RU2104435C1

RU2104435C1 - Method of transfer of heated liquid and thermosensitive bypass valve for realization of this method

Info

Publication number: RU2104435C1
Application number: RU96114031A
Authority: RU
Inventors: Серафим Владимирович Сафронов; Сергей Иванович Зайцев; Олег Юрьевич Шаевский; Бертик Тау-Султанович Муллаев; Ольга Бертовна Саенко; Виктор Степанович Абмаев; Ляззат Кетебаевич Киинов; Олег Сергеевич Герштанский; Жаксалык Смагулович Жангазиев; Валерий Иванович Гайдеек
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью Нефтяная инновационная компания "Петрос"
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 1998-02-10

Abstract

FIELD: various industries; power plants, heat exchangers for transfer of liquids through high-viscosity media into under- ground strata. SUBSTANCE: method includes determination of temperature of liquid to be transferred to reservoir to be emptied; transfer of liquid to reservoir to be filled is effected by means of thermosensitive bypass valve found between above-mentioned reservoirs; transfer is effected in several stages. At each stage valve is opened when temperature and pressure in one of its cavities reach preset magnitudes; as soon as temperature and pressure reduce to threshold magnitudes, valve is closed. EFFECT: enhanced efficiency. 5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к системам перекачки рабочей среды при заданном температурном режиме и давлении из одной системы или емкости в другую. The invention relates to systems for pumping a working medium at a given temperature and pressure from one system or tank to another.

Оно может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности, в энергетических установках, теплообменниках при перекачке жидкости на фоне высоковязких сред в подземные пласты и т.д. It can be used in various industries, in particular, in power plants, heat exchangers when pumping liquid against the background of highly viscous media in underground formations, etc.

Известен способ перекачки нагреваемой жидкости и запорное устройство, управляемое термочувствительным датчиком, в котором в качестве термоупругого вещества используют воду (SU, а.с. N 836435, кл. F 16 K 17/34, 1981). A known method of pumping a heated fluid and a locking device controlled by a thermosensitive sensor, in which water is used as a thermoelastic substance (SU, a.s. N 836435, class F 16 K 17/34, 1981).

Недостатком данного технического решения является низкая надежность его срабатывания при работе с жидкостями, связанными со средами, имеющими летучие компоненты. The disadvantage of this technical solution is the low reliability of its operation when working with liquids associated with environments with volatile components.

Известен способ перекачки нагреваемой жидкости, заключающийся в том, что определяют температуру перекачиваемой жидкости в опорожняемой емкости, перекачку ее в заполняемую емкость осуществляют с помощью термочувствительного перепускного клапана, размещенного между указанными емкостями (SU, а.с. N 630515, кл. F 16 K 17/38, 1978). A known method of pumping a heated fluid, which consists in determining the temperature of the pumped fluid in the empty tank, pumping it into a filled tank is carried out using a heat-sensitive bypass valve located between these tanks (SU, A.S. N 630515, class F 16 K 17/38, 1978).

Известен термочувствительный перепускной клапан для осуществления указанного способа, предназначенный для перепуска рабочей среды при достижении заданного температурного режима (там же). Known heat-sensitive bypass valve for the implementation of this method, designed to bypass the working environment when the specified temperature is reached (ibid.).

Указанное техническое решение является наиболее близким к заявленному. The specified technical solution is the closest to the declared one.

Недостатком известного способа является низкая точность поддержания фоновых или требуемых составляющих компонентов перекачиваемой жидкости на заданном уровне из естественных емкостей на фоне высоковязких сред с летучими компонентами. The disadvantage of this method is the low accuracy of maintaining the background or required components of the components of the pumped fluid at a given level from natural containers on the background of highly viscous media with volatile components.

При этом известный клапан обеспечивает точную тарировку величины температуры и надежность закрытия, однако, не реагируя на изменение давления рабочей среды, он не позволяет при перекачке жидкости обеспечивать точность поддержания указанных параметров. Moreover, the known valve provides accurate calibration of the temperature and reliability of closure, however, not responding to changes in the pressure of the working medium, it does not allow the accuracy of maintaining these parameters when pumping the liquid.

