RU55418U1

RU55418U1 - VALVE DEVICE

Info

Publication number: RU55418U1
Application number: RU2006106351/22U
Authority: RU
Inventors: Таслия Магруфовна Муртазина; Айслу Илгизаровна Горбунова; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов; Марат Фагимович Асадуллин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2006-08-10

Abstract

Предложение относится к добыче нефти и может быть использовано для стравливания газа из затрубного пространства скважины в выкидную линию. Клапанное устройство включает полый корпус с входным и выходным патрубками, а также радиальным и осевым каналами. В осевом канале размещен клапан, состоящий из герметично подвижной втулки, пружины опираемой на регулируемый негерметичный стакан, установленный в осевом канале. Во внутренней полости втулки с возможностью герметичного осевого перемещения расположен палец, снабженный со стороны входного патрубка - передним, а с противоположной стороны - задним кольцевыми упорами, имеющими возможность взаимодействия, соответственно с передним и задним торцом втулки, при этом палец подпружинен посредством пружины от стакана к втулке. Входной патрубок соосно и жестко соединен с полым корпусом в противоположном стакану направлении. Выходной патрубок сообщен с радиальным каналом, который герметично перекрыт в исходном положении подвижной втулкой, снабженной радиальными каналами под шарики и наружной кольцевой проточкой, в которой размещено стопорное кольцо. В осевом канале полого корпуса между радиальным каналом и стаканом выполнена кольцевая выборка под шарики, подпираемые изнутри втулки пальцем. На наружной поверхности пальца выполнена кольцевая проточка, выполненная с возможностью взаимодействия с шариками. В осевом канале между кольцевой выборкой и регулировочной заглушкой выполнена цилиндрическая выборка с возможностью взаимодействия со стопорным кольцом, размещенным в наружной кольцевой проточкой втулки. В полом корпусе выполнен дополнительный радиальный канал, не перекрываемый втулкой и снабженный манометром. Предлагаемое клапанное устройство позволяет регулировать давление открытия клапана непосредственно в процессе работы с постоянным контролем давления, а исключение привода запорного органа, выполненного в виде поворотного вентиля, позволяет повысить герметичность устройства и продлить его срок службы.The proposal relates to oil production and can be used to bleed gas from the annulus of a well into a flow line. The valve device includes a hollow body with inlet and outlet nozzles, as well as radial and axial channels. In the axial channel there is a valve consisting of a hermetically movable sleeve, a spring supported on an adjustable leaky cup installed in the axial channel. In the inner cavity of the sleeve with the possibility of tight axial movement, there is a finger equipped with a front and, on the opposite side, rear annular stops that can interact with the front and rear ends of the sleeve, respectively, while the finger is spring-loaded from the cup to sleeve. The inlet pipe is coaxially and rigidly connected to the hollow body in the opposite direction to the glass. The outlet pipe is in communication with a radial channel, which is hermetically closed in its initial position by a movable sleeve provided with radial channels for the balls and an outer annular groove in which the retaining ring is placed. In the axial channel of the hollow body between the radial channel and the glass, an annular selection is made for balls supported by a finger from the inside of the sleeve. On the outer surface of the finger is made an annular groove made with the possibility of interaction with the balls. In the axial channel between the annular sampling and the adjusting plug, a cylindrical sampling is made with the possibility of interaction with the retaining ring located in the outer annular groove of the sleeve. An additional radial channel is made in the hollow body, which is not covered by a sleeve and equipped with a pressure gauge. The proposed valve device allows you to adjust the opening pressure of the valve directly during operation with constant pressure control, and the exception of the drive of the shut-off element, made in the form of a rotary valve, can improve the tightness of the device and extend its service life.

Description

Предложение относится к добыче нефти и может быть использовано для стравливания газа из затрубного пространства скважины в выкидную линию.The proposal relates to oil production and can be used to bleed gas from the annulus of a well into a flow line.

