RU2807371C1

RU2807371C1 - Check well valve

Info

Publication number: RU2807371C1
Application number: RU2023124273A
Authority: RU
Inventors: Евгений Владимирович Тимин
Original assignee: Евгений Владимирович Тимин
Filing date: 2023-09-20
Publication date: 2023-11-14

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to valve engineering, and can be used to transfer gas from the annulus of a wellhead valve to the discharge line and prevent flows of the produced medium into the annulus of a wellhead valve. A wellhead check valve containing a body made in the form of a tee, the inlet and outlet holes of which are made on the same axis, and an actuator is mounted in the side hole. The actuator is made in the form of a cylindrical boss, inside which, orthogonally to the channel of fluid movement inside the valve, a cylinder is mounted with bypass holes in its side walls and with shut-off and control elements located inside it. These elements are made in the form of a spring and a locking ball. The cylinder is mounted in such a way that its lower end is located above the inner wall of the housing and the flow of the conductive medium.

EFFECT: creation of a reliable check valve with low hydraulic resistance to the flow of the conducted medium in the flow line of the wellhead valve.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к арматуростроению, и может быть использовано для перепуска газа из затрубного пространства устьевой арматуры в линию выкида и предотвращения перетоков добываемой среды в затрубное пространство устьевой арматуры [F16K 15/00, F16K 15/04, F16K 17/02].The invention relates to mechanical engineering, namely to valve engineering, and can be used to bypass gas from the annulus of wellhead valves into the discharge line and prevent flows of the produced medium into the annulus of wellhead valves [F16K 15/00, F16K 15/04, F16K 17/02 ].

Из уровня техники известен КЛАПАН ОБРАТНЫЙ СБРОСОВЫЙ [RU93480, опубл.: 27.04.2010], предназначенный для предотвращения попадания рабочей среды в сопутствующую среду, а также для сброса избыточного давления сопутствующей среды в основной канал, по которому проходит поток рабочей среды. Обратный клапан содержит корпус, в котором жестко укреплен стакан с размещенной в нем гильзой. В стакане и гильзе выполнены каналы, в гильзу установлены шток, зафиксированный втулкой, пружина и шарик. Стакан и гильза соединены между собой конической резьбой.Known from the prior art is a RETURN RELEASE VALVE [RU93480, publ.: 04/27/2010], designed to prevent the working medium from entering the accompanying medium, as well as to relieve excess pressure of the accompanying medium into the main channel through which the flow of the working medium passes. The check valve contains a body in which a glass with a sleeve placed in it is rigidly secured. Channels are made in the glass and sleeve; a rod, fixed by a sleeve, a spring and a ball are installed in the sleeve. The glass and the sleeve are connected to each other by a conical thread.

Также известен КЛАПАН ОБРАТНЫЙ НЕЗАМЕРЗАЮЩИЙ [RU122739, опубл.: 10.12.2012], который содержит трубчатый корпус, сваренный со стаканом, в канале которого размещен обратный затвор с входным и выходным каналами и между стаканом и трубчатым корпусом установлена проставка, внутри которой пропущен выходной канал обратного затвора, а каналы, соединяющие обратный затвор с трубчатым корпусом выполнены с характеристикой конфузора, и конец выходного канала, пропущенного через проставку, располагается между осью трубчатого корпуса и стенкой последнего, соединенного с проставкой.Also known is the ANTI-FREEZE CHECK VALVE [RU122739, publ.: 12/10/2012], which contains a tubular body welded to a glass, in the channel of which there is a check valve with inlet and outlet channels, and between the glass and the tubular body there is a spacer installed, inside of which there is an outlet channel check valve, and the channels connecting the check valve to the tubular body are made with the characteristics of a confuser, and the end of the output channel passed through the spacer is located between the axis of the tubular body and the wall of the latter connected to the spacer.

Наиболее близким по технической сущности является КЛАПАН ОБРАТНЫЙ НЕЗАМЕРЗАЮЩИЙ [RU 124348, опубл.: 20.01.2013], который содержит корпус, сваренный со стаканом, с размещенным в канале последнего обратным затвором, выходной конец проходного канала которого соединен с внутренней полостью трубчатого корпуса, а входной охвачен патрубком, нормально расположенным к трубчатому корпусу, ось стакана расположена параллельно оси трубчатого корпуса, а проходной канал стакана выполнен с характеристикой конфузора, при этом в стакане выполнены проходные каналы, соединенные с внутренней полостью трубчатого корпуса.The closest in technical essence is the NON-FREEZE CHECK VALVE [RU 124348, publ.: 01/20/2013], which contains a body welded to a glass, with a check valve placed in the channel of the latter, the outlet end of the passage channel of which is connected to the internal cavity of the tubular body, and the inlet is covered by a branch pipe normally located to the tubular body, the axis of the glass is located parallel to the axis of the tubular body, and the passage channel of the glass is made with the characteristics of a confuser, while the glass has passage channels connected to the internal cavity of the tubular body.

