Кран угловой шаровой со сменным газоперепускным клапаном

Устройство относится к трубопроводной арматуре, а именно к устьевой арматуре добывающих скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов (УЭЦН).
Известна установка для подъема нефти, содержащая арматуру устья скважины с манифольдом, запорными задвижками для управления работой скважины, устьевым клапаном для стравливания газа из межтрубного пространства в нефтесборный коллектор, внутрискважинное оборудование, включающее спущенные на расчетную глубину на насосно-компрессорных трубах, газоперепускной клапан и установку скважинного штангового насоса с фильтром, где газоперепускной клапан выполнен в виде компактной цилиндрической конструкции, с широким центральным проходным каналом, при этом устьевая арматура снабжена многофункциональным устьевым клапаном с возможностью пропускать через себя дозированный объем жидкости из системы нефтесбора в скважину, а скважинный насос на приеме оснащен муфтой с размещенным в ней штуцером для пропуска газа (RU 2667182 C1, 17.09.2018).
Известен перепускной клапан, включающий втулки, поршень, подшипник, ограничитель (CN 110107254 A, 09.08.2019).
Известен газоперепускной клапан, функционирующий с использованием шарового затвора (СN 109209271 A, 15.01.2019).
Общей технической проблемой является невозможность замены газоперепускного клапана без демонтажа крана с трубопровода. Также технической проблемой является отсутствие возможности фиксации величины давления до и после дросселя.
Предлагается кран угловой шаровой со сменным газоперепускным клапаном, включающий корпус с входным и выходным патрубками, шаровой затвор. Входной и выходной патрубки расположены под углом 90° друг к другу. Сверху корпуса установлена крышка. Соосно продольной оси корпуса выполнено гладкое сквозное отверстие. Шаровой затвор установлен в цилиндрических гнездах корпуса и крышки с возможностью поворота посредством рукоятки, фиксируемой пружиной в торцевых пазах корпуса в положениях «Открыто», «Закрыто», «Дроссель». Шаровой затвор дополнительно снабжен двумя отверстиями, образующими Г-образные каналы, выполненные перпендикулярно оси корпуса, одно из которых гладкое, а другое - резьбовое. В резьбовое отверстие шарового затвора установлен сменный газоперепускной клапан.
Техническим результатом является возможность замены газоперепускного клапана без демонтажа крана с трубопровода.
Кроме того, угловая конструкция изделия позволяет использовать его взамен существующих угловых вентилей без подгонки и сварочных операций. Наличие нескольких рабочих положений позволяет оперативно управлять работой УЭЦН, а также получать экономию электроэнергии при работе в полнопроходном режиме. Возможность фиксации манометром величины давления до и после сменного дросселя позволяет определить текущий дебит скважины расчетным путем.
Устройство показано на фигуре
На фигуре обозначены
поз.1 - корпус,
поз.2 - шар,
поз.3 - шток,
поз.4 - рукоятка,
поз.5 - прижим,
поз.6 - крышка,
поз.7 - манжета,
поз.8 - гайка,
поз.9 - пружина,
поз.10 - седло,
поз.11 - пружина,
поз.12 - патрубок,
поз.13 - пробка,
поз.14 - заглушка,
поз.15 - клапан.
Кран угловой шаровой со сменным газоперепускным клапаном содержит корпус, в резьбовую часть которого ввернута крышка. В центральном отверстии крышки установлен шток, торцевой шип которого входит в паз шарового затвора. Шаровой затвор, установлен в цилиндрических гнездах корпуса и крышки, а посредством штока, уплотненного манжетой и гайкой, может быть повернут рукояткой в любое из трех положений. Во всех положениях рукоятка фиксируется пружиной в торцевых пазах корпуса. Фактическое положение затвора определяется сопоставлением метки на корпусе с маркировкой на прижиме, жестко соединенному с штоком. Уплотнение затвора при работе обеспечивается седлом и пружиной, установленных в выточке патрубка. Затвор шарового типа имеет гладкое сквозное отверстие, соосное продольной оси корпуса, и два перпендикулярных ему сквозных отверстия, образующих Г-образные угловые каналы, одно из которых гладкое, а одно - резьбовое. В резьбовое сквозное отверстие шара устанавливается газоперепускной клапан. Для смены клапана в корпусе предусмотрено боковое резьбовое отверстие, закрытое пробкой. В пробке предусмотрено резьбовое отверстие под установку манометра (датчика давления), закрытое заглушкой.
