КЛАПАН-ОТСЕКАТЕЛЬ Российский патент 2013 года по МПК E21B34/16 

Изобретение относится к области трубопроводной арматуры, в частности к дистанционному контролю и регулированию уровня двухфазных жидкостей (нефти, нефтепродуктов, пластовой жидкости и воды), и может найти применение в товарных парках при разделении нефти от пластовой жидкости, на нефтехранилищах, на автозаправочных станциях и в различных отраслях промышленности.

Известен датчик уровня жидкости (патент RU №2284482 C1, G01F 23/74, опубл. 27.09.2006), содержащий поплавок с магнитом, ограничители хода поплавка и вертикальную направляющую немагнитную трубу, внутри которой расположены герконы. По крайней мере, один ограничитель установлен с возможностью фиксации поплавка в положении взаимодействия с герконом, направляющая труба содержит элемент в виде стержня крестообразного сечения, в пазах которого с возможностью раздельного перемещения и фиксации на нем установлены герконы, сгруппированные в функциональные узлы, причем в узле с количеством герконов более одного они соединены друг с другом по параллельной схеме, в длине зоны взаимодействия поплавка с герконом больше, чем расстояние между герконами, ближайшими по высоте. В одном варианте группировки герконы установлены по высоте с возможностью чередования при перемещении поплавка включенного состояния одного и двух герконов и с обеспечением зоны взаимодействия поплавка одновременно с двумя узлами, которая меньше, чем зона взаимодействия с герконом, при этом герконы сгруппированы не менее чем в три функциональных узла, по меньшей мере в одном из которых верхний геркон установлен с обеспечением возможности вхождения поплавка во взаимодействие с ним при нижнем предельно допустимом уровне жидкости, а в другом варианте герконы установлены с обеспечением возможности чередования включенного состояния n и (n+1) герконов, где n - число от 0 до 3, причем герконы верхнего узла установлены с обеспечением возможности вхождения поплавка во взаимодействие с этим узлом при заданном номинальном уровне и по крайней мере один из герконов нижнего узла установлен с обеспечением возможности выхода поплавка из взаимодействия с ним при верхнем предельно допустимом уровне жидкости. Повышена объективность контроля и точность регулирования уровня жидкости.

Недостатками датчика уровня жидкости является следующее: предложенная конструкция датчика предназначена только для контроля и регулирования уровня однородной жидкости, для замера двухфазной жидкости в одной емкости предложенный датчик не предназначен.

Известен датчик для контроля уровня жидкости (патент RU №2340878 C1, G01F 23/30, опубл. 10.12.2008), содержащий герметичный корпус, выполненный в виде отрезка трубы из немагнитного материала, верхний и нижний фланцы, размещенные на торцах корпуса и соединенные между собой тремя шпильками с гайками, поплавок шарообразной формы, выполненный из немагнитного материала, постоянный магнит, выполненный в виде кольца и расположенный внутри шарообразного поплавка. Корпус чувствительного элемента (геркона) закреплен на внешней поверхности корпуса датчика винтами. Геркон расположен снаружи корпуса датчика. Подводящая и отводящие трубки, привариваемые к фланцам датчика при монтаже датчика на изделиях потребителя, герметично соединяют его с ними. Технический результат - предложенная конструкция датчика позволит повысить надежность работы и точность контроля уровня жидкости.

Недостатками датчика для контроля уровня жидкости являются: предложенная конструкция датчика предназначена только для контроля и регулирования уровня однородной жидкости, для замера двухфазной жидкости в одной емкости предложенный датчик не предназначен.