Недостатком аналогов и прототипа является их конструктивная сложность, негативно влияющая на их надежность, а также небольшое сечение для выброса газа из затрубного пространства в выкидную линию устьевой арматуры, что увеличивает гидросопротивление потока проводимой среды в выкидной линии устьевой арматуры.The disadvantage of the analogues and the prototype is their design complexity, which negatively affects their reliability, as well as the small cross-section for gas release from the annulus into the wellhead valve flow line, which increases the hydraulic resistance of the flow of the conductive medium in the wellhead valve flow line.

Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.The objective of the invention is to eliminate the shortcomings of the prototype.

Техническим результатом изобретения является создание надежного обратного клапана, обладающего низким гидросопротивлением потока проводимой среды в выкидной линии устьевой арматуры.The technical result of the invention is the creation of a reliable check valve with low hydraulic resistance to the flow of the conducted medium in the flow line of the wellhead valve.

Указанный технический результат достигается тем, что клапан обратный устьевой, содержащий корпус, выполненный в виде тройника, входное и выходное отверстия которого выполнены на одной оси, а в боковом отверстии смонтирован исполнительный механизм, отличающийся тем, что исполнительный механизм выполнен в виде цилиндрической бобышки, внутри которой ортогонально каналу движения жидкости внутри клапана смонтирован цилиндр с перепускными отверстиями в его боковых стенках и с размещенными внутри него запорно-регулирующими элементами, выполненными в виде пружины и запорного шара, при этом цилиндр смонтирован таким образом, что его нижний торец расположен выше внутренней стенки корпуса и потока проводимой среды.The specified technical result is achieved by the fact that a wellhead check valve contains a body made in the form of a tee, the inlet and outlet openings of which are made on the same axis, and an actuator is mounted in the side hole, characterized in that the actuator is made in the form of a cylindrical boss, inside in which, orthogonally to the channel of fluid movement inside the valve, a cylinder is mounted with bypass holes in its side walls and with shut-off and control elements located inside it, made in the form of a spring and a check ball, while the cylinder is mounted in such a way that its lower end is located above the inner wall of the housing and flow of the conducted medium.

В частности, в противоположной размещению исполнительного механизма боковой стенке корпуса выполнено отверстие для обслуживания исполнительного механизма, закрытое заглушкой.In particular, in the side wall of the housing opposite to the placement of the actuator, there is a hole for servicing the actuator, closed with a plug.

В частности, с нижнего торца цилиндра выполнено перепускное отверстие.In particular, a bypass hole is made at the lower end of the cylinder.

В частности, бобышка исполнительного механизма смонтирована к корпусу разъемным или неразъемным соединением.In particular, the boss of the actuator is mounted to the housing by a detachable or permanent connection.

На фигуре 1 показан клапан обратный устьевой в разрезе, на которой обозначено: 1 – корпус, 2 - бобышка для обслуживания, 3 – цилиндр, 4 – седло, 5 – пружина, 6 – запорный шар, 7 – фиксатор с технологическим отверстием, 8 – бобышка, 9 – заглушка, 10 – перепускное отверстие.Figure 1 shows a cross-section of a wellhead check valve, which is marked: 1 - body, 2 - boss for maintenance, 3 - cylinder, 4 - seat, 5 - spring, 6 - check ball, 7 - retainer with a technological hole, 8 - boss, 9 – plug, 10 – bypass hole.

Осуществление изобретенияCarrying out the invention

Клапан обратный устьевой состоит из корпуса 1, выполненного в виде тройника, входное и выходное отверстия которого выполнены с двух противоположных торцов корпуса 1 и расположены на одной оси, а третье отверстие, выполненное в боковой стенке корпуса 1 и расположенное ортогонально оси корпуса 1, соединяющей входное и выходное отверстия, выполнено для монтажа к нему исполнительного механизма. The wellhead check valve consists of a body 1, made in the form of a tee, the inlet and outlet openings of which are made from two opposite ends of the body 1 and are located on the same axis, and the third hole is made in the side wall of the body 1 and is located orthogonal to the axis of the body 1 connecting the inlet and an outlet hole made for mounting an actuator to it.

