Настоящее изобретение относится к области нефтесборной и газосборной системы, например, нефтяной промышленности, химическому машиностроению и так далее. В частности, оно относится к конструкции многоходового клапана, имеющего секторную уплотняющую пару жидкостного канала, в котором поплавковое вентильное кольцо, обеспечивающее характерное контактное давление с эластичными элементами, и вторая основная деталь образуют вентильную плоскую уплотняющую пару. Вторая основная деталь имеет множество секторных впускных отверстий жидкостных каналов, равномерно расположенных по кругу в его сопрягающейся поверхности, внутри центрального сердечника поворотного клапана находится общий магистральный канал, а поплавковое вентильное кольцо имеет такую форму, чтобы жидкостные каналы верхнего сектора постепенно переходили в нижний круглый жидкостной канал; при повороте центрального сердечника поворотного клапана на определенный угол с помощью (электрического или ручного) усилия так, чтобы общий магистральный измерительный канал внутри центрального сердечника поворотного клапана сообщался с определенным впускным отверстием секторного жидкостного канала в сопрягающейся поверхности второй основной детали для осуществления измерительного поворотного вентильного действия. Упругое усилие предварительно прикладывается к поплавковому вентильному кольцу для получения самоуплотнения характерного контактного давления уплотняющей поверхности. Такая конструкция компактна, жидкостной канал получен литьем, впускная жидкость течет сверху вниз, так что частицы песка, переносимые в жидкости, не могут попадать на уплотняющую поверхность, а плоский механизм удобен для тонкой обработки, так что стоимость механической технологической обработки низка, уплотнение является надежным, а срок службы продолжительным.

[0001] Многоходовой клапан, имеющий секторную уплотняющую пару жидкостного канала, содержащий приваренный фланец (1) измерительного выпускного отверстия, нижнее О-образное уплотнительное кольцо (2), уплотнительное опорное кольцо (3), первую основную деталь (4) клапана, центральный сердечник (5) поворотного клапана, О-образное уплотнительное кольцо (6) первой основной детали клапана, уплотнительную прокладку (7), приваренный фланец (8) входа впускной жидкости, соединительные болты и гайки (9), вторую основную деталь (10), при этом поверхность соприкосновения первой основной детали (4) со второй основной деталью (10) выполнена плоской, соединительный промежуточный фланец (11) электродинамической головки, внутреннюю гексагональную регулировочную крепежную пластину (12), регулировочные гайки (13), конический подшипник (14) качения, О-образное уплотнительное кольцо (15) головки вала, заглушку (16) трубы смотрового окна, поплавковое вентильное кольцо (17), О-образное уплотнительное кольцо (18) поплавкового вентильного кольца, вспомогательное уплотнительное кольцо (19), вспомогательное уплотнительное опорное кольцо (20), тарельчатую пружину (21), внутренние гексагональные регулировочные гайки (22) кольцевого гнезда и приваренный фланец (23) сборного выпускного отверстия, причем поплавковое вентильное кольцо (17), которое обеспечивает контактное характерное давление с упругими элементами и второй основной деталью (10), составляет вентильную плоскую уплотняющую пару, вторая основная деталь (10) имеет множество впускных отверстий (Б) секторных жидкостных каналов, равномерно расположенных по кругу на сопрягающейся поверхности второй основной детали, внутри центрального сердечника (5) поворотного клапана находится общий магистральный канал, а поплавковое вентильное кольцо (17) имеет такую форму, что верхние секторные жидкостные каналы постепенно переходят в нижний круглый жидкостной канал.

[0002] Многоходовой клапан, имеющий секторную уплотняющую пару жидкостного канала, по п.1, в котором жидкостной канал впускного отверстия отдельной скважины второй основной детали (10), который имеет круглое горизонтальное поперечное сечение, постепенно переходит в секторный жидкостной канал, когда он входит в вертикальную секцию, составляющую 90 °, причем площадь поперечного сечения секторного жидкостного канала равна круглой площади секции.

