RU200105U1

RU200105U1 - Shut-off valve

Info

Publication number: RU200105U1
Application number: RU2020112822U
Authority: RU
Inventors: Роман Якубович Нарзуллаев
Original assignee: Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority date: 2020-04-01
Filing date: 2020-04-01
Publication date: 2020-10-06

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может найти применение при сепарации газа и нефти в промысловых условиях подготовки нефти, газа и воды.Клапан-отсекатель, включающий вертикальный корпус, днище с входным отверстием, штуцер выхода газа с седлом внутри, проницаемую перегородку, соединенные один над другим поплавки с нижним штоком на нижнем поплавке, расположенным с возможностью перемещения в отверстии проницаемой перегородки, с верхним штоком на верхнем поплавке, снабженным уплотнением, выполненным с возможностью контакта с седлом, которое снабжено пластиной, закрепленной внутри на расстоянии от седла, с центральным отверстием, контактирующим с верхним штоком. Днище корпуса, установленного выше уровня жидкости в нормальном состоянии, выполнено конусным, расширяющимся от входного отверстия. Внутри корпуса выше днища и ниже перегородки установлены на расстоянии 8-12 см друг от друга поперечные перемычки с продольными не совпадающими по вертикали отверстиями, нижняя из которых - отбойник выполнена глухой над входным отверстием.Предлагаемый клапан-отсекатель позволяет исключить отправку жидкости, содержащей нефть, потребителю и необходимость регулярного слива жидкости из корпуса за счет наличия отбойника, успокоителей в корпусе и конусного днища корпуса соответственно. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.The utility model relates to the oil industry and can be used in the separation of gas and oil in the field conditions for the preparation of oil, gas and water. A shut-off valve including a vertical body, a bottom with an inlet, a gas outlet with a seat inside, a permeable baffle, connected by one above another floats with a lower stem on the lower float, located with the ability to move in the hole of the permeable partition, with the upper stem on the upper float, equipped with a seal made to contact the seat, which is equipped with a plate fixed inside at a distance from the seat, with a central hole contacting the upper stem. The bottom of the body, installed above the liquid level in the normal state, is made conical, expanding from the inlet. Inside the body, above the bottom and below the baffle, transverse bridges are installed at a distance of 8-12 cm from each other with longitudinal holes that do not coincide vertically, the lower of which, the baffle, is made blind above the inlet. to the consumer and the need for regular drainage of liquid from the body due to the presence of a baffle, dampers in the body and the tapered bottom of the body, respectively. 2 wp f-ly, 1 dwg

Description

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может найти применение при сепарации газа и нефти в промысловых условиях подготовки нефти, газа и воды.The utility model relates to the oil industry and can be used in the separation of gas and oil in the field conditions for the preparation of oil, gas and water.

Известен клапан-отсекатель (патент RU № 2360172, МПК F16K 17/22, опубл. 27.06.2009 Бюл. № 18), содержащий корпус с входной, выходной и торцевой полостями, подпружиненный в направлении от седла подвижный втулочный затвор, пружинную камеру и взаимодействующий с ней клапан управления, причем в торце подвижного втулочного затвора выполнен штуцер, а выходная полость снабжена отверстием для взаимодействия с пружинной камерой через клапан управления.Known shut-off valve (patent RU No. 2360172, IPC F16K 17/22, publ. 06/27/2009 Bull. No. 18), containing a body with inlet, outlet and end cavities, spring-loaded in the direction from the saddle, a movable sleeve gate, a spring chamber and interacting with it a control valve, and a fitting is made at the end of the movable sleeve gate, and the outlet cavity is equipped with an opening for interaction with the spring chamber through the control valve.

Недостатками данного клапана являются необходимость предварительного глубокого разделения продукции на жидкость и газ, так как срабатывает только при поступлении «сухого» (без содержания жидкости) газа, так как жидкость, содержащаяся в газе (в том числе и газожидкостная эмульсия), что может повредить управляющие элементы или исключить срабатывание клапана-отсекателя полностью, а также сложность и ненадежность конструкции, состоящей из мелких точно подгоняемых к друг другу деталей. The disadvantages of this valve are the need for a preliminary deep separation of the product into liquid and gas, since it is triggered only when a "dry" (without liquid content) gas enters, since the liquid contained in the gas (including the gas-liquid emulsion), which can damage the control elements or exclude the actuation of the shut-off valve completely, as well as the complexity and unreliability of the design, consisting of small parts that are precisely adjusted to each other.

