SU1765359A1 - Наземное устройство дл перекрыти потока нефти из скважины - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности, а именно примен етс  дл  закрыти  прохода коллекторных линий скважин или магистральных трубопроводов в аварийных ситуаци х с целью предотвращени  утечки транспортируемой среды и загр знени  окружающей среды. В изобретении решаетс  вопрос создани  конструкции наземных устройств как с тарельчатым, так и с шаровым запорным органом. Управление ими осуществл етс  давлением самой транспортируемой среды как в автоматическом режиме, так и принудительно (местно или дистанционно) Решен также вопрос о новой постановке поворота шарового клапана при открытии и закрытии прохода клапана-отсекател . Он осуществл етс  при помощи свободно устанавливаемых тел качени  между кожухом и шаровым клапаном, которые позвол ют регулировать степень их контакта при помощи винтов, установленных на кожухе В данном устройстве поршень пилотного клапана , взаимодействующий с обратным клапаном , подпружинен. Благодар  этому обеспечиваетс  ускоренное стравливание давлени  из надпоршневой зоны клапана- отсекател  и его закрытие. 7 ил , 2 з п. ф-лы ел С

Description

Изобретение относитс  к нефтегазодобывающей промышленности, а именно устанавливаетс  на лини х, соедин ющих нефт ные и газовые скважины с коллектором , и предназначено дл  отсекани  перетока потока среды из скважины в случа х прорыва шлейфа; может быть установлено на любых магистральных трубопроводах, причем с различными интервалами, с целью уменьшени  до минимума пролива и загр знени  окружающей среды в аварийных ситуаци х , а также может быть использовано в фонтанных арматурах в качестве задвижек .

Известны наземные устройства, содержащие клапан-отсекатель и механизм управлени  им, включающий пилотный

клапан, св занный лини ми управлени  с клапаном-отсекателем, и имеющий верхний и нижние поршни, регулировочный шток и обратный клапан с целью клапан-отсекатель и пилотный клапан.

Однако такие наземные устройства металлоемки и сложны дл  изготовлени , не имеют полного прохода и менее надежны в работе, а среда, проход  через отверсти  затвора, выполненного в виде глухого штока с каналом дл  прохода жидкости, истирает рабочие поверхности затвора (клапана) и седла так, что они через непродолжительное врем  станов тс  неработоспособными . Такие наземные устройства выполнены в виде дифференциального клапана-отсекател , который может закрытьс  приувеличеXI

О СП

со ел ю

нии скорости потока жидкости даже в случае отсутстви  повреждений коллекторных линий скважины, а при уменьшении давлени  в лини х они могут вообще не закрытьс , поскольку закрытие запорного элемента требует необходимого усили  дл  сжати  пружин, удерживающих запорный орган в открытом состо нии. Конструкци  пилотного клапана этих наземных устройств такова, что закрытие его обратного клапана может происходить только при интенсивной и быстрой разр дке давлени  над нижним поршнем , удерживающим обратный клапан в открытом положении. Это св зано с тем, что подпружинен верхний поршень, а не ниж- ний и поэтому эффект пружины, способствующей быстрому возвращению поршн  в верхнее положение, утер н в известных конструкци х, Принцип действи  этих наземных устройств не позвол ет произво- дить принудительное закрытие их как при местном,так и дистанционном управлении в случае необходимости,

Известны также наземные устройства с пневмо- и гидроприводом, в основном при- мен ющиес  в фонтанных арматурах и по назначению установленные и на коллекторных лини х скважин, и на магистральных трубопроводах.

Однако такие наземные устройства ме- таллоемки, сложны по конструкции и дл  управлени  ими требуютс  специальные станции управлени  дл  создани  рабочего управл ющего давлени . В св зи с этим их применение в трубопроводах между сква- жинами и коллекторами, а также на магист- ральных трубопроводах экономически нецелесообразно.

Прототипом изобретени   вл етс  управл емые клапаны-отсекатели с полным проходом, устанавливаемые в скважине и имеющие тарельчатые или шаровые запорные элементы.

Такие клапаны-отсекатели могут быть применены с небольшим изменением в ка- честве наземного устройства дл  установки на коллекторных лини х скважин и на магистральных трубопроводах.

