Регулирующее клапанно-штуцерное устройство

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при регулировании расхода и предотвращении обратного потока жидкости в процессе закачки в системе поддержания пластового давления.
Известно штуцерное устройство быстроразъемного соединения устьевой арматуры (патент RU №176506, МПК E21B 33/03, F16L 41/06, опубл. 22.01.2018 в бюл. №3), включающее корпус, штуцерную колодку, штуцер, установленный на верхнюю торцевую поверхность штуцерной колодки. Устройство включает пластмассовую втулку, установленную на верхнюю торцевую поверхность штуцерной колодки, наружный диаметр которой совпадает с наружным диаметром фланца штуцерной колодки, червяк БРС с центральным сквозным цилиндрическим каналом, нижняя наружная боковая часть которого выполнена цилиндрической, остальная часть боковой наружной поверхности выполнена резьбовой, а верхний торец имеет форму углубленного конуса, при этом корпус устройства выполнен в виде гайки БРС, внутренний центральный канал которой включает последовательно размещенные сверху вниз: резьбовой участок для соединения с верхней рабочей струной, конус, жестко впрессованный в центральную часть гайки БРС.
Недостатками известного устройства являются:
ограниченные функциональные возможности устройства, связанные с отсутствием режима обратного клапана;
низкая надежность устройства, связанная с разрушением резьбовых соединений по причине коррозии и высоких скоростей движения воды.
Наиболее близким является штуцер-клапан (патент RU №2481462, МПК E21B 34/02, F16K 17/30, опубл. 10.05.2013 в бюл. №13), включающий цилиндрический корпус с центральным ступенчатым отверстием, штуцер, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, ограничитель перемещения с отверстием для протока жидкости. Корпус выполнен закрытым с одной стороны крышкой с отверстиями, в центральном отверстии которой размещена манжета, размещенный с другой стороны цилиндрического корпуса цилиндрический ограничитель перемещения, вокруг которого размещена пружина, внутри цилиндрического корпуса в уплотнительных элементах расположена с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрического корпуса в пределах от манжеты до цилиндрического ограничителя перемещения керамическая вставка с цилиндрическим отверстием внутри, контактирующая с пружиной, цилиндрический ограничитель перемещения при контакте с керамической вставкой выполнен с возможностью создания изолированной камеры, в которой размещена сжатая пружина, при этом площадь отверстий в крышке в 1,5-2,0 раза больше площади цилиндрического отверстия керамической вставки, а площадь поверхности цилиндра, дном которого является крышка, а верхом - керамическая вставка, соотносится к площади сечения цилиндрического отверстия керамической вставки как 1:(1,0-2,72).
Недостатками известного устройства являются:
низкая работоспособность устройства, связанная с разрушением уплотнительного элемента, применяемого в качестве клапана, который не выдерживает нагрузок и перепадов давления в процессе закачки жидкости. Ограничение хода уплотнительного элемента приводило к заклиниванию и неработоспособности устройства;
низкая надежность устройства, связанная с разрушением применяемой пружины для отталкивания и прижатия штуцера по причине коррозии и высоких скоростей движения воды. Из-за содержания загрязнений в закачиваемой воде полость движения пружины и штуцера забивалась, и требовалось частое проведение ревизии устройства;
сложность в обслуживании устройства, применяемая в устройстве технология замены штуцера посредством отворачивания крышки крепления на резьбовом соединении является неэффективной. Резьбовое соединение из-за коррозии за короткий период времени размывается и разрушается. В результате этого крышку штуцера невозможно открутить и оперативно в полевых условиях заменить штуцер. Требовалось применение специального инструмента или полная замена устройства.
Техническими задачами заявляемой полезной модели являются упрощение конструкции и повышение надежности работы регулирующего клапанно-штуцерного устройства, обеспечивающего регулирование расхода воды и одновременно предотвращение обратного потока жидкости, снижение металлоемкости конструкции, а также упрощение обслуживания возможностью оперативной замены штуцера в полевых условиях, расширением технологических возможностей эксплуатацией в условиях закачки коррозионного активных сточных вод.
Технические задачи решаются регулирующим клапанно-штуцерным устройством, включающим цилиндрический корпус с центральным ступенчатым отверстием, штуцер, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, ограничитель перемещения с отверстием для протока жидкости.
