УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕМОНТА И ЗАМЕНЫ ШАРОВЫХ КРАНОВ

Полезная модель относится к нефтегазой промышленности и предназначена для замены под давлением вышедших из строя элементов запорной арматуры (задвижек, шаровых кранов) на газонефтяных скважинах и трубопроводах.
Известно устройство для смены задвижек на устье скважины (пат. РФ №1756533, МПК Е21В 33/03, опубл. 23.08.1992 г.), содержащее опорную плиту с осевым каналом, связанный с ней направляющими винтами узел крепления к фонтанной арматуре в виде разъемного фланца, размещенный в центральном осевом канале опорной плиты полый шток с установленным внутри него пакером с приводным валом, механизм герметизации штока относительно корпуса задвижки с фланцем, уплотнительным элементом, грундбуксой, нажимной крышкой и установленной в опорной плите упорной гайкой. Устройство дополнительно снабжено дополнительной опорной плитой с осевыми каналами, установленной параллельно основной плите на направляющих винтах со стороны, противоположной разъемному фланцу. Основная опорная плита, шток и приводной вал выполнены разъемными, направляющие винты размещены в осевых каналах дополнительной опорной плиты, а приводной вал - в ее центральном осевом канале.
Признаки, общие с предлагаемым устройством для ремонта и замены шаровых кранов: опорная плита с осевым каналом, узел крепления к фонтанной арматуре, размещенный в центральном осевом канале опорной плиты, полый шток, пакер, приводной вал, механизм герметизации штока, уплотнительный элемент.
Известно устройство для смены задвижек фонтанной арматуры на устье скважины под давлением (пат. РФ №2132926, МПК Е21В 33/03, опубл. 10.07.1999 г), содержащее полый корпус с размещенным в нем стяжным винтом, уплотнитель для герметизации полости между корпусом и задвижками, опорную плиту с каналами для пропуска стяжного винта и резьбовых штанг, штангу с пакером и страховочный фланец. Устройство снабжено подвеской, выполненной в виде консоли с полозьями, подвешиваемой к фонтанной арматуре на двух штангах, и тележками, установленными на полозьях для подвешивания опорной плиты и демонтируемых задвижек.
Признаки, общие с предлагаемым устройством для ремонта и замены шаровых кранов: уплотнитель для герметизации полости между корпусом и задвижками, опорная плита, штанга, пакер.
Известно, принятое за прототип устройство для смены задвижек под давлением (пат. РФ №2201547, МПК F16K 43/00, опубл. 27.03.2003 г), содержащее размещенные параллельно разъемную и неразъемную опорные траверсы с осевыми отверстиями. С траверсами связан направляющими винтами узел крепления к арматуре. В центральном осевом отверстии разъемной траверсы установлен полый шток. Составной приводной вал размещен в полом штоке и центральном осевом отверстии неразъемной траверсы. На полом штоке на резьбе закреплен пакер. Устройство содержит механизм герметизации полого штока относительно корпуса задвижки. Этот механизм включает в себя корпус с фланцами, уплотнительный элемент, грундбуксу и нажимную резьбовую крышку. На разъемной траверсе установлена опорная гайка. Дополнительно устройство снабжено герметизирующей катушкой. Катушка включает в себя корпус с фланцем, уплотнительный элемент и нажимную кольцевую гайку. Узел крепления устройства к арматуре выполнен в виде разъемной плиты и снабжен двумя разъемными хомутами. Разъемная плита установлена на трубе. Разъемные хомуты жестко закреплены на трубе зубчатыми сухарями.
Признаки, общие с предлагаемым устройством для ремонта и замены шаровых кранов: опорная траверса с осевым отверстием, узел крепления к арматуре, полый шток, приводной вал, пакер, механизм герметизации полого штока относительно корпуса задвижки, уплотнительный элемент.
Однако, приведенным аналогам и прототипу присуща невысокая технологичность и надежность, обусловленные сложностью крепления устройств к стояку отбора газа и невозможностью проведения ремонта или замены задвижек в случаях отсутствия крепежных фланцев на устье стояка отбора газа или невозможности доступа к нему. Задачей заявляемой полезной модели является создание устройства для ремонта и замены шаровых кранов, обладающего высокой технологичностью и надежностью.
Технический результат заключается в повышении надежности и технологичности путем применения распорного узла, установленного в торце составного полого штока и пакера, выполненного в виде неподвижной шайбы, установленной на основной части составного полого штока, подвижной шайбы, закрепленной на оконечной части полого штока, и уплотнительного элемента, расположенного между ними.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для ремонта и замены шаровых кранов, содержащем узел крепления к стояку отбора газа, выполненным в виде закрепленного на стояке отбора газа силовом фланце с осевым отверстием и установленной на нем уплотняющей манжетой, в которой размещен составной полый шток, состоящий из основной и оконечной частей, установленный в составном полом штоке на резьбе приводной вал с закрепленным на нем пакером и уплотнитель, установленный между составным полым штоком и приводным валом. Отличием является то, что пакер выполнен в виде неподвижной шайбы, установленной на основной части составного полого штока, подвижной шайбы, закрепленной на оконечной части полого штока, и уплотнительного элемента, расположенного между ними, узел крепления к стояку отбора газа дополнительно снабжен распорным узлом, выполненным в виде, по меньшей мере, трех упоров, установленных радиально симметрично на шарнирах в торце составного полого штока, а на торцевой части приводного вала выполнен буртик.
Уплотняющая манжета может быть выполнена с возможностью изменения сжимающего усилия.
Повышение надежности достигается применением узла крепления к стояку отбора газа, снабженного распорным узлом, выполненным в виде, по меньшей мере, трех упоров, благодаря чему исключается осевое смещение устройства, и пакера, выполненного в виде неподвижной шайбы, установленной на основной части составного полого штока, подвижной шайбы, закрепленной на оконечной части полого штока, и уплотнительного элемента, расположенного между ними, что обеспечивает герметизацию стояка отбора газа.
