RU209913U1

RU209913U1 - Control valve fitting device

Info

Publication number: RU209913U1
Application number: RU2021135982U
Authority: RU
Inventors: Вадим Николаевич Петров
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2022-03-23

Abstract

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при регулировании расхода и предотвращении обратного потока жидкости в процессе закачки в системе поддержания пластового давления. Техническими задачами заявляемой полезной модели являются упрощение конструкции и повышение надежности работы регулирующего клапанно-штуцерного устройства, обеспечивающего регулирование расхода воды и одновременно предотвращение обратного потока жидкости, снижение металлоемкости конструкции, а также упрощение обслуживания возможностью оперативной замены штуцера в полевых условиях, расширение технологических возможностей эксплуатацией в условиях закачки коррозионного активных сточных вод. Технические задачи решаются регулирующим клапанно-штуцерным устройством, включающим цилиндрический корпус с центральным ступенчатым отверстием, штуцер, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, ограничитель перемещения с отверстием для протока жидкости. Новым является то, что устройство с одной стороны выполнено с тремя ступенчатыми отверстиями, обеспечивающими размещение штуцера, упорной шайбы, стопорного кольца, выполненных с отверстием посередине, с другой стороны в цилиндрическое отверстие установлен тарельчатый клапан, клапан закреплен неподвижной осью к корпусу и зажат стопорным и фиксирующим кольцами, между корпусом и клапаном установлено уплотнительное кольцо, при этом с размещенным на клапане посередине амортизатором. Предлагаемая конструкция регулирующего клапанно-штуцерного устройства является простой с низкой металлоемкостью, надежной, обеспечивающей регулирование расхода воды и одновременно предотвращение обратного потока жидкости, а также упрощает обслуживание возможностью оперативной замены штуцера в полевых условиях, расширяет технологические возможности эксплуатацией в условиях закачки коррозионного активных сточных вод, увеличивает срок эксплуатации устройства. 1 ил.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used in flow control and prevention of fluid backflow during injection in a reservoir pressure maintenance system. The technical objectives of the claimed utility model are to simplify the design and increase the reliability of the control valve-fitting device, which provides regulation of water flow and at the same time preventing backflow of liquid, reducing the metal consumption of the structure, as well as simplifying maintenance by the possibility of prompt replacement of the fitting in the field, expanding technological capabilities by operating in conditions of injection of corrosive active wastewater. Technical problems are solved by a control valve-fitting device, including a cylindrical body with a central stepped hole, a fitting installed with the possibility of axial movement inside the body, a displacement limiter with a hole for fluid flow. What is new is that the device, on the one hand, is made with three stepped holes that provide placement of the fitting, thrust washer, retaining ring, made with a hole in the middle, on the other hand, a poppet valve is installed in the cylindrical hole, the valve is fixed with a fixed axis to the body and is clamped by a locking and fixing rings, a sealing ring is installed between the body and the valve, with a shock absorber located on the valve in the middle. The proposed design of the control valve and choke device is simple, low metal consumption, reliable, provides regulation of water flow and at the same time prevents backflow of liquid, and also simplifies maintenance by the possibility of prompt replacement of the choke in the field, expands the technological capabilities of operation in conditions of injection of corrosive active wastewater, extends the life of the device. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности и может найти применение при регулировании расхода и предотвращении обратного потока жидкости в процессе закачки в системе поддержания пластового давления.The utility model relates to the oil and gas industry and can be used in flow control and prevention of fluid backflow during injection in a reservoir pressure maintenance system.

Известно штуцерное устройство быстроразъемного соединения устьевой арматуры (патент RU №176506, МПК E21B 33/03, F16L 41/06, опубл. 22.01.2018 в бюл. №3), включающее корпус, штуцерную колодку, штуцер, установленный на верхнюю торцевую поверхность штуцерной колодки. Устройство включает пластмассовую втулку, установленную на верхнюю торцевую поверхность штуцерной колодки, наружный диаметр которой совпадает с наружным диаметром фланца штуцерной колодки, червяк БРС с центральным сквозным цилиндрическим каналом, нижняя наружная боковая часть которого выполнена цилиндрической, остальная часть боковой наружной поверхности выполнена резьбовой, а верхний торец имеет форму углубленного конуса, при этом корпус устройства выполнен в виде гайки БРС, внутренний центральный канал которой включает последовательно размещенные сверху вниз: резьбовой участок для соединения с верхней рабочей струной, конус, жестко впрессованный в центральную часть гайки БРС.A fitting device for quick coupling of wellhead valves is known (patent RU No. 176506, IPC E21B 33/03, F16L 41/06, publ. pads. The device includes a plastic bushing installed on the upper end surface of the choke block, the outer diameter of which coincides with the outer diameter of the choke block flange, a worm joint with a central through cylindrical channel, the lower outer side part of which is cylindrical, the rest of the side outer surface is threaded, and the upper the end has the shape of a recessed cone, while the body of the device is made in the form of a quick coupling nut, the inner central channel of which includes sequentially placed from top to bottom: a threaded section for connection with the upper working string, a cone rigidly pressed into the central part of the quick coupling nut.