Технический результат заявленного технического решения - обеспечение поддержания фоновых или требуемых составляющих компонентов перекачиваемой жидкости на заданном уровне при перекачке ее из естественных емкостей летучими компонентами. The technical result of the claimed technical solution is to ensure the maintenance of the background or required constituent components of the pumped liquid at a given level when pumping it from natural containers with volatile components.

Технический результат достигается за счет того, что в заявленном способе, заключающемся в том, что определяют температуру перекачиваемой жидкости в опорожняемой емкости, перекачку ее в заполняемую емкость осуществляют с помощью термочувствительного перепускного клапана, размещаемого между указанными емкостями, в несколько этапов, открытие клапана на каждом этапе осуществляют при достижении в одной из его полостей температуры и давления, обусловленных в том числе и летучими компонентами заданных величин, при снижении которых до пороговых значений клапан закрывают. The technical result is achieved due to the fact that in the claimed method, which consists in determining the temperature of the pumped liquid in the empty tank, pumping it into a filled tank is carried out using a heat-sensitive bypass valve placed between the tanks in several stages, opening the valve at each the stage is carried out when temperature and pressure are reached in one of its cavities, including due to the volatile components of the specified values, which are reduced to a threshold O values of the valve is closed.

В заявленном термочувствительном перепускном клапане, содержащем корпус с впускным и выпускным каналами, расположенный между каналами главный запорный элемент, термочувствительное управляющее устройство в виде камеры с частично размещенным в ее полости термоупругим веществом и штока, один конец которого жестко связан с подвижной стенкой камеры, снабжен установленным между главным запорным элементом и одним из впускных каналов с образованием полости управления пилотным запорным элементом, закрепленным на свободном конце штока, при этом полость камеры заполнена сжатым газом. Кроме того, подвижная стенка камеры выполнена в виде сильфона, а в качестве термоупругого вещества применяют полисиликоновую жидкость, полимеры, капрон, ртуть и т.п. In the claimed heat-sensitive bypass valve containing a housing with inlet and outlet channels, the main locking element located between the channels, a heat-sensitive control device in the form of a chamber with a thermoelastic substance and a rod partially located in its cavity, one end of which is rigidly connected to the movable wall of the chamber, is equipped with an installed between the main locking element and one of the inlet channels with the formation of the control cavity of the pilot locking element mounted on the free end of the rod, when The chamber cavity is filled with compressed gas. In addition, the movable wall of the chamber is made in the form of a bellows, and polysilicon liquid, polymers, nylon, mercury, etc. are used as thermoelastic substances.

На фиг.1 представлен пример конструктивного выполнения клапана; на фиг.2 - пример установки клапана в скважине при использовании его для разработки месторождений высокопарафинистой высоковязкой нефти. Figure 1 presents an example of a structural embodiment of the valve; figure 2 is an example of the installation of the valve in the well when using it for the development of deposits of highly paraffinic high-viscosity oil.

Термочувствительный перепускной клапан состоит из корпуса 1 с впускными каналами 2 и выпускными каналами 3, главного запорного элемента 4, установленного на седле 5 и снабженного пружиной 6. Открытие и закрытие главного запорного элемента 4 осуществляется в зависимости от изменения температуры рабочей среды, фиксируемой термочувствительным управляющим устройством. The heat-sensitive bypass valve consists of a housing 1 with inlet channels 2 and exhaust channels 3, the main locking element 4 mounted on the saddle 5 and equipped with a spring 6. Opening and closing of the main locking element 4 is carried out depending on the temperature change of the working medium, fixed by the heat-sensitive control device .