Известен обратный клапан (Справочник по добыче нефти / В.В.Андреев, К.Р.Уразаков, В.У.Далимов и др.; Под редакцией К.Р.Уразакова. - 2000 г., стр.94-96 - аналог) для перепуска газа из затрубного пространства в выкидную линию, входящий в состав оборудования устья скважин ОУ 140-146/168-65А и ОУ 140-146/168-65Б, состоящий из седла и подпружиненного шарика.Known check valve (Handbook of oil production / V.V. Andreev, K.R. Urazakov, V.U. Dalimov and others; Edited by K.R. Urazakov. - 2000, p. 94-96 - analogue ) for transferring gas from the annulus to the flow line, which is part of the wellhead equipment OU 140-146 / 168-65A and OU 140-146 / 168-65B, consisting of a saddle and a spring ball.

Недостатком данного устройства является то, что обратный клапан, входящий в состав оборудования устья скважины только перепускает газ через себя, но не позволяет перекрыть канал из затрубного пространства в выкидную линию, что необходимо при проведении технологических операций в процессе подземного и капитального ремонта скважин, таких как глушение, промывка и тому подобных, в связи с чем перед обратным клапаном требуется установка пробкового крана или вентиля, а это ведет к увеличению металлоемкости конструкции.The disadvantage of this device is that the check valve, which is part of the equipment of the wellhead only bypasses gas through itself, but does not allow to block the channel from the annulus to the flow line, which is necessary when carrying out technological operations in the process of underground and workover, such as jamming, flushing and the like, in connection with which a check valve or valve is required before the check valve, and this leads to an increase in the metal consumption of the structure.

Наиболее близким по технической сущности является клапанное устройство (Свидетельство РФ на полезную модель №20536, МПК 7 Е 21 В 34/02, опубл. БИ №31 от 10.11.2001 г.), включающее полый корпус а осевым каналом, размещенные в нем клапан, состоящий из седла и запорного органа, подвижную подпружиненную втулку и штуцер, а также входной патрубок и выполненный по торцу корпуса выходной патрубок, при этом на торец корпуса, противоположный выходному патрубку, установлен стакан, при этом в корпусе выполнены приемная и размещенные по обе стороны от нее промежуточные полости, гидравлически соединенные друг с другом осевым каналом, подвижная втулка одним торцом жестко связана с запорным органом клапана, а с другого ее торца установлена пружина, связанная со штоком регулировочного устройства, установленного по торцу стакана, при этом запорный орган клапана выполнен с осевым проходным каналом, штуцер размещен в промежуточной полости со стороны выходного патрубка, на внешней поверхности втулки закреплены уплотнительные элементы, а входной патрубок сообщен с приемной полостью посредством радиального канала.The closest in technical essence is the valve device (Certificate of the Russian Federation for utility model No. 20536, IPC 7 E 21 V 34/02, publ. BI No. 31 dated 10.11.2001), including a hollow body and an axial channel, the valve located in it consisting of a saddle and a locking member, a movable spring-loaded sleeve and a fitting, as well as an inlet pipe and an outlet pipe made at the end of the housing, and a glass is installed at the end of the housing opposite the outlet pipe, while the receiving and placed on both sides are made in the housing from her in between cavities hydraulically connected to each other by an axial channel, the movable sleeve with one end is rigidly connected to the valve shut-off element, and a spring is installed from its other end connected with the rod of the adjusting device installed at the end of the glass, while the valve shut-off is made with an axial passage channel, the fitting is placed in the intermediate cavity from the side of the outlet pipe, sealing elements are fixed on the outer surface of the sleeve, and the inlet pipe is in communication with the receiving cavity by means of a radially channel.

Недостатками данного устройства являются:The disadvantages of this device are:

во-первых, давление, при котором происходит открытие клапана не контролируется непосредственно на самом устройстве (отсутствует манометр), в связи с чем не возможно firstly, the pressure at which the valve opens is not controlled directly on the device itself (there is no pressure gauge), and therefore it is not possible

в процессе работы отследить при каком именно давлении происходит открытие клапана;in the process of operation to track at what particular pressure the valve opens;

во вторых, сложность конструкции, обусловленная большим количеством узлов и деталей;secondly, the complexity of the design, due to the large number of nodes and parts;

в-третьих, сальниковая набивка привода запорного органа, выполненного в виде поворотного вентиля не долговечна, и в процессе частых открытий и закрытий происходит ее износ, и как следствие потеря герметичности, в связи с чем требуется постоянный контроль и обслуживание устройства.thirdly, the stuffing box packing of the shut-off valve actuator, made in the form of a rotary valve, is not durable, and during frequent openings and closures its wear occurs and, as a result, loss of tightness, and therefore constant monitoring and maintenance of the device is required.

