ШТУЦЕР ДЛЯ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Предлагаемое техническое решение относится к области регулирования расхода жидкости (газа) и может быть использована в нефтедобывающей и химической промышленностях и предназначена преимущественно для вывода нефтяной скважины без ее остановки на заданный режим эксплуатации при добыче нефти штанговыми, центробежными, винтовыми диафрагменными насосами-
Известны устройства для регулирования расхода жидкости (газа), используемые в нефтедобывающей и химической промышленностях. Недостатками известных устройств является невозможность регулирования расхода жидкости в течении продолжительного времени, а также заклинивание чувствительного элемента вследствие попадания природных механических примесей (песка, продуктов коррозии) в зазор между подвижными деталями, что ухудшает точность регулирования, приводит к частым ремонтным работам. Эти устройства сложны и недостаточно надежны при эксплуатации.
Известен регулятор расхода по авт. свид. СССР №383010 (МПК G 05 D 7/01, 1971 г.), содержащий цилиндрический корпус с входной и выходной полостями и чувствительный элемент. Известен также регулятор расхода по авт. свид. СССР №591830 (МПК G 05 D 7/01, 1975 г.), содержащий цилиндрический корпус с входной и выходной полостями и установленный между ними сужающий элемент, выполненный в виде упругого полого тела, например, трубчатой пружины прямоугольного сечения, контактирующей с радиальными отверстиями. Однако известные устройства не позволяют производить точную переналадку диапазона регулирования расхода жидкости, что сужает область их применения.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению, принятый авторами за прототип, является регулятор расхода, описанный в авт. свид. №1667018 (МПК G 05 D 7/01, 1989 г.). Известное
устройство содержит сквозной корпус, в котором установлена цилиндрическая вставка с поперечной перегородкой в ее средней части и радиальным отверстием 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 в вставке и одной из втулок. При регулировке расходов жидкости (газа) изменяют соотношения плеч качающего рычага, перемещая опорную ось в прорези рычага, что равносильно изменению величины наклона рабочей характеристики чувствительного элемента (трубчатой пружины).
Недостатком известного устройства является то, что оно имеет сложную конструкцию и не может быть использовано в дискретном исполнении. Это сужает область использования известного регулятора. Наличие в регуляторе расхода элементов, при эксплуатации которых на выкидной линий фонтанной арматуры будет происходить большой износ трущихся поверхностей вследствие попадания между ними механических примесей и продуктов коррозии, а также отсутствие узлов, осуществляющих дополнительную регулировку по мере износа этих поверхностей, не позволяет производить плавное регулирование потока жидкости без рывков и заеданий и эксплуатировать конструкцию в течении длительного времени, не прибегая к частым ремонтным работам.
Настоящее техническое решение направлено на исключение вышеперечисленных недостатков, а именно на расширение возможностей при одновременном повышении работоспособности и долговечности при эксплуатации штуцера на выкидной линии фонтанной арматуры. Поставленная задача решается благодаря тому, что в штуцере для фонтанной арматуры нефтяных скважин, содержащим корпус, размешенный в нем регулирующий элемент, образующий в корпусе полости, и установочный вал, выведенный наружу
через корпус, согласно предлагаемому техническому решению, регулирующий элемент выполнен в виде золотника, имеющего форму полого цилиндра, по образующей которого выполнен ряд сквозных радиальных отверстий, и связанного через кулачковый диск с установочным валиком с образованием кулачково-дисковой муфты. Другим отличием заявляемой модели является то, что установочный вал снабжен указателем и втулкой со шкалой, на которой нанесены величины соответствующих диаметров сквозных отверстий золотника, причем последний поджат притертой седловиной давлением, создаваемым при добыче нефти (газа) на выкидной линии фонтанной арматуры, и имеет возможность возвратно-вращательного движения для совмещения его сквозных отверстий с отверстием седловины. Сквозные отверстия золотника выполнены цилиндрическими с заданным шагом и диаметрами, определяемыми заданными заданным расходом жидкости, а установочный вал снабжен указателем и втулкой со шкалой, на которой нанесены величины соответствующих диаметров сквозных отверстий золотника.
Еще одним отличием является в снабжении седловины, установочного валика и гайки уплотнительными резиновыми кольцами.