Однако дл  управлени  ими также требуетс  специальна  станци  управлени , металлоемка  и сложна , Дл  открыти  их требуетс  предварительное выравнивание давлени  над и под запорным элементом, в св зи с чем в них встроен уравнительный клапан, а при отсутствии его перед открыти- ем требуетс  создание над запорным элементом давлени  и тем самым создаетс  искусственное выравнивание давлени , которое возможно при больших дополнительных затратах и также нецелесообразно с

экономической точки зрени . Кроме того, эти управл емые клапаны-отсекатели с шаровым затвором имеют сложную технологию изготовлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности работы устройства, упрощение управлени  им и обеспечение возможности открыти  без предварительного выравнивани  давлени  над и под запорным элементом клапана-отсекател ,

Дл  этого конструкци  наземных устройств , содержаща  клапан-отсекатель и механизм управлени  им, включающий пилотный клапан, св занный лини ми управлени  с клапаном-отсекателем и имеющий верхний и нижний поршни, регулировочный шток и обратный клапан, снабжена ступенчатым подпружиненным поршнем, установленным концентрично в клапане-отсекателе с возможностью взаимодействи  с запорным элементом, и соленоидным клапаном, св занным лини ми управлени  с подпорш- невой камерой клапана-отсекател  и полостью пилотного клапана между верхним и нижним поршн ми, при этом последний выполнен подпружиненным, а площадь сечени  клапана-отсекател  вместе расположени  ступенчатого поршн  больше площади сечени  седла клапана-отсекател  под его запорный элемент, выполненный тарельчатым или шаровым и имеющий кожух с размещенными в нем с возможностью взаимодействи  с шаром телами качени .

На фиг.1 показано положение тарельчатого запорного органа клапана-отсекател  и обратного клапана пилота при транспортировке и после монтажа наземного устройства; на фиг.2 - положение шарового запорного органа клапана-отсекател  и пилота при транспортировке и после монтажа наземного устройства; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 и 5 - соответственно рабочее состо ние запорных органов клапа- нов-отсекателей и обратного клапана пилота наземных устройств, на фиг.6 - разрез Б-Б на фиг.4; на фиг.7 - разрез В-В на фиг.4.

I Вариант исполнени  наземного устройства дл  перекрыти  потока из скважин

Наземное устройство (см. фиг.1 и 2) содержит клапан-отсекатель 1, с корпусом которого соединен отвод 2 и быстросъемное соединение 3. Внутри корпуса 1 размещен подпружиненный поршень 4, образующий с корпусом надпорщневую камеру а и под- поршневую камеру б, тарельчатый клапан 5, соединенный с седлом 6 через ось 7 и прижатый к нему пружинами кручени  8. С отводом 2 через вентиль 9 соединен пилотный клапан 10, внутри которого размещен

подпружиненный клапан 11, подпружиненный поршень 12 и свободно установленный верхний поршень 13, который взаимодействует с регулировочным штоком 14. Между верхним 13 и нижним 12 поршн ми образуетс  герметична  камера а, а под нижним поршнем - разр дна  камера г,

Камера д над обратным клапаном 11, котора  образуетс  при его открытом состо нии , камера в, а также камера а клапа- на-отсекател  1 и соленоидный клапан 15 сообщаютс  между собой давлением среды (см. фиг.2 направленные стрелки) через трубки управлени  16.

Дл  предварительного открыти  клапа- на-отсекател  (при помощи ручного насоса или подключением любого другого источника создани  давлени ) и корпусу клапана- отсекател  в одной плоскости с быстросъемным соединением 3 подсоединен обратный клапан 17 (см. фиг.З).

Изобретение с тарельчатым клапаном осуществл етс  следующим образом,

После установки и монтажа вентиль 9 закрываетс , навинчиваетс  регулировочный шток 1 пилотного клапана 10, который через верхний поршень 13, нижний поршень 12 передвигаетс  вниз и его хвостова  часть открывает обратный клапан 11.

Далее через обратный клапан 17 клапа- на-отсекател  1 в камере а Создаетс  дав- ление и поршень 4, двига сь вниз, откидывает тарельчатый клапан 5 вокруг оси 7, открыва  проход.

После этого, например, задвижка фонтанной арматуры открываетс  и начинаетс  поступление среды в коллектор под определенным давлением.

После этого вентиль 9 открываетс  и это давление через камеру д и трубку управлени  16 одновременно поступает в камеры а, в и соленоидный клапан 15.

Далее регулировочный шток 14 возвращаетс  в первоначальное положение и под действием давлени  в камере в верхний поршень 13 также поднимаетс  наверх до упора в шток 14, а нижний поршень 12 под действием этого же давлени  остаетс  в нижнем положении, удержива  обратный клапан 11 пилота 10 в открытом состо нии, тем самым обеспечиваетс  автоматический режим управлени  клапаном-отсекателем 1.

В случае прорыва трубопровода давление в камерах а и в резко падает и под действием освобожденных пружин поршень 12 мгновенно поднимаетс  наверх, обратный клапан 11 закрываетс .