Наиболее близким по технической сущности является клапан-отсекатель (патент RU № 2559906, МПК F16K 17/22, E21B 34/08, опубл. 20.08.2015 Бюл. № 23) включает корпус, днище с отверстием, сливной штуцер нефти, штуцер выхода газа, проницаемую перегородку, соединенные один над другим поплавки сферической формы с нижним штоком на нижнем поплавке, расположенным с возможностью перемещения в отверстии проницаемой перегородки, с верхним штоком на верхнем поплавке, установленным на карданной передаче и снабженным тороидальным уплотнением с возможностью контакта с седлом, размещенным на штуцере выхода газа, седло снабжено пластиной, закрепленной на расстоянии от седла, с центральным отверстием и манжетой, контактирующей с верхним штоком, при этом сливной штуцер нефти расположен в корпусе на уровне нижнего поплавка, а поплавки расположены по центру корпуса.The closest in technical essence is a shut-off valve (patent RU No. 2559906, IPC F16K 17/22, E21B 34/08, publ. 08/20/2015 Bull. No. 23) includes a body, a bottom with an opening, an oil drain connection, a gas outlet connection , a permeable partition, connected one above the other by spherical floats with a lower rod on the lower float located with the ability to move in the hole of the permeable partition, with an upper rod on the upper float installed on the cardan gear and equipped with a toroidal seal with the possibility of contact with the saddle placed on gas outlet, the seat is equipped with a plate fixed at a distance from the seat, with a central hole and a collar in contact with the upper stem, while the oil drain connection is located in the body at the level of the lower float, and the floats are located in the center of the body.

Недостатками данного клапана-отсекателя являются отсутствие защиты от направления газонефтяной смеси (пены, эмульсии) потребителю и необходимость регулярного слива накопившейся нефти из корпуса. The disadvantages of this slam-shut valve are the lack of protection against the direction of the gas-oil mixture (foam, emulsion) to the consumer and the need to regularly drain the accumulated oil from the body.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание конструкции в клапане-отсекателя, позволяющего исключить отправку жидкости, содержащей нефть, потребителю и необходимость регулярного слива жидкости из корпуса за счет наличия отбойника, успокоителей в корпусе и конусного днища корпуса соответственно.The technical task of the proposed utility model is to create a design in a shut-off valve, which makes it possible to exclude the dispatch of liquid containing oil to the consumer and the need for regular drainage of liquid from the body due to the presence of a baffle, dampers in the body and the conical bottom of the body, respectively.

Техническая задача решается клапаном-отсекателем, включающим вертикальный корпус, днище с входным отверстием, штуцер выхода газа с седлом внутри, проницаемую перегородку, соединенные один над другим поплавки с нижним штоком на нижнем поплавке, расположенным с возможностью перемещения в отверстии проницаемой перегородки, с верхним штоком на верхнем поплавке, снабженным уплотнением, выполненным с возможностью контакта с седлом, которое снабжено пластиной, закрепленной внутри на расстоянии от седла, с центральным отверстием, контактирующим с верхним штоком.The technical problem is solved by a shut-off valve, which includes a vertical body, a bottom with an inlet, a gas outlet with a seat inside, a permeable baffle, floats connected one above the other with a lower rod on the lower float, located with the ability to move in the hole of the permeable partition, with an upper rod on the upper float, provided with a seal made to contact the seat, which is provided with a plate fixed inside at a distance from the seat, with a central hole in contact with the upper stem.

Новым является то, что днище корпуса, установленного выше уровня жидкости в нормальном состоянии, выполнено конусным, расширяющимся от входного отверстия, внутри корпуса выше днища и ниже перегородки установлены на расстоянии 8 – 12 см друг от друга поперечные перемычки с продольными не совпадающими по вертикали отверстиями, нижняя из которых – отбойник выполнена глухой над входным отверстием.The novelty is that the bottom of the body, installed above the liquid level in the normal state, is made conical, expanding from the inlet, inside the body, above the bottom and below the partition, transverse bridges with longitudinal holes that do not coincide vertically are installed at a distance of 8-12 cm from each other , the lower of which - the bump stop is made blind above the inlet.

Новым является также то, что диаметр отверстий в перемычках подбирается эмпирическим путем в обратной зависимости от количества газа в газонефтяной смеси.It is also new that the diameter of the holes in the bridges is selected empirically in inverse relationship to the amount of gas in the gas-oil mixture.