[0003] Многоходовой клапан, имеющий секторную уплотняющую пару жидкостного канала, по п.1, в котором поплавковое вентильное кольцо (17) соединено с позиционирующим штырем, который внедрен в центральный сердечник (5) поворотного клапана, так что поплавковое вентильное кольцо (17) всегда поворачивается в соответствии с центральным сердечником (5) поворотного клапана и уплотняемое отверстие жидкостного канала секторного поплавкового вентильного кольца (17) всегда совмещается с каким-либо одним из сопрягающихся уплотняемых отверстий второй основной детали (10).

[0004] Многоходовой клапан, имеющий секторную уплотняющую пару жидкостного канала, по п.1, в котором вне многоходового клапана регулировочные гайки (13) вращают для постепенного движения вниз, а их действие на конический подшипник (14) качения передается к центральному сердечнику (5) поворотного клапана, так что центральный сердечник (5) поворотного клапана регулируется, чтобы иметь соответствующее пространство для перемещения вверх и вниз и полностью, после этого закрепляется внутренняя гексагональная регулировочная крепежная пластина (12).

[0005] Многоходовой клапан, имеющий секторную уплотняющую пару жидкостного канала, по п.1, в котором после того, как он открыт с помощью заглушки (16) трубы смотрового окна, сила, прикладываемая упругими элементами к поплавковому вентильному кольцу (17), регулируется удлинением специального средства к внутренним гексагональным регулировочным гайкам (22) кольцевого гнезда.

Область техники, к которой относится настоящее изобретение

Настоящее изобретение относится к области нефтесборной и газосборной системы, например нефтяной промышленности, к химическому машиностроению и так далее, в частности к многоходовому клапану, имеющему секторную уплотняющую пару жидкостного канала, которая по очереди измеряет дебит скважины для получения динамических промысловых данных нефтяной скважины.

Предшествующий уровень техники

В настоящее время многоходовой клапан, используемый в области нефтяной промышленности, включает в себя, главным образом, два типа уплотняющей пары: планарную уплотняющую пару (см. китайский патент № 200420006528.1) и цилиндрическую уплотняющую пару. Поворотный многоходовой клапан, имеющий цилиндрическую уплотняющую пару, имеет опорное уплотнительное кольцо седла клапана, выполненное из мягкого материала, а компенсация износа в технологическом процессе обеспечена упругими элементами. Однако в конце периода работы уплотнение изнашивается, и нефтяная скважина должна быть закрыта и подвергнута соответствующему техническому обслуживанию. В это время необходимо удалить фланец на входе одного впускного канала жидкости в поворотном многоходовом клапане цилиндрической уплотняющей пары и отрегулировать специальными средствами для прижатия упругих элементов так, чтобы уплотнительное кольцо седла клапана могло обеспечивать уплотняющее давление, необходимое для восстановления добычи. Поворотный многоходовой клапан планарной уплотняющей пары имеет конструктивный элемент, который равномерно размещает в плоской периферии подачу нефти из множества жидкостных каналов, имеющих круглое поперечное сечение. Уплотняющая пара уплотнительного седла клапана получена из твердого сплава, так что она может удобно подвергаться плоскому шлифованию. Уплотнение плоской уплотняющей пары является надежным, и она имеет продолжительный срок службы. Однако, если впускные отверстия жидкостного канала круглого сечения имеют больший размер (например, 3, 4 или 5 дюймов) и более высокий уровень давления, то множество впускных отверстий жидкостных каналов круглого поперечного сечения должно быть равномерно расположено в большей плоской периферии, что увеличивает размер первой основной детали (корпуса клапана) и толщину стенки и, как следствие, стоимость. Таким образом нивелируются преимущества высокого давления и большого размера. Настоящее изобретение предполагает сохранение размера первой основной детали подобным размеру корпуса многоходового клапана с цилиндрической уплотняющей парой при сохранении конструктивного преимущества многоходового клапана с плоской уплотняющей парой.