Одновременно мгновенно поднимаетс  наверх и поршень 4 клапана-отсекател  1

под действием освобожденной пружины благодар  ускоренной разр дке камер б, , а также трубки управлени  соответ- ственночерез штуцеры 18(см. направление

стрелки на фиг. 1). В случае необходимости принудительного закрыти  клапана-отсекател  1 местное нажатием кнопки или дистанционно подачей сигнала с диспетчерского пульта достаточно привести в дей0 ствие соленоидный клапан 15, который обеспечит стравливание давлени  из камер а и в и трубки управлени  16 одновременно через штуцер 18 пилотного клапана 10 и через себ  и клапан-отсекатель закро5 етс .

Дл  повторного открыти  клапана-отсекател  1 необходимо повторить всю работу, описанную дл  первоначального открыти . II Вариант исполнени  наземного уст0 ройства дл  перекрыти  потока из скважин. II Вариант исполнени  наземного устройство отличаетс  от I конструкцией запор- ного органа клапана-отсекател  1 и механизмом его открыти  и закрыти .

5 Наземное устройство содержит клапан- отсекатель 19с шаровым запорным органом, состоит из шарового клапана 20, удерживаемого седлом 21 при помощи двух плеч 22, расположенных друг против друга и взаимо0 действующих с плоской поверхностью е шарового клапана 20. На поверхности е профрезирована канавка и. Шаровой клапан 20, плечи 2 2 расположены внутри кожуха 23, на поверхности которого имеютс 

5 четыре резьбовых отверсти  ж, через которые свободно установлены четыре тела качени  24, причем два из них контактируют с поверхностью е и два - с канавкой и шарового клапана 20. Степень контакта тел

0 качени  24 с поверхностью е и канавкой и регулируетс  винтами 25, Благодар  такой конструкции обеспечиваетс  плавный поворот шарового клапана 20 при открытии и закрытии.

5 Седла 21 жестко св заны с поршнем 26, верхнее положение которого соответствует закрытому состо нию шарового клапана 20, что обеспечиваетс  пружиной 27.

Изобретение с шаровым запорным ор0 ганом осуществл етс  по его первоначальному открытию, закрытию в аварийных ситуаци х автоматически, а также местное и дистанционное закрытие через соленоидный клапан.

5 Отличаетс  механизмом поворота шарового клапана 20, при котором под действием давлени  среды в надпоршневой камере а седло 21 совместно с поршнем 26, сжима  пружину 27, двигаютс  вниз. При этом, поскольку кожух 23 не двигаетс 

телом качени  24, заставл ют шаровой клапан 20 плавно вращатьс , тем самым проход клапана-отсекател  19 открываетс . В процессе закрыти  происходит обратное действие , а именно из-за стравливани  давлени  среды из камеры а седло 21 с поршнем 26 под действием освобожденной пружины 27 возвращаетс  в первоначальное положение , При этом плечи 23 возвращают шаровой клапан тоже в первоначальное положение, одновременно заставл   его вращатьс  вокруг тел качени  24, тем самым закрываетс  проход клапана-отсекател  19.

Благодар  созданию конструкции наземных устройств по изобретению значительно повышаетс  надежность конструкции, упрощаетс  технологи  изготовлени , значительно уменьшаетс  металлоемкость, обеспечиваетс  управление ими помимо автоматического режима также принудительно местно и дистанционно . Кроме того, внедрение одного предлагаемого наземного устройств ориентировочно даст экономический эффект более 2290 руб.

Claims (3)

1. Наземное устройство дл  перекрыти  потока нефти из скважины, содержащее клапан-отсекатель и механизм управлени  им, включающий пилотный клапан, св занный лини ми управлени  с клапаном-отсе-

кателем и имеющий верхний и нижние поршни , регулировочный шток и обратный клапан , отличающеес  тем, что, с целью повышени  надежности в работе устройства , упрощени  управлени  им и обеспечени  возможности открыти  без предварительного выравнивани  давлени  над и под запорным элементом клапана-отсекател , оно снабжено ступенчатым подпружиненным поршнем, установленным концентрично в клапане-отсекателе с возможностью взаимодействи  с запорным элементом, и соленоидным клапаном, св занным лини ми управлени  с подпоршне- вой камерой клапана-отсекател  и полостью пилотного клапана между верхним и нижним поршн ми, при этом последний выполнен подпружиненным, а площадь сечени  клапана-отсекател  s месте расположени  ступенчатого поршн  больше площади сечени  седла клапана-отсекател  под его запорный элемент,

2.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что запорный элемент выполнен тарельчатым,

3.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что запорный элемент выполнен шаровым и имеет кожух с размещенными в нем с возможностью взаимодействи  с шаром телами качени .

Фиг.1

1

Ъ

ft

69C99AL

Фи.г.5

.&Ј

9и,г б

н Ж

ЈЈ

Ј)

Риг. 7