Задачей полезной модели является упрощение конструкции клапанного устройства, с возможностью регулирования давление открытия клапана непосредственно в процессе работы и контролем давления, а также повышение герметичности устройства.The objective of the utility model is to simplify the design of the valve device, with the ability to control the valve opening pressure directly during operation and pressure control, as well as increasing the tightness of the device.

Поставленная задача решается предлагаемым клапанным устройством, включающим полый корпус с входным и выходным патрубками, а также с радиальным и осевым каналами, в котором размещен клапан, состоящий из герметично подвижной втулки, пружины, опираемой на регулируемый негерметичный стакан, установленный в осевом канале.The problem is solved by the proposed valve device, comprising a hollow body with inlet and outlet nozzles, as well as with radial and axial channels, in which a valve is located, consisting of a hermetically movable sleeve, a spring supported by an adjustable leaky cup installed in the axial channel.

Новым является то, что во внутренней полости втулки с возможностью герметичного осевого перемещения расположен палец, снабженный со стороны входного патрубка - передним, а с противоположной стороны - задним кольцевыми упорами, имеющими возможность взаимодействия со втулкой, при этом палец задним кольцевым упором подпружинен от стакана к втулке, при этом входной патрубок соосно и жестко соединен с полым корпусом в противоположном стакану направлении, а выходной патрубок сообщен с радиальным каналом, который герметично перекрыт в исходном положении втулкой, снабженной радиальными каналами под шарики и наружной кольцевой проточкой, в которой размещено стопорное кольцо, причем в осевом канале полого корпуса между радиальным каналом и стаканом выполнена кольцевая выборка под шарики, подпираемые изнутри втулки пальцем, на наружной поверхности которого выполнена кольцевая проточка, выполненная с возможностью взаимодействия с шариками, кроме того, в осевом канале полого корпуса между кольцевой выборкой и стаканом выполнена цилиндрическая выборка с возможностью взаимодействия со стопорным кольцом, при этом в полом корпусе выполнен дополнительный радиальный канал, не перекрываемый втулкой и снабженный манометром.New is that in the inner cavity of the sleeve with the possibility of tight axial movement there is a finger equipped with a front ring on the inlet pipe side and a rear ring stop having the ability to interact with the sleeve on the opposite side, while the finger is spring loaded from the glass to the rear ring stop sleeve, while the inlet pipe is coaxially and rigidly connected to the hollow body in the opposite direction to the cup, and the outlet pipe is in communication with the radial channel, which is hermetically closed in the original m position with a sleeve equipped with radial channels for the balls and an outer annular groove in which the retaining ring is placed, and in the axial channel of the hollow body between the radial channel and the cup an annular selection is made for balls, supported from the inside of the sleeve by a finger, on the outer surface of which an annular groove is made, made with the possibility of interaction with the balls, in addition, in the axial channel of the hollow body between the annular selection and the glass made a cylindrical sample with the possibility of interaction tviya with locking ring, wherein the hollow body is formed in an additional radial passage, do not overlap the sleeve and provided with a pressure gauge.

На фигуре изображено предлагаемое клапанное устройство в продольном разрезе.The figure shows the proposed valve device in longitudinal section.

Клапанное устройство включает полый корпус 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками, а также радиальным 4 и осевым 5 каналами. В осевом канале 5 размещен клапан, The valve device includes a hollow body 1 with input 2 and output 3 nozzles, as well as radial 4 and axial 5 channels. In the axial channel 5 there is a valve

состоящий из герметично подвижной втулки 6, пружины 7, опираемой на регулируемый негерметичный стакан 8, установленный в осевом канале 5.consisting of a hermetically movable sleeve 6, a spring 7, supported by an adjustable untight cup 8, mounted in the axial channel 5.