Новым также является то, что количество в перемычках подбирается эмпирическим путем в прямой зависимости от количества газа в газонефтяной смеси.It is also new that the amount in the bridges is selected empirically in direct proportion to the amount of gas in the gas-oil mixture.

На чертеже изображен клапан-отсекатель в продольном разрезе в изометрии.The drawing shows a shut-off valve in longitudinal section in isometric view.

Клапан-отсекатель включает вертикальный корпус 1, днище 2 с входным отверстием 3, штуцер 4 выхода газа с седлом 5 внутри, проницаемую перегородку 6, соединенные один над другим поплавки 6 и 7 с нижним штоком 8 на нижнем поплавке 7, расположенным с возможностью перемещения в центральном отверстии 9 проницаемой перегородки 10, с верхним штоком 11 на верхнем поплавке 6, снабженным уплотнением 12, выполненным с возможностью контакта с седлом 5. Седло 5 снабжено пластиной 13, закрепленной внутри штуцера 4 на расстоянии от седла 5, с центральным отверстием 14, контактирующим с верхним штоком 11. Днище 2 корпуса 1, установленного выше уровня жидкости (не показано) в нормальном состоянии, выполнено конусным, расширяющимся от входного отверстия 3. Внутри корпуса 1 выше днища 2 и ниже перегородки 10 установлены на расстоянии 8 – 12 см друг от друга поперечные перемычки 15 и 16 с продольными не совпадающими по вертикали отверстиями 17, нижняя из которых – отбойник 16 выполнена глухой над входным отверстием 3.The shut-off valve includes a vertical body 1, a bottom 2 with an inlet 3, a gas outlet fitting 4 with a seat 5 inside, a permeable partition 6, floats 6 and 7 connected one above the other with a lower rod 8 on the lower float 7, located with the possibility of moving into the central hole 9 of the permeable partition 10, with the upper stem 11 on the upper float 6, equipped with a seal 12 made to contact the seat 5. The seat 5 is provided with a plate 13 fixed inside the fitting 4 at a distance from the seat 5, with a central hole 14 in contact with an upper rod 11. The bottom 2 of the body 1, installed above the liquid level (not shown) in the normal state, is made conical, expanding from the inlet 3. Inside the body 1, above the bottom 2 and below the partition 10, are installed at a distance of 8-12 cm from each other transverse bridges 15 and 16 with longitudinal holes 17 that do not coincide vertically, the lower of which - bump stop 16 is made blind above the inlet hole 3.

Чем больше количество газа в газонефтяной смеси, тем меньше диаметр отверстий 17 (выбирают в пределах 4 – 14 мм для месторождений Республики Татарстан – РТ) в перемычках 15 и 16, это определяется эмпирическим путем для каждого месторождения для исключения попадания нефти в штуцер 4.The larger the amount of gas in the gas-oil mixture, the smaller the diameter of the holes 17 (selected within 4-14 mm for the fields of the Republic of Tatarstan - RT) in the bridges 15 and 16, this is determined empirically for each field to exclude the ingress of oil into the choke 4.

Чем больше количество газа в газонефтяной смеси, тем больше количество перемычек 15 и 16 (выбирают в пределах 2 – 5 шт. для месторождений РТ), это определяется эмпирическим путем для каждого месторождения для исключения попадания нефти в штуцер 4.The greater the amount of gas in the gas-oil mixture, the greater the number of bridges 15 and 16 (select within the range of 2 - 5 pcs. For the fields of the Republic of Tatarstan), this is determined empirically for each field to exclude oil from entering the choke 4.

Конструктивные элементы, технологические соединения и уплотнения, не влияющие на работоспособность клапана-отсекателя, на чертеже не показаны или показаны условно.Structural elements, process connections and seals that do not affect the performance of the shut-off valve are not shown in the drawing or are shown conditionally.

Клапан-отсекатель работает следующим образом.The shut-off valve works as follows.