С противоположной стороны предусмотрено резьбовое отверстие, исполненное приваркой бобышки 2, для монтажа и обслуживания исполнительного механизма. Исполнительный механизм состоит из цилиндрической бобышки 8, внутри которой поперек смонтирована перегородка с осевым отверстием, в котором смонтирован цилиндр 3, в диаметрально противоположных боковых стенках которого выполнены перепускные отверстия 10. С нижнего торца цилиндра 3, размещаемого внутри корпуса 1 клапана, выполнено осевое перепускное отверстие 10. Длина цилиндра 3 и его монтаж в бобышке 8 исполнительного механизма выполнен таким образом, что нижний торец цилиндра 3 расположен выше внутренней стенки корпуса 1, другими словами, исполнительный механизм вынесен из зоны движения газонефтяной смеси.On the opposite side there is a threaded hole made by welding a boss 2 for installation and maintenance of the actuator. The actuator consists of a cylindrical boss 8, inside of which a partition with an axial hole is mounted transversely, in which a cylinder 3 is mounted, in the diametrically opposite side walls of which bypass holes 10 are made. An axial bypass hole is made at the lower end of the cylinder 3, located inside the valve body 1 10. The length of the cylinder 3 and its installation in the boss 8 of the actuator is designed in such a way that the lower end of the cylinder 3 is located above the inner wall of the housing 1, in other words, the actuator is removed from the zone of movement of the gas-oil mixture.

Внутри цилиндра 3 размещены запорно-регулирующие элементы, выполненные в виде пружины сжатия 5, своим нижним торцом опирающейся на нижний торец цилиндра 3. На пружине внутри цилиндра 3 расположен запорный шар 6.Inside the cylinder 3 there are shut-off and control elements made in the form of a compression spring 5, with its lower end resting on the lower end of the cylinder 3. A locking ball 6 is located on the spring inside the cylinder 3.

Верхний торец цилиндра 3 снабжен внутренней резьбой, к которой смонтирован с помощью соответствующей наружной резьбы фиксатор 7, предназначенный для фиксации седла 4 и имеющий технологическое отверстие для перепуска газа, выполненный коаксиально, при этом запорный шар 6 выполнен диаметром, превышающим внутренний диаметр седла 4 с возможностью запирания его, а длина пружины 5 выполнена такой, что в ненагруженном состоянии упомянутая пружина 5 обеспечивает прижатие запорного шара 6 к седлу 4 и соответственно перекрытие отверстия седла 4, а в нагруженном состоянии пружина 5 обеспечивает открытие внутреннего отверстия седла 4 и сообщение упомянутого отверстия через перепускные отверстия 10 с внутренним объемом корпуса 1 клапана.The upper end of the cylinder 3 is equipped with an internal thread, to which a retainer 7 is mounted using a corresponding external thread, designed to fix the seat 4 and having a technological hole for gas bypass, made coaxially, while the locking ball 6 is made with a diameter exceeding the internal diameter of the seat 4 with the possibility locking it, and the length of the spring 5 is made such that in the unloaded state, the mentioned spring 5 ensures the pressing of the locking ball 6 to the seat 4 and, accordingly, the closing of the hole of the seat 4, and in the loaded state, the spring 5 ensures the opening of the internal hole of the seat 4 and communication of the said hole through the bypass 10 holes with internal volume of 1 valve body.

Бобышка 8 к корпусу 1 клапана может быть смонтирована как неразъемным (сварным), так и разъемным (резьбовым) соединением. The boss 8 to the valve body 1 can be mounted with either a one-piece (welded) or detachable (threaded) connection.

Клапан обратный устьевой используют следующим образом.The wellhead check valve is used as follows.

Клапан обратный устьевой монтируют на линии выкида устьевой арматуры, при этом верхнее входное отверстие исполнительного механизма сообщено с затрубным пространством устьевой арматуры.The wellhead check valve is mounted on the wellhead valve discharge line, with the upper inlet of the actuator communicating with the wellhead valve annulus.