Во внутренней полости втулки 6 с возможностью герметичного осевого перемещения расположен палец 9, снабженный со стороны входного патрубка 2 - передним 10, а с противоположной стороны - задним 11 кольцевыми упорами, имеющими возможность взаимодействия со втулкой 6, при этом палец 9 задним кольцевым упором 11 подпружинен посредством пружины 7 от стакана 8 к втулке 6. Входной патрубок 2 соосно и жестко соединен с полым корпусом 1 в противоположном стакану 8 направлении. Выходной патрубок 3 сообщен с радиальным каналом 4, который герметично перекрыт в исходном положении втулкой 6, снабженной радиальными каналами 12 под шарики 13 и наружной кольцевой проточкой 14, в которой размещено стопорное кольцо 15 (например, выполненное разрезным из пружинной стали круглого сечения). Стопорное кольцо 15 находится в наружной кольцевой проточке 14 втулки 6 в сжатом состоянии, когда клапан закрыт (см. фигуру) и в разжатом состоянии, когда клапан открыт.In the inner cavity of the sleeve 6 with the possibility of tight axial movement is a finger 9, provided on the inlet pipe 2 side with a front 10, and on the opposite side with a rear 11 ring stops that can interact with the sleeve 6, while the finger 9 with the rear ring stop 11 is spring loaded by means of a spring 7 from the cup 8 to the sleeve 6. The inlet pipe 2 is coaxially and rigidly connected to the hollow body 1 in the opposite direction to the cup 8. The outlet pipe 3 is in communication with the radial channel 4, which is hermetically sealed in its initial position by a sleeve 6 provided with radial channels 12 for the balls 13 and an outer annular groove 14 in which the retaining ring 15 is placed (for example, made of a split circular steel from spring steel). The retaining ring 15 is in the outer annular groove 14 of the sleeve 6 in a compressed state when the valve is closed (see the figure) and in the expanded state when the valve is open.

В осевом канале 5 полого корпуса 1 между радиальным каналом 4 и стаканом 8 выполнена кольцевая выборка 16 под шарики 13, подпираемые изнутри втулки 6 пальцем 9. На наружной поверхности пальца 9 выполнена кольцевая проточка 17, выполненная с возможностью взаимодействия с шариками 13. В осевом канале 5 полого корпуса 1 между кольцевой выборкой 16 и стаканом 8 выполнена цилиндрическая выборка 18 с возможностью взаимодействия со стопорным кольцом 15, размещенным в наружной кольцевой проточкой 14 втулки 6.In the axial channel 5 of the hollow body 1 between the radial channel 4 and the glass 8, an annular sample 16 is made for balls 13, supported from the inside of the sleeve 6 by a finger 9. On the outer surface of the finger 9, an annular groove 17 is made that can interact with the balls 13. In the axial channel 5 of the hollow body 1 between the annular sample 16 and the glass 8, a cylindrical sample 18 is made with the possibility of interaction with the retaining ring 15, placed in the outer annular groove 14 of the sleeve 6.

В полом корпусе 1 выполнен дополнительный радиальный канал 19, не перекрываемый втулкой 6 и снабженный манометром 20 с помощью которого проводят настройку клапанного устройства и контроль в процессе работы.In the hollow body 1, an additional radial channel 19 is made, which is not blocked by the sleeve 6 and equipped with a pressure gauge 20 with the help of which the valve device is adjusted and monitored during operation.

Несанкционированные перетоки жидкости исключаются уплотнительными элементами 21, 22.Unauthorized fluid flows are excluded by the sealing elements 21, 22.

Клапанное устройство работает следующим образом.The valve device operates as follows.

Клапанное устройство в сборе устанавливают в состав оборудования устья скважины (например, в составе ОУ 140-146/168-65А или ОУ 140-146/168-65Б) для стравливания газа из затрубного пространства скважины в выкидную линию, путем заворота клапанного устройства входным патрубком 2 в эксплуатационную колонну, а выходной патрубок 3 соединяют с выкидной линией (на фигуре не показано).The valve assembly is installed in the wellhead equipment (for example, as part of OS 140-146 / 168-65A or OS 140-146 / 168-65B) for bleeding gas from the annulus of the well into the flow line by turning the valve device inlet 2 into the production casing, and the outlet pipe 3 is connected to the flow line (not shown in the figure).

