RU2175380C1

RU2175380C1 - Discrete pipe union

Info

Publication number: RU2175380C1
Application number: RU2000106594/03A
Authority: RU
Inventors: В.В. Лапин; В.В. Антропов; Г.Л. Рыбаков; В.П. Семенов; Н.Т. Осипов
Original assignee: Закрытое акционерное общество завод "Измерон"
Priority date: 2000-03-14
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2001-10-27

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry, particularly, control fittings in recovery of oil and gas, also applicable in other fields of engineering for discrete control of liquid and gas flows. SUBSTANCE: pipe union has body with cylindrical bore hole accommodating ball lock with seat and coupling. Cylindrical bore hole has stages of large and small diameters. Small diameter stage is adjacent to ball lock from opposite side of seat and gas cavity whose area is not less than that of seat hole. Ball lock has blind hole along coupling axis with diameter larger than or equal to diameter of seat hole. Made from ball lock, in plane perpendicular to its axis, are holes of different size coming to external surface of ball lock so than distance between them is not less than diameter of seat hole. Installed on coupling is arrow located against division made on body with designation of hole size and found just against seat hole. Body has through holes communicating external surface of body with stages of large and small diameters, respectively. EFFECT: reliable discrete control of liquid or gas flow for preset value by variation of flow rate due to change of hole sizes planned and introduced into pipe union design. 3 dg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к регулирующим устройствам, которые устанавливаются на линейном выходе устьевой арматуры при добыче электроцентробежными и штанговыми насосами, и может быть использовано в других областях техники для дискретного регулирования потока жидкости и газа. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to control devices that are installed on the linear outlet of wellhead valves during production by electric centrifugal and sucker rod pumps, and can be used in other fields of technology for discrete control of fluid and gas flows.

Известен многоступенчатый штуцер, снабженный стержнями, которые размещены в рабочих камерах, образованных установленными последовательно пластинами, а боковые поверхности рабочих камер образованы выполненными на периферии торцов каждой пластины хвостовиками в виде втулок. Торцы стержней установлены в пазовых отверстиях втулок, см. патент Российской Федерации N 2012781 по кл. E 21 В 43/12, опубл. 1994 г. Known multi-stage fitting, equipped with rods that are placed in the working chambers formed by sequentially installed plates, and the side surfaces of the working chambers are formed on the periphery of the ends of each plate shanks in the form of bushings. The ends of the rods are installed in the grooves of the bushings, see the patent of the Russian Federation N 2012781 according to class. E 21 B 43/12, publ. 1994

Однако этот штуцер обеспечивает только дросселирование потока нефти, газа, воздуха. However, this fitting only provides throttling of the flow of oil, gas, air.

Известен механически регулируемый штуцер, представляющий собой поворотную коническую обойму со штуцерующими отверстиями различного диаметра, оси которых перпендикулярны оси обоймы. Обойма установлена в корпусе, который также выполнен со штуцерующими отверстиями круглого или овального сечения различного размера, причем отверстия меньшего размера расположены в нижней части корпуса. В верхней части корпуса выполнен подпружиненный шарик и прижимной винт, взаимодействующий с блокировочными пазами, см. патент Российской Федерации N 2002045 по кл. E 21 В 43/12, опубл. 1993 г. Known mechanically adjustable fitting, which is a swivel conical sleeve with fitting holes of various diameters, the axes of which are perpendicular to the axis of the holder. The clip is installed in the housing, which is also made with plating holes of round or oval cross-section of various sizes, with smaller holes located in the lower part of the housing. In the upper part of the housing, a spring-loaded ball and a clamping screw interacting with the locking grooves are made, see the patent of the Russian Federation N 2002045 according to cl. E 21 B 43/12, publ. 1993 year

Однако этот штуцер не осуществляет дискретное регулирование именно изменением производительности истечения объема. However, this fitting does not carry out discrete regulation precisely by changing the volume flow rate.