Недостатками известного устройства являются:The disadvantages of the known device are:

ограниченные функциональные возможности устройства, связанные с отсутствием режима обратного клапана;limited functionality of the device associated with the lack of a check valve mode;

низкая надежность устройства, связанная с разрушением резьбовых соединений по причине коррозии и высоких скоростей движения воды.low reliability of the device associated with the destruction of threaded connections due to corrosion and high water velocities.

Наиболее близким является штуцер-клапан (патент RU №2481462, МПК E21B 34/02, F16K 17/30, опубл. 10.05.2013 в бюл. №13), включающий цилиндрический корпус с центральным ступенчатым отверстием, штуцер, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, ограничитель перемещения с отверстием для протока жидкости. Корпус выполнен закрытым с одной стороны крышкой с отверстиями, в центральном отверстии которой размещена манжета, размещенный с другой стороны цилиндрического корпуса цилиндрический ограничитель перемещения, вокруг которого размещена пружина, внутри цилиндрического корпуса в уплотнительных элементах расположена с возможностью перемещения вдоль оси цилиндрического корпуса в пределах от манжеты до цилиндрического ограничителя перемещения керамическая вставка с цилиндрическим отверстием внутри, контактирующая с пружиной, цилиндрический ограничитель перемещения при контакте с керамической вставкой выполнен с возможностью создания изолированной камеры, в которой размещена сжатая пружина, при этом площадь отверстий в крышке в 1,5-2,0 раза больше площади цилиндрического отверстия керамической вставки, а площадь поверхности цилиндра, дном которого является крышка, а верхом - керамическая вставка, соотносится к площади сечения цилиндрического отверстия керамической вставки как 1:(1,0-2,72).The closest is the fitting-valve (patent RU No. 2481462, IPC E21B 34/02, F16K 17/30, publ. inside the housing, travel limiter with a hole for fluid flow. The housing is made closed on one side by a lid with holes, in the central hole of which a cuff is placed, a cylindrical displacement limiter is placed on the other side of the cylindrical body, around which a spring is placed, inside the cylindrical body in the sealing elements it is located with the possibility of moving along the axis of the cylindrical body within the limits of the cuff to the cylindrical limiter of movement, a ceramic insert with a cylindrical hole inside, in contact with the spring, the cylindrical limiter of movement, in contact with the ceramic insert, is designed to create an insulated chamber in which a compressed spring is placed, while the area of the holes in the cover is 1.5-2.0 times the area of the cylindrical hole of the ceramic insert, and the surface area of the cylinder, the bottom of which is the lid and the top is the ceramic insert, is related to the cross-sectional area of the cylindrical hole of the ceramic insert as 1:(1.0-2.72).

низкая работоспособность устройства, связанная с разрушением уплотнительного элемента, применяемого в качестве клапана, который не выдерживает нагрузок и перепадов давления в процессе закачки жидкости. Ограничение хода уплотнительного элемента приводило к заклиниванию и неработоспособности устройства;low performance of the device associated with the destruction of the sealing element used as a valve that does not withstand loads and pressure drops during fluid injection. Limiting the stroke of the sealing element led to jamming and inoperability of the device;

низкая надежность устройства, связанная с разрушением применяемой пружины для отталкивания и прижатия штуцера по причине коррозии и высоких скоростей движения воды. Из-за содержания загрязнений в закачиваемой воде полость движения пружины и штуцера забивалась, и требовалось частое проведение ревизии устройства;low reliability of the device associated with the destruction of the spring used to repel and press the fitting due to corrosion and high water velocities. Due to the content of contaminants in the pumped water, the movement cavity of the spring and fitting was clogged, and frequent revision of the device was required;

сложность в обслуживании устройства, применяемая в устройстве технология замены штуцера посредством отворачивания крышки крепления на резьбовом соединении является неэффективной. Резьбовое соединение из-за коррозии за короткий период времени размывается и разрушается. В результате этого крышку штуцера невозможно открутить и оперативно в полевых условиях заменить штуцер. Требовалось применение специального инструмента или полная замена устройства.difficulty in maintaining the device, the technology used in the device to replace the fitting by unscrewing the fastening cover on the threaded connection is inefficient. The threaded connection is eroded and destroyed due to corrosion in a short period of time. As a result, the choke cover cannot be unscrewed and the choke can be quickly replaced in the field. It required the use of a special tool or a complete replacement of the device.

