ЗАПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ ОТСЕЧКИ ШЛЕЙФА ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ
STOP AND CONTROL DEVICE FOR AUTOMATIC ISOLATION OF GAS WELL PIPELINE

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к отключающим устройствам, в которых энергия потока протекающей среды приводит в действие запорный механизм, и может быть использовано для установки на скважинах газоконденсатных месторождений для автоматического перекрытия трубопровода высокого давления при аварийном понижении давления в нем.
Известно устройство отсекающее, содержащее корпус, расположенный в нем поворотный запорный орган, выполненный в виде накладываемых одна на другую двух поворотных заслонок, одна из которых - разгрузочная - с отверстием, а другая - глухая, перекрывающая отверстие разгрузочной заслонки, удерживающий запорный орган в открытом положении фиксатор и чувствительный элемент, выполненный в виде нагруженного пружинами штока, при этом шток чувствительного элемента связан с фиксатором, причем фиксатор удерживает в открытом положении разгрузочную поворотную заслонку с отверстием, при этом глухая поворотная заслонка выполнена с упором и установлена с возможностью взаимодействия упором со штоком чувствительного элемента (патент РФ №2249138, 7МПК F16K 17/04, 39/04, 02.06.2003 г.).
Известно устройство отсекающее, содержащее корпус, расположенный в нем поворотный запорный орган, выполненный в виде накладываемых одна на другую двух поворотных заслонок, одна из которых - разгрузочная - с отверстием, а другая - глухая, перекрывающая отверстие разгрузочной заслонки, удерживающий запорный орган в открытом положении фиксатор с упорами и чувствительный элемент, выполненный в виде нагруженного пружинами штока, причем шток чувствительного элемента связан с фиксатором, а фиксатор упорами удерживает в открытом положении разгрузочную поворотную заслонку с отверстием, при этом глухая поворотная заслонка выполнена с упором, причем упор глухой поворотной заслонки выполнен в виде пластины с отверстием для прохода фиксатора с упорами и расположен над разгрузочной поворотной заслонкой с возможностью взаимодействия с упорами фиксатора после срабатывания разгрузочной поворотной заслонки (патент РФ №2313714, 7МПК F16K 17/04, 39/04, 10.03.2006 г.).
Недостатком известных устройств является невозможность после срабатывания их автоматического открытия при повышении давления в трубопроводе до рабочего.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является устройство для отсечки шлейфа газовой скважины, содержащее установленный в газовом шлейфе запорный механизм с рабочей полостью управления и пилотный клапан, выполненный в виде подпружиненного трехпозиционного распределителя, связанного первым каналом с источником управляющей среды, а вторым - с полостью управления запорного механизма, при этом устройство снабжено третьим и четвертым каналами с установленными в них обратными клапанами, первый из которых сообщает рабочую полость управления с газовым шлейфом до запорного механизма, а второй - пилотный клапан с газовым шлейфом после запорного механизма, причем пилотный клапан в одном положении сообщает между собой первый и второй каналы, а в другом - второй и четвертый (патент СССР № 1822477, 7МПК F16K 17/34, 29.03.1991 г.).
Недостатком известного устройства является невозможность регулирования расхода газа газовой скважины и автоматического поддержания заданного расхода ингибитора, подаваемого в шлейф для предотвращения гидратообразования, соответствующего установленному расходу газа.
Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого осуществлялось регулирование расхода газа газовой скважины и автоматическое поддержание заданного расхода ингибитора, подаваемого в шлейф для предотвращения гидратообразования, соответствующего установленному расходу газа.
Для достижения названного технического результата, запорно-регулирующее устройство для автоматической отсечки шлейфа газовой скважины содержит установленный в газовом шлейфе запорный механизм с входным и выходным каналами и рабочей полостью управления, а также пилотный клапан, выполненный в виде подпружиненного распределителя, связанного первым каналом с источником управляющей среды, а вторым - с полостью управления запорного механизма, при этом устройство снабжено третьим и четвертым каналами с установленным в последнем обратным клапаном, первый из которых сообщает рабочую полость управления с входным каналом запорного механизма, а второй - пилотный клапан с выходным каналом запорного механизма, причем пилотный клапан в одном положении сообщает между собой первый и второй каналы, а в другом - второй и четвертый.
Заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что запорный механизм выполнен запорно-регулирующим с регулируемым упором, причем рабочая полость управления представляет собой подпоршневую полость поршневого привода, а надпоршневая полость, в которой расположен регулируемый упор, через сквозной осевой канал в штоке поршня соединена с входным каналом, при этом подпружиненный распределитель выполнен двухпозиционным и установлен над поршневым приводом с образованием полости, соединенной с выходным каналом, а в третьем канале перед входным каналом установлен блок дозирования ингибитора.
Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где изображен продольный разрез устройства в закрытом положении.
