СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ И ЗАРЯДКИ ГАЗЛИФТНЫХ КЛАПАНОВ
STAND FOR TESTING AND CHARGING GAS LIFT VALVES

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к средствам, предназначенным для настройки и зарядки газлифтных клапанов азотом и их испытаний на герметичность повышенным давлением при помощи сжатого воздуха и может быть использована при добыче нефти газлифтным способом.
Известен стенд для гидравлических испытаний сильфонной камеры, состоящий из камеры давления с установленным газлифтным клапаном, соединенной при помощи трубопровода и запорной арматуры с баллоном с газом и баллоном со сжатым воздухом. Пульт управления включает запорную арматуру и датчики давления [ГОСТ 30767-2002 «Оборудование для газлифтной эксплуатации скважин. Требования безопасности и методы испытаний. Стр. 6, рис. 4]. Газлифтный клапан устанавливают на стенд, после чего сильфонную камеру заполняют азотом под давлением 0,7-1,0 МПа до касания клапана с седлом, после чего давление доводят до 12,5 МПа и выдерживают в течение 15-ти минут. В случае не герметичности сильфонную камеру заменяют, а испытания повторяют.
Известен также стенд для испытания газлифтного клапана на работоспособность, взятый за прототип, состоящий из камеры давления, газлифтного клапана, пульта управления, воздушного ресивера [ГОСТ 30767-2002 «Оборудование для газлифтной эксплуатации скважин. Требования безопасности и методы испытаний. Стр. 7, рис 5]. Газлифтный клапан с незаряженной сильфонной камерой устанавливают на стенд и подают сжатый воздух, давление которого постепенно повышают от 1,0 до 5,0, 10,0, 15,0, 21,0 МПа с выдержкой 5 минут на каждом значении давления. При негерметичности обратного клапана в любом интервале давлений газлифтный клапан снимают со стенда, устраняют повреждения обратного клапана и повторяют испытания. На этом же стенде осуществляют проверку основного клапана на герметичность и на работоспособность. При проверке на герметичность газлифтный клапан с заряженной азотом до давления 5,0 МПа сильфонной камерой устанавливают на стенд и постепенно повышают давление воздуха в камере от 1,0 до 2,0, 3,0, 4,0, 5,0 МПа с выдержкой 5 минут на каждом значении давления. При проверке на работоспособность газлифтный клапан с заряженной азотом до давления 5,0 МПа сильфонной камерой устанавливают на стенд и плавно повышают давление воздуха в камере давления до 6,0 МПа. Давление открытия клапана определяют расчетным путем по формуле.
К недостаткам известных стендов можно отнести их низкие функциональные возможности, связанные с необходимостью выполнения ограниченного вида операций при проведении испытаний, невозможностью осуществить более точную настройку давления и осуществить более точные испытания газлифтных клапанов. К тому же транспортабельность установки на другие объекты осложнена в связи с тем, что согласно требованиям, гидравлическая камера и компрессор должны устанавливаться на бетонном основании и крепиться анкерными болтами.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно расширение ее функциональных возможностей при проведении пневматических испытаний, путем обеспечения точной настройки газлифтных клапанов, испытания сильфонных камер клапанов на герметичность.
Поставленный технический результат достигается сочетанием использования известных, общих с прототипом признаков, включающих камеру давления с гнездом для установки клапана, связанную при помощи системы трубопроводов с запорной арматурой с источником сжатого воздуха и азота, и новых признаков, заключающихся в том, что камера давления стенда дополнительно снабжена трубопроводом подвода сжатого азота, смонтированным на противоположном от трубопровода сжатого воздуха крае камеры, выполненным в виде баллона сжатого азота, связанного при помощи трубопровода с запорной арматурой, датчиками и регуляторами давления с камерой давления, при этом трубопровод подачи азота снабжен дополнительной системой контролируемого сброса давления, выполненной в виде встроенного в трубопровод отвода с параллельно установленными на нем шаровым краном и игольчатым вентилем медленного сброса давления, при этом воздушный и газовый трубопроводы связаны между собой дополнительной системой испытания камеры повышенным давлением, выполненной в виде трубопровода-перемычки со смонтированными на нем шаровым краном, регулятором давления, манометром, обратным и перепускными клапанами.