Известно устройство, имеющее корпус, в котором размещены шаровой затвор с седлом и муфтой, см. патент Российской Федерации N 2000510 по кл. F 16 К 5/20, опубл. 1993 г. A device is known having a housing in which a ball valve with a seat and a sleeve is located, see patent of the Russian Federation N 2000510 in class. F 16 K 5/20, publ. 1993 year

В этом устройстве осуществить надежное регулирование невозможно, так как нет данных о размере перекрываемого отверстия. In this device, it is impossible to carry out reliable regulation, since there is no data on the size of the blocked hole.

Известно устройство, имеющее корпус с цилиндрической проточкой, в котором размещены шаровой затвор с седлом и муфтой, см. патент США N 5944051 по кл. А 16 К 005/10, опубл. 1999 г. A device is known having a body with a cylindrical groove in which a ball valve with a seat and a sleeve is placed, see US Pat. No. 5,944,051 for class. A 16 K 005/10, publ. 1999 year

Данное техническое решение принято за прототип настоящего изобретения. This technical solution is taken as a prototype of the present invention.

Однако оно обладает недостатком. However, it has a disadvantage.

В устройстве прототипа при регулировании потока жидкости и газа невозможно определить объем истечения в данный момент даже при наличии манометра. In the prototype device, when regulating the flow of liquid and gas, it is impossible to determine the volume of outflow at a given moment even with a pressure gauge.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи получения надежного регулирования потока жидкости или газа на заданную величину дискретным изменением производительности истечения объема, проходящего через штуцер. The present invention is based on the solution of the problem of obtaining reliable regulation of the flow of liquid or gas by a predetermined value by a discrete change in the performance of the expiration of the volume passing through the nozzle.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в штуцере дискретном, имеющем корпус с цилиндрической проточкой, в котором размещены шаровой затвор с седлом и муфтой, цилиндрическая проточка выполнена со ступенями большего и меньшего диаметра, ступень меньшего диаметра находится в соприкосновении с шаровым затвором с противоположной стороны от седла и имеет полость размером не меньше площади отверстия седла, а затвор имеет глухое отверстие вдоль оси муфты диаметром, большим или равным диаметру отверстия седла, из которого в плоскости, перпендикулярной его оси, выполнены отверстия различной величины, выходящие на наружную поверхность затвора так, что расстояние между ними не меньше диаметра отверстия седла, кроме того на муфте установлена стрелка, размещенная напротив деления, выполненного на корпусе, с обозначением размера отверстия, установленного напротив отверстия седла, а в корпусе выполнены сквозные отверстия, соединяющие наружную поверхность корпуса со ступенями меньшего и большего диаметра соответственно. According to the invention, this problem is solved due to the fact that in a discrete fitting having a body with a cylindrical groove in which a ball valve with a seat and a sleeve are located, the cylindrical groove is made with steps of a larger and smaller diameter, a step of a smaller diameter is in contact with a ball valve with the opposite side of the saddle and has a cavity no smaller than the area of the saddle hole, and the shutter has a blind hole along the axis of the coupling with a diameter greater than or equal to the diameter of the saddle hole from which holes of various sizes extending to the outer surface of the shutter so that the distance between them is not less than the diameter of the hole of the saddle, besides an arrow located opposite the division made on the housing, indicating the size of the hole installed opposite openings of the saddle, and through-holes are made in the casing, connecting the outer surface of the casing with steps of smaller and larger diameters, respectively.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна". The applicant has not identified sources containing information on technical solutions identical to the present invention, which allows us to conclude that it meets the criterion of "novelty."

За счет реализации отличительных признаков изобретения (в совокупности с признаками, указанными в ограничительной части формулы) достигаются важные новые свойства объекта. В предложенном техническом решении надежность регулирования потока жидкости или газа достигается:
- фиксированием положения шарового затвора таким образом, чтобы седло затвора было соосно с одним из отверстий, выполненных перпендикулярно оси глухого отверстия затвора и чтобы стрелка муфты показывала на деление на корпусе с обозначением этого отверстия;
- замером давления перед шаровым затвором и после него и определением перепада давления;
- определением объема проходящей через штуцер среды;
- переключением стрелки для смены размера отверстия соответственно обозначению деления на корпусе для получения необходимой производительности истечения жидкости или газа.Due to the implementation of the distinguishing features of the invention (in conjunction with the features indicated in the restrictive part of the formula), important new properties of the object are achieved. In the proposed technical solution, the reliability of regulating the flow of liquid or gas is achieved:
- fixing the position of the ball valve in such a way that the valve seat is aligned with one of the holes made perpendicular to the axis of the blind hole of the valve and that the arrow of the coupling indicates a division on the housing with the designation of this hole;
- measuring pressure before and after the ball valve and determining the pressure drop;
- determination of the volume of medium passing through the nozzle;
- by switching the arrows to change the size of the hole according to the designation of the division on the housing to obtain the required flow rate of the liquid or gas.

