УСТРОЙСТВО ДРОССЕЛИРУЮЩЕЕ

Предполагаемая полезная модель относится к регулирующей гидравлической арматуре и может использоваться на газовых промыслах для дросселирования потока жидкости, например для регулирования потоков ингибиторов подаваемых в поток газа.
Задача регулирования потоков ингибиторов для газодобывающей отрасли особенно обострилась при эксплуатации «старых» месторождений, таких как Уренгойское, Ямбургское, выработавших свой потенциал на 60-70%, и вновь разрабатываемых «малых» месторождений. Это связано с тем, что на «старых» месторождениях и «малых» со «слабыми» скважинами, скважины обводняются и выносят влагу в газосборную сеть, понижается температура газа, что приводит к образованию гидратов в скважинах, газосборной сети промысла, шлейфах, в арматурных блоках и технологических аппаратах. Образующиеся гидраты изменяют характеристики трубопроводов, откладываясь на стенках трубопроводов, изменяют их проходное сечение, а в аварийных случаях закупоривают трубопроводы, арматуру. Основным способом предотвращения образования гидратов или их ликвидации в газосборной сети промыслов и арматуре для северных месторождений является ингибирование трубопроводов и арматуры. Для этого по трубопроводной сети к защищаемым участкам газовых трубопроводов и арматуре подводится ингибитор гидратообразования - метанол, нагнетаемый в трубопровод централизованно, насосными агрегатами высокого давления. Количество точек ввода от единой сети может составлять от 10-15 до 50-100. Для ввода метанола в точку с параметрами по давлению газа и количеству подаваемого метанола служат устройства ввода метанола. Устройство ввода содержит запорную арматуру, устройство измерения расхода и регулирующее устройство, как правило, дроссельного типа. Работа дроссельного устройства в условиях газовых промыслов осложняется тем, что расходы метанола малые от 2 л/час до 20-50 л/час в точку при больших разбросах разности давлений в точке ввода и в метанолопроводе от 0,5 до 10 МПа.
Известны устройства для дросселирования и деления потоков жидкости. Известны дроссельные регулирующие устройства поворотного, вентильного типа (Башта Т.М.. Машиностроительная гидравлика. Машиностроение. М. 1971. 397 с. рис.
230, 231) для регулирования потока жидкости, подаваемого к потребителю от нагнетательного трубопровода, путем изменения проходного сечения.
Общим недостатком таких устройств является зависимость расхода жидкости через них от температуры, а также возможность засорения проходного канала и облитерации (зарастания), особенно при малых расходах (5-25) л/час, когда сечение проходного канала составляет десятые и сотые доли миллиметра. Дросселирующее устройство работает неустойчиво, а в некоторых случаях приводит к прекращению протока жидкости. Для обеспечения постоянной работы дросселирующего устройства, необходимо периодическая перенастройка устройства, что невозможно в условиях промыслов, некоторые точки ввода на кустах газовых скважин удалены на 10-15 км и обслуживаются периодически (один раз в год, требование эксплуатационников).
Известны регулирующие дросселирующие устройства с винтовой канавкой с постоянным сечением, но регулируемой длиной дросселирующего канала (Башта Т.М.. Машиностроительная гидравлика. Машиностроение. М. 1971, 398 с., рис.232а). Ввинчиванием или вывинчиванием винта можно менять длину канала, а следовательно, регулировать сопротивление дросселя. Сопротивление такого дросселя определяется, в основном вязкостью жидкости, а следовательно, он может применяться только при стабильных температурах, что невозможно обеспечить в условиях газового промысла.
Стабильными характеристиками обладают дроссели диафрагменного типа (Башта Т.М.. Машиностроительная гидравлика. Машиностроение. М. 1971, 398 с., рис.2326 и Некрасов Б.Б.. Гидравлика и ее применение на летательных аппаратах. М: Машиностроение. 1967, 167 с., рис.104). Дроссель представляет собой тонкую пластинку (шайбу), с калиброванным отверстием. Дросселирующие свойства таких устройств обусловлены внезапным сжатием и расширением потока жидкости. Этот дроссель обладает min зависимостью сопротивления от вязкости жидкости.
Для «гашения» большого перепада давлений требуется дроссель, обладающий высоким гидравлическим сопротивлением и стабильными расходными характеристиками при колебаниях температуры. Удовлетворить подобные требования одной дроссельной шайбой невозможно, поскольку размер ее отверстия при этом должен быть недопустимо малым. Ввиду этого применяются дроссели из последовательно соединенных шайб - пакет шайб - (Башта Т.М.. Машиностроительная гидравлика. Машиностроение. М. 1971, 398 с., рис.232в; Чертеж 3985-К4-Т. Обустройства сеноманской залежи Берегового газоконденсатного месторождения), взятый за прототип, сопротивление - которых обусловлено многократным сужением и расширением потока жидкости.
Недостатком таких устройств является то, что регулирование сопротивления такого дросселя или изменение расхода через дроссель при известной разнице давлений на входе и выходе осуществляется подбором количества шайб. Настройка дроссельного пакета на требуемый расход трудоемка и связана с опасностью, требует опорожнения от метанола, разборки устройства, а метанол ядовит.
Задача состоит в том, чтобы исключить эти недостатки. Техническим результатом предполагаемой полезной модели является повышение надежности, стабильности работы установок, увеличение межремонтного периода и срока службы в условиях газовых промыслов.
Это достигается тем, что устройство дросселирующее, содержит корпус с входным и выходным каналами, в котором размещены последовательные пластинчатые дроссели с дросселирующими отверстиями. Новое состоит в том, что оно содержит шток, расположенный вдоль оси корпуса, соединенный с регулировочным винтом, а пластинчатые дроссели имеют центральное отверстие.
Устройство дросселирующее представлено на чертеже фиг.1.
Устройство содержит корпус 1 с входным штуцером 2. В корпусе через дистанционные шайбы 3 размещены дросселя с калиброванными отверстиями: дросселирующим на периферии и центральным проходным. Центральное отверстие может перекрываться калиброванным штоком 4 регулировочного винта 5. Шток относительно внешней среды уплотняется посредством уплотнительного кольца 6 с защитным фторопластовым кольцом 7.
Дросселирующее устройство работает следующим образом.
Посредством регулировочного винта 5 поток жидкости направляется через заданное количество дросселей от 1 до n. Расход среды через пакет дроссельный с n дросселями определяется по формуле:
1
Q=Q/k√n (л/час),
где: Q - расход для одного дросселя, определяется по графику для конкретного перепада и диаметра;
1
Q - необходимое количество метанола для данной точки ввода;
n - количество рабочих дросселей определяется по шкале на корпусе;
k - 1,1-1,27 - коэффициент, учитывающий взаимное влияние дросселей, определяется экспериментально.
Полностью ввинченный винт соответствует последовательному дросселированию потока на n дросселях, которые включены в работу. Для «отключения» одного дросселя из работы, необходимо винт вывернуть на один шаг расположения дросселей.
В настоящее время разработана конструкторская документация на дросселирующее устройство и изготовлена опытная партия для Берегового газоконденсатного месторождения.
Экономическая эффективность от использования устройства дросселирующего по сравнению с ранее используемыми может быть получена за счет повышения надежности, стабильности работы установок, увеличения межремонтного периода и срока службы в условиях газовых промыслов.