Устройство содержит запорно-регулирующий механизм 1 с входным 2 и выходным 3 каналами, регулируемым упором 4 и рабочей полостью управления 5, установленный в газовом шлейфе. Рабочая полость управления представляет собой подпоршневую полость поршневого привода 6, а надпоршневая полость 7, в которой расположен регулируемый упор, через сквозной осевой канал 8 в штоке 9 поршня 10 соединена с входным каналом. Над поршневым приводом с образованием полости 11, соединенной с выходным каналом, установлен пилотный клапан 12 со штоком-золотником 13, выполненный в виде подпружиненного двухпозиционного распределителя с каналами 14, 15, сообщенными между собой для разгрузки штока-золотника. Шток-золотник нагружен пружиной 16 для установки давления срабатывания от понижения гайкой 17. Пилотный клапан связан первым каналом 18 с источником управляющей среды - линией 19 нагнетания ингибитора гидратообразования, а вторым каналом 20 - с полостью управления запорно-регулирующего механизма. Устройство снабжено также третьим 21 и четвертым 22 каналами с установленным в последнем обратным клапаном 23. Третий канал сообщает рабочую полость управления с входным каналом запорно-регулирующего механизма, а четвертый - пилотный клапан с выходным каналом запорно-регулирующего механизма. В третьем канале перед входным каналом запорно-регулирующего механизма установлен блок дозирования ингибитора (например, БРМ 1) 24, предназначенный для автоматического поддержания заданного расхода ингибитора, подаваемого в шлейф газовой скважины с целью предупреждения гидратообразования. Пилотный клапан в одном положении сообщает между собой первый и второй каналы, а в другом - второй и четвертый.
Устройство работает следующим образом. В исходном положении (открыто) шток-золотник 13 под действием давления газа в шлейфе находится в крайнем верхнем положении, сообщая источник управляющей среды - линию 19 нагнетания ингибитора гидратообразования через первый канал 18 с пилотным клапаном 12 и далее через второй канал 20 с полостью управления 5 запорно-регулирующего механизма 1. В результате подачи ингибитора гидратообразования под давлением, всегда превышающим давление газа в шлейфе на 0,5-1,0 МПа, в полости управления 5 происходит открытие запорно-регулирующего механизма 1 для прохода газа и одновременно через третий канал 21, блок дозирования ингибитора 24 происходит ввод ингибитора гидратообразования во входной канал 2 запорно-регулирующего механизма 1. Вращением регулируемого упора 4 необходимо установить проходное сечение запорно-регулирующего механизма 1, соответствующее требуемому по технологии расходу газа, при этом блок дозирования ингибитора 24 необходимо настроить на расход ингибитора, обеспечивающий предупреждение гидратообразования в шлейфе с требуемым расходом газа.
При аварийном понижении давления в шлейфе ниже установленного пружиной 16 и гайкой 17 усилие пружины 16 преодолевает выталкивающее усилие от давления газа на шток-золотник 13 и выталкивает его вниз в крайнее нижнее положение. При этом разъединяются первый канал 18 и второй канал 20 и прекращается поступление ингибитора гидратообразования из линии 19 в полость управления 5 запорно-регулирующего механизма 1 и через третий канал 21, блок дозирования ингибитора 24 во входной канал 2 запорно-регулирующего механизма 1. Одновременно второй канал 20 сообщается через четвертый канал 22 и обратный клапан 23 с выходным каналом запорно-регулирующего механизма 1. В результате этого давление ингибитора гидратообразования в полости управления 5 запорно-регулирующего механизма 1 падает до давления газа в выходном канале 3 запорно-регулирующего механизма 1, который закрывается, прекращая подачу газа.
Для автоматического открытия устройства подают газ в шлейф за устройством (через байпасную линию или от сборного пункта газа), в результате чего давление в выходном канале 3 устройства повышается и после того, как оно превысит давление, установленное пружиной 16 и гайкой 17, шток-золотник 13 перемещается в крайнее верхнее положение, сообщая источник управляющей среды - линию 19 нагнетания ингибитора гидратообразования через первый канал 18 с пилотным клапаном 12 и далее через второй канал 20 с полостью управления 5 запорно-регулирующего механизма 1. В результате подачи ингибитора в полость управления 5 происходит открытие запорно-регулирующего механизма 1 для прохода газа и одновременно через третий канал 21, блок дозирования ингибитора 24 осуществляется ввод ингибитора гидратообразования во входной канал 2 запорно-регулирующего механизма 1.
Благодаря такой конструкции осуществляется автоматическое перекрытие газового шлейфа при аварийном понижении давления в нем и автоматическое его открытие после повышения давления в шлейфе за устройством выше аварийного с установленным расходом газа и автоматическим поддержанием заданного расхода ингибитора, подаваемого в шлейф для предотвращения гидратообразования, соответствующего установленному расходу газа.