ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНОЕ КЛАПАННОЕ УСТРОЙСТВО

Предложение относится к клапанным устройствам и может найти применение в нефтедобывающей промышленности для выравнивания давления газа в затрубном пространстве и нефтяной смеси в нагнетательном трубопроводе на выходе из нефтяной скважины.
Известно предохранительное клапанное устройство, состоящее из двух патрубков, соединенных соответственно с обсадной колонной и напорным трубопроводом, быстросъемных соединений, сбрасывающего газ клапана, колена, связывающего два патрубка с наземным участком трубопровода (А.Г.Молчанов, В.Л.Чичеров. Нефтепромысловые машины и механизмы, М., Недра, 1983, стр. 161, рис. 11.39).
Недостатками устройства являются:
- неудовлетворительная надежность разобщения затрубного пространства от полости нагнетательного трубопровода;
- отказ клапана в работе при отрицательных температурах окружающей среды по причине замерзания жидкой фазы на участке колена, расположенного перед клапаном, из-за отсутствия движения жидкости на этом участке.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является предохранительное клапанное устройство, включающее корпус, состоящий
из патрубков для подвода газа, нефтяной смеси и для отвода их в нагнетательный трубопровод, седло, запорный орган, быстросъемные соединения и уплотнительный элемент (Каталог продукции ОЗНА, ТУ 3712-022-00135786-2002, г. Октябрьский, Республика Башкортостан).
Основными недостатками устройства являются:
- неудовлетворительная эксплуатационная надежность из-за сообщения полостей затрубного пространства скважины и нагнетательной линии между собой при попадании волокнистых материалов между запорным органом и седлом, а также из-за образования микрощелей на их поверхностях;
- сравнительно высокая трудоемкость изготовления, обусловленная применением дорогостоящих сталей и наличием деталей, к изготовлению которых предъявляются жесткие требования.
Технической задачей полезной модели является создание устройства, обладающего повышенной эксплуатационной надежностью и низкой трудоемкостью изготовления.
Указанная задача решается предлагаемым предохранительным клапанным устройством, включающим корпус, состоящий из патрубков для подвода газа, нефтяной смеси и для отвода их в нагнетательный трубопровод, седло, запорный орган, быстросъемное соединение и уплотнительный элемент.
Новым является то, что патрубок для подвода газа снабжен патрубком большего диаметра, расположенным относительно него концентрично и несущим на себе подводящий нефтяную смесь и отводящий нефтяную смесь и
газ патрубки; седло с запорным органом установлены на торце патрубка для подвода газа со стороны быстросъемного соединения, а запорный орган выполнен в виде эластичного диска, состоящего из периферийного и центрального участков, причем периферийный выполнен в виде кольца, профиль которого в продольном сечении представляет собой прямоугольный треугольник с обращенной к центру гипотенузой, а центральный - сегмента шара, армированного со стороны его основания металлическим элементом, периферийный участок плавно соединен с центральным перемычкой ограниченной ширины, толщина которой уменьшается от оси ее симметрии к краю перемычки.
На фиг.1 изображен общий вид устройства в продольном разрезе.
На фиг.2 - разрез А - А фиг.1.
На фиг.3 - запорный орган крупным планом.
Устройство состоит из газоподводящего патрубка 1, входящего концевым участком в патрубок 2, имеющего с одной стороны резьбовой участок 3 для быстросъемного соединения 4, а с другой - перегородку 5, подводящего нефтяную смесь патрубка 6 и отводящего нефтяную смесь и газ патрубка 7, приваренных к патрубку 2. К патрубку 1 жестко присоединено седло 8 с запорным органом 9. Последний выполнен в виде эластичного диска, состоящего из периферийного 10 (фиг.3) и центрального 11 участков, причем периферийный 10 выполнен в виде кольца, профиль которого в продольном сечении представляет собой прямоугольный треугольник с обращенной к центру гипотенузой, а центральный 11 - сегмент шара, армированный со стороны
его основания металлическим элементом 12. Периферийный участок 10 плавно соединен с центральным 11 перемычкой 13 ограниченной ширины, толщина которой уменьшается от оси ее симметрии к краю перемычки. Периферийный участок 10 запорного органа 9 прижимается к седлу 8 конусным кольцом 14 и фиксируется стопорным кольцом 15. Быстросъемное соединение 4 имеет накидную гайку 16 и жесткое уплотнительное кольцо 17. Устройство устанавливается на устье скважины.
Работает устройство следующим образом.
Запорный орган 9 закрыт, пока давление в полости «а» (полость «а» соединена с полостью НКТ (насосно-компрессорные трубы)) больше давления в полости «б» (полость «б» соединена с затрубным пространством). Как только давление в полости «б» окажется больше давления в полости «а», запорный орган приоткрывается, причем тем больше, чем больше разность давлений, и газ из полости «б» устремляется в полость «а». Дальше он вместе с нефтяной смесью по наземному трубопроводу направляется в товарный парк. Это происходит до тех пор, пока есть разность давлений между полостями «а» и «б». По мере уменьшения разности давлений запорный орган 9 постепенно начинает возвращаться в исходное положение, а при исчезновении этой разности запорный орган закрывается. При повышении давления в полости «б» операция повторяется. Во время движения нефтеводогазовой смеси по трубопроводу запорный орган постоянно омывается ею, следовательно, его замерзание исключено.
Предлагаемое устройство позволяет:
- повысить эксплуатационную надежность благодаря тому, что эластичные края запорного органа плотно перекрывают поверхность седла даже при наличии на нем микроканалов и волокнистых частиц;
- снизить трудоемкость изготовления ввиду отсутствия в конструкции деталей, к которым предъявляются жесткие технологические требования.