Повышение технологичности достигается тем, что распорный узел и пакер приводятся в действие вращением приводного вала относительно составного полого штока, что одновременно обеспечивает герметизацию и фиксацию устройства на стояке отбора газа.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых представлено устройство для ремонта и замены шаровых кранов:
на фиг. 1 - на начальном этапе установки устройства на стояк отбора газа;
на фиг. 2 - закрепленное в устье стояка отбора газа;
на фиг. 3 приведен узел крепления к стояку отбора газа в исходном состоянии;
на фиг. 4, фиг. 5 - в состоянии фиксации на стояке отбора газа в различных проекциях;
на фиг. 6 показан общий вид стояка отбора газа в режиме эксплуатации.
Устройство для ремонта и замены шаровых кранов содержит (фиг. 1, 2) узел крепления к стояку отбора газа 1, выполненный в виде закрепленного на стояке отбора газа 1 силовом фланце 2 с осевым отверстием 3 и установленной на нем уплотняющей манжетой 4, в которой размещен составной полый шток, состоящий из основной 5 и оконечной 6 частей.
В основной части составного полого штока 5 на резьбе установлен приводной вал 7 с закрепленным на нем пакером, который выполнен в виде неподвижной шайбы 8, установленной на основной части составного полого штока 5, подвижной шайбы 9, закрепленной на оконечной части полого штока 6, и уплотнительного элемента 10, расположенного между ними. Между основной частью составного полого штока 5 и приводным валом 7 установлен уплотнитель 11. Между устройством и стояком отбора газа установлена уплотняющая манжета 4. Узел крепления к стояку отбора газа дополнительно снабжен распорным узлом (фиг. 1, 2), выполненным в виде, по меньшей мере, трех упоров 12 (фиг. 3, 4, 5), установленных радиально симметрично на шарнирах 13 в торце оконечной части составного полого штока 6, а на торцевой части приводного вала 7 выполнен буртик 14. Уплотняющая манжета 4 может быть выполнена с возможностью изменения сжимающего усилия.
Устройство для ремонта и замены шаровых кранов зафиксировано упорами 12 за торцевую часть 15 стояка отбора газа 1 (фиг. 2), на котором закреплены первый 16 и второй 18 шаровые краны с приводными рукоятками 17, 19, и вспомогательные вентили 20, 21. Стояк отбора газа установлен на трубе газопровода 22 (фиг. 6). Устройство для ремонта и замены шаровых кранов работает следующим образом. При необходимости проведения ремонта или замены крана 16 (фиг. 6) под давлением без прекращения транспорта газа, предлагаемое устройство для ремонта и замены шаровых кранов устанавливается на стояке отбора газа.
Предварительно на стояк отбора газа 1 закрепляется силовой фланец 2 (фиг. 1, 2.), в осевое отверстие которого 3 устанавливается в сборе составной полый шток 5 с приводным валом 7, установленном на них пакером 8, 9, 10 и упорами 12. На начальном этапе устройство закрепляется на силовом фланце 2 при помощи уплотняющей манжеты 4 (фиг. 1,). В дальнейшем путем открывания шаровых кранов 16, 18 (фиг. 6) и вспомогательных вентилей 20, 21 производится вытеснение газовоздушной смеси, после чего вспомогательные вентили 20, 21 закрываются и давление в стояке отбора газа 1 выравнивается до рабочего. Далее составной полый шток 5 с приводным валом 7, установленном на них пакером 8, 9, 10 и упорами 12 затасовывается в стояк отбора газа 1 до торцевой части 15 стояка отбора газа 1 (фиг. 2, 3), и распорным узлом 12,13 (фиг. 2, 3) крепится к месту врезки стояка отбора газа 1.
Уплотняющая манжета 4 (фиг. 1, 2) обеспечивает герметизацию между стояком отбора газа 1 и основной частью составного полого штока 5, а уплотнитель 11 (фиг. 1, 2) обеспечивает герметизацию между составным полым штоком 5 (фиг. 1, 2) и приводным валом 7. Далее путем вывинчивания приводного вала 7 (Фиг. 2) по резьбе составного полого штока 5 приводной вал 7 перемещается вверх, под нажимом буртика 14 упоры 12 раздвигаются и вся конструкция крепится на месте врезки враспор. При дальнейшем вывинчивании приводного вала 7 подвижная шайба 9 (фиг. 2) перемещается вверх и сдавливает уплотнительный элемент 10, благодаря чему обеспечивается герметизация стояка отбора газа 1. Далее производится сброс газа через вентили 20, 21 (фиг. 6), после чего производится ремонт или замена шарового крана 16, либо отрезается стояк отбора газа 1 выше уплотнительного элемента 10, разбирается силовой фланец 2 и демонтируется верхняя часть стояка отбора газа 1. Новый стояк отбора газа монтируется с силовым фланцем 1, для чего силовой фланец продевается через основную часть составного полого штока 5, затем производится сварка стояка, затяжка уплотнительной манжеты 4 и снятие конструкции с упора. Для этого путем обратного вращения приводного вала 7 относительно составного полого штока 5 упоры 12 складываются, производится вытеснение газовоздушной смеси, вытягивание приспособления выше нижнего шарового крана 16 и запирание его при помощи приводной рукоятки 17, после чего снимается силовой фланец 2, конструкция разбирается и к верхнему срезу стояка отбора газа 1 присоединяется трубопровод потребителя.
Предлагаемая полезная модель способствует созданию устройства для ремонта и замены шаровых кранов, обладающего высокой надежностью и технологичностью.