УСТРОЙСТВО ЗАПОРНОЕ УСТЬЕВОГО ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2001 года по МПК E21B33/03 

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано в устьевом оборудовании на нефтегазодобывающих промыслах.

Известны устройства запорные устьевого оборудования, содержащие корпус с патрубками и пробку (см. патент США N 2700528 М.кл. F 16 К, 5/16).

Недостатком известных устройств являются отсутствие возможности регулировать усилие уплотнения и обеспечивать надежную работу устройств.

Известно устройство запорное устьевого оборудования, содержащее корпус в виде крестовины с пересекающимися внутри отверстиями для протока жидкости и прохода пробки, элементы фланцевого соединения для устьевого оборудования, пробку, элементы уплотнения и штока привода (см патент США N 3700003 М. кл. F 16 K, 5/02 1972 г.)
Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности.

Техническая задача состоит в обеспечении универсальности устройства, многофункциональности при использовании на устьевом оборудовании в реальных условиях промысла.

Решение технической задачи достигается тем, что оно снабжено переходными резьбовыми втулками, образующими резьбовую пару с корпусом в отверстиях для протока жидкости, которые взаимодействуют с одной стороны с уплотнительными элементами пробки, с другой стороны с уплотнительными элементами устьевого оборудования и обвязки, шток привода выполнен резьбовым, пробка выполнена так, что она ограничена боковыми параллельными плоскими и цилиндрическими поверхностями, установлена в отверстии корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения от воздействия резьбового штока привода, в корпусе в отверстии под пробку выше и ниже отверстия для протока жидкости выполнены равномерного сечения канавки и размещены в них кольцевые уплотнительные элементы, в верхней части пробки выполнено отверстие под цилиндрический вкладыш с резьбовым отверстием под резьбовой шток привода, а в нижней части в отверстии установлена втулка с калиброванным отверстием, причем нижняя часть пробки герметично закрыта быстроразъемной корпусной крышкой.

При этом устройство запорное устьевого оборудования снабжено обратным клапаном, установленным в резьбовой переходной втулке.

На чертеже изображено устройство запорное устьевого оборудования в закрытом положении пробки - общий вид.

На чертеже условно изображено сечение пробки - перевернуто.

Устройство запорное устьевого оборудования содержит:
шток привода 1,
вкладыш с резьбовым отверстием 2 под шток привода,
пробку 3,
уплотнения пробки кольцевые 4 (по периметру),
уплотнения пробки 5 по боковым поверхностям,
кольца 6,
обратный клапан 7,
переходные втулки 8,
сечение 9 пробки 3 (перевернуто),
корпус устройства 10,
нижний фланец 12 уплотнен,
накидное резьбовое кольцо 13,
быстросменная корпусная крышка 14,
втулка 15 с калиброванным отверстием,
уплотнение 16 втулки.

В статическом состоянии элементы устройства взаимодействуют следующим образом:
В отверстиях пробки 3 в верхней части установлен вкладыш 2, в который ввернут резьбовой шток привода 1, в нижней части с уплотнительным кольцом 16 установлена втулка 15, имеющая калиброванное отверстие.

Пробка уплотнена по боковым плоским поверхностям уплотнительными втулками 5, которые поджимаются переходными резьбовыми втулками 8 и дополнительно по всему периметру кольцевыми уплотнительными элементами 4, установленными в канавках отверстия корпуса.

Корпус 10 имеет уплотнительные элементы под шток привода с одной стороны (на чертеже не изображено) и уплотнительные элементы 12 с быстросъемной крышкой 14 с другой стороны.

Переходные резьбовые втулки 8 в отверстии для протока жидкости после их установки взаимодействуют с элементами устьевого оборудования, например с фланцами обвязки, через уплотнительные кольца фланцевых соединений.

Обратный клапан 7 с пружиной удерживается и регулируется резьбовой втулкой, ввернутой в тело переходной втулки 8.

Работа устройства запорного устьевого оборудования состоит в следующем.

При вращении резьбового штока 1 привода пробка 3 устройства запорного перемещается, возвратно-поступательно запирая или открывая отверстие для протока жидкости.

В открытом положении поток жидкости проходит через отверстие в пробке, в закрытом положении поток жидкости разорван плоскими боковыми поверхностями пробки.

В закрытом положении пробка может быть выдвинута так, что проходное отверстие в пробке окажется за пределами нижнего фланца 11 корпуса 10, что дает возможность установить технологическую втулку 15 с калиброванным отверстием или заменить ее согласно оперативным инженерно-технологическим мероприятиям службы добычи.

В закрытом положении давление жидкости прижимает пробку к противоположной стенке, при этом давление, распределенное во входном канале, перераспределится на всю поверхность противоположной стенки, что значительно облегчит открывание пробки.

Одним из признаков многофункциональности устройства запорного устьевого оборудования является возможность регулировать усилие поджатия уплотнительных элементов к плоским боковым поверхностям пробки.

Предложенная конструкция пробки может быть очень точно выполнена по сопрягаемым размерам без прецизионной подгонки, что обеспечивает взаимозаменяемость элементов изделия.

Конфигурация пробки в сечении позволяет ввести дополнительное уплотнение по ее периметру кольцевыми уплотнительными элементами и достичь универсальности для изготовления элементов всего устройства.

