РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
CONTROL DEVICE

Изобретение относится к трубопроводной арматуре, а именно к отключающим устройствам с запорным элементом, совершающим скользящее движение вдоль седловой поверхности между впускным и выпускным каналами, и может быть использовано для установки на газовых скважинах для регулирования расхода природного газа.
Известен прямоточный регулируемый штуцер, предназначенный преимущественно для установки на устье нефтяных и газовых скважин, состоящий из двух плоских шиберов с отверстиями, расположенных в общем корпусе, имеющем соосные проходные отверстия, при этом привод шиберов выполнен в виде одного шпинделя, на котором имеются два резьбовых участка с левой резьбой на верхнем участке и правой - на нижнем, причем шаг правой резьбы в два раза больше шага левой, и оба резьбовых участка связаны с ответными резьбами, обеспечивающими одновременное перемещение обоих шиберов в противоположном направлении (а.с. №438826, F16K 3/34, 31/50, 04.05.73).
Известно запорно-регулирующее устройство, в корпусе которого с проходным отверстием в седле установлены плоский шибер с отверстием, соединенный со штоком привода, и вкладыш (а.с. №785579, 4 МПК F16K 3/00, 17.10.75 г.).
Наиболее близким по совокупности существенных признаков, выбранным в качестве прототипа, является регулирующее устройство, в корпусе которого с входным и выходным каналами и проходным отверстием в седле установлены плоский шибер с отверстием, соединенный со штоком привода, и вкладыш, при этом в корпусе за седлом со стороны штока выполнены вертикальный канал, сообщающий между собой входной и выходной каналы, и дополнительное седло, причем в корпусе расположен запорный орган с герметизирующей поверхностью, установленный с возможностью взаимодействия герметизирующей поверхностью с дополнительным седлом и перемещения над ним (патент РФ №2252354, 7 МПК кл. F16K 3/00, 23.09.2003 г.).
Известные устройства могут использоваться на газоконденсатных промыслах в качестве регулирующих устройств расхода газа путем изменения площади проходного сечения (т.е. местного гидравлического сопротивления). Как правило, площадь проходного сечения устройства значительно меньше площади сечения технологического трубопровода, на котором оно установлено, а перепад давления на регулирующем органе достигает большой величины до 10 МПа, чтобы устройство обеспечивало максимально возможный по технологии расход газа из скважины. Вместе с тем известно, что в соответствии с технологическими требованиями, особенно в районах Крайнего Севера и Сибири, в газовые скважины по линии нагнетания вводится ингибитор гидратообразования для предотвращения образования гидратов в шлейфах от скважин, при этом вводится он, как правило, в устье скважины до регулирующего устройства.
Недостатком известных устройств является то, что они из-за неравномерности течения газового потока и его сужения перед устройством, а также недостаточного распыления ингибитора гидратообразования снижают эффективность ввода ингибитора, увеличивают вероятность образования гидратов в шлейфах и, как следствие, требуется дополнительный расход дорогостоящего ингибитора гидратообразования.
Задача, достигаемая изобретением, состоит в том, чтобы создать такое техническое решение, при использовании которого обеспечивалось повышение эффективности ввода ингибитора гидратообразования за счет того, что ввод ингибитора производился бы за седлом в проходном отверстии корпуса, где скорость газового потока максимальная, а регулирование расхода ингибитора происходило бы одновременно с регулированием расхода газа и в зависимости от него.
Для достижения названного технического результата в корпусе регулирующего устройства для устья газовой скважины, подключенной к линии нагнетания ингибитора гидратообразования, с входным и выходным каналами и проходным отверстием в седле установлены плоский шибер с отверстием, соединенный со штоком привода, и вкладыш.