Кран угловой шаровой с газоперепускным клапаном содержит корпус 1, в резьбовую часть которого ввернута крышка 6. В центральном отверстии крышки 6 установлен шток 3, торцевой шип которого входит в паз шарового затвора 2. Шаровой затвор 2, установлен в цилиндрических гнездах корпуса 1 и крышки 6, а посредством вала 3, уплотненного манжетой 7 и гайкой 8, может быть повернут рукояткой 4 в любое из трех положений. Во всех положениях рукоятка 4 фиксируется пружиной 9 в торцевых пазах корпуса 1. Фактическое положение затвора 2 определяется по прижиму 5, жестко соединенному со штоком 3, и рукояткой 4. Уплотнение затвора 2 при работе обеспечивается седлом 10 и пружиной 11, установленных в выточке патрубка 12. Патрубок 12 ввернут в резьбовом отверстии корпуса 1. Затвор 2 шарового типа имеет гладкое сквозное отверстие, соосное продольной оси корпуса 1, и два перпендикулярных ему сквозных отверстия, образующих Г-образные угловые каналы, одно из которых гладкое, а одно - резьбовые.
В резьбовое сквозное отверстие шарового затвора 2 устанавливается газоперепускной клапан 15. Для смены клапана в корпусе 1 предусмотрено боковое резьбовое отверстие, закрытое пробкой 13. В пробке 13 предусмотрено резьбовое отверстие под установку манометра (датчика давления), закрытое заглушкой 14.
Наличие в шаровом затворе Г-образных угловых каналов и возможность движения рабочей среды через цапфу позволяет получить три рабочие позиции крана: «открыто», «закрыто», «дроссель», а угловая конструкция позволяет применять его взамен существующих угловых вентилей без подгонки и сварочных операций. Устройство работает следующим образом. В положении «Открыто» рабочая среда подается в центральное отверстие корпуса 1 или в центральное отверстие патрубка 12, при этом рабочая среда беспрепятственно проходит по внутреннему Г-образному каналу затвора 2. Для переключения крана в положение «Закрыто» рукоятка 4 вынимается из фиксирующего паза корпуса 1. преодолевая сопротивление пружины 5. После поворота рукоятки 4 на 90(по часовой стрелке действием пружины 5 происходит фиксация рукоятки в пазе корпуса 1, при этом поток рабочей среды герметично перекрыт затвором 2. Для переключения крана в положение «Дроссель» рукоятка 4 вынимается из фиксирующего паза корпуса 1, преодолевая сопротивление пружины 5. После поворота рукоятки 4 на 90(против часовой стрелки под действием пружины 5 происходит фиксация рукоятки в соответствующем пазе корпус 1. При необходимости замены клапана 15 рукоятка устанавливается в положение «Закрыто», при этом клапан располагается напротив бокового отверстия, закрытого резьбовой пробкой 13. Пробка легко демонтируется при помощи гаечного ключа, клапан выворачивается ключом и производится замена на требуемый из комплекта ЗИП. Затем пробка 13 монтируется на прежнее место.
Эксплуатация предлагаемого устройства позволит производить замену клапана без демонтажа крана с трубопровода, угловая конструкция изделия позволяет использовать его взамен существующих угловых вентилей без подгонки и сварочных операций, наличие нескольких рабочих положений позволяет оперативно управлять работой УЭЦН, а также получать экономию электроэнергии при работе в полнопроходном режиме. Возможность фиксации манометром величины давления до и после сменного дросселя позволяет определить текущий дебит скважины расчетным путем.