ШТУЦЕР ДЛЯ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к области регулирования расхода жидкости (газа) и может быть использована в нефтегазодобывающей и химической промышленностях для вывода нефтяной скважины без ее остановки на заданный режим эксплуатации путем дискретного изменения диаметра проходного отверстия штуцера при добыче нефти штанговыми, центробежными и винтовыми насосами.
Известны различные устройства для регулирования расхода жидкости (газа), используемые в нефтегазодобывающей и химической промышленностях.
6
Из SU 383010 (МПК G05D 7/01, 1971 г.) известен регулятор расхода, содержащий цилиндрический корпус с входной и выходной полостями и чувствительный элемент.
Недостатком известного устройства является невозможность регулирования определенного расхода жидкости в течение продолжительного времени. Кроме того, это устройство сложно и недостаточно надежно при эксплуатации.
5
Известен регулятор расхода по SU 591830 (МПК G05D 7/01, 1975 г.), содержащий сборный цилиндрический корпус с входной и выходной полостями с вмонтированным в одной из них чувствительным элементом, выполненным в виде упругого полого тела, например трубчатой пружины прямоугольного сечения.
5
Известен регулятор расхода, описанный в SU 1667018, МПК G05D 7/01, 1989 г. Известное устройство содержит сквозной корпус, в котором установлена цилиндрическая вставка с поперечной перегородкой в ее средней части и радиальными отверстиями в стенке до и после перегородки, образующая в корпусе три полости, и две втулки с радиальными отверстиями, совпадающими с отверстиями вставки. Регулятор снабжен чувствительным элементом в виде трубчатой пружины, установочным штоком, выведенным концом наружу через корпус, и качающимся рычагом с опорной осью в продольной прорези, закрепленной с возможностью перемещения во вставке и одной из втулок. При
установке разных расходов жидкости (газа) изменяют соотношение плеч качающегося рычага, перемещая опорную ось в прорези рычага, что равносильно изменению величины наклона рабочей характеристики чувствительного элемента (трубчатой пружины).
Общими недостатками известных регуляторов расхода является то, что они имеют сложную конструкцию и не могут быть использованы в дискретном исполнении. Это сужает область их использования, не позволяет производить плавное регулирование потока жидкости и эксплуатировать конструкцию в течение длительного времени.
7
Известны также штуцеры для фонтанной арматуры нефтяных скважин, описанные в патентах RU 33659, МПК G05D 7/01, 2003, и RU 54443, МПК G05D 7/01, 2005. Эти штуцеры содержат сквозной корпус, размещенный в нем регулирующий элемент, образующий в корпусе полости, и установочный вал, выведенный наружу через корпус. Регулирующий элемент выполнен в виде золотника, имеющего форму полого усеченного с одной стороны шара (пат. RU 33659) или форму полого цилиндра (пат. RU и 54443), по образующей которых выполнен ряд сквозных радиальных отверстий разного диаметра, и связанного через кулачковый диск с полумуфтой с образованием кулачково-дисковой муфты, соединенной с установочным валом, снабженным рискоуказателем и втулкой со шкалой, на которой нанесены величины соответствующих диаметров сквозных отверстий золотника, при этом золотник поджат притертой подпружиненной сферической втулкой и имеет возможность вращательного движения для совмещения его сквозных отверстий с отверстием сферической втулки.
Общими недостатками известных регуляторов расхода и штуцеров для фонтанной арматуры нефтяных скважин является то, что каждое из них может быть выполнено либо во фланцевом, либо в резьбовом исполнении, что сужает область их использования. Кроме того, кольцевые прокладки, предназначенные для соединения составных частей устьевого нефтепромыслового оборудования, в различных странах различны по среднему диаметру, что затрудняет их использование при монтаже оборудования в нефтегазодобывающих странах, основными поставщиками которого являются Россия, Румыния и США.
