RU188065U1

RU188065U1 - Gas check valve

Info

Publication number: RU188065U1
Application number: RU2018145656U
Authority: RU
Inventors: Ринат Римович Ямалтдинов; Алия Шарифзяновна Асылгараева
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-03-28

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам устьевого оборудования скважин, в которых клапан обратный газовый предназначается для разобщения зоны затрубного пространства и выкидной линии.Клапан обратный газовый включает корпус и клапанный узел с седлом и запорным элементом, поджатым пружиной, со штоком. Шток взаимодействует скользящей посадкой с соосной корпусу втулкой. Корпус установлен в межфланцевое пространство трубной головки и имеет кольцевые уплотнительные выступы под соответствующие уплотнительные канавки фланцев, выполненные в виде посадочных мест для размещения в них соответствующих кольцевых уплотнительных выступов в местах фланцевого присоединения. Седло выполнено с внутренней конической поверхностью, с которой герметично контактирует запорный элемент, имеющий соответственно внешнюю коническую поверхность. Корпус снабжен соосным стаканом с боковыми каналами, в котором размещен запорный подпружиненный элемент и дополнительно пружина меньшей длины, чем основная пружина. Стакан с противоположного седлу торца оснащен соосным резьбовым отверстием. Втулка оснащена снаружи резьбой под резьбовое отверстие стакана и выполнена с возможностью регулируемого поджатия пружины запорного элемента. Боковые отверстия стакана изготовлены суммарной площадью не меньше площади поперечного сечения седла. Корпус может устанавливаться, в том числе, и между фланцами быстро разъёмного соединения.Предлагаемый клапан обратный газовый позволяет увеличить пропускную способность за счет увеличения суммарной площади каналов после клапана и работать в любых условиях эксплуатации за счет регулировки величины открытия клапана, а также увеличивающего срок службы клапана за счет использования двойных пружин разной длины. 1 ил.The utility model relates to the oil and gas industry, namely to wellhead well equipment in which a gas check valve is used to separate the annulus and flow line. A gas check valve includes a housing and a valve assembly with a seat and a spring-loaded shut-off element with a stem. The stem interacts with a sliding fit with a sleeve coaxial to the body. The housing is installed in the interflange space of the tube head and has annular sealing protrusions for the corresponding sealing grooves of the flanges, made in the form of seats for placement of the corresponding annular sealing protrusions in them at the places of the flange connection. The saddle is made with an inner conical surface, with which a locking element is sealed in contact, having, respectively, an external conical surface. The housing is equipped with a coaxial cup with side channels, in which a locking spring-loaded element is placed and, in addition, a spring of shorter length than the main spring. The glass from the opposite end face is equipped with a coaxial threaded hole. The sleeve is equipped externally with a thread for the threaded hole of the glass and is made with the possibility of adjustable compression of the spring of the locking element. The side openings of the cup are made with a total area of not less than the cross-sectional area of the saddle. The body can be installed, among other things, between the flanges of the quick-disconnect connection. The proposed gas check valve allows increasing throughput by increasing the total channel area after the valve and working in any operating conditions by adjusting the valve opening value and also increasing the valve service life due to the use of double springs of different lengths. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам устьевого оборудования скважин, в которых клапан обратный газовый предназначается для разобщения зоны затрубного пространства и выкидной линии.The utility model relates to the oil and gas industry, and in particular to wellhead equipment, in which a gas check valve is designed to separate the annulus and flow line.

Известен клапан обратный (патент на ПМ RU № 127808, МПК E21B 34/06, E21B 33/14, опубл. 10.05.2013 в Бюл. № 13), содержащий полый корпус с размещенными в нем седлом, запорным элементом, причем корпус выполнен в виде цельной цилиндрической конструкции с установленным в нем подпружиненным плунжером с возможностью пропускания потока раствора только к забою, при этом запорный элемент плунжера выполнен в виде сферического запирающего наконечника.Known check valve (patent for PM RU No. 127808, IPC E21B 34/06, E21B 33/14, publ. 05/10/2013 in Bull. No. 13), containing a hollow body with a seat, a locking element placed in it, and the body is made in in the form of an integral cylindrical structure with a spring-loaded plunger installed in it with the possibility of passing the flow of the solution only to the face, while the locking element of the plunger is made in the form of a spherical locking tip.

