока на устье скважин, где эффективный поток имеет решающее значение. Посмотреть продукт →

Поднимите обратный клапан

Подъемный обратный клапан имеет диск или поршень, который перемещается вертикально от седла. Он более компактен, обеспечивает более плотную перекрытие и выдерживает более высокие номинальные давления, что делает его хорошим выбором для нагнетательных линий насосов и нагнетательных скважин.

Поднимите обратный клапан for Pump Discharge and Injection Wells Этот подъемный обратный клапан с вертикально перемещающимся диском или поршнем обеспечивает компактную конструкцию, более плотное закрытие и возможность работы при более высоком давлении. Он хорошо подходит для нагнетательных линий насосов и нагнетательных скважин, требующих надежного уплотнения. Посмотреть продукт →

Дарт Обратный Клапан

В обратном клапане «дротик» используется затвор в форме дротика, который устанавливается в конусное седло. Эта конструкция широко используется при бурении и обслуживании скважин, где инструменты или мусор могут проходить через колонну, в то время как клапан все еще нуждается в надежном уплотнении от обратного потока.

Дарт Обратный Клапан for Drilling and Well Service Operations Используя затвор в форме дротика, который герметизирует конусное седло, этот обратный клапан пропускает инструменты или мусор, сохраняя при этом надежное уплотнение от обратного потока. Широко применяется при бурении и обслуживании скважин. Посмотреть продукт →

В таблице ниже показано сравнение основных типов по механизму закрытия и типичному применению в скважине.

Как выбрать обратный клапан для скважины

Выберите обратный клапан, сначала определив максимальное давление закрытия, скорость потока и коррозионную активность жидкости; только потом смотрите на физический размер и тип подключения. Клапан, слишком большой для потока, будет колебаться, а слишком маленький клапан приведет к чрезмерной потере давления.

• Определите, будет ли клапан находиться на устье скважины, в скважине или на выходе насоса.
• Убедитесь, что номинальное давление соответствует максимальному давлению закрытия или пикового давления, а не только нормальному давлению накачки.
• Попросите давление открытия, соответствующее вашей системе: ниже для самотечных скважин, выше для систем подъема с высоким давлением.
• Проверьте торцевое соединение: резьбовое, фланцевое или сварное, чтобы оно соответствовало вашему устьевому оборудованию.
• Выбирайте материалы седла и корпуса, устойчивые к песку, накипи, H2S или парафину.

При покупке для нефтяных и газовых скважин отдавайте предпочтение производителю, который имеет квалификацию API и может предоставить записи испытаний под давлением и отслеживание материалов. Вы можете просмотреть наш Сертификаты и система качества, связанные с API перед размещением заказа.

Место установки: устьевое или внутрискважинное?

Размещение определяет, какая часть столба жидкости защищена. Практический инженерный ответ состоит в том, чтобы установить обратный клапан как можно ближе к нагнетанию насоса и добавить второй обратный клапан на устье скважины, если скважина производит газ или используется совместно с нагнетательным оборудованием.

1. Для скважины с погружным насосом поместите обратный клапан непосредственно над насосом, чтобы нагнетательная колонна оставалась полной.
2. Для поверхностного насоса на неглубокой скважине установите обратный клапан на нагнетательной линии насоса перед первым запорным клапаном.
3. В скважинах с высоким напором используйте два обратных клапана, чтобы избежать длинного незакрепленного столба жидкости и уменьшить гидравлический удар.
4. Нагнетательные скважины должны иметь обратный клапан на устье, чтобы предотвратить обратный поток пластовых флюидов в нагнетательную линию.

Простое испытание скважины с помощью вакуумметра может выявить, является ли отсутствие или утечка обратного клапана причиной потери подачи насоса.

Давление, температура и материалы.

Корпус клапана, седло и уплотнение должны соответствовать максимальному рабочему давлению и химической агрессивности скважинной жидкости. Углеродистая сталь является стандартным выбором для большинства устьев нефтяных скважин, тогда как нержавеющая сталь или дуплексная сталь предназначены для H2S и воды с высоким содержанием хлоридов. Латунь обычно ограничивается небольшими домашними колодцами с водой.

Всегда проверяйте класс давления седел и пружин, а не только кузова. Эластомерные седла хорошо работают в чистых жидкостях; Седла металл-металл предпочтительны для работы в условиях высоких температур или абразивных материалов.

Общие проблемы и обслуживание

Большинство неисправностей обратных клапанов скважин проявляются в виде медленной утечки, дребезжащего звука или постоянно теряющего заправку насоса. Первая задача — убедиться, что клапан установлен в правильной ориентации и на нужной высоте.

• Утечка: очистите или замените седло и диск; проверьте, нет ли на уплотнительной поверхности мусора или окалины.
• Вибрация: либо клапан имеет слишком большой размер, либо давление открытия слишком низкое для системы.
• Прилипание: вызвано скоплением накипи, парафина или песка; осматривайте движущиеся части во время планового обслуживания скважины.
• Гидравлический удар: установите пружину с меньшим давлением срабатывания и проверьте частоту циклов насоса.

Проверяйте обратный клапан каждый раз, когда насос вытаскивают для технического обслуживания. Сохраните ремонтный комплект с уплотнительными кольцами и винтовыми пружинами, чтобы можно было восстановить изношенный клапан, не дожидаясь установки нового узла.

Часто задаваемые вопросы

Нужен ли в каждой скважине обратный клапан?

Не каждая установка требует его, но любая скважина с насосом, поднимающим столб воды с глубины, должна иметь обратный клапан, чтобы поддерживать заполнение колонны и предотвращать обратное вращение.

Должен ли обратный клапан располагаться вверху или внизу колодца?

Если используется погружной насос, разместите его непосредственно над насосом. В случае скважины с поверхностным насосом разместите ее на нагнетательной линии рядом с устьем скважины. Второй клапан можно установить на устье скважины, когда газ или закачка создают риск обратного потока.

Какой размер обратного клапана мне нужен?

Размер зависит от скорости потока, а не только от диаметра трубы. Для водяных скважин поддерживайте скорость ниже 7 футов/с, чтобы избежать чрезмерного трения. Для высокодебитных нефтяных скважин клапан должен соответствовать размеру эксплуатационной колонны и классу давления.

Как часто следует менять обратный клапан скважины?

Фиксированного интервала нет; проверяйте ежегодно или при каждом отключении насоса. Немедленно замените уплотнения и седла, если проверка на герметичность покажет, что клапан не может удерживать давление в обратном направлении.

Заключительный совет по покупке

Начните с данных скважины, а не с каталога запчастей. Запишите глубину, размер обсадной колонны или НКТ, давление нагнетания насоса и анализ проб жидкости. Сравните эту информацию с классом давления, стандартом соединения и материалом седла обратного клапана. Небольшая доплата за API-совместимую и удобную в обслуживании конструкцию — это самая дешевая защита, которую вы можете добавить к добывающей скважине.