Техническими задачами заявляемой полезной модели являются упрощение конструкции и повышение надежности работы регулирующего клапанно-штуцерного устройства, обеспечивающего регулирование расхода воды и одновременно предотвращение обратного потока жидкости, снижение металлоемкости конструкции, а также упрощение обслуживания возможностью оперативной замены штуцера в полевых условиях, расширением технологических возможностей эксплуатацией в условиях закачки коррозионного активных сточных вод.The technical objectives of the claimed utility model are to simplify the design and increase the reliability of the control valve-fitting device, which ensures the regulation of water flow and at the same time preventing the backflow of liquid, reducing the metal consumption of the structure, as well as simplifying maintenance by the possibility of prompt replacement of the fitting in the field, expanding technological capabilities by operating in conditions of injection of corrosive active wastewater.

Технические задачи решаются регулирующим клапанно-штуцерным устройством, включающим цилиндрический корпус с центральным ступенчатым отверстием, штуцер, установленный с возможностью осевого перемещения внутри корпуса, ограничитель перемещения с отверстием для протока жидкости.Technical problems are solved by a control valve-fitting device, including a cylindrical body with a central stepped hole, a fitting installed with the possibility of axial movement inside the body, a displacement limiter with a hole for fluid flow.

Новым является то, что устройство с одной стороны выполнено с тремя ступенчатыми отверстиями, обеспечивающими размещение штуцера, упорной шайбы, стопорного кольца, выполненных с отверстием посередине, с другой стороны в цилиндрическое отверстие установлен тарельчатый клапан, клапан закреплен неподвижной осью к корпусу и зажат стопорным и фиксирующим кольцами, между корпусом и клапаном установлено уплотнительное кольцо, при этом с размещенным на клапане посередине амортизатором.What is new is that the device, on the one hand, is made with three stepped holes that provide placement of the fitting, thrust washer, retaining ring, made with a hole in the middle, on the other hand, a poppet valve is installed in the cylindrical hole, the valve is fixed with a fixed axis to the body and is clamped by a locking and fixing rings, a sealing ring is installed between the body and the valve, with a shock absorber located on the valve in the middle.

На фиг. показано регулирующее клапанно-штуцерное устройство.In FIG. the control valve-fitting device is shown.

Сущность полезной модели.The essence of the utility model.

Регулирующее клапанно-штуцерное устройство состоит из цилиндрического корпуса 1. Корпус 1 выполнен, как единое целое с тремя ступенчатыми отверстиями 2, 3, 4. Корпус 1 выполнен по размерам, позволяющим устанавливать его между стандартными фланцами устьевой нагнетательной арматуры системы ППД в любом ее месте, включая и после фланцев запорной арматуры, применяемой в системе ППД.The control choke device consists of a cylindrical body 1. The body 1 is made as a single unit with three stepped holes 2, 3, 4. The body 1 is made in dimensions that allow it to be installed between the standard flanges of the wellhead injection fittings of the RPM system in any of its places, including and after the flanges of the shut-off valves used in the RPM system.

Цилиндрическое отверстие 2 в корпусе 1, обеспечивающее размещение штуцера 5, упорной шайбы 6, стопорного кольца 7. Штуцер 5 - стандартный штуцер, применяемый в системе поддержания ППД. Cylindrical hole 2 in body 1, which provides the placement of fitting 5, thrust washer 6, locking ring 7. Fitting 5 is a standard fitting used in the RPM maintenance system.

Упорная шайба 6, стопорное кольцо 7 выполнены с отверстием посередине для прохода жидкости. Упорная шайба 6 и стопорное кольцо 7 ограничивают возможность перемещения штуцера 5 в продольном обратном потоку жидкости направлении. Упорная шайба 6 фиксируется стопорным кольцом 7 в выступах 2' корпуса 1. Наличие быстросъемных крепежных упорной шайбы 6 и стопорного кольца 7 позволяет оперативно заменить штуцер в полевых условиях. Thrust washer 6, retaining ring 7 are made with a hole in the middle for the passage of liquid. Thrust washer 6 and retaining ring 7 limit the possibility of movement of the fitting 5 in the longitudinal direction opposite to the fluid flow. Thrust washer 6 is fixed by retaining ring 7 in protrusions 2' of body 1. The presence of quick-detachable fixing thrust washer 6 and retaining ring 7 makes it possible to quickly replace the fitting in the field.

Фиксация штуцера 5 в корпусе 1 способствует уменьшению истирания, износа поверхности штуцера 5. Fitting fitting 5 in body 1 helps to reduce abrasion and wear on the surface of fitting 5.

В цилиндрическое отверстие 4 установлен тарельчатый клапан 8. Тарельчатый клапан 8 закреплен неподвижной осью 9 к корпусу 1 и зажат стопорным 10 и фиксирующим 11 кольцами. Применение тарельчатого клапана 8 позволяет сильнее прижимать его к корпусу за счет его большей площади.A poppet valve 8 is installed in the cylindrical hole 4. The poppet valve 8 is fixed with a fixed axis 9 to the body 1 and clamped with a locking 10 and fixing 11 rings. The use of poppet valve 8 allows you to press it harder against the body due to its larger area.