Описание изобретения

Конструкция настоящего изобретения представляет собой многоходовой клапан, имеющий секторную уплотняющую пару жидкостного канала, в котором поплавковое вентильное кольцо, обеспечивающее характерное контактное давление с эластичными элементами, и вторая основная деталь образуют вентильную плоскую уплотняющую пару. Вторая основная деталь имеет множество секторных впускных отверстий жидкостных каналов, равномерно расположенных по кругу в его сопрягающейся поверхности, внутри центрального сердечника поворотного клапана находится общий магистральный канал, а поплавковое вентильное кольцо имеет такую форму, чтобы жидкостные каналы верхнего сектора постепенно переходили в нижний круглый жидкостной канал; при повороте центрального сердечника поворотного клапана на определенный угол с помощью (электрического или ручного) усилия общий магистральный измерительный канал внутри центрального сердечника поворотного клапана сообщается с определенным впускным отверстием секторного жидкостного канала в сопрягающейся поверхности второй основной детали для осуществления измерительного поворотного вентильного действия. Упругое усилие предварительно прикладывается к поплавковому вентильному кольцу для получения самоуплотнения характерного контактного давления уплотняющей поверхности. Такая конструкция компактна, жидкостный канал получен литьем, впускная жидкость течет сверху вниз, так что частицы песка, переносимые в жидкости, не могут попадать на уплотняющую поверхность, а плоский механизм удобен для тонкой обработки, так что стоимость механической технологической обработки низка, уплотнение является надежным, а срок службы продолжительным.

Настоящее изобретение осуществляется следующим образом. Многоходовой клапан, имеющий секторную уплотняющую пару жидкостного канала, содержит приваренный фланец измерительного выпускного отверстия, нижнее О-образное уплотнительное кольцо, уплотнительное опорное кольцо, первую основную деталь (корпус клапана), центральный сердечник поворотного клапана, О-образное уплотнительное кольцо первой основной детали, уплотнительную прокладку, приваренный фланец входа впускной жидкости, соединительные болты и гайки, вторую основную деталь, при этом поверхность соприкосновения первой основной детали со второй основной деталью выполнена плоской, соединительный промежуточный фланец электродинамической головки, внутреннюю гексагональную регулировочную крепежную пластину, регулировочные гайки, конический подшипник качения, О-образное уплотнительное кольцо головки вала, заглушку трубы смотрового окна, поплавковое вентильное кольцо, О-образное уплотнительное кольцо поплавкового вентильного кольца, вспомогательное уплотнительное кольцо, вспомогательное уплотнительное опорное кольцо, тарельчатую пружину, внутренние гексагональные регулировочные гайки кольцевого гнезда и приваренный фланец сборного выпускного отверстия и так далее. Измерительное поворотное вентильное действие осуществляют поворотом сердечника поворотного клапана на определенный угол под действием (электрического или ручного) усилия так, чтобы общий магистральный измерительный канал внутри сердечника поворотного клапана сообщался с определенным впускным отверстием в связующей поверхности первой основной детали.

По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение имеет следующие преимущества. Поплавковое вентильное кольцо, которое обеспечивает характерное контактное давление с упругими элементами, и вторая основная деталь образуют вентильную плоскую уплотняющую пару, при этом вторая основная деталь имеет множество впускных отверстий секторных жидкостных каналов, равномерно расположенных по кругу в его сопрягающейся поверхности. В случае большого размера и высокого уровня давления, по сравнению с впускными отверстиями круглого жидкостного канала, расположенными под углом, конфигурация поперечного сечения жидкостного канала сектора имеет компактную структуру, в которой диаметр первой основной детали может уменьшиться на 15-40% и размер сравним с цилиндрической структурой. Настоящее изобретение предполагает сохранение размера первой основной детали (корпуса клапана) подобным корпусу клапана многоходового клапана с цилиндрической уплотняющей парой при сохранении конструктивного преимущества многоходового клапана с плоской уплотняющей парой.