Далее производят настройку клапанного устройства.Next, configure the valve device.

Пружину 7 путем заворота или отворота стакана 8 в полый корпус 1 настраивают на определенное давление (например, 5,0 МПа), при котором клапан должен открыться, то The spring 7 by turning or turning the cup 8 into the hollow body 1 is adjusted to a certain pressure (for example, 5.0 MPa), at which the valve should open, then

есть втулка 6 должна переместится относительно полого корпуса 1 и открыть радиальный канал 4 полого корпуса 1.there is a sleeve 6 should move relative to the hollow body 1 and open the radial channel 4 of the hollow body 1.

В процессе работы скважины газ по затрубному пространству эксплуатационной колонны поднимается вверх по входному патрубку 2 и поступает в осевой канал 5. Давление в осевом канале 5 полого корпуса 1 возрастает и воздействует на передний кольцевой упор 10 пальца 9.During the operation of the well, the gas rises up the inlet pipe 2 through the annulus of the production casing and enters the axial channel 5. The pressure in the axial channel 5 of the hollow body 1 increases and acts on the front annular stop 10 of the finger 9.

По достижении в осевом канале 5 полого корпуса 1 давления открытия клапана, как отмечалось выше - 5,0 МПа, палец 9 перемещается в сторону стакана 8 сжимая пружину 7, при этом задний кольцевой упор 11 пальца 7 выходит из взаимодействия со втулкой 6, причем в процессе перемещения пальца 9 втулка 6 остается неподвижной относительно полого корпуса 1.Upon reaching the opening pressure of the valve in the axial channel 5 of the hollow body 1, as noted above - 5.0 MPa, the finger 9 moves toward the cup 8 compressing the spring 7, while the rear annular stop 11 of the finger 7 goes out of interaction with the sleeve 6, and the process of moving the finger 9, the sleeve 6 remains stationary relative to the hollow body 1.

Перемещение пальца 9 продолжается до тех пор, пока шарики 13 попадут в кольцевую проточку 17, выполненную на наружной поверхности пальца 9, при этом шарики 13 выпадают из кольцевой выборки 16 полого корпуса 1.The movement of the finger 9 continues until the balls 13 get into the annular groove 17 made on the outer surface of the finger 9, while the balls 13 fall out of the ring sample 16 of the hollow body 1.

В этот момент, перемещение пальца 9 относительно втулки 6 прекращается и уже втулка 6 смещается в сторону стакана 8 относительно полого корпуса 1, сжимая пружину 7. Перемещение втулки 6 происходит до тех пор, пока стопорное кольцо 15, находящееся в наружной кольцевой проточкой 14 стакана 6 попадет в цилиндрическую выборку 18 полого корпуса 1, где происходит разжатие стопорного кольца 15, и фиксация втулки 6 относительно полого корпуса 1. Клапан открывается, то есть радиальный 4 и осевой 5 каналы полого корпуса 1 гидравлически сообщаются между собой, перепуская газ в выкидную линию (на фигуре не показано).At this moment, the movement of the finger 9 relative to the sleeve 6 is stopped and the sleeve 6 is already shifted towards the cup 8 relative to the hollow body 1, compressing the spring 7. The movement of the sleeve 6 occurs until the retaining ring 15 located in the outer ring groove 14 of the glass 6 will fall into the cylindrical sample 18 of the hollow body 1, where the locking ring 15 is unloaded, and the sleeve 6 is fixed relative to the hollow body 1. The valve opens, i.e., the radial 4 and axial 5 channels of the hollow body 1 are hydraulically connected to each other, letting gas into the flow line (not shown in the figure).