Наиболее близким по техническому решению является клапан-отсекатель (патент RU №2191253 C1, E21B 34/06, опубл. 20.10.2002). Клапан-отсекатель используется для перекрытия насосно-компрессорных труб в процессе смены вставного штангового насоса при ремонте скважины без ее глушения. Обеспечивает повышение надежности работы клапана в процессе смены насоса путем обеспечения прямого потока жидкости из скважины в трубу и обратно и снижение сопротивления потоку. Сущность изобретения: клапан расположен в корпусе и содержит запорный элемент, включающий седло и шар, взаимодействующий с толкателем насоса и имеющий возможность перемещения вдоль оси корпуса. Согласно изобретению шар выполнен с осевым отверстием и двумя параллельными ему плоскостями. В них установлены штыри, расположенные на одной оси, перпендикулярной оси отверстия и радиально смещенной относительно оси шара. Шар своими плоскостями размещен в пазу втулки, имеющей два фигурных паза. Каждый из них выполнен в виде двух ступеней смещенных относительно друг друга на величину, равную смещению оси штырей относительно оси отверстия шара. Шар имеет возможность вращения вокруг оси штырей и контактирования с подвижным седлом. Подвижное седло выполнено с пружиной и содержит защелку.

Предлагаемая конструкция клапана-отсекателя используется для перекрытия насосно-компрессорных труб в процессе смены вставного штангового насоса при ремонте скважины без ее глушения. Данная конструкция не может быть использована при откачке нефти, пластовой воды из резервуаров с товарных парков, где происходит отделение нефти от пластовой жидкости.

Задачей изобретения является откачка отдельных жидкостей из емкости, содержащей две фазы: нефть - пластовая жидкость, нефтепродукты - вода.

Данная задача решена применением при откачке из емкости отдельных жидкостей, содержащей нефть с пластовой водой и нефтепродукты с водой; установкой на всасывающей линии трубопроводов клапанов-отсекателей не менее двух на разных уровнях, состоящих из корпуса клапана, присоединяемого к трубопроводу с помощью фланцевого соединения, резьбы, быстросъемного соединения, байонетного соединения. Седла клапана в виде плоскости, конуса из эластичного материала или комбинированного с металлом, пластиком. Запорного элемента в виде шара, пластины, конической или усеченной цилиндрической, многогранной призмы из материала с плотностью большей, чем плотность нефтепродуктов (нефти), и меньшей, чем плотность воды (например, полиэтилен, блок-сополимер пропилена с этиленом и т.д.) или в комбинации с легкосплавным материалом. Направляющего или клетки из металла, эластичного пластика или их комбинации с упором в корпус, на эластичную поверхность, подпружиненный или их комбинации. А также на трубопроводах откачки отдельных жидкостей установлены датчики давления жидкостей и электрически связаны с системой автоматики и регулирования откачки.

Предлагаемый клапан-отсекатель поясняется схемами, где:

на фиг.1 представлен общий вид предлагаемого клапана-отсекателя при откачке нефти (нефтепродуктов) из емкости с содержанием пластовой жидкости (воды);

на фиг.2 представлен общий вид предлагаемого клапана-отсекателя при откачке пластовой жидкости (воды) из емкости с содержанием нефти (нефтепродуктов).

Клапан-отсекатель (фиг.1) для откачки нефти (нефтепродуктов) 5 из емкости с содержанием пластовой жидкости (воды) 6, установленный на всасывающей линии трубопровода 7, состоит из корпуса 1, седла 2, запорного узла 3, клетки 4 и датчика давления жидкости 8, электрически связанного с автоматикой системы регулирования откачки.

Клапан-отсекатель (фиг.2) для откачки пластовой жидкости 6 (воды) из емкости с содержанием нефти (нефтепродуктов) 5, установленный на всасывающей линии трубопровода 9, состоит из корпуса 1, седла 2, запорного узла 3, клетки 4 и датчика давления жидкости 8, электрически связанного с автоматикой системы регулирования откачки.

Клапан-отсекатель работает следующим образом.

Клапаны-отсекатели для откачки нефти (нефтепродуктов) (фиг.1) устанавливаются на всасывающей линии трубопровода 7 на определенной высоте от основания емкости в количестве не менее двух на разной высоте. При откачке нефти (нефтепродуктов) 5 с емкости с пластовой жидкостью (водой) 6, при превышении определенного уровня пластовой жидкости (воды) 6 нижнего клапана-отсекателя, его запорный узел 3 всплывает и закрывает отверстие в седле 2 клапана, перекрывая поток нефти (нефтепродуктов) 5 во всасывающую линию трубопровода 7. При этом давление во всасывающей линии трубопровода 7 уменьшается на определенную величину, т.к. через параллельно установленные на разных уровнях клапаны-отсекатели протекает нефть (нефтепродукты) 5. Падение давления на всасывающей линии трубопровода 7 фиксируется датчиком давления жидкости 8, электрически связанного с системой автоматики и регулирования откачки насосных агрегатов, далее при превышении минимального значения падения давления на всасывающей линии трубопровода 7 отключаются насосные агрегаты откачки нефти (нефтепродуктов).