Самоуплотнение характерного контактного давления уплотняющей поверхности достигается предварительным приложением упругого усилия к поплавковому вентильному кольцу. После абразивного износа в течение длительной эксплуатации заглушка трубы может быть удалена и внутренние гексагональные регулировочные гайки кольцевого гнезда могут быть повернуты и отрегулированы специальными средствами так, чтобы усилие прикладывалось к поплавковому вентильному кольцу упругими элементами. В конструкции настоящего изобретения секторные жидкостные каналы образованы прецизионным литьем, а поплавковое вентильное кольцо отлито в виде формы, в которой жидкостные каналы верхнего сектора постепенно переходят в нижний круглый жидкостной канал. Вся конструкция является жидкостным каналом сверху донизу, и песок, переносимый в жидкости, не может попадать на две уплотнительные поверхности. Поворотная уплотнительная пара может получать надежное плоское уплотнение, срок службы является продолжительным, а стоимость производства низкой.

Описание чертежей

Настоящее изобретение дополнительно описывается со ссылкой на сопроводительные чертежи и примеры, где фиг. 1 - схематическое изображение конструкции настоящего изобретения; фиг. 2 - сечение, сделанное по линии А-А, показанной на фиг. 1.

Настоящее изобретение, показанное на фиг. 1, содержит

1 - приваренный фланец измерительного выпускного отверстия;

2 - нижнее О-образное уплотнительное кольцо;

3 - уплотнительное опорное кольцо;

4 - первая основная деталь (корпус клапана);

5 - центральный сердечник поворотного клапана;

6 - О-образное уплотнительное кольцо первой основной детали;

7 - уплотнительная прокладка;

8 - приваренный фланец входа впускной жидкости;

9 - соединительные болты и гайки;

10 - вторая основная деталь;

11 - соединительный промежуточный фланец электродинамической головки;

12 - внутренняя гексагональная регулировочная крепежная пластина;

13 - регулировочная гайка;

14 - конический подшипник качения;

15 - О-образное уплотнительное кольцо головки вала;

16 - заглушка трубы смотрового окна;

17 - поплавковое вентильное кольцо;

18 - О-образное уплотнительное кольцо поплавкового вентильного кольца;

19 - вспомогательное уплотнительное кольцо;

20 - вспомогательное уплотнительное опорное кольцо;

21 - тарельчатая пружина;

22 - внутренние гексагональные регулировочные гайки кольцевого гнезда;

23 - приваренный фланец сборного выпускного отверстия;

24 - Б - множество впускных отверстий секторных жидкостных каналов (фиг. 2).

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

В качестве примера обеспечивается получение многоходового клапана, имеющего секторную уплотняющую пару жидкостного канала с двенадцатью каналами и диаметром впускного отверстия одной скважины DN 100 мм, диаметром измерительного выпускного отверстия DN 100 мм и диаметром DN 200 мм сборного выпускного отверстия. На фиг. 1 первая основная деталь 4 (корпус клапана) является литой деталью. Приваренный фланец 1 измерительного выпускного отверстия имеет подобный размер DN 100 мм, что и приваренный фланец 8 входа впускной жидкости двенадцати отдельных скважин, сборный выпускной фланец 23 имеет диаметр DN 200 мм, а приваренный фланец 1 измерительного выпускного отверстия и сборный выпускной фланец 23 являются сваренными встык с первой основной деталью 4. Вторая основная деталь 10 получена тонким литьем так, чтобы горизонтальная круглая секция каждого впускного жидкостного канала (Б) DN 100 мм двенадцати отдельных скважин постепенно переходила в секторный жидкостный канал, когда он входит в вертикальную секцию под углом 90 °, а площадь поперечного сечения секторного жидкостного канала равнялась площади круглого сечения, как показано на фиг. 2. Вторая основная деталь покрыта хромом или распыленным сваркой твердым сплавом на сопрягающейся плотной поверхности и затем подвергнута тонкому шлифованию на плоской поверхности. Центральный сердечник 5 поворотного клапана и поплавковое вентильное кольцо 17 получены литьем. Форма поплавкового вентильного кольца 17 выбрана такой, чтобы верхний секторный жидкостной канал постепенно переходил в нижний круглый жидкостной канал. На поплавковое вентильное кольцо 17 распылительной сваркой нанесен карбидный сплав на сопрягающуюся поверхность уплотняющей пары верхнего секторного жидкостного канала с последующим тонким шлифованием плоской поверхности. Поплавковое вентильное кольцо 17 соединено сваркой с позиционирующим штырем, который внедрен в центральный сердечник 5 поворотного клапана, так что поплавковое вентильное кольцо 17 всегда поворачивается в соответствии с центральным сердечником 5 поворотного клапана и уплотняемое отверстие секторного жидкостного канала поплавкового вентильного кольца 17 всегда совмещается с каким-либо одним из двенадцати сопрягающихся уплотнительных отверстий второй основной детали 10.