Устройство содержит камеру 7 с подвижной стенкой в виде сильфона 8 и шток 9, закрепленный на сильфоне 8. В полость 10 сильфона 8 помещают термоупругое вещество, например, полисилаксановую жидкость, полимеры, капрон или ртуть. Коэффициент температурного расширения вещества выбирают в зависимости от заданного температурного режима срабатывания клапана. The device comprises a chamber 7 with a movable wall in the form of a bellows 8 and a rod 9 mounted on a bellows 8. A thermoelastic substance, for example, polysiloxane liquid, polymers, capron or mercury, is placed in the cavity 10 of the bellows 8. The coefficient of thermal expansion of the substance is selected depending on the specified temperature of the valve.

Полость 11 камеры 7 сообщена с полостью 10 сильфона 8 и заполнена сжатым газом. Давление зарядки газа определяется также условиями срабатывания клапана, которые выбирают в зависимости от требуемого состава перекачиваемой жидкости. Зарядку полости 10 осуществляют через зарядник 12 с пробкой 13 и золотником 14. The cavity 11 of the chamber 7 is in communication with the cavity 10 of the bellows 8 and is filled with compressed gas. The gas charging pressure is also determined by the valve operating conditions, which are selected depending on the required composition of the pumped liquid. Charging the cavity 10 is carried out through the charger 12 with the plug 13 and the spool 14.

Между одним из каналов 2 и элементом 4 размещен пилотный запорный элемент 15, закрепленный на штоке 9 термочувствительного устройства, с седлом 16, образующим полость 17 управления главного запорного элемента 4. Between one of the channels 2 and the element 4 there is a pilot locking element 15, mounted on the rod 9 of the heat-sensitive device, with a saddle 16 forming the control cavity 17 of the main locking element 4.

Главный запорный элемент 4 имеет шток 18 с поршнем 19, снабженным уравнительным каналом 20, расположенным со стороны управляющей полости 17. The main locking element 4 has a rod 18 with a piston 19 provided with an equalization channel 20 located on the side of the control cavity 17.

Клапан размещают в насосно-компрессорной трубе 21 эксплуатационной колонны 22, торец которой связан с пластом 23. The valve is placed in the tubing 21 of the production string 22, the end of which is connected with the reservoir 23.

Способ перекачки с использованием термочувствительного перепускного клапана осуществляется следующим образом. The pumping method using a heat-sensitive bypass valve is as follows.

На первом этапе перекачки при достижении рабочей средой (перекачиваемая жидкость), омывающей корпус 1, заданного предела температуры, термоупругое вещество, находящееся в полости 10 сильфона 8, при нагревании расширяется. Давление в полости 10 повышается и разжимает сильфон 8. Жестко соединенный с ним шток 9 перемещает пилотный запорный элемент 15 вниз и выводит его из взаимодействия с седлом 16. Рабочая среда через канал в седле 16 попадает в полость 17, воздействует на поршень 19 и, сжимая пружину 6, открывается, перемещает запорный элемент 4, открывая его от седла 5. Клапан открывается, давление рабочей среды резко падает. At the first stage of pumping, when the working medium (pumped liquid) reaching the housing 1 reaches the specified temperature limit, the thermoelastic substance located in the cavity 10 of the bellows 8 expands when heated. The pressure in the cavity 10 rises and unclenches the bellows 8. The rod 9 rigidly connected to it moves the pilot locking element 15 down and disengages it from the seat 16. The working medium through the channel in the seat 16 enters the cavity 17, acts on the piston 19 and, compressing spring 6, opens, moves the locking element 4, opening it from the seat 5. The valve opens, the pressure of the working medium drops sharply.

При снижении давления рабочей среды подается сигнал внешними устройствами на подачу рабочей среды через клапан. When the pressure of the medium is reduced, a signal is supplied by external devices to supply the medium through the valve.

