RU2484236C2 - Cutoff valve - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: cutoff valve consists of a body connected to a pipeline by means of a flange connection, a thread, a quick-detachable connection, a bayonet connection; a seat of the valve in the form of plane, a cone from elastic material or that combined with metal, plastic; a shutoff element in the form of a ball, a plate; a conical or a flattened cylindrical multi-sided prism from material with density that is higher than that of oil or oil products and lower than water density or in combination with light-alloy material; a guide and a cell from metal, elastic plastic or their combination with a thrust against the housing on elastic surface, which is spring-loaded, or their combination. In the tank on the suction line of individual liquid pumping-out pipelines there installed are at least two cutoff valves at different levels. Besides, on individual liquid pumping-out pipelines there installed are liquid pressure sensors, which are electrically connected to a pumping-out control automation system.

EFFECT: improving reliability of separation of two-phase liquids; simplifying the design.

2 dwg

Description

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.The invention relates to the field of pipeline valves, in particular to remote monitoring and level control of two-phase liquids (oil, oil products, formation fluid and water), and can find application in commodity parks when separating oil from reservoir fluid, at oil storage facilities, at gas stations and in various industries.

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.A known liquid level sensor (patent RU No. 2284482 C1, G01F 23/74, publ. 09/27/2006) containing a float with a magnet, stroke limiters of the float and a vertical guide non-magnetic pipe, inside of which there are reed switches. At least one limiter is installed with the possibility of fixing the float in the position of interaction with the reed switch, the guide tube contains an element in the form of a cross-shaped rod, in the grooves of which, with the possibility of separate movement and fixing, reed switches are mounted on it, grouped into functional units, and in the unit with by the number of reed switches more than one, they are connected to each other in a parallel pattern, in the length of the zone of interaction of the float with the reed switch is greater than the distance between the reed switches closest in height. In one embodiment, the groupings of reed switches are installed in height with the possibility of alternating when the float moves the on state of one and two reed switches and providing a zone of interaction of the float simultaneously with two nodes, which is smaller than the zone of interaction with the reed switch, while the reed switches are grouped into at least three functional node, in at least one of which the upper reed switch is installed with the possibility of the float entering the interaction with it at the lower maximum permissible liquid level, and in In another embodiment, the reed switches are installed with the possibility of alternating the on state of n and (n + 1) reed switches, where n is a number from 0 to 3, and the reed switches of the upper node are installed with the possibility of the float entering the interaction with this node at a given nominal level and at least at least one of the reed switches of the lower unit is installed with the possibility of the float coming out of interaction with it at the upper maximum permissible liquid level. Improved objectivity of control and accuracy of regulation of the liquid level.

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.The disadvantages of the liquid level sensor are the following: the proposed sensor design is intended only for monitoring and regulating the level of a homogeneous liquid, the proposed sensor is not intended for measuring two-phase liquid in one tank.

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.A known sensor for monitoring the liquid level (patent RU No. 2340878 C1, G01F 23/30, publ. 10.12.2008), containing a sealed housing made in the form of a piece of pipe made of non-magnetic material, the upper and lower flanges located on the ends of the housing and connected between with three studs with nuts, a spherical-shaped float made of non-magnetic material, a permanent magnet made in the form of a ring and located inside a spherical float. The housing of the sensing element (reed switch) is fixed on the outer surface of the sensor housing with screws. The reed switch is located outside the sensor housing. The inlet and outlet tubes welded to the sensor flanges when mounting the sensor on consumer products hermetically connect it to them. EFFECT: proposed sensor design will improve reliability and accuracy of liquid level control.

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.The disadvantages of the sensor for monitoring the liquid level are: the proposed sensor design is intended only for monitoring and regulating the level of a homogeneous liquid, the proposed sensor is not intended for measuring two-phase liquid in one tank.

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.The closest in technical solution is the shutoff valve (patent RU No. 2191253 C1, E21B 34/06, publ. 20.10.2002). The shut-off valve is used to shut off tubing during the replacement of the plug-in sucker rod pump when repairing a well without killing it. Provides increased reliability of the valve during the pump change by providing a direct flow of fluid from the well into the pipe and vice versa and reducing flow resistance. The inventive valve is located in the housing and contains a locking element comprising a seat and a ball interacting with the pump follower and having the ability to move along the axis of the housing. According to the invention, the ball is made with an axial hole and two planes parallel to it. They have pins located on one axis perpendicular to the axis of the hole and radially offset from the axis of the ball. The ball with its planes is placed in the groove of the sleeve, which has two curly grooves. Each of them is made in the form of two steps displaced relative to each other by an amount equal to the displacement of the axis of the pins relative to the axis of the hole of the ball. The ball has the ability to rotate around the axis of the pins and contact with the movable seat. The movable seat is made with a spring and contains a latch.

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.The proposed design of the shut-off valve is used to block the tubing during the replacement of the plug-in sucker rod pump when repairing a well without killing it. This design cannot be used when pumping oil, produced water from reservoirs from commodity parks, where oil is separated from the reservoir fluid.

Задачей изобретения является откачка отдельных жидкостей из емкости, содержащей две фазы: нефть - пластовая жидкость, нефтепродукты - вода.The objective of the invention is the pumping of individual liquids from a tank containing two phases: oil - reservoir fluid, oil products - water.