Недостатками данного клапана являются громоздкая конструкция, что усложняет его установку в уже существующую линию, большое сопротивление потоку, так как суммарная площадь продольных каналов после клапана из-за штока, пружины и пятки с этими каналами, поджимающей пружину, очень мала, при этом отсутствует возможность регулировки величины открывания клапана, что требует дополнительных затрат средств и времени, так как на каждые условия эксплуатации нужно изготавливать специальный клапан.The disadvantages of this valve are the bulky design, which complicates its installation in an existing line, high flow resistance, since the total area of the longitudinal channels after the valve due to the stem, spring and heel with these channels, compressing the spring, is very small, while there is no possibility adjusting the valve opening value, which requires additional costs and time, since a special valve must be manufactured for each operating condition.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является клапан обратный газовый (патент RU № 2465437, МПК E21B 34/00, опубл. 27.10.2012 в Бюл. № 30), содержащий корпус и клапанный узел, включающий запорный подпружиненный элемент со штоком, имеющий неподвижное соединение с шайбой, причем корпус установлен в межфланцевое пространство трубной головки и имеет кольцевые уплотнительные выступы под соответствующие уплотнительные канавки, выполненные в виде посадочных мест для размещения в них упомянутых кольцевых уплотнительных выступов в местах фланцевого присоединения, клапанный узел содержит неметаллическую втулку, герметично связанную с корпусом посредством разъемного соединения, при этом между корпусом и втулкой установлено эластичное кольцо для герметизации, а втулка выполнена с внутренней конической поверхностью, с которой герметично контактирует запорный подпружиненный элемент, имеющий соответственно внешнюю коническую поверхность.The closest in technical essence and the achieved result is a gas check valve (patent RU No. 2465437, IPC E21B 34/00, published on 10/27/2012 in Bull. No. 30), comprising a housing and a valve assembly including a spring-loaded shut-off element with a rod, having a fixed connection with the washer, and the housing is installed in the interflange space of the tube head and has annular sealing protrusions under the corresponding sealing grooves, made in the form of seats to accommodate the said ring sealing protrusions in the places of flange connection, the valve assembly contains a non-metallic sleeve tightly connected to the body by means of a detachable connection, while an elastic ring for sealing is installed between the body and the sleeve, and the sleeve is made with an internal conical surface with which the spring-loaded locking element is hermetically contacted, having respectively outer conical surface.

Недостатками данного клапана являются большое сопротивление потоку, так как суммарная площадь продольных каналов после клапана из-за штока, пружины и шайбы с этими каналами, поджимающей пружину, очень мала, при этом отсутствует возможность регулировки возможность регулировки величины открывания клапана, что требует дополнительных затрат средств и времени, так как на каждые условия эксплуатации необходимо изготавливать специальный клапан. Также при работе вместе с насосом (особенно плунжерным насосом, когда на каждое возвратно-поступательное движение происходит открытие и закрытие клапана) мощная пружина каждый раз с усилием прижимающая клапан к седлу приводит к быстрому выходу герметичного их соединения.The disadvantages of this valve are its high flow resistance, since the total area of the longitudinal channels after the valve due to the stem, spring and washer with these channels, which compresses the spring, is very small, and there is no possibility to adjust the ability to adjust the valve opening value, which requires additional costs and time, since for each operating condition it is necessary to produce a special valve. Also, when working together with the pump (especially the plunger pump, when the valve opens and closes for each reciprocating movement), a powerful spring presses the valve against the seat every time with effort and leads to a quick exit of their tight connection.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание конструкции клапана обратного газового, позволяющего увеличить пропускную способность за счет увеличения суммарной площади каналов после клапана и работать в любых условиях эксплуатации за счет регулировки величины открывания клапана, а также увеличивающего срок службы клапана за счет использования двойных пружин разной длины.The technical task of the proposed utility model is to design a gas check valve, which allows increasing throughput by increasing the total area of the channels after the valve and working in any operating conditions by adjusting the valve opening value and also increasing the valve service life by using double springs of different lengths .

