ФЛАНЦЕВОЕ СОЕДИНЕНИЕ УСТЬЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей промышленности, и может быть использовано при новом проектировании фланцевых и быстроразъемных соединений устьевого оборудования, магистральных трубопроводов, гидросистем высокого давления.

Известны фланцевые соединения устьевого оборудования, содержащие уплотнительные металлические кольца [2], расположенные в канавках фланцев.

Известно фланцевое соединение устьевого оборудования скважин, включающее последовательно и концентрично размещенные на кондукторе корпуса с фланцевыми соединениями, содержащими уплотнительное металлическое кольцо и соединительные элементы в виде резьбовых шпилек с гайками [1].

Металлические уплотнительные кольца [1], [2] при использовании их в соединениях оборудования требуют больших стягивающих усилий фланцев для обеспечения герметичности соединений, недостаточную эксплуатационную надежность, постоянный контроль в процессе эксплуатации, подвержены электрохимической коррозии по поверхностям, обеспечивающим герметичность соединений в процессе эксплуатации, и при одноразовом использовании требуют восстановления уплотнительных поверхностей уплотнительного кольца и восстановления уплотняемых поверхностей фланцев. Это приводит к непроизводительным затратам по ремонтно-востановительным операциям оборудования для обеспечения герметичности соединений.

Известны фланцевые соединения приварные встык, изолирующие [3].

Фланцевые соединения [3] не обеспечивают в процессе эксплуатации требований пожаробезопасности. В случае возникновения пожара на нефтяной или газовой скважине или на нефтегазотрубопроводах, имеющих фланцевое соединение [3] , произойдет выгорание уплотнительных элементов и разгерметизация соединения. Кроме этого, данная компоновка в процессе эксплуатации под воздействием вибрации и высоких давлений от 21 МПа и выше, разгерметизируется из-за отсутствия жесткой связи соединения. Поэтому как отечественный опыт эксплуатации оборудования, так и опыт эксплуатации оборудования зарубежных компаний, например корпорации "Ф. М. С. и США", завода "Кымпина" Румыния, фирмы "Кубота" Япония и т.д., исключают использование элементов уплотнения соединения оборудования [3] для пожароопасных объектов с высоким давлением, вибраций, которые имеют место на нефтегазопромыслах и используют металлические уплотнительные кольца.

Техническая задача состоит в обеспечении надежности герметизации соединения, пожаробезопасности и требований экологической безопасности, возможности многоразового использования уплотнительных колец, в увеличении срока эксплуатации оборудования, в снижении непроизводительных затрат по ремонту оборудования для обеспечения герметичности соединений.

Решение технической задачи достигается тем, что уплотнительное металлическое кольцо имеет кольцевые канавки, выполненные на его торцах и снабжено упругими кольцами, установленными в упомянутых кольцевых канавках кольца для взаимодействия с поверхностями кольцевых канавок фланцев.

На чертеже изображено фланцевое соединение устьевого оборудования - общий вид.

Фланцевое соединение устьевого оборудования содержит:
фланец колонной головки 1;
фланец установленного оборудования 2;
уплотнительное металлическое кольцо 3;
кольцевые канавки 4, выполненные на его торцах;
упругие уплотнительные кольца 5;
уплотняемые поверхности фланцевого соединения оборудования 6;
соединительные резьбовые элементы 7.

В статистическом положении элементы фланцевого соединения устьевого оборудования взаимодействуют следующим образом. В кольцевые канавки 4, выполненные на торцах уплотнительного металлического кольца 3, устанавливаются упругие уплотнительные кольца 5.

Уплотнительное металлическое кольцо 3 с упругими уплотнительными кольцами 5 устанавливается между фланцем колонной головки 1 и фланцем устанавливаемого устьевого оборудования 2 для взаимодействия с поверхностями кольцевых канавок фланцев 6.

В динамическом положении элементы фланцевого соединения устьевого оборудования взаимодействуют следующим образом. Посредством взаимодействия соединительных резьбовых элементов 7, стягивающих фланцы устьевого оборудования 1,2, обеспечивается уплотнение уплотнительным металлическим кольцом 3 вследствие взаимодействия с уплотняемыми поверхностями кольцевых канавок фланцев (уплотнение металл - металл).

Одновременно вследствие взаимодействия упругих уплотнительных колец 5 с уплотняемыми поверхностями фланцевого соединения 6 в замкнутых кольцевых объемах обеспечиваются дополнительные уплотнения фланцевого соединения устьевого оборудования.

Следовательно, в предложенном новом техническом решении фланцевого соединения устьевого оборудования обеспечивается надежность герметизации оборудования, выполняются требования пожарной безопасности и требования экологической безопасности.

По уровню технического решения предложенное фланцевое соединение устьевого оборудования просто в изготовлении, удобно в эксплуатации, конкурентноспособно и его использование в производстве обеспечит положительный технико-экономический эффект за счет увеличения срока эксплуатации оборудования, ресурсосбережения при эксплуатации на нефтегазодобывающих и нефтегазоперерабатывающих промышленных предприятиях Российской Федерации и за рубежом.

Источники информации
1. ГУЛЬЯНЦ Г. М. Справочное пособие по противовыбросовому оборудованию скважин. Москва, Недра, 1983, с. 37-39, прототип.

2. ГОСТ 28 919-91. Фланцерое соединение устьевого оборудования. Типы, основные параметры и размеры.

3. КОЛЕСНИКОВ Л.П. и др. Соединения трубопроводов, Справочник. Москва, Издательство стандартов, 1988, т. 2, с. 59.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к нефтегазодобывающей, нефтегазоперерабатывающей отрасли, и может быть использовано при новом проектировании фланцевых и быстроразъемных соединений устьевого оборудования, магистральных трубопроводов, гидросистем высого давления. Устройство содержит уплотнительное металлическое кольцо в канавках фланцев. Соединительные резьбовые элементы выполнены в отверстиях фланцев. Уплотнительное металлическое кольцо на торцах имеет кольцевые канавки. В канавках установлены упругие кольца. Кольца взаимодействуют с поверхностями кольцевых канавок фланцев. Устройство позволяет увеличить срок эксплуатации оборудования, повысить требования пожаробезопасности, экологической безопасности нефтегазодобывающего и нефтегазоперерабатывающего оборудования. 1 ил.

Фланцевое соединение устьевого оборудования, содержащее уплотнительное металлическое кольцо в канавках фланцев и соединительные резьбовые элементы в отверстиях фланцев, отличающееся тем, что уплотнительное металлическое кольцо имеет кольцевые канавки, выполненные на его торцах, и снабжено упругими кольцами, установленными в упомянутых кольцевых канавках кольца для взаимодействия с поверхностями кольцевых канавок фланцев.