КОМБИНИРОВАННЫЙ ШАРОВОЙ КРАН-КЛАПАН

Комбинированный шаровой кран-клапан
Полезная модель относится к трубопроводной арматуре и может быть для использована в качестве запорной и регулирующей арматуры в нефтяной промышленности при добыче нефтесодержащей жидкости и при очистке скважинного оборудования методом обратной промывки.
Уровень техники
Известны шаровые клапаны, относящиеся к трубопроводной арматуре, которые могут быть использованы в качестве запорной и регулирующей арматуры на трубопроводах. Так известен шаровой кран (патент РФ №116937, МПК F16K 5/12, F16K 27/00, дата публ. 10.06.2012), шаровой кран (патент РФ 1692227, МПК F16K 5/06, дата публ. 20.08.2995). Недостатком данных конструкций является невозможность использование их в качестве обратных клапанов.
Известны обратные клапаны, относящиеся к внутрискважинному эксплуатационному оборудованию и предназначены для использования при добыче нефти, промывке и освоении скважины. Так известен обратный клапан (патент №2455546, МПК F16K 5/04, Е21В 34/08, дата публ. 10.07.2012), обратный клапан (патент №2391592, МПК F16K 5/04, Е21В 34/08, дата публ. 10.06.2010), которые устанавливаются внутри 2
скважины и не могут быть использованы при обратной промывке скважины через выкидные линии. Известен клапан обратный реверсивный (патент №2449192, F16K 5/04, Е21В 34/08, дата публ. 27.04.2012), содержащий цилиндрический корпус со ступенчатым отверстием, в котором размещены клапаны прямого и обратного действия с запорными элементами и посадочными седлами.
Недостатком данного клапана является то, что для открытия реверсного движения жидкости необходимо создание дополнительного давления для воздействия на возвратный элемент в виде пружины, что недопустимо при проведении промывки скважины.
Известен кран проходной стальной шаровой типа КПШ (производитель - ОАО «Юго-Камский машиностроительный завод», ГОСТ 28343-89 «Краны шаровые стальные фланцевые»), включающий корпус, внутри которого размещена шаровая пробка с центральным сквозным горизонтальным отверстием. Шаровая пробка фиксируется в корпусе крана шарового двумя симметрично расположенными относительно центральной вертикальной оси седлами, установленными внутри корпуса шарового крана. Рукоятка крана соединена с корпусом шпиндельным соединением, позволяя производить поворот шаровой пробки с внутренним центральным каналом на 180°.
Известен клапан обратный типа KO1 -65/26×21 (производитель завод нефтегазового оборудования «Техновек», г. Воткинск, http://www.technovek.ni/catalog-oborudovaniya). состоящий из цилиндрического корпуса, в центральном сквозном отверстии которого установлен клапан со штоком с установленными на нем упорной втулкой и пружиной для осуществления возвратных линейных перемещений клапана со штоком. В утолщенной части корпуса обратного клапана выполнены продольные сквозные отверстия, гидравлически связанные с его центральным сквозным каналом.
3
Наиболее близкими по конструктивному исполнению является шаровой кран (патент РФ №73711, МПК F16K 5/10, дата публ. 27.05.2008), включающий в себя корпус и крышку корпуса, снабженные соосными отверстиями, с которыми в рабочем режиме совпадает центральное проходное отверстие шаровой пробки, в корпусе имеется боковое отверстие, расположенное перпендикулярно оси поворота шаровой пробки, и в нем установлена крышка с обратным клапаном. В расточках корпуса и крышки корпуса установлены седла, а в отверстии шаровой пробки установлен сменный дроссель. Сменный дроссель уплотнен относительно шаровой пробки, корпус снабжен дополнительным боковым отверстием, в котором установлена пробка. Сменный дроссель установлен в отверстии шаровой пробки с возможностью свободного перемещения и внешняя торцевая поверхность пластмассовой втулки сменного дросселя выполнена выгнутой и образует общую сферическую поверхность с шаровой пробкой, при этом штуцер-дроссель сменного дросселя выполнен керамическим.
Недостатком данной конструкций является невозможность использования его в качестве обратного клапана.
Раскрытие полезной модели
Техническим результатом, достигаемым предлагаемой полезной моделью, является расширение функциональной возможности запорной арматуры, приводящее к сокращению времени проведения обратной промывки лифта нефтедобывающих скважин от мехпримесей и гидратообразований.
Технический результат достигается благодаря тому, что на выкидной газовой линии устьевого оборудования скважины устанавливают запорное устройство, выполненное в виде комбинированного шарового крана-4
клапана, состоящего из корпуса шарового крана (типа КПШ), внутри которого размещена шаровая пробка с центральным сквозным горизонтальным резьбовым отверстием, при этом в его центральное сквозное резьбовое отверстие установлен обратный клапан (типа KO1), в центральном сквозном отверстии цилиндрического корпуса которого установлен клапан со штоком, на котором размещены упорная втулка и пружина, а в утолщенной части корпуса обратного клапана выполнены продольные сквозные отверстия, гидравлически связанные с центральным сквозным каналом обратного клапана и шарового крана.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 представлена схема комбинированного шарового крана-клапана в положении «Открыто» для пропускания потока попутного нефтяного газа из затрубья при добыче нефтегазосодержащей жидкости из скважины; на Фиг. 2 представлена схема комбинированного шарового крана-клапана, развернутого на 180° в положении «Открыто» для промывочной жидкости (растворителя), поступающей в затрубное пространство скважины в режиме обратной промывки скважины; на Фиг. 3 представлена общая схема арматуры добывающей скважины с установленным комбинированным шаровым краном-клапаном при обработке скважины углеводородным растворителем.