7
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели, т.е. прототипом, является штуцер для фонтанной арматуры нефтяных скважин, защищенный патентом RU 43378, МПК G05D 7/01, Е21В 43/12, 2004. Согласно описанию к патенту штуцер для фонтанной арматуры нефтяных скважин содержит сквозной корпус, размещенный в нем регулирующий элемент, образующий в корпусе полости, и установочный вал, выведенный наружу через корпус. Регулирующий элемент выполнен в виде золотника, имеющего форму полого усеченного с одной стороны шара, по образующей которого выполнен ряд сквозных радиальных отверстий разного диаметра, и связанного через полумуфту с установочным валом, снабженным рискоуказателем, взаимодействующим со шкалой, на которой нанесены величины соответствующих диаметров сквозных отверстий золотника. Золотник поджат притертой сферической втулкой посредством пластинчатой пружины и имеет возможность вращательного движения для совмещения одного из его сквозных отверстий с отверстием втулки.
Недостатком известного штуцера для фонтанной арматуры, принятого за прототип, также как и вышеуказанных аналогов (RU 33659 и RU 54443) является то, что его корпус может быть выполнен либо во фланцевом, либо в резьбовом исполнении, что сужает область использования штуцера. Кольцевые прокладки, предназначенные для соединения составных частей устьевого нефтепромыслового оборудования, в различных странах различны по среднему диаметру, что затрудняет их использование при монтаже оборудования в нефтегазодобывающих странах и не позволяет расширить их возможности.
Настоящая полезная модель направлена на исключение вышеперечисленных недостатков, а именно на расширение возможностей при одновременном сохранении работоспособности и долговечности при эксплуатации штуцера на выкидной линии фонтанной арматуры.
Поставленная задача достигается тем, что штуцер для фонтанной арматуры нефтяных скважин, содержащий сквозной корпус, размещенный в нем регулирующий элемент, образующий в корпусе полости и выполненный в виде золотника, имеющего форму полого тела вращения, по образующей которого выполнен ряд сквозных радиальных отверстий разного диаметра, поджатого притертой сферической втулкой, с возможностью вращательного движения, а также
установочный вал, соединенный с золотником, выведенный наружу через корпус и снабженный указателем диаметров радиальных отверстий, согласно предлагаемой полезной модели выполнен с возможностью соединения с фонтанной арматурой одним и тем же сквозным корпусом, как во фланцевом, так и в резьбовом исполнении, при этом для резьбового соединения с арматурой с обеих сторон сквозного корпуса выполнена внутренняя резьба для закрепления в них присоединительных элементов, а для фланцевого соединения с арматурой на торцевых поверхностях сквозного корпуса выполнены кольцевые установочные поверхности под кольцевые прокладки.
Другим отличием заявляемой полезной модели является то, что кольцевые прокладки выполнены ступенчатой формы с переменным диаметром, образующим средний диаметр, необходимый для монтажа на арматуре, и имеют восьмиугольное поперечное сечение.
Отличием предлагаемого штуцера является также то, что кольцевые установочные поверхности выполнены в виде наружного зуба или в виде внутренней проточины.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый штуцер отличается наличием новой формой выполнения деталей, элементов, их взаимным расположением, связью элементов между собой.
Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время не известен штуцер для фонтанной арматуры нефтяных скважин, обладающий такой же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемый. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию полезной модели "новизна".
Выполнение внутренней резьбы с обеих сторон сквозного корпуса штуцера для закрепления в них присоединительных элементов и кольцевых установочных поверхностей под кольцевые прокладки на торцевых поверхностях сквозного корпуса позволят использовать один и тот же штуцер для соединения с фонтанной арматурой, как во фланцевом, так и в резьбовом исполнении. Выполнение кольцевых установочных поверхностей в виде наружного зуба или в виде внутренней проточины расширяет число вариантов использования штуцера, расширяя, тем самым, его возможности. Использование кольцевых прокладок,
имеющих ступенчатую форму с переменным диаметром, образующим средний диаметр, необходимый для монтажа на арматуре, и восьмиугольное поперечное сечение позволит производить соединение составных частей устьевого нефтепромыслового оборудования в различных странах. Это также расширит возможности предлагаемого штуцера. Одновременно он (штуцер) обеспечит дискретное регулирование определенного расхода жидкости, сохранит герметичность конструкции, повысит ее работоспособность и долговечность при эксплуатации на выкидной линии фонтанной арматуры, присущие штуцеру, принятому за прототип.
Вышеизложенное доказывает, что заявляемое техническое решение может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для вывода нефтяной скважины без ее остановки при добыче нефти на заданный режим эксплуатации, а также в химической промышленности, т.е. соответствует критерию полезной модели "промышленная применимость".