Новизной предложенного стенда является наличие у камеры дополнительного трубопровода подвода азота, смонтированного на противоположном от трубопровода сжатого воздуха крае камеры, выполненным в виде баллона сжатого азота, связанного при помощи трубопровода с запорной арматурой, датчиками и регуляторами давления с камерой, при этом трубопровод подачи азота снабжен дополнительной системой контролируемого сброса давления, выполненной в виде встроенного в трубопровод отвода с параллельно установленными на нем шаровым краном и игольчатым вентилем медленного сброса давления, при этом воздушный и газовый трубопроводы связаны между собой дополнительной системой испытания камеры повышенным давлением, выполненной в виде трубопровода-перемычки со смонтированными на нем шаровым краном, регулятором давления, манометром, обратным и перепускными клапанами.
Так, наличие у камеры дополнительного трубопровода подвода азота, смонтированного на противоположном от трубопровода сжатого воздуха крае камеры, выполненным в виде баллона с азотом, связанного при помощи трубопровода с запорной арматурой, датчиками и регуляторами давления с камерой - позволяет без дополнительной перенастройки и переключений запорной арматуры системы осуществить быструю зарядку газлифтного клапана.
Выполнение трубопровода подачи азота с дополнительной системой контролируемого сброса давления, выполненной в виде встроенного в трубопровод отвода с параллельно установленными на нем шаровым краном и игольчатым вентилем медленного сброса давления обеспечивает высокую точность настройки давления азота газлифтного клапана.
Конструктивная взаимосвязь воздушного и газового трубопроводов между собой дополнительной системой испытания повышенным давлением позволяет проводить испытания газлифтных клапанов на герметичность повышенным давлением сжатого воздуха, что обеспечивает в дальнейшем надежную и долговечную работу газлифтных клапанов.
При проведении патентно-информационного поиска сочетания предложенных известных и новых признаков заявляемого изобретения в патентной и научно-технической литературе - не обнаружено, что позволяет отнести к признакам, обладающим новизной.
Поскольку предложенное сочетание признаков не известно из существующего уровня техники и позволяет получить более высокий технический результат, то предлагаемые существенные признаки можно признать соответствующими критерию - изобретательский уровень.
Описание осуществления предлагаемого устройства и проведенные опытные работы позволяют отнести предложенный способ к промышленно выполнимым.
На фиг. 1 схематично представлен предлагаемый стенд для испытаний и зарядки газлифтных клапанов.
На фиг. 2 - представлен вентиль игольчатый.
На фиг. 3 схематично изображен газлифтный клапан.
Стенд содержит компрессорную установку 1 (Фиг. 1), связанную при помощи трубопровода 2 со смонтированными на нем регуляторами давления 3 и перепускным клапаном 4, манометром 5, шаровым краном 6 с трубопроводом-отводом 7 для сброса воздуха и встроенным трубопроводом-перемычкой 8, на котором смонтированы регулятор давления 9, манометр 10, перепускной клапан 11, обратный клапан 12 и шаровой кран 13. Другой край трубопровода-перемычки 8 соединен с трубопроводом 14 подачи газа - азота, на котором смонтированы манометры 15, 16 и 17, регулятор давления 18, шаровой кран 19, датчик давления 20. На трубопроводе 14 подачи азота выполнен трубопровод-отвод 21, на котором параллельно смонтированы шаровой кран 22 и игольчатый вентиль 23. Трубопровод 14 соединяет баллон 24 наполненный азотом с верхней частью камеры давления 25 с гнездом для установки клапана, при помощи рукава высокого давления 26 со штекерами-муфтами. Компрессорная установка 1 соединена при помощи трубопровода 2 и рукава высокого давления 27 с нижней частью камеры 25. Газлифтный клапан 28 устанавливается в гнездо камеры 25. Давление по рукаву 27, при подаче в него воздуха, приводит в движение шток 29, расположенный в нижней части камеры 25. Регулируемая площадь открытого сечения иглой 30 (Фиг. 2) игольчатого вентиля 23 выполнена в виде запорного конуса 31, контактирующего с опорной кольцевой поверхностью корпуса 32 клапана с гайками. Газлифтный клапан (Фиг. 3) состоит из корпуса 33 в котором смонтированы узел зарядки 34, сильфон 35, шток 36, седло 37, корпус седла 38 и обратный клапан 39. Приведение в действие запорно-регулирующей аппаратуры и считывание результатов давлений сжатого воздуха и азота осуществляется при помощи пульта управления 40 (условно показан на Фиг. 1).
Стенд предназначен для зарядки сильфонной камеры 29 газлифтного клапана азотом до давления 15 МПа и настройки газлифтных клапанов типа 3Г-25 и 5Г-25 при помощи сжатого азота, испытаний на герметичность сильфонной камеры 29 газлифтного клапана воздухом на давление до 35 МПа.