Достижение заявленного регулирования определяется выполнением проточки со ступенями большего и меньшего диаметра, размещением седла относительно ступеней, выполнение полости в одной из ступеней и отверстий в затворе и соотношение их размеров по отношению к диаметру отверстия седла; а также выполнение делений с обозначением размера отверстий на корпусе; а также выполнение сквозных отверстий в корпусе для ступени большего и меньшего диаметра. Achieving the claimed regulation is determined by making a groove with steps of a larger and smaller diameter, placing the saddle relative to the steps, making a cavity in one of the steps and holes in the shutter, and the ratio of their sizes with respect to the diameter of the saddle hole; as well as performing divisions with the designation of the size of the holes on the body; as well as making through holes in the housing for a step of a larger and smaller diameter.

Заявителю не известны какие-либо публикации, которые содержали бы сведения о влиянии отличительных признаков изобретения на достигаемый технический результат. В связи с этим, по мнению заявителя, можно сделать вывод о соответствии заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень". The applicant is not aware of any publications that would contain information on the influence of the distinguishing features of the invention on the achieved technical result. In this regard, according to the applicant, it can be concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - штуцер дискретный;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 шарового затвора в плоскости его отверстий и отверстия седла;
на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 - вид сверху на муфту с ее торца.The invention is illustrated by drawings, which depict:
in FIG. 1 - discrete fitting;
in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1 ball valve in the plane of its holes and the holes of the saddle;
in FIG. 3 is a view B in FIG. 1 is a top view of the coupling from its end.

Штуцер состоит из корпуса 1, в котором выполнены цилиндрическая проточка со ступенями меньшего диаметра 2 с полостью 3 и большего диаметра 4. В корпусе 1 установлен шаровой затвор 5 с муфтой 6, на которой размещена стрелка 7. Шаровой затвор 5 имеет торцевую поверхность 8, которая находится в соприкосновении с проточкой меньшего диаметра 2, и торцевую поверхность 9, которая находится в соприкосновении с проточкой большего диаметра 4, со стороны последней 9 расположено седло 10. На затворе 5 вдоль оси муфты 6 выполнено отверстие 11, из которого перпендикулярно оси выполнены отверстия 12 различного диаметра на наружную торцевую поверхность 9. Отверстия 12 размещены в плоскости седла 10. Стрелка 7 на муфте 6 установлена так, что находится над обозначением 15, выполненном на корпусе 1, того отверстия 12, которое в данный момент находится напротив седла 10. Кроме того, в корпусе 1 выполнены отверстия 13, сообщающие наружную поверхность корпуса с проточками 2 и 4, для установки приборов 14 измерения давления. The fitting consists of a housing 1, in which a cylindrical groove is made with steps of smaller diameter 2 with a cavity 3 and larger diameter 4. In the housing 1 there is a ball valve 5 with a sleeve 6 on which the arrow 7 is located. The ball valve 5 has an end surface 8, which is in contact with the groove of a smaller diameter 2, and the end surface 9, which is in contact with the groove of a larger diameter 4, is located on the side of the last 9 seat 10. On the shutter 5 along the axis of the coupling 6 there is a hole 11, from which the perpendi holes 12 of different diameters are made on the axial axis to the outer end surface 9. The holes 12 are placed in the plane of the seat 10. The arrow 7 on the sleeve 6 is installed so that it is located above the designation 15, made on the housing 1, of the hole 12, which is currently opposite saddles 10. In addition, holes 13 are made in the housing 1, communicating the outer surface of the housing with grooves 2 and 4, for installing pressure measuring instruments 14.

Работа со штуцером дискретным заключается в следующем. Work with a discrete fitting is as follows.