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.This problem was solved by using separate liquids containing oil with produced water and oil products with water when pumping from the tank; installing at least two at different levels on the suction line of the pipelines of the shut-off valves, consisting of a valve body connected to the pipeline by means of a flange connection, a thread, a quick-detachable connection, a bayonet-type connection. Valve seats in the form of a plane, cone made of elastic material or combined with metal, plastic. A locking element in the form of a ball, plate, conical or truncated cylindrical, multifaceted prism from a material with a density higher than the density of petroleum products (oil) and lower than the density of water (for example, polyethylene, a block copolymer of propylene with ethylene, etc. ) or in combination with alloy material. A guide or cage made of metal, elastic plastic, or a combination thereof, with emphasis on the body, on an elastic surface, spring loaded, or combinations thereof. As well as on the pipelines for pumping individual liquids, liquid pressure sensors are installed and are electrically connected to the automation and regulation system for pumping.

Предлагаемый клапан-отсекатель поясняется схемами, где:The proposed shutoff valve is illustrated by schemes, where:

на фиг.1 представлен общий вид предлагаемого клапана-отсекателя при откачке нефти (нефтепродуктов) из емкости с содержанием пластовой жидкости (воды);figure 1 presents a General view of the proposed valve-shutoff when pumping oil (petroleum) from the tank containing the reservoir fluid (water);

на фиг.2 представлен общий вид предлагаемого клапана-отсекателя при откачке пластовой жидкости (воды) из емкости с содержанием нефти (нефтепродуктов).figure 2 presents a General view of the proposed valve-shutoff when pumping formation fluid (water) from a tank containing oil (oil products).

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.The shut-off valve (Fig. 1) for pumping oil (oil products) 5 from a tank containing reservoir fluid (water) 6, mounted on the suction line of the pipeline 7, consists of a housing 1, a saddle 2, a locking unit 3, a cage 4 and a pressure sensor fluid 8, electrically connected with the automation of the pumping control system.

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.The shut-off valve (figure 2) for pumping formation fluid 6 (water) from a tank containing oil (oil products) 5, mounted on the suction line of the pipeline 9, consists of a housing 1, a saddle 2, a locking unit 3, a cell 4 and a pressure sensor fluid 8, electrically connected with the automation of the pumping control system.

Клапан-отсекатель работает следующим образом.The shut-off valve operates as follows.

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).The shut-off valves for pumping oil (oil products) (figure 1) are installed on the suction line of the pipeline 7 at a certain height from the base of the tank in an amount of at least two at different heights. When pumping oil (oil) 5 from the reservoir with formation fluid (water) 6, when a certain level of formation fluid (water) 6 of the lower shutoff valve is exceeded, its shut-off assembly 3 pops up and closes the hole in the valve seat 2, blocking the flow of oil (oil products) ) 5 into the suction line of the pipeline 7. In this case, the pressure in the suction line of the pipeline 7 decreases by a certain amount, because oil (oil products) flows through parallel-mounted shut-off valves at different levels 5. The pressure drop on the suction line of the pipeline 7 is detected by a fluid pressure sensor 8, electrically connected to the automation and control system of pumping units, then when the minimum pressure drop on the suction line is exceeded pipeline 7 are switched off pumping units for pumping oil (oil products).

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).The shut-off valves for pumping formation fluid (water) (figure 2) are installed on the suction line of the pipeline 9 at the lowest height from the base of the tank in an amount of at least two at different heights. When pumping formation fluid (water) 6 from the tank and lowering the level of formation fluid (water) 6 of the upper shutoff valve, its shut-off assembly 3 lowers below and closes the hole in the valve seat 2, blocking the flow of formation fluid (water) 6 into the suction line of the pipeline 9. In this case, the pressure in the suction line of the pipe 9 decreases by a certain amount, because formation fluid (water) 6 flows through parallel-mounted shutoff valves at different levels 6. The pressure drop of the formation fluid (water) 6 on the suction line of the pipeline 9 is detected by a fluid pressure sensor 8, which is electrically connected to the automation and control system for pumping pump units, then when exceeding the minimum value of the pressure drop on the suction line of the pipeline 9 are switched off pumping units for pumping formation fluid (water).

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.The shut-off valve will allow you to abandon complex devices when pumping formation fluid (water) from oil storage facilities in commodity parks, at gas stations. The shutoff valve will also protect the refueling motor vehicle from water ingress when refueling at gas stations with an underground storage of petroleum products.

Клапан-отсекатель позволит отказаться от сложных устройств при откачке нефти из нефтехранилищ в товарных парках при подготовке и транспортировке нефти.The shutoff valve will allow you to abandon complex devices when pumping oil from oil storages in commodity parks during the preparation and transportation of oil.

Claims (1)

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. Shut-off valve, consisting of a housing attached to the pipeline using a flange connection, thread, quick-release connection, bayonet connection; valve seats in the form of a plane, cone made of elastic material or combined with metal, plastic; a locking element in the form of a ball, plate, conical or truncated cylindrical, multifaceted prism from a material with a density higher than the density of oil or oil products and lower than the density of water or in combination with alloy material; a guide and cells made of metal, elastic plastic, or a combination thereof with an emphasis in the housing on an elastic surface, a spring-loaded surface, or combinations thereof, characterized in that at least two shut-off valves are installed at different levels in the container on the suction line of the pumping pipelines of individual liquids, and Also, liquid pressure sensors are installed on the pipelines for pumping individual liquids and are electrically connected to the automation and regulation system for pumping.

Images