Перед началом сборки определяют какое количество перемычек 15 и 16 и какой диаметр отверстий 17 в них надо сделать, исходя из опыта эксплуатации подобных устройств на этом или аналогичном месторождении. Нижнюю из перемычек 16, играющую роль отбойника в средней части, которая будет располагаться над входным отверстием 3, оставляют цельной – глухой. После изготовления перемычек 15 и 16 с отверстиями 17 их устанавливают и фиксируют (сваркой, склейкой или т.п.) на расстоянии друг от друга в 8 – 12 см (такой разброс не критичен для работоспособности устройства) внутри корпуса 1 между выходным отверстием 3 и проницаемой перегородкой 10 так, чтобы отверстия 17 перемычек 15 и 16 не совпадали по вертикали между собой. В отверстие 9 перегородки 10 вставляют нижний шток 8 с поплавками 6 и 7. Верхний шток 11 вставляют в центральное отверстие 13 перемычки 14 штуцера 4 выхода газа, после чего штуцер герметично фиксируют (сваркой, резьбой или т.п.) в корпусе 1. Далее корпус 1 герметизируют крышкой 18.Before starting the assembly, determine how many bridges 15 and 16 and what diameter of holes 17 must be made in them, based on the experience of operating similar devices in this or a similar field. The lower of the bridges 16, which plays the role of a bump in the middle part, which will be located above the inlet 3, is left integral - deaf. After making jumpers 15 and 16 with holes 17, they are installed and fixed (by welding, gluing, etc.) at a distance of 8-12 cm from each other (such a spread is not critical for the operability of the device) inside the housing 1 between the outlet 3 and a permeable partition 10 so that the holes 17 of the bridges 15 and 16 do not coincide vertically with each other. A lower rod 8 with floats 6 and 7 is inserted into the hole 9 of the partition 10. The upper rod 11 is inserted into the central hole 13 of the jumper 14 of the gas outlet 4, after which the fitting is hermetically fixed (by welding, threading, etc.) in the housing 1. Further housing 1 is sealed with cover 18.

В собранном виде клапан-отсекатель доставляют к месту установки, например, к газовому выходу из сепараторного устройства, из затрубья скважины (не показаны) с газовым фактором и т.п. Патрубком 19 со стороны входного отверстия 3 корпус в вертикальном состоянии присоединяют к газовому выходу устройства или скважины, а штуцером 3 снаружи к выходному газопроводу и далее к потребителю (не показаны), например, на станцию очистки, газопереработки, в горелку печи и/или т.п.The assembled shut-off valve is delivered to the installation site, for example, to the gas outlet from the separator device, from the annulus of the well (not shown) with the gas factor, etc. With a branch pipe 19 from the side of the inlet 3, the body in a vertical state is connected to the gas outlet of the device or well, and by the fitting 3 from the outside to the outlet gas pipeline and further to the consumer (not shown), for example, to a purification station, gas processing, to a furnace burner and / or t .P.

