Переключатель скважин многоходовой

Полезная модель относится к устройствам распределения потоков в трубопроводных системах и предназначена для использования, в частности, в качестве переключателя скважин в групповых замерных установках объектов нефтедобычи для переключения направления нефти от трубопроводов, проводящих нефть от добывающих скважин, на устройства, замеряющие дебит скважин.
Процесс измерения дебитов группы скважин широко известен. Как правило, от каждой из нескольких добывающих скважин к групповой замерной установке проложены трубопроводы. Внутри групповой замерной установки эти трубопроводы соединены с переключателем скважин многоходовым, от которого продукция одной из скважин направляется к замерному устройству, а продукция остальных скважин направляется в общий трубопровод.
Известен переключатель скважин многоходовой по патенту RU 2505729 (Опубликован: 27.01.2014), содержащий корпус с несколькими входными патрубками и одним общим выходным патрубком, крышку с патрубком для подключения к измерительному устройству, полый вал между полостями корпуса и крышки, при этом в корпусе выполнены каналы от каждого входного патрубка до внутренней поверхности плоского участка дна, один из входных патрубков через канал в корпусе сообщается с полым поворотным селектором, прижимаемым пружиной к дну корпуса и имеющим герметичное уплотнение с плоским участком дна корпуса, полый поворотный селектор соединен с полым валом, при этом остальные входные патрубки корпуса сообщаются с общим выходным патрубком корпуса.
Недостатком данного устройства является наличие контакта между корпусом и уплотнительным элементом поворотного селектора при его перемещении от одного входного патрубка к другому. При этом происходит износ трущихся поверхностей, снижение класса шероховатости и в итоге быстрое нарушение герметичности соединения. Еще одним недостатком является то, что поверхность, по которой происходит уплотнение, является дном корпуса, на котором скапливаются отложения нефтепродуктов, дополнительно абразивно изнашивая уплотнительный элемент и уплотняемую поверхность. Также недостатком является отсутствие возможности замены изношенного уплотнительного элемента без значительного объема разборки конструкции.
Наиболее близким аналогом полезной модели является устройство (RU 130655 U1, 06.12.2012), содержащее корпус с подводящими патрубками в виде изогнутых отводов и выходным патрубком, крышку, измерительный патрубок, полый вал, канал измерения в виде угольника, при этом на угольнике установлен патрубок с уплотнением, прижатый пружиной к плоской поверхности корпуса.
Недостатком данного переключателя является наличие постоянного контакта уплотнительного элемента с нижней плоской поверхностью корпуса, что неизбежно ведет к быстрому износу уплотнительного элемента при повороте патрубка, отсутствие возможности замены уплотнительного элемента без значительного объема разборки конструкции, наличие мешающих повороту патрубка отложений нефтяной смеси при длительной эксплуатации, необходимость замены корпуса при абразивном износе его поверхности, контактирующей с уплотнительным элементом.
Проблемой, на решение которой направлена полезная модель, является создание переключателя скважин многоходового, имеющего меньший износ уплотнительного элемента между подвижным поворотным патрубком и корпусом, а также имеющего возможность замены только указанного уплотнительного элемента без разбора конструкции при абразивном износе поверхности уплотнительного элемента.
Техническим результатом полезной модели является улучшение эксплуатационных свойств переключателя, а именно повышение надежности уплотнения между подвижным поворотным патрубком и корпусом, повышение ремонтопригодности устройства.
Вследствие улучшения эксплуатационных свойств переключателя скважин многоходового происходит увеличение интервала между техническим обслуживанием и упрощение технического обслуживания, в том числе повышение удобства замены уплотнительного элемента.
Для достижения технического результата в переключателе скважин многоходовом, содержащем корпус с присоединенными подводящими патрубками и выходным патрубком, днище, присоединенное к нижней части корпуса, измерительный патрубок, поворотный патрубок, согласно полезной модели в нижней части корпуса установлено кольцо, в поворотном патрубке установлен вкладыш с уплотнительным элементом, при этом поворотный патрубок выполнен с возможностью прижатия вкладыша и вместе с ним уплотнительного элемента к кольцу и отжатия вкладыша и вместе с ним уплотнительного элемента от кольца, а в одном из подводящих патрубков расположено сервисное гнездо для замены уплотнительного элемента.
Также для достижения технического результата кольцо и вкладыш выполнены отдельными легко съемными деталями из нержавеющей стали, сервисное гнездо для замены уплотняющего элемента закрыто вставкой, которая прижата гайкой, переключатель скважин содержит привод, обеспечивающий два вида перемещения патрубка поворотного — линейное осевое и угловое поворотное.