Между корпусом 1 и тарельчатым клапаном 8 установлено уплотнительное кольцо 12. Уплотнительное кольцо 12 выполнено из эластичного материала, позволяет плотно герметизировать пространство до и после тарельчатого клапана 8, и тем самым перекрывать поток движения жидкости в обратном направлении.A sealing ring 12 is installed between the body 1 and poppet valve 8. The sealing ring 12 is made of an elastic material, it allows you to tightly seal the space before and after the poppet valve 8, and thereby block the flow of fluid in the opposite direction.

При этом на тарельчатом клапане 8 посередине размещен амортизатор 13 для смягчения ударных нагрузок при открытии тарельчатого клапана 8 в процессе прохождения потока жидкости.At the same time, a shock absorber 13 is placed on the poppet valve 8 in the middle to mitigate shock loads when the poppet valve 8 is opened during the passage of the fluid flow.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Корпус 1 с помощью стандартных применяемых в системе ППД шпилек посредством затягивания резьбового соединения устанавливают между фланцами устьевой нагнетательной арматуры системы ППД в любом ее месте, включая и после фланцев запорной арматуры, применяемой в системе ППД.Housing 1, using standard studs used in the RPM system, by tightening the threaded connection, is installed between the flanges of the wellhead injection fittings of the RPM system in any of its places, including after the flanges of the stop valves used in the RPM system.

При этом поток скважинной жидкости проходит через стопорное кольцо 7, упорную шайбу 6, штуцер 5 с калиброванным отверстием и цилиндрическое отверстие 3 и протекает по направлению к тарельчатому клапану 8 (на фиг.).In this case, the flow of the well fluid passes through the retaining ring 7, the thrust washer 6, the fitting 5 with a calibrated hole and the cylindrical hole 3 and flows towards the poppet valve 8 (in Fig.).

Далее согласно заданному расходу жидкости поток скважинной жидкости давит на тарельчатый клапан 8 и, создавая избыточное давление, открывает тарельчатый клапан 8, тем самым пропуская поток жидкости.Further, according to the given fluid flow rate, the flow of the well fluid presses on the poppet valve 8 and, creating excess pressure, opens the poppet valve 8, thereby passing the fluid flow.

При этом амортизатор 13 смягчает ударные нагрузки и предотвращает разрушение тарельчатый клапана 8. Далее жидкость проходит в пространство и коммуникации нагнетательной скважины.In this case, the shock absorber 13 softens shock loads and prevents the destruction of the poppet valve 8. Then the liquid passes into the space and communications of the injection well.

При отключении процесса закачки и прекращении действия избыточного давления, под действием давления из скважины, тарельчатый клапан 8 плотно закрывается прижатием к уплотнительному кольцу 12.When the injection process is turned off and the excess pressure stops, under the action of pressure from the well, the poppet valve 8 is tightly closed by pressing against the sealing ring 12.

Для замены штуцера 5 в устройстве необходимо вынуть стопорное кольцо 7, снять упорную шайбу 6, и вынуть штуцер 5 из цилиндрической полости корпуса 1.To replace the fitting 5 in the device, it is necessary to remove the retaining ring 7, remove the thrust washer 6, and remove the fitting 5 from the cylindrical cavity of the body 1.

Предлагаемая конструкция регулирующего клапанно-штуцерного устройства является простой с низкой металлоемкостью, надежной, обеспечивающей регулирование расхода воды и одновременно предотвращение обратного потока жидкости, а также упрощает обслуживание возможностью оперативной замены штуцера в полевых условиях, расширяет технологические возможности эксплуатацией в условиях закачки коррозионного активных сточных вод, увеличивает срок эксплуатации устройства.The proposed design of the control valve and choke device is simple, low metal consumption, reliable, provides regulation of water flow and at the same time prevents backflow of liquid, and also simplifies maintenance by the possibility of prompt replacement of the choke in the field, expands the technological capabilities of operation in conditions of injection of corrosive active wastewater, extends the life of the device.

Claims

A control valve-fitting device, comprising a cylindrical body with a central stepped hole, a fitting mounted with the possibility of axial movement inside the body, a displacement limiter with a hole for fluid flow, characterized in that on the one hand, the device is made with three stepped holes that provide placement of a fitting, a thrust washer, a retaining ring, made with a hole in the middle, on the other hand, a poppet valve is installed in the cylindrical hole, the valve is fixed with a fixed axis to the body and is clamped by a locking and fixing rings, between the body and the valve has a sealing ring with a shock absorber placed on the valve in the middle.