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на:
- фиг.1 изображен общий вид штуцера в резьбовом использовании с установочной поверхностью в виде внутренней проточины;
- фиг.2 - штуцер во фланцевом использовании с установочной поверхностью в виде наружного зуба.
Пример 1.
Заявляемый штуцер для фонтанной арматуры нефтяных скважин содержит сквозной корпус 1. Штуцер выполнен с возможностью соединения с фонтанной арматурой одним и тем же сквозным корпусом 1, как во фланцевом, так и в резьбовом исполнении. Внутри корпуса 1 помещен золотник 2 с образованием в нем двух полостей 3 и 4. Золотник 2 выполнен в виде полого шара, по образующей поверхности которого выполнен ряд сквозных радиальных отверстий 5, количество которых соответствует количеству позиций регулирования и может варьироваться по требованию заказчика, например от 6 до 9, с условными диаметрами от 1 до 18 мм. Золотник 2 поджат притертой втулкой 6, расположенной в гайке 7, посредством усилия избыточного давления. Золотник 2 имеет возможность вращательного движения, при котором отверстие втулки 6 совмещается с одним из его сквозных
радиальных отверстий 5. Золотник 2 соединен с установочным валом 8 посредством полумуфты 9. Установочный вал 8 помещен во втулку 10 и в нем вмонтирован рискоуказатель 11. В зависимости от исполнения на торце корпуса 1 или втулки 10 гравированием или ударным способом нанесена шкала (на чертеже не показана) со значениями диаметров сквозных отверстий 5 золотника 2. Конец вала 8, выведенный наружу через корпус 1, снабжен ключом 12, предназначенным для осуществления поворота установочного вала при установке требуемого расхода жидкости.
С обеих сторон сквозного корпуса 1 штуцера выполнена внутренняя резьба 13 для закрепления в них присоединительных элементов, например фитингов 14 (см. Политехнический словарь, М.: «Советская Энциклопедия», 1980. - с.563) для установки его на магистрали в резьбовом исполнении. Для фиксирования фитингов 14 предназначены резьбовые штифты 15. Торцы сквозного корпуса 1 снабжены кольцевой установочной поверхностью, выполненной в виде внутренней проточины 16, под кольцевые прокладки 17 для установки штуцера во фланцевом исполнении. Кольцевые прокладки 17 выполнены ступенчатой формы с переменным диаметром, образующим средний диаметр, необходимый для монтажа на арматуре, и имеют восьмиугольное поперечное сечение.
Во избежание утечек гайка 7 с размещенной в ней втулкой 6 помещена в корпус 1 с помощью герметика или масляной краски. Фитинги 14 и технологические штифты 15 также устанавливаются на герметик или масляную краску. Герметичность штуцера осуществляется уплотнительными резиновыми кольцами 18 и 19, установленными соответственно на полумуфте 10 и сферической втулке 6.
Пример 2.
Штуцер выполнен аналогично приведенному в примере 1. Исключение составляет лишь то, что на торцах сквозного корпуса 1 выполнены установочные поверхности в виде наружного зуба 20 для установки штуцера во фланцевом исполнении.
Штуцеры, описанные в примерах 1 и 2, работают следующим образом. При сборке штуцера производится поджатие золотника 2 втулкой 6. Штуцер монтируют на выкидной линии фонтанной арматуры перед задвижкой. При этом один и тот же штуцер может быть использован как во фланцевом, так и в резьбовом исполнении.
Установка требуемого расхода жидкости (газа) производится ключом 12 путем поворота установочного вала 8 до совмещения рискоуказателя 11 с необходимым делением корпуса 1, при этом передача крутящего момента золотнику 2 осуществляется через полумуфту 9. В результате этих действий происходит поворот золотника 2 и совмещение требуемого сквозного отверстия 5 с отверстием втулки 6, при которых устанавливается необходимый расход жидкости.
Использование заявляемого штуцера позволит производить соединение составных частей устьевого нефтепромыслового оборудования в различных странах. Простота конструкции штуцера и надежность работы позволят использовать его для вывода нефтяных скважин на заданный режим эксплуатации при добыче нефти различными конструкциями насосов без остановки скважины путем дискретного изменения диаметра проходного отверстия штуцера.