При сборке сначала монтируют скользящее опорное кольцо 3 с нижним О-образным уплотнительным кольцом 2 в сопрягающееся седло первой основной детали 4; затем в первую основную деталь 4 устанавливают узел центрального сердечника 5 поворотного клапана; навинчивают внутренние гексагональные регулировочные гайки 22 кольцевого гнезда на нижней части клапанного седла центрального сердечника 5 поворотного клапана; вставляют в тарельчатые пружины 21 вспомогательное уплотнительное опорное кольцо 20, вспомогательное уплотнительное кольцо 19, О-образное уплотнительное кольцо 18 поплавкового вентильного кольца и, в свою очередь, поплавковое вентильное кольцо 17; сочленяют вторую основную деталь 10 с первой основной деталью 4 через плоскую поверхность соприкосновения и соединяют их посредством болтов и гаек 9; вставляют конический подшипник 14 качения; навинчивают регулировочные гайки 13; подгоняют внутреннюю гексагональную регулировочную крепежную пластину 12 на верхнем конце регулировочных гаек 13, затягивают контр-винт и соединяют соединительный промежуточный фланец 11 электродинамической головки.

Регулировку контактного уплотняющего характерного давления поплавкового вентильного кольца 17 осуществляют следующим образом. Вставляют специальный регулировочный инструмент в отверстие для заглушки трубы второй основной детали 10, регулируют внутреннюю гексагональную регулировочную гайку 22 кольцевого гнезда для создания деформации элемента тарельчатой пружины 21 под давлением, и давление передается к поплавковому вентильному кольцу 17 через вспомогательное уплотнительное кольцо 19 и вспомогательное уплотнительное опорное кольцо 20, так что контактное уплотняющее характерное давление прикладывается к поплавковому вентильному кольцу 17.

Настоящее изобретение работает следующим образом. При повороте центрального сердечника поворотного клапана на определенный угол путем приложения (электрической или ручной) силы для совмещения поплавкового вентильного кольца 17 с впускным отверстием Б определенного секторного жидкостного канала на сопрягающейся поверхности второй основной детали 10, общий магистральный измерительный канал внутри центрального сердечника 5 поворотного клапана сообщается с впускным отверстием Б определенного секторного жидкостного канала в сопрягающейся поверхности второй основной детали 10 и осуществляется измерительное вентильное действие сбора. Между тем жидкость впускного отверстия из других впускных отверстий Б секторных жидкостных каналов второй основной детали 10 собирается и входит в трубу сбора через приваренный фланец 23 сборного выпускного отверстия на нижней боковой поверхности первой основной детали 4. Повторением вышеуказанных рабочих процедур по очереди проводят измерения на отдельных нефтяных скважинах и собирают нефть и газ.