При нормальной работе устройства или скважины газ поступает в корпус 1 через входное отверстие 3 проходит без затруднений через отверстия 17 перемычек 15 и 16, проницаемую перегородку 10 и открытое седло 5 в штуцер 4 и далее по газопроводу потребителю. Когда происходит несанкционированный резкий рост давления в устройстве или скважины (например, после технологических обработок пласта скважины, аварийной ситуации в устройстве или т.п.) в корпус 1 поступает через входное отверстие 3 газонефтянная смесь, на поверхности которой очень часть имеется пена или эмульсия, состоящая из мелких капель нефти и пузырьков газа. Эта смесь ударяется в центральную часть нижней перемычки – отбойника 16 отражаясь к вниз и к стенкам корпуса 1, создаёт интенсивное перемешивания этой смеси. При соударении с отбойником 16 и перемешивании частицы нефти и пузырьки газа увеличиваются в размере. После чего через отверстия 17 нижней перемычки 16 она перемещается вверх. Далее из-за того, что отверстия 17 поперечные перемычек 15 и 16 не совпадают по вертикали, поток газожидкостной смеси при подъеме постоянно меняет направление, позволяя укрупнится пузырькам газа за счет гравитационных сил до высвобождения от нефти, то есть перемычки 15 играют роль успокоителей потока. К проницаемой перегородке 10 поднимается спокойный поток газонефтяной смеси практически без пены и эмульсии. Затем газонефтяная смесь взаимодействует с поплавками 6 и 7, заставляя их всплывать. Благодаря нижнему 8 и верхнему 11 штокам, скользящим в центральных отверстиях 9 и 13 перегородки и перемычки 14 соответственно, уплотнение 12 взаимодействует с седлом 5, герметично перекрывая его и не допуская попадание нефти в штуцер 4. Это фиксируется ростом давления на газовом выходе, после чего оператор или автоматика отключают клапан-отсекатель от газового выхода. После ликвидации аварийной ситуации или стабилизации давления клапан-отсекатель сообщение корпуса 1 с газовым выходом через патрубок 19 возобновляется, жидкость (нефть, вода и т.д.) из корпуса 1 по конусному днищу 2 стекает в скважину или в устройство, поплавки поплавками 6 и 7 опускаются вместе с уплотнением 12, отходя от седла 5 и открывая проход газа в штуцер 4. То есть без дополнительных операций (например, не надо сливать из корпуса 1 жидкость) клапан-отсекатель автоматически переходит в открытое состояние и готов к дальнейшей работе.During normal operation of the device or well, gas enters the housing 1 through the inlet 3 passes without difficulty through the openings 17 of the bridges 15 and 16, the permeable partition 10 and the open seat 5 into the choke 4 and then through the gas pipeline to the consumer. When an unauthorized sharp increase in pressure occurs in the device or well (for example, after technological treatments of the well formation, an emergency in the device, etc.), a gas-oil mixture enters the housing 1 through inlet 3, on the surface of which there is very much foam or emulsion, consisting of small droplets of oil and gas bubbles. This mixture hits the central part of the lower bulkhead - bumper 16, reflecting downward and towards the walls of the housing 1, creates intensive mixing of this mixture. Upon collision with bumper 16 and mixing, oil particles and gas bubbles increase in size. Then, through the holes 17 of the lower bridge 16, it moves up. Further, due to the fact that the holes 17 of the transverse bridges 15 and 16 do not coincide vertically, the flow of the gas-liquid mixture constantly changes direction when rising, allowing the gas bubbles to enlarge due to gravitational forces before being released from oil, that is, the bridges 15 play the role of flow dampers. A calm flow of the gas-oil mixture rises to the permeable partition 10, practically without foam and emulsion. Then the gas-oil mixture interacts with the floats 6 and 7, forcing them to float. Due to the lower 8 and upper 11 rods sliding in the central holes 9 and 13 of the baffle and the baffle 14, respectively, the seal 12 interacts with the seat 5, hermetically closing it and preventing oil from entering the choke 4. This is fixed by an increase in pressure at the gas outlet, after which the operator or automatics disconnect the shut-off valve from the gas outlet. After the elimination of the emergency or stabilization of the pressure, the shut-off valve communication of the housing 1 with the gas outlet through the branch pipe 19 is resumed, the liquid (oil, water, etc.) from the housing 1 along the conical bottom 2 flows into the well or into the device, the floats by floats 6 and 7 are lowered together with the seal 12, moving away from the seat 5 and opening the gas passage to the union 4. That is, without additional operations (for example, no liquid must be drained from the body 1), the shut-off valve automatically goes into the open state and is ready for further operation.

Как показала практика использования таких клапанов-отсекателей практически полностью исключает попадание нефти с пеной или эмульсией в штуцер 4 и далее к потребителю.As the practice of using such shut-off valves has shown, it practically completely excludes the ingress of oil with foam or emulsion into the choke 4 and further to the consumer.

Предлагаемый клапан-отсекатель позволяет исключить отправку жидкости, содержащей нефть, потребителю и необходимость регулярного слива жидкости из корпуса за счет наличия отбойника, успокоителей в корпусе и конусного днища корпуса соответственно.The proposed shut-off valve makes it possible to exclude the dispatch of liquid containing oil to the consumer and the need for regular drainage of the liquid from the body due to the presence of a baffle, dampers in the body and the conical bottom of the body, respectively.

Claims

1. A shut-off valve, including a vertical body, a bottom with an inlet, a gas outlet with a seat inside, a permeable partition, floats connected one above the other with a lower stem on the lower float, located with the ability to move in the opening of the permeable partition, with the upper stem on the upper float, equipped with a seal made with the possibility of contact with the seat, which is equipped with a plate fixed inside at a distance from the seat, with a central hole in contact with the upper stem, characterized in that the bottom of the body, installed above the liquid level in the normal state, is made conical expanding from the inlet, inside the body above the bottom and below the baffle, transverse bridges with longitudinal holes that do not coincide vertically are installed at a distance of 8–12 cm from each other, the lower of which, the baffle, is made blind above the inlet.

2. A shut-off valve according to claim 1, characterized in that the diameter of the holes in the bridges is selected empirically in inverse relationship to the amount of gas in the gas-oil mixture.

3. A shut-off valve according to claim 2, characterized in that the number of bridges is selected empirically in direct proportion to the amount of gas in the gas-oil mixture.