Техническая задача решается клапаном обратным газовым, включающим корпус и клапанный узел с седлом и поджатым основной пружиной запорным элементом со штоком, имеющим взаимодействие с соосной корпусу втулкой, причем корпус установлен в межфланцевое пространство трубной головки и имеет кольцевые уплотнительные выступы под соответствующие уплотнительные канавки, выполненные в виде посадочных мест для размещения в них упомянутых кольцевых уплотнительных выступов в местах фланцевого присоединения, седло выполнено с внутренней конической поверхностью, с которой герметично контактирует запорный подпружиненный элемент, имеющий соответственно внешнюю коническую поверхность.The technical problem is solved by a gas check valve, comprising a housing and a valve assembly with a seat and a spring preloaded by a locking element with a rod interacting with the sleeve coaxial to the housing, the housing being installed in the interflange space of the tube head and having annular sealing protrusions for corresponding sealing grooves made in in the form of seats for placement in them of the mentioned ring sealing ledges in places of flange connection, the saddle is made with an internal conic a surface with which the spring-loaded locking element, respectively having an external conical surface, is hermetically in contact.

Новым является то, что корпус снабжен соосным стаканом с боковыми каналами, в котором размещен запорный подпружиненный элемент и дополнительная пружина меньшей длины, чем основная пружина, при этом стакан с торца противоположного седлу оснащен соосным резьбовым отверстием, шток запорного элемента взаимодействует скользящей посадкой втулкой, которая оснащена снаружи резьбой под резьбовое отверстие стакана и выполнена с возможностью регулируемого поджатия дополнительной пружины запорного элемента, причем боковые отверстия стакана изготовлены суммарной площадью не меньше площади поперечного сечения седла.What is new is that the housing is equipped with a coaxial cup with side channels, in which a spring-loaded locking element and an additional spring of shorter length than the main spring are placed, while the glass from the end of the opposite seat is equipped with a coaxial threaded hole, the locking element rod interacts with a sliding sleeve, which equipped externally with a thread for the threaded hole of the glass and made with the possibility of adjustable preloading of the additional spring of the locking element, and the side holes of the glass of prepared with a total area of not less than the cross-sectional area of the saddle.

На чертеже изображена схема клапана в поперечном разрезе.The drawing shows a diagram of a valve in cross section.

Клапан обратный газовый включает корпус 1 и клапанный узел 2 с седлом 3 и запорным элементом 4, поджатым пружиной 5, со штоком 6. Шток 6 взаимодействует скользящей посадкой с соосной корпусу 1 втулкой 7. Корпус 1 установлен в межфланцевое пространство трубной головки (не показаны) и имеет кольцевые уплотнительные выступы 8 и 9 под соответствующие уплотнительные канавки фланцев (не показаны), выполненные в виде посадочных мест для размещения в них соответствующих кольцевых уплотнительных выступов 8 и 9 в местах фланцевого присоединения. Седло 3 выполнено с внутренней конической поверхностью 10, с которой герметично контактирует запорный элемент 4, имеющий соответственно внешнюю коническую поверхность 11. Корпус 1 снабжен соосным стаканом 12 с боковыми каналами 13, в котором размещен запорный подпружиненный элемент 4 и дополнительно пружина 14 меньшей длины, чем основная пружина 5. Стакан 12 с противоположного седлу торца 15 оснащен соосным резьбовым отверстием 16. Втулка 7 оснащена снаружи резьбой 17 под резьбовое отверстие 16 стакана 12 и выполнена с возможностью регулируемого поджатия пружины 5 запорного элемента 4. Боковые отверстия 13 стакана 12 изготовлены суммарной площадью не меньше площади поперечного сечения S седла 3. Корпус 1 может устанавливаться, в том числе, и между фланцами быстро разъёмного соединения (не показано). Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность клапана, на чертеже не показаны или показаны условно.The gas check valve includes a housing 1 and a valve assembly 2 with a seat 3 and a locking element 4, preloaded by a spring 5, with a stem 6. The stem 6 interacts with a sliding fit with the sleeve 1 coaxial to the housing 7. The housing 1 is installed in the interflange space of the tube head (not shown) and has an annular sealing protrusion 8 and 9 under the corresponding sealing grooves of the flanges (not shown), made in the form of seats for placement in them of the corresponding annular sealing ledges 8 and 9 in the places of the flange connection. The saddle 3 is made with an inner conical surface 10, with which the locking element 4 is sealed in contact, respectively having an external conical surface 11. The housing 1 is provided with an alignment cup 12 with side channels 13, in which the spring-loaded locking element 4 and an additional spring 14 are shorter than main spring 5. The glass 12 from the end face opposite the saddle 15 is equipped with a coaxial threaded hole 16. The sleeve 7 is equipped externally with a thread 17 for the threaded hole 16 of the glass 12 and is adjustable the spring 5 of the locking element 4. The lateral holes 13 of the glass 12 are made with a total area of not less than the cross-sectional area S of the seat 3. The housing 1 can be installed, among other things, between the flanges of the quick disconnect connection (not shown). Structural elements and technological connections that do not affect the operability of the valve are not shown in the drawing or are conventionally shown.