Выполнение регулирующего элемента в виде золотника, имеющего форму полого цилиндра, связанного с кулочково-дисковой муфтой, позволить достигнуть плавного регулирования расхода жидкости без рывков и заеданий, что позволит уменьшить усилие крутящего момента на ключе и расширить радиальное смещение оси установочного валика с осью золотника (полого цилиндра) до 0,04d (d - диаметр валика).
Выполнение на образующей золотника ряда сквозных радиальных отверстий разного диаметра, величины которых соответствуют значениям, приведенным на шкале втулки, позволяет производить при вращении золотника дискретное регулирование определенного расхода жидкости совмещением необходимых отверстий золотника с отверстием седловины. Наличие в золотнике отверстий разного диаметра значительно расширяет число рабочих позиций штуцера, расширяя тем самым его возможности. Поджатие
золотника притертой седловиной давлением, создаваемым на выкидной линии фонтанной арматуры, в совокупности с уплотнением в виде резинных колец практически препятствует попаданию частиц между трущимися поверхностями, что обеспечивает герметичность конструкции, повышает ее работоспособность и долговечность при эксплуатации.
Наличие резьб на входного и выходном фланцах корпуса позволяет использовать штуцер как во фланцевом, так и резьбовом исполнении.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид штуцера, а на фиг.2 вид по стрелке А.
Заявленный штуцер для фонтанной арматуры нефтяных скважин содержит сквозной корпус 1 с кольцевыми проточками (наружного или внутреннего исполнения) для его монтирования на нефтяных скважинах. Внутри корпуса 1 помещен золотник 2 с образованием в нем двух полостей 3 и 4. Золотник 2 выполнен в виде полого цилиндра, по образующей которого выполнен ряд сквозных радиальных отверстий 5, количество которых соответствует количеству регулирования и может варьироваться по требованию заказчика, например от 6 до 9, с условным диаметром от 1 до 18 мм. Золотник 2 поджат притертой седловиной 6, усилием избыточного давления, расположенный в гайке 7 и имеет возможность вращательного движения, при котором отверстие втулки 6 совмещается с одним из его сквозных радиальных отверстий 5.
Конструкция штуцера позволяет производить замену золотника по мере износа радиальных отверстий 5, изменить количество и диаметр радиальных отверстий по требованию заказчика, не демонтируя его. Золотник 2 связан через кулачковый диск 8 с установочным валиком 9 с образованием кулачково-дисковой муфты (муфты Ольдгома). Вал 9 с вмонтированным на нем указателем 10 помещен в гайку 11. Непосредственно на втулке 12 гравированием или ударным способом нанесена шкала со значениями диаметров сквозных отверстий 5 золотника 2. Конец вала 9, выведенный наружу через гайку 11, снабжен ключом 13, предназначенным для осуществления поворота
установочного вала при установке требуемого расхода жидкости. Во избежание утечек гайка 7 с размещенной в ней седловиной 6 помещена в корпус 1 с помощью герметика или масляной краски. Герметичность штуцера осуществляется уплотнительными резиновыми кольцами 14, 15, 16, установленными соответственно на седловине 6, гайке 11 и валике 9, Контактирующая притертая поверхность седловины 6 выполнена в виде 17, позволяющей производить качественное прилегание трущихся поверхностей, Рабочий режим штуцера контролируется манометрами 18, установленными на трубах 19. Резьбы 20 позволяют обеспечивать крепление штуцера в магистрали при резьбовом способе его крепления.
Штуцер работает следующим образом.
При сборке штуцера необходимо выставить золотник 2 относительно впадины седловины 6. Штуцер монтируется на выкидной линии фонтанной арматуры перед задвижкой. Установка требуемого расхода жидкости (газа) производится ключом 13 путем поворота установочного вала 9 до совмещения указателя 10 с необходимым делением втулки 12, при этом передача крутящего момента золотнику 2 осуществляется через кулачковый диск 8. В результате этих действий происходит поворот золотника 2 и совмещение требуемого сквозного отверстия 5 с отверстием седловины 6, тем самым, позволяя установить необходимый расход жидкости, Рабочий режим штуцера контролируется манометрами 18, установленными на трубках 19.
Предлагаемый штуцер с успехом может быть применен в резьбовом исполнении. Простота конструкции штуцера и надежность работы позволяет использовать его для вывода нефтяных скважин путем дискретного изменения диаметра проходного отверстия штуцера.