По мере стравливания газа в выкидную линию, давление в осевом канале 5 полого корпуса 1 падает, и в определенный момент, когда давление во входном 2 и выходном 3 патрубках устройства выравнится, возвратная сила пружины 7 передавит стопорное кольцо 15, фиксирующее втулку 6 относительно полого корпуса 1 в цилиндрической выборке 18, вызывая сжатие стопорного кольца 15.As the gas is discharged into the flow line, the pressure in the axial channel 5 of the hollow body 1 drops, and at a certain moment, when the pressure in the inlet 2 and outlet 3 nozzles of the device equalizes, the return force of the spring 7 transfers the retaining ring 15, fixing the sleeve 6 relative to the hollow body 1 in a cylindrical sample 18, causing compression of the retaining ring 15.

В результате стопорное кольцо 15 сжимается, утопая в наружной кольцевой проточке 14 втулки 6. Втулка 6 перемещается в сторону входного патрубка 2 относительно полого корпуса 1 за счет возвратной силы пружины 7 до тех пор, пока шарики 13 попадут в кольцевую выборку 16 полого корпуса 1, при этом шарики 10 выпадают из кольцевой проточки 17 пальца 9. Перемещение втулки 6 относительно полого корпуса 1 прекращается, и клапан закрывается (втулка 6 герметично отсекает радиальный канал 4 от осевого канала 5 полого корпуса 1). Далее уже палец 9, освободившийся от взаимодействия с шариками As a result, the retaining ring 15 is compressed, immersed in the outer annular groove 14 of the sleeve 6. The sleeve 6 is moved towards the inlet pipe 2 relative to the hollow body 1 due to the return force of the spring 7 until the balls 13 fall into the ring sample 16 of the hollow body 1, while the balls 10 fall out of the annular groove 17 of the finger 9. The movement of the sleeve 6 relative to the hollow body 1 is stopped, and the valve closes (the sleeve 6 hermetically cuts off the radial channel 4 from the axial channel 5 of the hollow body 1). Next is finger 9, freed from interaction with balls

13, за счет возвратной силы пружины 7 перемещается относительно втулки 6 до тех пор, пока своим задним кольцевым упором 11 упрется во втулку 6.13, due to the return force of the spring 7 moves relative to the sleeve 6 until then, with its rear annular stop 11 abuts against the sleeve 6.

Давление открытия клапана в процессе работы контролируется с помощью манометра 20, связанного с осевым каналом 5 полого корпуса 1 посредством дополнительного радиального канала 19 и может регулироваться, начиная с нуля и выше непосредственно в процессе работы клапанного устройства, путем отворота либо заворота стакана 8.The opening pressure of the valve during operation is controlled by a manometer 20 connected to the axial channel 5 of the hollow body 1 by means of an additional radial channel 19 and can be adjusted starting from zero or higher directly during operation of the valve device by opening or turning the cup 8.

Предлагаемое клапанное устройство позволяет регулировать давление открытия клапана непосредственно в процессе работы с постоянным контролем давления, а исключение привода запорного органа, выполненного в виде поворотного вентиля, позволяет повысить герметичность устройства и продлить его срок службы.The proposed valve device allows you to adjust the opening pressure of the valve directly during operation with constant pressure control, and the exception of the drive of the shut-off element, made in the form of a rotary valve, can improve the tightness of the device and extend its service life.

Claims

Valve device, comprising a hollow body with inlet and outlet nozzles, as well as with radial and axial channels, in which a valve is placed, consisting of a hermetically movable sleeve, a spring supported on an adjustable leaky cup installed in the axial channel, characterized in that in the inner a sleeve cavity with the possibility of hermetic axial movement of the finger is located, provided on the inlet pipe side with a front and, on the opposite side, with rear annular stops that can interact with a sleeve, while the finger with the rear annular stop is spring-loaded from the cup to the sleeve, while the inlet pipe is coaxially and rigidly connected to the hollow body in the opposite direction to the cup, and the outlet pipe is in communication with the radial channel, which is sealed in its original position by a sleeve equipped with radial channels under balls and the outer annular groove in which the circlip is placed, and in the axial channel of the hollow body between the radial channel and the glass, an annular selection is made for the balls, supported from the inside and bushings with a finger on the outer surface of which an annular groove is made, capable of interacting with balls, in addition, in the axial channel of the hollow body between the annular sampling and the glass, a cylindrical sampling is made with the possibility of interaction with the retaining ring, with an additional radial a channel not covered by a sleeve and equipped with a pressure gauge.