RU2167265C2

RU2167265C2 - Flange joint of well-head equipment

Info

Publication number: RU2167265C2
Application number: RU96116203A
Authority: RU
Inventors: Г.Г. Халаев; Э.Д. Бушмакин; А.Г. Гусев; В.И. Козловский
Original assignee: Халаев Григорий Григорьевич
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 2001-05-20

Abstract

FIELD: oil and gas production, petroleum refining industry. SUBSTANCE: invention can find use in design of new flange and quick-separable joints, main lines, high-pressure hydraulic systems, etc. Proposed flange joint has sealing metal ring placed in grooves of flanges. Joining thread members are made in holes of flanges. Ring grooves are made in faces of sealing metal ring. Springy rings are installed in grooves. Rings interact with surfaces of ring grooves of flanges. EFFECT: prolonged service life of flange joint, raised fire and ecological safety of oil and gas producing and refining equipment. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей промышленности, и может быть использовано при новом проектировании фланцевых и быстроразъемных соединений устьевого оборудования, магистральных трубопроводов, гидросистем высокого давления. The invention relates to the field of mining, in particular to the oil and gas, oil and gas refining industries, and can be used in the new design of flange and quick disconnect connections of wellhead equipment, trunk pipelines, high pressure hydraulic systems.

Известны фланцевые соединения устьевого оборудования, содержащие уплотнительные металлические кольца [2], расположенные в канавках фланцев. Known flange connections of wellhead equipment containing sealing metal rings [2] located in the grooves of the flanges.

Известно фланцевое соединение устьевого оборудования скважин, включающее последовательно и концентрично размещенные на кондукторе корпуса с фланцевыми соединениями, содержащими уплотнительное металлическое кольцо и соединительные элементы в виде резьбовых шпилек с гайками [1]. Known flange connection of the wellhead equipment of wells, including sequentially and concentrically placed on the conductor of the housing with flange connections containing a sealing metal ring and connecting elements in the form of threaded rods with nuts [1].

Металлические уплотнительные кольца [1], [2] при использовании их в соединениях оборудования требуют больших стягивающих усилий фланцев для обеспечения герметичности соединений, недостаточную эксплуатационную надежность, постоянный контроль в процессе эксплуатации, подвержены электрохимической коррозии по поверхностям, обеспечивающим герметичность соединений в процессе эксплуатации, и при одноразовом использовании требуют восстановления уплотнительных поверхностей уплотнительного кольца и восстановления уплотняемых поверхностей фланцев. Это приводит к непроизводительным затратам по ремонтно-востановительным операциям оборудования для обеспечения герметичности соединений. When used in equipment joints, metal O-rings [1], [2] require large tensile forces of the flanges to ensure the tightness of the joints, insufficient operational reliability, constant monitoring during operation, are susceptible to electrochemical corrosion on the surfaces, ensuring tightness of the joints during operation, and for single use require restoration of the sealing surfaces of the sealing ring and restoration of the sealing surface th flanges. This leads to unproductive costs for repair and restoration operations of equipment to ensure the tightness of the joints.

Известны фланцевые соединения приварные встык, изолирующие [3]. Known flange joints welded butt, insulating [3].

Фланцевые соединения [3] не обеспечивают в процессе эксплуатации требований пожаробезопасности. В случае возникновения пожара на нефтяной или газовой скважине или на нефтегазотрубопроводах, имеющих фланцевое соединение [3] , произойдет выгорание уплотнительных элементов и разгерметизация соединения. Кроме этого, данная компоновка в процессе эксплуатации под воздействием вибрации и высоких давлений от 21 МПа и выше, разгерметизируется из-за отсутствия жесткой связи соединения. Поэтому как отечественный опыт эксплуатации оборудования, так и опыт эксплуатации оборудования зарубежных компаний, например корпорации "Ф. М. С. и США", завода "Кымпина" Румыния, фирмы "Кубота" Япония и т.д., исключают использование элементов уплотнения соединения оборудования [3] для пожароопасных объектов с высоким давлением, вибраций, которые имеют место на нефтегазопромыслах и используют металлические уплотнительные кольца. Flange connections [3] do not provide fire safety requirements during operation. In the event of a fire at an oil or gas well or at oil and gas pipelines having a flange connection [3], the sealing elements will burn out and the connection will be depressurized. In addition, this arrangement during operation under the influence of vibration and high pressures from 21 MPa and above, is depressurized due to the lack of a rigid connection connection. Therefore, both domestic experience in operating equipment and experience in operating equipment of foreign companies, for example, F. M. S. and USA corporation, Kympina Romania plant, Kubota Japan company, etc., exclude the use of joint seal elements equipment [3] for fire hazardous facilities with high pressure, vibrations that occur in the oil and gas fields and use metal sealing rings.

Техническая задача состоит в обеспечении надежности герметизации соединения, пожаробезопасности и требований экологической безопасности, возможности многоразового использования уплотнительных колец, в увеличении срока эксплуатации оборудования, в снижении непроизводительных затрат по ремонту оборудования для обеспечения герметичности соединений. The technical task is to ensure the reliability of joint sealing, fire safety and environmental safety requirements, the possibility of reusable o-rings, to increase the life of equipment, to reduce unproductive costs for repairing equipment to ensure tight joints.