Избыточный газ из затрубного пространства поступает сверху через технологическое отверстие в фиксаторе 7 и седло 4 и создает давление на запорный шар 6. Запорный шар 6 под давлением сжимает пружину 5 и открывает внутреннее отверстие седла 4 и обеспечивает сообщение затрубного пространства через перепускные отверстия 10 цилиндра 3 с выкидным трубопроводом устьевой арматуры, в котором постоянно движется добываемая среда с плюсовой температурой.Excess gas from the annulus enters from above through the technological hole in the retainer 7 and the seat 4 and creates pressure on the shut-off ball 6. The shut-off ball 6 under pressure compresses the spring 5 and opens the internal hole of the seat 4 and ensures communication of the annulus through the bypass holes 10 of the cylinder 3 with flowline of the wellhead fittings, in which the produced medium is constantly moving at a positive temperature.

При падении давления газа запорный шар 6, толкаемый пружиной 5 поднимается к седлу 4 и перекрывает обратный поток добываемой среды в затрубное пространство устьевой арматуры. По мере накопления давления газа в газовом трубопроводе весь цикл повторяется.When the gas pressure drops, the shut-off ball 6, pushed by the spring 5, rises to the seat 4 and blocks the return flow of the produced medium into the annulus of the wellhead fittings. As gas pressure accumulates in the gas pipeline, the entire cycle repeats.

Целевой фонд для применения обратного клапана - скважины с дебитом жидкости более 500 м³ в сутки и газовым фактором <100 м³/тонн. При данном режиме истечения температура жидкости на устье скважины не снижается ниже +20°С и не позволяет клапану «замерзнуть».The target fund for the use of a check valve is wells with a liquid flow rate of more than 500 m ³ per day and a gas factor <100 m ³ /ton. With this flow mode, the fluid temperature at the wellhead does not drop below +20°C and does not allow the valve to “freeze”.

В холодный период времени в случае необходимости предусматривается термоизоляция места расположения клапана, либо подогрев места расположения клапана индукционными или иными подогревателями.During cold periods, if necessary, thermal insulation of the valve location is provided, or heating of the valve location using induction or other heaters is provided.

Таким образом, благодаря тому, что весь исполнительный механизм расположен в газовом пространстве и расположен выше внутренней стенки корпуса 1, т.е. вынесен из зоны движения газонефтяной смеси, при этом происходит минимальное гидросопротивление потоку добываемой среды, в выкидной линии устьевой арматуры исключается воздействие механических примесей из добываемой среды на элементы исполнительного механизма, а за счет расположения оси цилиндра 3 ортогонально оси потока проводимой среды, увеличивается проходное сечение для выброса газа, тем самым увеличивается пропускная способность, за счет чего также происходит снижение затрубного и забойного давления, также за счет размещения исполнительного механизма в затрубном пространстве, подводящего газ патрубку, происходит упрощение всей конструкции, так как нет необходимости в установке дополнительного стакана между линией выкида и затрубным пространством устьевой арматуры, тем самым также происходит и снижение материалоемкости всей конструкции.Thus, due to the fact that the entire actuator is located in the gas space and is located above the inner wall of the housing 1, i.e. removed from the zone of movement of the gas-oil mixture, in this case there is minimal hydraulic resistance to the flow of the produced medium, in the flow line of the wellhead valve the influence of mechanical impurities from the produced medium on the elements of the actuator is eliminated, and due to the location of the axis of the cylinder 3 orthogonal to the flow axis of the conducted medium, the flow area for gas release, thereby increasing the throughput capacity, due to which the annular and bottomhole pressure is also reduced, also due to the placement of the actuator in the annular space supplying gas to the nozzle, the entire design is simplified, since there is no need to install an additional glass between the discharge line and the annular space of the wellhead fittings, thereby also reducing the material consumption of the entire structure.

Claims

1. A wellhead check valve containing a body made in the form of a tee, the inlet and outlet openings of which are made on the same axis, and an actuator is mounted in the side hole, characterized in that the actuator is made in the form of a cylindrical boss, inside which it is orthogonal to the channel of fluid movement A cylinder is mounted inside the valve with bypass holes in its side walls and with shut-off and control elements located inside it, made in the form of a spring and a shut-off ball, while the cylinder is mounted in such a way that its lower end is located above the inner wall of the housing and the flow of the conducting medium.

2. The wellhead check valve according to claim 1, characterized in that in the side wall of the housing opposite to the placement of the actuator there is a hole for servicing the actuator, closed with a plug.

3. Wellhead check valve according to claim 1, characterized in that a bypass hole is made at the lower end of the cylinder.

4. The wellhead check valve according to claim 1, characterized in that the actuator boss is mounted to the body with a detachable or permanent connection.