Новым является то, что устройство с одной стороны выполнено с тремя ступенчатыми отверстиями, обеспечивающими размещение штуцера, упорной шайбы, стопорного кольца, выполненных с отверстием посередине, с другой стороны в цилиндрическое отверстие установлен тарельчатый клапан, клапан закреплен неподвижной осью к корпусу и зажат стопорным и фиксирующим кольцами, между корпусом и клапаном установлено уплотнительное кольцо, при этом с размещенным на клапане посередине амортизатором.
На фиг. показано регулирующее клапанно-штуцерное устройство.
Сущность полезной модели.
Регулирующее клапанно-штуцерное устройство состоит из цилиндрического корпуса 1. Корпус 1 выполнен, как единое целое с тремя ступенчатыми отверстиями 2, 3, 4. Корпус 1 выполнен по размерам, позволяющим устанавливать его между стандартными фланцами устьевой нагнетательной арматуры системы ППД в любом ее месте, включая и после фланцев запорной арматуры, применяемой в системе ППД.
Цилиндрическое отверстие 2 в корпусе 1, обеспечивающее размещение штуцера 5, упорной шайбы 6, стопорного кольца 7. Штуцер 5 - стандартный штуцер, применяемый в системе поддержания ППД.
Упорная шайба 6, стопорное кольцо 7 выполнены с отверстием посередине для прохода жидкости. Упорная шайба 6 и стопорное кольцо 7 ограничивают возможность перемещения штуцера 5 в продольном обратном потоку жидкости направлении. Упорная шайба 6 фиксируется стопорным кольцом 7 в выступах 2' корпуса 1. Наличие быстросъемных крепежных упорной шайбы 6 и стопорного кольца 7 позволяет оперативно заменить штуцер в полевых условиях.
Фиксация штуцера 5 в корпусе 1 способствует уменьшению истирания, износа поверхности штуцера 5.
В цилиндрическое отверстие 4 установлен тарельчатый клапан 8. Тарельчатый клапан 8 закреплен неподвижной осью 9 к корпусу 1 и зажат стопорным 10 и фиксирующим 11 кольцами. Применение тарельчатого клапана 8 позволяет сильнее прижимать его к корпусу за счет его большей площади.
Между корпусом 1 и тарельчатым клапаном 8 установлено уплотнительное кольцо 12. Уплотнительное кольцо 12 выполнено из эластичного материала, позволяет плотно герметизировать пространство до и после тарельчатого клапана 8, и тем самым перекрывать поток движения жидкости в обратном направлении.
При этом на тарельчатом клапане 8 посередине размещен амортизатор 13 для смягчения ударных нагрузок при открытии тарельчатого клапана 8 в процессе прохождения потока жидкости.
Устройство работает следующим образом.
Корпус 1 с помощью стандартных применяемых в системе ППД шпилек посредством затягивания резьбового соединения устанавливают между фланцами устьевой нагнетательной арматуры системы ППД в любом ее месте, включая и после фланцев запорной арматуры, применяемой в системе ППД.
При этом поток скважинной жидкости проходит через стопорное кольцо 7, упорную шайбу 6, штуцер 5 с калиброванным отверстием и цилиндрическое отверстие 3 и протекает по направлению к тарельчатому клапану 8 (на фиг.).
Далее согласно заданному расходу жидкости поток скважинной жидкости давит на тарельчатый клапан 8 и, создавая избыточное давление, открывает тарельчатый клапан 8, тем самым пропуская поток жидкости.
При этом амортизатор 13 смягчает ударные нагрузки и предотвращает разрушение тарельчатый клапана 8. Далее жидкость проходит в пространство и коммуникации нагнетательной скважины.
При отключении процесса закачки и прекращении действия избыточного давления, под действием давления из скважины, тарельчатый клапан 8 плотно закрывается прижатием к уплотнительному кольцу 12.
Для замены штуцера 5 в устройстве необходимо вынуть стопорное кольцо 7, снять упорную шайбу 6, и вынуть штуцер 5 из цилиндрической полости корпуса 1.
Предлагаемая конструкция регулирующего клапанно-штуцерного устройства является простой с низкой металлоемкостью, надежной, обеспечивающей регулирование расхода воды и одновременно предотвращение обратного потока жидкости, а также упрощает обслуживание возможностью оперативной замены штуцера в полевых условиях, расширяет технологические возможности эксплуатацией в условиях закачки коррозионного активных сточных вод, увеличивает срок эксплуатации устройства.