Решение технической задачи достигается тем, что уплотнительное металлическое кольцо имеет кольцевые канавки, выполненные на его торцах и снабжено упругими кольцами, установленными в упомянутых кольцевых канавках кольца для взаимодействия с поверхностями кольцевых канавок фланцев. The solution to the technical problem is achieved by the fact that the sealing metal ring has annular grooves made at its ends and is equipped with elastic rings installed in the said annular grooves of the ring for interaction with the surfaces of the annular grooves of the flanges.

На чертеже изображено фланцевое соединение устьевого оборудования - общий вид. The drawing shows a flange connection of the wellhead equipment - General view.

Фланцевое соединение устьевого оборудования содержит:
фланец колонной головки 1;
фланец установленного оборудования 2;
уплотнительное металлическое кольцо 3;
кольцевые канавки 4, выполненные на его торцах;
упругие уплотнительные кольца 5;
уплотняемые поверхности фланцевого соединения оборудования 6;
соединительные резьбовые элементы 7.The flange connection of the wellhead equipment contains:
column head flange 1;
flange of installed equipment 2;
sealing metal ring 3;
annular grooves 4 made at its ends;
elastic o-rings 5;
sealing surfaces of the flange connection of equipment 6;
connecting threaded elements 7.

В статистическом положении элементы фланцевого соединения устьевого оборудования взаимодействуют следующим образом. В кольцевые канавки 4, выполненные на торцах уплотнительного металлического кольца 3, устанавливаются упругие уплотнительные кольца 5. In the statistical position, the elements of the flange connection of the wellhead equipment interact as follows. In the annular grooves 4, made at the ends of the sealing metal ring 3, are installed elastic sealing rings 5.

Уплотнительное металлическое кольцо 3 с упругими уплотнительными кольцами 5 устанавливается между фланцем колонной головки 1 и фланцем устанавливаемого устьевого оборудования 2 для взаимодействия с поверхностями кольцевых канавок фланцев 6. A metal sealing ring 3 with elastic sealing rings 5 is installed between the flange of the column head 1 and the flange of the installed wellhead equipment 2 for interaction with the surfaces of the annular grooves of the flanges 6.

В динамическом положении элементы фланцевого соединения устьевого оборудования взаимодействуют следующим образом. Посредством взаимодействия соединительных резьбовых элементов 7, стягивающих фланцы устьевого оборудования 1,2, обеспечивается уплотнение уплотнительным металлическим кольцом 3 вследствие взаимодействия с уплотняемыми поверхностями кольцевых канавок фланцев (уплотнение металл - металл). In the dynamic position, the elements of the flange connection of the wellhead equipment interact as follows. Through the interaction of the connecting threaded elements 7, tightening the flanges of the wellhead equipment 1,2, a sealing by a metal sealing ring 3 is ensured due to interaction with the sealing surfaces of the annular grooves of the flanges (metal-metal seal).

Одновременно вследствие взаимодействия упругих уплотнительных колец 5 с уплотняемыми поверхностями фланцевого соединения 6 в замкнутых кольцевых объемах обеспечиваются дополнительные уплотнения фланцевого соединения устьевого оборудования. At the same time, due to the interaction of the elastic sealing rings 5 with the sealing surfaces of the flange connection 6 in the closed annular volumes, additional seals of the flange connection of the wellhead equipment are provided.

Следовательно, в предложенном новом техническом решении фланцевого соединения устьевого оборудования обеспечивается надежность герметизации оборудования, выполняются требования пожарной безопасности и требования экологической безопасности. Consequently, the proposed new technical solution for the flange connection of the wellhead equipment ensures the reliability of the equipment sealing, fire safety requirements and environmental safety requirements are met.

По уровню технического решения предложенное фланцевое соединение устьевого оборудования просто в изготовлении, удобно в эксплуатации, конкурентноспособно и его использование в производстве обеспечит положительный технико-экономический эффект за счет увеличения срока эксплуатации оборудования, ресурсосбережения при эксплуатации на нефтегазодобывающих и нефтегазоперерабатывающих промышленных предприятиях Российской Федерации и за рубежом. According to the level of technical solution, the proposed flange connection of the wellhead equipment is easy to manufacture, convenient to operate, competitive and its use in production will provide a positive technical and economic effect by increasing the life of the equipment and saving resources when operating at oil and gas producing and oil and gas processing industrial enterprises of the Russian Federation and abroad .

Источники информации
1. ГУЛЬЯНЦ Г. М. Справочное пособие по противовыбросовому оборудованию скважин. Москва, Недра, 1983, с. 37-39, прототип.Sources of information
1. GULYANTS G. M. Reference manual on blowout preventer equipment for wells. Moscow, Nedra, 1983, p. 37-39, prototype.

2. ГОСТ 28 919-91. Фланцерое соединение устьевого оборудования. Типы, основные параметры и размеры. 2. GOST 28 919-91. Wellhead flange connection. Types, basic parameters and sizes.

3. КОЛЕСНИКОВ Л.П. и др. Соединения трубопроводов, Справочник. Москва, Издательство стандартов, 1988, т. 2, с. 59. 3. Kolesnikov L.P. and other Pipeline connections, Handbook. Moscow, Publishing house of standards, 1988, v. 2, p. 59.

Claims

A flange connection of the wellhead equipment comprising a sealing metal ring in the flange grooves and connecting threaded elements in the holes of the flanges, characterized in that the sealing metal ring has ring grooves made at its ends, and is provided with elastic rings installed in the said ring grooves of the ring to interact with surfaces of annular grooves of flanges.