Это техническое решение позволяет обеспечить высокую надежность в процессе эксплуатации при высоких давлениях МПа 35 и выше и обеспечить требования пожаробезопасности и промышленной экологии.

Предложенное новое устройство впервые в практике позволяет обеспечивать регулировку герметичности непосредственно на скважине посредством поджатия переходных втулок к пробке со стороны разъемного фланца обвязки скважины.

Наличие быстросъемной крышки позволяет удалять из-под пробки возможные отложения, очищать поверхность пробки, а главное производить замену втулки с калиброванным отверстием на скважине непосредственно в процессе эксплуатации.

Предложенное устройство при новом проектировании обеспечивает унификацию присоединительных размеров и вес запорных устройств с проходными каналами dy50, dy65, dy80, dy100 и т.д. не зависимо от давления без увеличения веса задвижек. При этом себестоимость одного типа размера устройства для различных давлений практически не изменяется.

Наличие обратного клапана в устройстве позволяет сократить элементы обвязки скважины.

В корпусах известных устройств задвижек в зимнее время при замораживании появляются трещины в связи с деформацией корпусов из-за наличия застойных зон. Это является основной и определяющей причиной выхода абсолютного большинства запорных устройств из эксплуатации.

Дальнейшее использование таких задвижек в эксплуатации невозможно без ремонта или замены на новую задвижку.

Предложенное устройство устьевого оборудования скважин застойных зон не имеет, что исключает вышеназванный недостаток.

В предложенном устройстве пробка проходит сквозь надежные двойные корпусные уплотнения и имеет выход за торец нижнего фланца корпуса.

Предложенное устройство имеет положительные технико- экономические характеристики, имеет большой ресурс, ремонтнопригодно благодаря взаимозаменяемости элементов.

Предложенное устройство лучше известных аналогов по обеспечению требований к устройствам устьевого оборудования по надежности, пожаробезопасности и обеспечению требований промышленной экологии.

Эскизный проект предложенного устройства был рассмотрен специалистами ОАО "Сургутнефтегаз". Согласно протоколу N 115 от 15.08.1996 г. принято решение об изготовлении опытных образцов для проведения промысловых испытаний (см.п.2.2 и п.3 протокола).

Авторы считают, что предложенное устройство запорное устьевого оборудования универсальное многофункциональное, по своим технико-экономическим показателям превосходит зарубежные аналоги и является конкурентноспособным.

Изобретение относится к области горного дела, в частности к нефтегазодобывающей промышленности, и может быть использовано в устьевом оборудовании на нефтегазодобывающих промыслах. Устройство содержит корпус, элементы фланцевого соединения для устьевого оборудования, уплотнительные элементы пробки и штока привода и уплотнительные элементы устьевого оборудования и обвязки. Корпус выполнен в виде крестовины с пересекающимися внутри отверстиями для протока жидкости и под пробки. Устройство снабжено переходными резьбовыми втулками, образующими резьбовую пару с корпусом в отверстиях для протока жидкости. Втулки взаимодействуют с одной стороны с уплотнительными элементами пробки, с другой стороны с уплотнительными элементами устьевого оборудования и обвязки. Шток привода выполнен резьбовым. Пробка ограничена боковыми параллельными плоскими и цилиндрическими поверхностям и установлена в отверстии корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения от воздействия штока привода. В корпусе в отверстии под пробку выше и ниже отверстия для протока жидкости выполнены равномерного сечения канавки. В этих канавках размещены кольцевые уплотнительные элементы. В верхней части пробки выполнено отверстие под цилиндрический вкладыш с резьбовым отверстием под резьбовой шток привода. В нижней части пробки в отверстии установлена втулка с калиброванным отверстием. Нижняя часть пробки герметично закрыта быстроразъемной корпусной крышкой. Изобретение позволяет обеспечить универсальность и многофункциональность устройства при использовании на устьевом оборудовании в реальных условиях промысла. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Устройство запорное устьевого оборудования, содержащее корпус в виде крестовины с пересекающимися внутри отверстиями для протока жидкости и под пробку, элементы фланцевого соединения для устьевого оборудования, уплотнительные элементы пробки и штока привода и уплотнительные элементы устьевого оборудования и обвязки, отличающееся тем, что оно снабжено переходными резьбовыми втулками, образующими резьбовую пару с корпусом в отверстиях для протока жидкости, которые взаимодействуют с одной стороны с уплотнительными элементами пробки, с другой стороны с уплотнительными элементами устьевого оборудования и обвязки, шток привода выполнен резьбовым, пробка выполнена так, что она ограничена боковыми параллельными плоскими и цилиндрическими поверхностями, установлена в отверстии корпуса с возможностью возвратно-поступательного перемещения от воздействия штока привода, в корпусе в отверстии под пробку выше и ниже отверстия для протока жидкости выполнены равномерного сечения канавки и размещены в них кольцевые уплотнительные элементы, в верхней части пробки выполнено отверстие под цилиндрический вкладыш с резьбовым отверстием под резьбовой шток привода, а в нижней части в отверстии установлена втулка с калиброванным отверстием, причем нижняя часть пробки герметично закрыта быстроразъемной корпусной крышкой. 2. Устройство запорное устьевого оборудования по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено обратным клапаном, установленным в резьбовой переходной втулке.