В процессе подачи рабочей среды через клапан при снижении температуры до заданного нижнего предела термоупругое вещество, находящееся в полости 10 сильфона 8, при охлаждении сжимается, давление в полости 10 понижается и сильфон 8 от давления рабочей среды сжимается. Шток 9 переместит пилотный запорный элемент 15 вверх, введя его во взаимодействие с седлом 16 и перекрыв в нем отверстие. Давление рабочей среды в полости 17 резко падает, пружина 6 разожмется и переместит элемент 4 к седлу 5. Клапан закроется. During the supply of the working medium through the valve, when the temperature drops to a predetermined lower limit, the thermoelastic substance located in the cavity 10 of the bellows 8 is compressed during cooling, the pressure in the cavity 10 decreases and the bellows 8 is compressed from the pressure of the working medium. The rod 9 will move the pilot locking element 15 up, introducing it into interaction with the seat 16 and blocking the hole in it. The pressure of the working medium in the cavity 17 drops sharply, the spring 6 is unclenched and moves the element 4 to the seat 5. The valve closes.

При наличии высоковязкой среды, имеющей летучие компоненты, это приведет к повышению давления среды, в результате достижения давлением порогового значения подается сигнал внешними устройствами на прекращение подачи на вход в клапан рабочей среды, охлаждающей термоупругое вещество. In the presence of a highly viscous medium having volatile components, this will lead to an increase in the pressure of the medium, as a result of reaching the threshold pressure, a signal is sent by external devices to stop supplying the working medium cooling the thermoelastic substance to the valve inlet.

Далее начнется процесс терморегулирования новой порции рабочей среды и цикл повторится. Next, the process of thermoregulation of a new portion of the working medium will begin and the cycle will repeat.

Обеспечивается автоматический режим терморегулирования рабочей среды при заданных температурных режимах. An automatic temperature control mode of the working medium is provided at given temperature conditions.

При снижении давления рабочей среды подается сигнал внешними устройствами на подачу новой порции рабочей среды на вход в клапан, которая охлаждает корпус клапана. Термоупругое вещество сжимается, давление в полoсти 10 и 11 термочувствительного устройства падает и шток 9 перемещает пилотный запорный элемент 15 к седлу, отсекая гидравлическую полость 17 управления от впускного канала 2. When reducing the pressure of the working medium, a signal is supplied by external devices to supply a new portion of the working medium to the valve inlet, which cools the valve body. The thermoelastic substance is compressed, the pressure in the cavities 10 and 11 of the heat-sensitive device drops and the rod 9 moves the pilot locking element 15 to the seat, cutting off the hydraulic control cavity 17 from the inlet 2.

Техническое решение обеспечивает автоматический режим терморегулирования рабочей среды при заданных температурных режимах и требуемой величине давления, которое обеспечивает подачу среды стабильного состава. The technical solution provides an automatic temperature control mode of the working medium at given temperature conditions and the required pressure value, which ensures the supply of a stable medium.

Claims

1. The method of pumping a heated fluid, which consists in the fact that the temperature of the pumped fluid in the emptied tank is determined, its transfer to the tank being filled is carried out using a heat-sensitive bypass valve placed between these tanks, characterized in that the pumping is carried out in several stages, at each of which opening the valve is carried out upon reaching in one of its cavities the temperature and pressure of the specified values, when they are reduced to threshold values, the valve is closed.

2. A heat-sensitive bypass valve for pumping a heated fluid, comprising a housing with inlet and outlet channels, a main locking element located between the inlet and outlet channels, and a heat-sensitive control device in the form of a chamber with a thermoelastic substance and a rod placed in its cavity, one end of which is rigidly connected with the movable wall of the chamber, characterized in that it is provided installed between the main locking element and one of the inlet channels with the formation of the control cavity of the pilot a locking element mounted on the free end of the rod, while the cavity of the chamber is filled with compressed gas.

3. The valve according to claim 1, characterized in that the movable wall of the chamber is made in the form of a bellows.

4. The valve according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that as a thermoelastic substance used, for example, or polysilaxane liquid, or polymers, or capron, or mercury.

5. The valve according to claim 1, characterized in that the main locking element is spring-loaded and has a rod with a piston located on the side of the control cavity.