Наличие в нижней части корпуса кольца и возможности прижатия уплотнительного элемента, находящегося в поворотном патрубке, к этому кольцу, а также возможности отжатия уплотнительного элемента от кольца позволяет исключить постоянный контакт уплотнительного элемента с поверхностью корпуса, что ведет к меньшему износу уплотнительного элемента, а следовательно повышается надежность уплотнения между подвижным поворотным патрубком и корпусом. Расположение уплотнительного элемента во вкладыше позволяет заменять только уплотнительный элемент без замены поворотного патрубка, а наличие в корпусе сервисного гнезда для замены уплотнительного элемента позволяет при абразивном износе поверхности уплотнительного элемента заменять его без разбора конструкции переключателя, что повышает ремонтопригодность устройства. На повышение ремонтопригодности также влияет выполнение вкладыша и кольца отдельными легко съемными деталями, поскольку при износе эти деталей возможна их замена при разборе устройства. Выполнение кольца и вкладыша из нержавеющей стали обеспечивает коррозионную стойкость в условиях высоко-агрессивных сред.
Использование привода, обеспечивающего два вида перемещения поворотного патрубка, позволяет кроме углового перемещения совершать линейное осевое перемещение патрубка, направленное на прижатие поворотного патрубка с уплотнительным элементом к кольцу на корпусе и отжатие этого патрубка от кольца, в результате чего во время углового перемещения уплотнительный элемент не контактирует с корпусом, тем самым обеспечивается меньший износ уплотнительного элемента, что влияет на повышение долговечности (срока службы) уплотнения между подвижным поворотным патрубком и корпусом.
Вследствие повышения надежности уплотнения между подвижным поворотным патрубком и повышения ремонтопригодности устройства в целом улучшаются эксплуатационные свойства переключателя, в результате чего увеличивается интервал между его техническим обслуживанием.
Патентные исследования не выявили технических решений, характеризующихся заявляемой совокупностью признаков, следовательно, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Переключатель скважин многоходовой может быть изготовлен с помощью стандартного оборудования и технологий, и найдет применение при распределения потоков в трубопроводных системах и предназначен для использования, в частности, в качестве переключателя скважин в групповых замерных установках объектов нефтедобычи для переключения направления нефти от трубопроводов, проводящих нефть от добывающих скважин, на устройства, замеряющие дебит скважин, а, следовательно, соответствует критерию «промышленная применимость».
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен переключатель скважин многоходовой, главный вид, увеличенный вид А, на фиг. 2 – переключатель скважин многоходовой, вид справа, с поворотным патрубком в позиции сервисного окна, местный вид Б.
Переключатель скважин многоходовой состоит из корпуса 1, к которому снизу присоединено днище 2. Днище 2 может крепиться к корпусу 1 с помощью шпилек 3. При этом шпильки 3 вворачиваются в днище 2, корпус 1 притянут к днищу 2 гайками 4 через шпильки 3. К корпусу 1 присоединены подводящие патрубки 5 для подачи рабочей жидкости (количество подводящих патрубков зависит от требований заказчика и может составлять от 2 до 14 штук), выходной патрубок 6, измерительный патрубок 7. В корпусе 1 находится поворотный патрубок 8, предназначенный для подачи рабочей жидкости с одного входа (подводящего патрубка 5) на измерение (в измерительный патрубок 7). Поворотный патрубок 8 представляет собой Г-образную деталь, верхняя часть которой является полым валом. Поворотный патрубок 8 закреплен в корпусе 1, часть поворотного патрубка 8 расположена в полости, образованной днищем 2.
Уплотнение между корпусом 1 и поворотным патрубком 8 выполнено в нижней части корпуса 1 следующим образом. В поворотный патрубок 8 вставлен вкладыш 9, в котором расположен уплотнительный элемент 10. Уплотнительный элемент 10 может быть выполнен из резины и установлен в паз типа «ласточкин хвост» во вкладыше 9. На нижней торцевой поверхности корпуса 1, установлено кольцо 11. Кольцо 11 может крепиться с помощью винтов, а также одновременно приклеиваться для повышения герметичности. Поворотный патрубок 8 выполнен с возможностью поворота до совмещения с подводящими патрубками 5 и с возможностью прижатия вкладыша 9 и вместе с ним уплотнительного элемента 10 к кольцу 11 по его нижней торцевой поверхности и возможностью отжатия вкладыша 9 и вместе с ним уплотнительного элемента 10 от поверхности кольца 11.
Вкладыш 9 является сменной деталью, выполнен в виде отдельной легко съемной детали. Наличие вкладыша 9 позволяет при абразивном износе поверхностей заменить либо уплотнительный элемент 10, расположенный во вкладыше 9, либо сам вкладыш 9 без замены поворотного патрубка 8, который является дорогостоящей сложной деталью.
Кольцо 11 является сменным элементом корпуса 1, выполнен в виде отдельной легко съемной детали. Кольцо 11 при износе можно демонтировать и заменить.