Клапаны-отсекатели для откачки пластовой жидкости (воды) (фиг.2) устанавливаются на всасывающей линии трубопровода 9 на наименьшей высоте от основания емкости в количестве не менее двух на разной высоте. При откачке пластовой жидкости (воды) 6 с емкости и при понижении уровня пластовой жидкости (воды) 6 верхнего клапана-отсекателя его запорный узел 3 опускается ниже и закрывает отверстие в седле 2 клапана, перекрывая поток пластовой жидкости (воды) 6 во всасывающую линию трубопровода 9. При этом давление во всасывающей линии трубопровода 9 уменьшается на определенную величину, т.к. через параллельно установленные на разных уровнях клапаны-отсекатели протекает пластовая жидкость (вода) 6. Падение давления пластовой жидкости (воды) 6 на всасывающей линии трубопровода 9 фиксируется датчиком давления жидкости 8, электрически связанным с системой автоматики и регулирования откачки насосных агрегатов, далее при превышении минимального значения падения давления на всасывающей линии трубопровода 9 отключаются насосные агрегаты откачки пластовой жидкости (воды).

Клапан-отсекатель позволит отказаться от сложных устройств при откачке пластовой жидкости (воды) из нефтехранилищ в товарных парках, на автозаправочных станциях. Клапан-отсекатель также позволит защитить заправляемый автомототрэнспорт от попадания воды при заправке топливом на автозаправочных станциях с подземным хранилищем нефтепродуктов.

Клапан-отсекатель позволит отказаться от сложных устройств при откачке нефти из нефтехранилищ в товарных парках при подготовке и транспортировке нефти.

Изобретение относится к дистанционному контролю и регулированию уровня двухфазных жидкостей и может быть применено при разделении нефти от пластовой жидкости. Клапан-отсекатель состоит из корпуса, присоединяемого к трубопроводу с помощью фланцевого соединения, резьбы, быстросъемного соединения, байонетного соединения; седла клапана в виде плоскости, конуса из эластичного материала или комбинированного с металлом, пластиком; запорного элемента в виде шара, пластины; конической или усеченной цилиндрической, многогранной призмы из материала с плотностью большей, чем плотность нефти или нефтепродуктов, и меньшей чем плотность воды, или в комбинации с легкосплавным материалом; направляющей и клетки из металла, эластичного пластика или их комбинации с упором в корпус на эластичную поверхность, подпружиненный или их комбинации. При этом в емкости на всасывающей линии трубопроводов откачки отдельных жидкостей установлены не менее двух клапанов-отсекателей на разных уровнях. А также на трубопроводах откачки отдельных жидкостей установлены датчики давления жидкостей, электрически связанные с системой автоматики регулирования откачки. Технический результат заключается в повышении надежности разделения двухфазных жидкостей, упрощении конструкции. 2 ил.

Клапан-отсекатель, состоящий из корпуса, присоединяемого к трубопроводу с помощью фланцевого соединения, резьбы, быстросъемного соединения, байонетного соединения; седла клапана в виде плоскости, конуса из эластичного материала или комбинированного с металлом, пластиком; запорного элемента в виде шара, пластины, конической или усеченной цилиндрической, многогранной призмы из материала с плотностью, большей, чем плотность нефти или нефтепродуктов, и меньшей чем плотность воды или в комбинации с легкосплавным материалом; направляющей и клетки из металла, эластичного пластика или их комбинации с упором в корпус на эластичную поверхность, подпружиненную поверхность или их комбинации, отличающийся тем, что в емкости на всасывающей линии трубопроводов откачки отдельных жидкостей установлены не менее двух клапанов-отсекателей на разных уровнях, а также на трубопроводах откачки отдельных жидкостей установлены датчики давления жидкостей и электрически связаны с системой автоматики и регулирования откачки.