Осуществление полезной модели
Комбинированный шаровой кран-клапан (Фиг. 1, 2) включает:
- кран проходной стальной шаровой 1 типа КПШ (далее-шаровой кран)
- обратный клапан 2 типа КО1.
Шаровой кран 1 включает корпус, внутри которого размещена шаровая пробка 3 с центральным сквозным отверстием 4, имеющим по все длине 5
внутреннюю резьбу 5. Шаровая пробка 3 фиксируется в корпусе крана шарового 1 двумя симметрично расположенными относительно центральной вертикальной оси седлами, установленными внутри корпуса шарового крана 1. Рукоятка 6 соединена с корпусом 1 шпиндельным соединением.
Обратный клапан 2 включает цилиндрический корпус 7 со съемным фланцем и с центральным сквозным ступенчатым каналом. В утолщенной внутренней части цилиндрического корпуса 7 выполнены не менее 16 продольных сквозных отверстий 8. По всей длине наружной боковой цилиндрической поверхности корпуса 7 и съемного фланца выполнена боковая резьба с шагом, соответствующим внутренней боковой резьбе 5 центрального сквозного отверстия 4 корпуса шарового крана 1.
Внутренний центральный канал цилиндрического корпуса 7 обратного клапана 2 выполнен ступенчатым, в котором концентрично, последовательно установлены клапан 9 с размещенными на боковой поверхности его штока пружиной 10 и цилиндрической упорной втулкой 11, имеющими возможность свободного линейного перемещения вдоль всей длины штока клапана 9. Нерабочая торцевая часть цилиндрического корпуса 7 закрыта технологической крышкой.
Комбинированный шаровой кран-клапан (1, 2) установлен на выкидной газовой линии 12 (Фиг. 3), гидравлически связанной с затрубьем 13, между линейной затрубной задвижкой 14 и линейной задвижкой 15. К другому фланцу колонной головки присоединена газовая затрубная задвижка 16. Внутренний канал НКТ 17 на выходе гидравлически связан с внутренним каналом трубопровода 18 через струнную задвижку 19, и далее гидравлически связан с выкидной газовой линией 12.
Работа устройства осуществляется следующим образом. В процессе эксплуатации добывающей скважины происходит запарафинивание внутреннего канала (лифта) НКТ 17. Критериями, определяющими необходимость промывки скважин, являются результаты динамометрии, 6
снижение подачи жидкости, возрастание нагрузки на двигатель по скважин, оборудованных УЭЦН, прихват скребка на скважинах, оборудованных УЭЦН. Объем закачки углеводородного растворителя определяется исходя из диаметра эксплуатационной колонны, глубины подвески насоса. Давление закачки углеводородного растворителя определяется исходя из давления опрессовки эксплуатационной колонны.
Перед промывкой скважины, поток добываемой жидкости, нагнетаемой насосом по внутреннему каналу НКТ 17, переводят по байпасу в коллектор.
Автоцистерны с промывочной жидкостью для обработки скважинного оборудования от мехпримесей и гидратообразований соединяют с фланцем газовой затрубной задвижки 16, при этом линейная задвижка 15 закрыта, а струнная задвижка 19 открыта. Комбинированный шаровой кран-клапан 1, 2, установленный при работе скважины на выкидной газовой линии 12 в режиме пропуска газа из затрубья 13 в линейную задвижку 15 (Фиг. 1), рукояткой 6 разворачивают на 180°, перекрывая прохождение потока газа из затрубья 13 и задвижку 14 в выкидную газовую линию 12 (Фиг. 2). При этом газ, скопившийся в затрубье 13, создает дополнительное давление, воздействующее на пласт, увеличивая дебит, таким образом скважина начинает работать «сама на себя».
Поступив по затрубью 13 на прием насоса, промывочная жидкость направляется по внутреннему каналу НКТ 17, через струнную задвижку 19, по внутреннему каналу выкидной газовой линии 12 на вход развернутого на 180 крана-клапана 1. При достижении давления, определяемого степенью сжатия пружины 10 к цилиндрической втулке 11, поток промывочной жидкости проходит по внутренним каналам сквозных продольных отверстий 8, линейную затрубную задвижку 14 и поступает в затрубье 13 и далее на прием насоса, после чего цикл промывки повторяется.
После окончания промывки, закрывают газовую затрубную задвижку 16, через которую осуществляют подачу промывочной жидкости, открывают 7
линейную задвижку 15, при этом кран-клапан 1,2 разворачивают на 180° (в свое первоначальное рабочее положение) для осуществления возможности выкида газа из затрубья 13 в выкидную газовую линию 12.
Предлагаемая конструкция позволяет без проведения работ по демонтажу обратного клапана проводить очистку скважинного оборудования от АСПО. Конструкция комбинированного шарового крана-клапана эксплуатируется в цехах добычи нефти и газа ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».