Штуцер дискретный устанавливается на линейном выходе устьевой арматуры. Муфтой 6 поворачивается шаровой затвор 5, имеющий отверстие 11 вдоль оси муфты, в положение, когда седло 10 размещено соосно с одним из отверстий 12. Стрелка 7 показывает на обозначение 15 установленного напротив седла 10 отверстия 12, диаметр которого известен. Жидкость через седло 10 со стороны торцевой поверхности 9 затвора 5, через отверстие 12, отверстие 11, полость 3 перетекает из одной ступени цилиндрической проточки 4 в другую 2, которая находится в соприкосновении с торцевой поверхностью 8. Приборами 14 производят замер давления перед шаровым затвором 5 и после него. Зная диаметр отверстия, перепад давления на нем и рабочую среду, жидкость или газ, легко определяют объем, проходящий через штуцер. Размер отверстий заранее запланирован и известен по показаниям стрелки на муфте. Для изменения производительности истечения жидкости или газа через штуцер поворачивают муфту 6 для смены отверстия 12 напротив седла 10. Работа со штуцером заканчивается отключением подачи жидкости. Discrete fitting is installed on the linear output of wellhead valves. The sleeve 6 rotates the ball valve 5, having a hole 11 along the axis of the sleeve, to the position when the seat 10 is aligned with one of the holes 12. Arrow 7 shows the designation 15 of the hole 12 opposite the seat 10, the diameter of which is known. The fluid through the seat 10 from the side of the end surface 9 of the valve 5, through the hole 12, the hole 11, the cavity 3 flows from one stage of the cylindrical groove 4 to another 2, which is in contact with the end surface 8. The devices 14 measure the pressure in front of the ball valve 5 and after him. Knowing the diameter of the hole, the pressure drop across it and the working medium, liquid or gas, it is easy to determine the volume passing through the fitting. The size of the holes is planned in advance and is known from the indications of the arrow on the coupling. To change the flow rate of fluid or gas through the nozzle, turn the sleeve 6 to change the hole 12 opposite the seat 10. Work with the nozzle ends with a shutdown of the fluid supply.

Предложенное устройство может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждается испытаниями опытных образцов в системах с устьевой арматурой при добыче нефти штанговыми насосами. The proposed device can be manufactured industrially, which is confirmed by testing prototypes in systems with wellhead valves for oil production by rod pumps.

Наличие в штуцере проточки со ступенями разного диаметра, выполнение отверстий в затворе, их расположение и соотношение размеров относительно седла; а также обозначение размеров отверстий на корпусе фиксируемых стрелкой муфты; а также наличие отверстий в корпусе в ступени большего и меньшего диаметра позволяет:
- обеспечить надежное регулирование пропуска среды на заданную величину;
- определить объем проходящей среды при соответствующем перепаде давления, размере отверстия и свойствах среды;
- изменить производительность истечения среды сменой размера отверстия.The presence in the nozzle grooves with steps of different diameters, the holes in the valve, their location and aspect ratio relative to the saddle; as well as the designation of the size of the holes on the housing fixed by arrow couplings; as well as the presence of holes in the housing in the steps of a larger and smaller diameter allows you to:
- to provide reliable control of the passage of the medium by a given value;
- determine the volume of the passing medium with the corresponding pressure drop, the size of the hole and the properties of the medium;
- change the flow rate of the medium by changing the size of the hole.

Claims

A discrete fitting having a body with a cylindrical groove in which a ball valve with a seat and a sleeve is located, characterized in that the groove is made with steps of a larger and smaller diameter, the step of a smaller diameter is in contact with the ball valve on the opposite side of the seat and has a cavity the size of not less than the area of the hole of the saddle, and the shutter has a blind hole along the axis of the coupling with a diameter greater than or equal to the diameter of the hole of the saddle, of which holes are made in a plane perpendicular to the axis personal sizes that go to the outer surface of the shutter so that the distance between them is not less than the diameter of the saddle hole, in addition, an arrow is installed on the coupling opposite the division made in the housing, indicating the size of the hole installed opposite the saddle hole, and in the housing through holes connecting the outer surface of the housing with steps of smaller and larger diameters, respectively.