Клапан работает следующим образомThe valve operates as follows

Перед установкой клапана величину открывания запорного элемента 4 относительно седла 3, ограниченного дополнительной пружиной 14, регулируется вращением втулки 7 относительно стакана 12. В результате взаимодействия резьбы 17 втулки 7 с резьбовым отверстием 16 торца 15 стакана 12 втулка 7 будет регулировать расположение дополнительной пружины 14 и, как следствие, величину открывания запорного элемента 4 относительно седла 3. Необходимую величину открытия запорного элемента 4 относительно седла 3 определяется эмпирическим путем. Клапан в сборе размещают между фланцами. При этом корпус 1 с клапанным узлом 2 устанавливают в межфланцевое пространство трубной головки. Кольцевые уплотнительные выступы 8 и 9 корпуса 1 размещается в соответствующих уплотнительных канавках фланцев, герметизируя соединение. В ходе работы внешняя коническая поверхность 11 запорного элемента 4 при помощи пружины 5 герметично поджато к внутренней конической поверхности 10 седла 3, пока перепад давлений газа со стороны корпуса 1, противоположной стакану 12, и со стороны стакана 12 не превысит усилие прижатия основной пружины 5. В результате запорный элемент 4 отойдет от седла 3 и газ (например, из-за колонного пространства скважины – не показаны) «стравлен», перепад давлений снизится и под действием основной пружины 5 запорный элемент 4 герметично перекроет седла 3. При этом дополнительная пружина 14 играет роль амортизатора, замедляющего перемещение запорного элемента 4 и ограничивающего величину открывания запорного элемента 4 относительно седла 3. Благодаря наличию дополнительной пружины 14 и, усилие прижатия основной пружиной 5 запорного элемента 4 к седлу 3 можно уменьшить, так как герметизация также обеспечивается перепадом давлений. Меньшее усилие основной пружины 5 снижает ударные нагрузки на седло 3 при закрытии запорного элемента 4, что увеличивает срок службы всего клапана. При этом шток 6 за счет скользящей посадки во втулке 7 будет центрировать запорный элемент 4 относительно седла 3. Благодаря тому, что боковые отверстия 13 стакана 12 изготовлены суммарной площадью не меньше площади поперечного сечения S седла 3, это позволяет быстро производить «стравливание» газа за счет уменьшения сопротивления выходу газа, что, в свою очередь, сокращает время открытия клапанного узла 2 и, как следствие, сокращает воздействие переходных процессов (например, снижение затрубного давления газа), влияющих на стабильную работу системы, в которую установлен клапан.Before installing the valve, the opening value of the locking element 4 relative to the seat 3, limited by the additional spring 14, is regulated by the rotation of the sleeve 7 relative to the cup 12. As a result of the interaction of the thread 17 of the sleeve 7 with the threaded hole 16 of the end face 15 of the cup 12, the sleeve 7 will adjust the location of the additional spring 14 and, as a result, the opening value of the locking element 4 relative to the seat 3. The required opening value of the locking element 4 relative to the seat 3 is determined empirically. The valve assembly is placed between the flanges. In this case, the housing 1 with the valve assembly 2 is installed in the interflange space of the tube head. The annular sealing protrusions 8 and 9 of the housing 1 are located in the corresponding sealing grooves of the flanges, sealing the connection. During operation, the outer conical surface 11 of the locking element 4 by means of a spring 5 is hermetically pressed against the inner conical surface 10 of the seat 3, until the differential pressure of the gas from the side of the housing 1, opposite the cup 12, and from the cup 12 does not exceed the pressing force of the main spring 5. As a result, the locking element 4 will move away from the seat 3 and the gas (for example, due to the well’s casing space - not shown) will be “bled”, the pressure differential will decrease and the main element 5 will shut off the seats 3. hermetically shut off 3. When The additional spring 14 plays the role of a shock absorber, slowing down the movement of the locking element 4 and restricting the opening of the locking element 4 relative to the seat 3. Due to the presence of the additional spring 14 and, the pressing force of the main spring 5 of the locking element 4 to the seat 3 can be reduced, since sealing is also provided differential pressure. A smaller force of the main spring 5 reduces shock loads on the seat 3 when closing the locking element 4, which increases the service life of the entire valve. In this case, the rod 6 due to the sliding fit in the sleeve 7 will center the locking element 4 relative to the seat 3. Due to the fact that the side holes 13 of the glass 12 are made with a total area of not less than the cross-sectional area S of the seat 3, this allows you to quickly “bleed” gas for by reducing the resistance to gas output, which, in turn, reduces the opening time of the valve assembly 2 and, as a result, reduces the effects of transients (for example, reducing annular gas pressure), which affect stable operation with STEM, in which the valve is mounted.