Предлагаемый стенд работает следующим образом:
Зарядка сильфонной камеры газлифтного клапана азотом под давлением, согласно ГОСТ 30767-2002, проводится на предлагаемом стенде в испытательном гнезде 25 следующим образом:
После подключения рукавов высокого давления 26, 27 при помощи штекер-муфт к камере 25 и подготовки клапана к зарядке - съем корпуса и установка на клапан манжетодержателя (на чертеже не показан), клапан устанавливается в камеру 25, при этом регулятор 9 давления и шаровой кран 13 на трубопроводе-перемычке 8 закрыты. Для подачи воздуха по трубопроводу 2 от компрессорной установки 1 предварительно открывается шаровой кран 6, после чего открывается регулятор давления 3, осуществляется подъем давления сжатого воздуха до 10 МПа по рукаву высокого давления 27 в шток 29 через нижнюю часть камеры 25, который перемещаясь, открывает узел зарядки 34 сильфонной камеры азотом. Давление контролируется с помощью манометра 5. Открытием шарового крана 19, под предварительным давлением 0,7-1,0 МПа, в сильфонную камеру клапана подается азот, при этом шаровой кран 22 и игольчатый вентиль 23 закрыты. Настройка предварительного давления азота осуществляется регулятором давления 18. Далее давление доводится до 5,0 МПа, которое контролируется манометром 17, и которое превышает требуемое расчетное давление необходимое для работы клапана. Далее, после закрытия шарового крана 19 приступают к настройке давления зарядки сильфонной камеры клапана, для чего, согласно расчетам по подбору давления настроенного газлифтного клапана, с помощью шарового крана 22 осуществляют сброс давления до давления близкого к требуемому расчетному. Окончательное давление, при закрытом шаровом кране 22, доводится с помощью игольчатого вентиля 23 путем медленного подъема иглы 30 и образования зазора между иглой 30 и запорного конуса 31 корпуса 32 вентиля. Сбросом давления азота, при помощи игольчатого вентиля 23, выставляется точное давление настройки, которое контролируется по манометру 17 или на компьютерно-регистрирующей установке, информация к которому передается через датчик давления 20. Достигнутое требуемое давление выдерживается в течение 15-ти минут. Падение давления не допускается. Не изменяя (не сбрасывая) давления азота, закрывается узел зарядки сильфонной камеры 34, для чего шаровым краном 6 осуществляется сброс воздуха на трубопровод-отвод 7. Шток 29 возвращается в исходное положение и перекрывает узел зарядки 34. Газлифтный клапан готовый к эксплуатации извлекается из камеры 25. Зарядка клапана окончена.
Испытания сильфонной камеры клапана на герметичность осуществляются следующим образом:
Клапан 28 устанавливается в камеру 25 в которое подается воздух от компрессорной установки 1, при этом кран 6 в положение открыт, воздух подается в шток 29, который открывает узел зарядки 34 для подачи азота в сильфонную камеру клапана (сильфон 35). Далее открыванием регулятора 3 подается воздух давлением до 10 МПа. Подаваемое давление контролируется с помощью манометра 5, при этом клапан 9 и кран 13 закрыты. Далее открывается кран 19, подается азот в сильфонную камеру клапана под предварительным давлением 0,7-1,0 МПа, при этом краны 22, 23 закрыты. Регулятором давление 18 настраивается испытательное давление 12,5+0,35 МПа, точность которого доводится с помощью открытия вентиля 23. Испытательное давление контролируется по манометру 17. После настройки испытательного давления кран 19 закрывается. Падение давления в испытываемой сильфонной камере контролируется по манометру 17 или на компьютерно-регистрирующей установке, информация которого передается через датчик давления 20. Испытательное давление выдерживается в течение 15 минут. При испытании падение давления не допускается. После проведения испытания перекрывается подача воздуха и подача азота (закрытием регуляторов 3, 18). По окончании испытаний испытательное давление сбрасывается с помощью крана 22 или вентиля 23, после чего закрывается узел зарядки сильфонной камеры, для этого кран 6 переводится в положение «Сброс воздуха» на трубопровод 7. Если падение давления в ходе испытаний не было, клапан готов к эксплуатации. В случае если в ходе испытания выявлено падение давления клапан проверку на герметичность не прошел, клапан снимают со стенда, устраняют повреждения и повторяют испытания.
При проведении работ, связанных с зарядкой газлифтных клапанов и их испытанием, показания давлений сжатого воздуха и азота и приведение в действие запорной арматуры с пульта осуществляется автоматически, не требуется присутствие операторов в опасной близости к стенду.