Кольцо 11 и вкладыш 9 выполнены из нержавеющей стали, что обеспечивает коррозионную стойкость в условиях высоко-агрессивных сред. Для повышения ремонтопригодности вкладыш 9 и кольцо 11 выполнены отдельными легко съемными деталями.
В одном из подводящих патрубков расположено сервисное гнездо 12, закрытое вставкой 13 , которая прижата гайкой 14 (фиг. 2).
Движение поворотного патрубка 8 осуществляется с помощью привода 15. Привод 15 обеспечивает два вида перемещения патрубка поворотного 8 — линейное осевое (отжатие и прижатие) и угловое поворотное. Движение патрубка поворотного 8 идет по циклу: отжатие, поворот, прижатие. В качестве привода 15 может использоваться любой привод, способный обеспечить два вида перемещения патрубка поворотного – линейное осевое (отжатие и прижатие) и угловое поворотное, в частности электромеханический привод.
Пример выполнения полезной модели приведен на чертежах.
Переключатель скважин многоходовой состоит из корпуса 1, к которому снизу крепится  днище 2. Днище 2 крепится к корпусу 1 с помощью шпилек 3. При этом шпильки 3 ввернуты в днище 2, корпус 1 притянут к днищу 2 гайками 4 через шпильки 3. К корпусу 1 присоединены подводящие патрубки 5 для подачи рабочей жидкости, выходной патрубок 6, измерительный патрубок 7. В корпусе 1 находится поворотный патрубок 8, предназначенный для подачи рабочей жидкости с одного входа (подводящего патрубка 5) на измерение (в измерительный патрубок 7). Поворотный патрубок 8 закреплен в корпусе 1, часть поворотного патрубка 8 расположена в полости, образованной днищем 2. Поворотный патрубок 8 крепится в двух местах: к корпусу 1 и к измерительному патрубку 7.
Уплотнение между корпусом 1 и поворотным патрубком 8 выполнено в нижней части корпуса 1 следующим образом. В поворотный патрубок 8 вставлен вкладыш 9, в котором расположен уплотнительный элемент 10. Уплотнительный элемент 10 выполнен из резины и установлен в паз типа «ласточкин хвост» во вкладыше 9. На нижней торцевой поверхности корпуса 1, установлено кольцо 11. Кольцо 11 является границей между корпусом 1 и днищем 2. Кольцо 11 крепится с помощью винтов, а также одновременно приклеивается для повышения герметичности. Поворотный патрубок 8 выполнен с возможностью поворота до совмещения с подводящими патрубками 5 и с возможностью прижатия вкладыша 9 и вместе с ним уплотнительного элемента 10 к кольцу 11 по его нижней торцевой поверхности и возможностью отжатия вкладыша 9 и вместе с ним уплотнительного элемента 10 от поверхности кольца 11.
Кольцо 11 и вкладыш 9 выполнены из нержавеющей стали, что обеспечивает коррозионную стойкость в условиях высоко-агрессивных сред. Для повышения ремонтопригодности вкладыш 9 и кольцо 11 выполнены отдельными легко съемными деталями.
В одном из подводящих патрубков расположено сервисное гнездо 12, закрытое вставкой 13, которая прижата гайкой 14.
Движение поворотного патрубка 8 осуществляется с помощью электромеханического привода 15.
Работает устройство следующим образом. При необходимости замера дебита произвольной скважины оператор подает сигнал через систему управления на привод 14. Привод 14 отжимает патрубок поворотный 8 перед угловым перемещением таким образом, что поворотный патрубок 8 смещается вниз (примерно на 5 мм), затем передает на него вращающий момент и по достижению заданного входа (подводящего патрубка 5) поднимает и прижимает уплотнительный элемент 10 к кольцу 11. В момент прижатия поворотного патрубка 8 уплотнительный элемент 10 располагается под кольцом 11. Патрубок поворотный 8 входным отверстием располагается концентрично необходимому выходному отверстию корпуса напротив необходимого подводящего патрубка 5, и нефтепродукт проходит сначала по подводящему патрубку 5, потом по корпусу 1, затем по поворотному патрубку 8 и направляется в измерительный патрубок 7 на замер производительности соответствующей скважины. Жидкость из остальных подводящих патрубков 5 попадает через корпус 1 внутрь днища 2 и выходит через выходной патрубок 6. Уплотнение между поворотным патрубком 8 и корпусом 1 создается за счет усилия, создаваемого приводом 15 и прикладываемого к поворотному патрубку 8 с уплотнительным элементом 10.
При замене уплотнительного элемента 10 необходимо выкрутить гайку 14, изъять вставку 13, заменить уплотнительный элемент 10, установить вставку 13, завернуть гайку 14. Замена уплотнительного элемента 10 возможна без разбора конструкции.
При необходимости по мере износа имеется возможность замены вкладыша 9 и кольца 11. Замена вкладыша 9 и кольца 11 возможна при разборе конструкции.