При необходимости изменения величины открывания запорного элемента 4 относительно седла 3 корпус 1 извлекают из фланцев и вращением втулки 7 относительно стакана 12 и регулируют расположение дополнительной пружины 14 относительно оси клапана. После чего корпус 1 с клапанным узлом 2 опять устанавливают в межфланцевое пространство этой или другой трубной головки.If necessary, change the magnitude of the opening of the locking element 4 relative to the seat 3, the housing 1 is removed from the flanges and rotating the sleeve 7 relative to the cup 12 and adjust the location of the additional spring 14 relative to the axis of the valve. After that, the housing 1 with the valve assembly 2 is again installed in the interflange space of this or another pipe head.

Как показал практика, использование клапана с двумя пружинами 5 и 14 приводит к удорожанию клапана не более, чем на 10 %, а межремонтный период увеличивается как минимум в два раза.As practice has shown, the use of a valve with two springs 5 and 14 leads to a rise in price of the valve by no more than 10%, and the overhaul period increases at least twice.

Предлагаемый клапан обратный газовый позволяет увеличить пропускную способность за счет увеличения суммарной площади каналов после клапана и работать в любых условиях эксплуатации за счет регулировки величины открытия клапана, а также увеличивающего срок службы клапана за счет использования двойных пружин разной длины.The proposed gas check valve allows you to increase throughput by increasing the total area of the channels after the valve and to work in any operating conditions by adjusting the valve opening value, as well as increasing the valve life by using double springs of different lengths.

Claims

A gas check valve, comprising a housing and a valve assembly with a seat and a preloaded main spring, a locking element with a stem interacting with a sleeve coaxial to the housing, the housing being installed in the inter-flange space of the tube head and having annular sealing protrusions for corresponding sealing grooves made in the form of seats for placement of the mentioned annular sealing protrusions in them at the places of flange connection, the seat is made with an internal conical surface with which the germ The spring-loaded locking element is contacted, respectively, having an external conical surface, characterized in that the housing is provided with a coaxial cup with side channels, in which the spring-loaded locking element and an additional spring are shorter than the main spring, while the cup from the end opposite the saddle is equipped coaxial threaded hole, the rod of the locking element interacts with a sliding fit with a sleeve that is equipped with an external thread for the threaded hole of the glass and is made with zhnosti adjustable spring preload additional locking element, wherein the lateral openings are made cup total area not less than the cross sectional area of the saddle.