ШТУЦЕР ДЛЯ ФОНТАННОЙ АРМАТУРЫ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к области регулирования расхода жидкости и может быть использована для вывода нефтяной скважины без ее остановки.
Известен штуцер для фонтанной арматуры нефтяных скважин, содержащий сквозной корпус с кольцевыми проточками, размещенный в нем регулирующий элемент, выполненный в виде золотника, имеющего форму полого усеченного шара, по образующей которого выполнен ряд сквозных радиальных отверстий разного диаметра, и связанный через кулачковый диск с установочным валом, выведенным наружу через корпус и снабженным указателем и втулкой со шкалой; кольцевые проточки корпуса имеют сферическую поверхность, а в регулирующий элемент дополнительно введен второй золотник, RU 83628 U1.
Недостатком данного штуцера является его нерационально высокая конструктивная сложность. Выполнение золотника в виде полого усеченного шара и сопряженной с ним сферической полости корпуса требует наличия прецизионного оборудования и связано с достаточно сложными технологическими операциями, включая взаимную подгонку шара и сферической полости.
Указанные недостатки обусловливают то обстоятельство, что штуцеры для фонтанной арматуры нефтяных скважин с золотником в форме шара не нашли сколько-нибудь заметного практического применения.
Более рациональными и практически применимыми являются штуцеры с цилиндрическими золотниками.
Известен штуцер для фонтанной арматуры нефтяных скважин, содержащий сквозной корпус, размещенный в нем регулирующий элемент, образующий в корпусе полости, и установочный вал, выведенный наружу через корпус; регулирующий элемент выполнен в виде золотника, имеющего форму полого цилиндра, по направляющей окружности которого выполнен ряд сквозных радиальных отверстий с заданным шагом и диаметром, и связанного через кулачковый диск с образованием кулачково-дисковой муфты с установочным валом, при этом золотник поджат седлом усилием избыточного давления и имеет возможность вращательного движения для совмещения его сквозных отверстий с отверстием седловины, RU 54443 U1.
Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящей полезной модели.
Его недостатком является то обстоятельство, что штуцер не обеспечивает плавную регулировку расхода жидкости, что приводит к гидравлическим ударам при скачкообразном переключении позиций регулировочного элемента и к затруднению этого переключения. Это объясняется тем, что продольные оси симметрии сквозных радиальных отверстий размещены в одной плоскости, поэтому по образующей регулирующего элемента может быть размещено относительно небольшое количество отверстий, края которых, при этом, должны находиться на определенном расстоянии друг от друга. Поочередное совмещение указанных отверстий, имеющих разное проходное сечение с входным отверстием в корпусе штуцера, происходит ступенчато, расход жидкости при этом изменяется также скачкообразно, что ведет к гидравлическим ударам и «заеданию» регулирующего элемента при его повороте.
Задачей настоящей полезной модели является обеспечение плавности регулировки расхода жидкости и предотвращение тем самым гидравлических ударов при переключении позиции регулирующего элемента.
Согласно полезной модели в штуцере для фонтанной арматуры нефтяных скважин, содержащем корпус с входным и выходным отверстиями, размещенный в нем с возможностью поворота регулирующий элемент, выполненный в виде стакана, в стенках которого выполнен ряд сквозных радиальных отверстий с заданными шагом и диаметрами, продольные оси симметрии сквозных радиальных отверстий расположены в разных плоскостях, при этом площадь проходного сечения отверстия с наибольшим диаметром соответствует площади проходного сечения входного отверстия корпуса; сквозные радиальные отверстия могут быть выполнены цилиндрическими.
Заявителем не выявлены какие-либо технические решения, идентичные заявленному, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели критерию «Новизна».
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображено:
на фиг.1 - продольный разрез устройства;
на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1;
на фиг.3 - частичный вид по стрелке Б на фиг.1;
на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1;
на фиг.5 - развертка наружной поверхности регулирующего элемента.
Штуцер для фонтанной арматуры нефтяных скважин содержит корпус 1 с входным 2 и выходным 3 отверстиями. В корпусе 1 размещен с возможностью поворота регулирующий элемент 4, выполненный в виде стакана, в стенках которого выполнен ряд сквозных радиальных отверстий 5 с заданным шагом и диаметрами. Продольные оси симметрии 6 сквозных радиальных отверстий расположены в разных плоскостях. Расстояния (шаг) между осями 6 и диаметры отверстий 5 изменяются по длине развертки наружной поверхности регулирующего элемента 4 и определяются исходя из условия постепенности увеличения суммарного проходного сечения отверстий 5 (или их частей), совмещенных с входным отверстием 2 в корпусе 1. Продольные оси 6 симметрии сквозных радиальных отверстий 5 расположены в разных плоскостях, что позволяет распределять отверстия 5 не в один ряд по окружности, как это имеет место в прототипе, но также и по высоте развертки наружной поверхности регулирующего элемента 4. Каждое из отверстий 5 при повороте регулирующего органа 4 должно иметь возможность при некотором его положении полностью совмещаться с отверстием 2 (Фиг.3). Отверстие 5 с наибольшим диаметром (крайнее правое на фиг.5) имеет площадь проходного сечения, соответствующую (примерно равную) площади проходного сечения входного отверстия 2 корпуса 1, данное отверстие 5 совмещается с отверстием 2 в одно, то есть, его проходное сечение не суммируется с проходным сечением какого-либо другого отверстия 5. При этом имеет место максимальный расход. Остальные отверстия 5 с малыми диаметрами совмещаются с отверстием 2 по два или по три, при этом в определенные моменты при повороте регулирующего элемента 4 отверстия 5 совмещаются с отверстием 2 частично.
В приведенном примере сквозные радиальные отверстия 2 выполнены цилиндрическими. Регулирующий элемент 4 уплотнен относительно корпуса 1 с помощью уплотнений 7.
Штуцер размещают между двумя задвижками фонтанной арматуры. При открытых задвижках нефть поступает в корпус 1 через входное отверстие 2, через сквозные радиальные отверстия 5 попадает в полость регулирующего элемента 4, откуда поступает через выходное отверстие 3 в фонтанную арматуру.
Регулировка расхода осуществляется с помощью ключа 8 с наконечником 12, введенным в паз 15, выполненный в регулирующем элементе 4. Ключ 8 размещен с возможностью поворота во втулке 11, укрепленной в корпусе 1, и уплотнен относительно втулки 11 с помощью уплотнений 13. При повороте ключа 8 происходит поворот регулирующего элемента 4, и отверстия 5, начиная с двух-трех отверстий 5 с меньшими диаметрами и заканчивая одним отверстием 5 с наибольшим диаметром, совмещаются с входным отверстием 2 (Фиг.3). При этом происходит плавное, постепенное увеличение суммарного проходного сечения отверстий 5, совмещаемого с входным отверстием 2, нефть поступает в регулирующий элемент 4 и затем в выходное отверстие 3. Давление в выходном отверстии 3 измеряют манометром (не показан), подключенным к измерительной магистрали 14. В зависимости от давления в выходном отверстии 3 регулируют указанным выше образом расход нефти через штуцер. Для более точной регулировки расхода можно дополнительно измерять давление во входном отверстии 2. При регулировке для оценки количественных значений расхода нефти через штуцер используют стрелочный указатель 9 и шкалу 10.
Реализация отличительных признаков полезной модели обеспечивает технический результат, состоящий в повышении плавности регулировки расхода жидкости и в предотвращении тем самым гидравлических ударов и заклинивания регулирующего органа в процессе регулировки.