Заявляемое регулирующее устройство отличается от прототипа тем, что в корпусе со стороны, противоположной штоку привода, расположен разгрузочный шток, соединенный с плоским шибером, диаметр которого равен диаметру штока привода, а его конец, расположенный снаружи корпуса, выполнен с пазом, при этом в корпусе за седлом со стороны разгрузочного штока расположен регулируемый диафрагменный дроссель, представляющий собой диафрагменный дроссель, с расположенным в нем плунжером с узкими щелями, выполненными в виде прямоугольных или угловых канавок с переменным сечением по ходу плунжера, конец которого, расположенный снаружи корпуса, выполнен с пазом, причем в пазах разгрузочного штока и плунжера расположены связанные с ними плечи равноплечего коромысла, установленного на оси с возможностью поворота на ней, при этом полость перед диафрагменным дросселем соединяется через обратный клапан с линией нагнетания ингибитора гидратообразования, а полость за диафрагменным дросселем - с проходным отверстием.
Предлагаемое изобретение изображено на чертеже, где изображен продольный разрез устройства в открытом положении.
Устройство содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 каналами и проходным отверстием 4. Внутри корпуса соосно проходному отверстию расположено седло 5 с отверстием 6. В седле между Г-образными направляющими 7 установлены плоский шибер 8 с отверстием 9, вкладыш 10 и уплотнительный элемент 11, герметизирующий уплотнительные поверхности вкладыша и седла на всем диапазоне регулирования. Плоский шибер соединен со штоком 12 привода 13. Со стороны, противоположной штоку привода, плоский шибер соединен с разгрузочным штоком 14, диаметр которого равен диаметру штока привода, причем его конец 15, расположенный снаружи корпуса, выполнен с пазом 16.
В корпусе за седлом со стороны разгрузочного штока расположен регулируемый диафрагменный дроссель 17, представляющий собой диафрагменный дроссель 18, с расположенным в нем плунжером 19 с узкими щелями 20, выполненными в виде прямоугольных или угловых канавок с переменным сечением по ходу плунжера, конец 21 которого, расположенный снаружи корпуса, выполнен с пазом 22.
В пазах разгрузочного штока и плунжера расположены связанные с ними осями 23 плечи равноплечего коромысла 24, установленного на оси 25 с возможностью поворота на ней. Разгрузочный шток установлен, как и шток привода, в Т-образном пазе плоского шибера. Полость 26 перед диафрагменным дросселем соединяется через обратный клапан 27 с линией 28 нагнетания ингибитора гидратообразования, а полость 29 за диафрагменным дросселем - с проходным отверстием.
Устройство работает следующим образом. В исходном положении (открыто) плоский шибер 8 с разгрузочным штоком 14 находятся в крайнем верхнем положении, обеспечивая максимальный расход газа. Одновременно с этим плунжер 19 регулируемого диафрагменного дросселя 17 находится в крайнем нижнем положении относительно диафрагменного дросселя 18, открывая проход ингибитору гидратообразования из линии 28 через обратный клапан 27 в полость 26 и далее через максимально открытые (в сечении) узкие щели 20 в плунжере 19 в полость 29 и проходное отверстие 4 с максимальным расходом, обеспечивающим предотвращение гидратообразования в шлейфе с максимальным расходом газа.
При необходимости регулирования (уменьшения) расхода транспортируемой среды подают соответствующий сигнал на привод 13, шток 12 которого перемещает плоский шибер 8 с вкладышем 10 и разгрузочным штоком 14 вниз относительно седла 5. При этом конец 15 разгрузочного штока 14 осью 23 поворачивает равноплечее коромысло 24, установленное на оси 25. Одновременно с этим равноплечее коромысло 24, поворачиваясь на оси 25, перемещает осью 23 конец 21 плунжера 19 вверх, в результате чего сечение узких щелей 20 плунжера 19 в диафрагменном дросселе 18 уменьшается, открывая проход ингибитору гидратообразования с расходом, обеспечивающим предотвращение гидратообразования в шлейфе с соответствующим расходом газа.
Обратный клапан 27 при отсутствии давления в линии 28 нагнетания ингибитора гидратообразования закрывается, предотвращая возможность обратного потока газа в линию 28 нагнетания ингибитора.
Благодаря регулированию расхода ингибитора гидратообразования одновременно с регулированием расхода газа и в зависимости от него, а также вводу ингибитора в проходном отверстии корпуса устройства повышается эффективность ввода ингибитора гидратообразования.