устройство для отсечки шлейфа газовой скважины

Формула изобретения

Устройство для отсечки шлейфа газовой скважины, содержащее установленный в газовом шлейфе запорный механизм с рабочей полостью управления, пилотный клапан, выполненный в виде трехпозиционного распределителя, связанного с источником управляющей среды, отличающееся тем, что устройство снабжено вторым пилотным клапаном и компенсатором, последовательно установленными между первым пилотным клапаном и источником управляющей среды, накопительной емкостью, соединенной с пилотными клапанами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике автоматического управления и регулирования технологическими процессами, может быть использовано на газоконденсатных и газовых месторождениях для автоматической отсечки шлейфа газовой скважины при аварийном падении давления в нем.

Известна система управления перекрытием газовых скважин, содержащая кусты газовых скважин, подключенные к шлейфам с установленными в них дистанционно управляемыми запорными элементами с полостями управления, и линии подачи ингибитора насосом от емкости к устью скважины, она снабжена распределительным и обратным клапанами, установленными последовательно по ходу потока ингибитора на линии подачи, при этом последняя дополнительно подключена к полости управления запорного элемента между клапанами [1].

Недостатком системы является ее низкая экологическая безопасность и недостаточная надежность, обусловленная тем, что при наличии негерметичности системы управления ингибитор выливается в окружающую среду.

Наиболее близким к заявляемому по назначению и совокупности существенных признаков является устройство для отсечки шлейфа газовой скважины, содержащее установленный в газовом шлейфе запорный механизм с рабочей полостью управления и пилотный клапан, выполненный в виде подпружиненного трехпозиционного распределителя, связанного первым каналом с источником управляющей среды, а вторым - с полостью управления запорного механизма, снабженного третьим и четвертым каналами с установленными в них обратными клапанами, первый из которых сообщает рабочую полость управления с газовым шлейфом до запорного механизма, а второй - пилотный клапан с газовым шлейфом - после запорного механизма, причем пилотный клапан в одном положении сообщает между собой первый и второй каналы, а в другом - второй и четвертый [2].

Недостатком данного устройства является его низкая экологическая безопасность и недостаточная надежность, обусловленная тем, что при наличии негерметичности устройства ингибитор неконтролируемо выливается в окружающую среду.

Задачей заявляемого изобретения является повышение экологической безопасности устройства за счет повышения надежности срабатывания перекрывающей арматуры и предотвращение загрязнения окружающей среды при нарушении герметичности устройства.

Поставленная задача решается тем, что устройство для отсечки шлейфа газовой скважины, содержащее установленный в газовом шлейфе запорный механизм с рабочей полостью управления, пилотный клапан, выполненный в виде трехпозиционного распределителя, связанного с источником управляющей среды, снабжено вторым пилотным клапаном и компенсатором, последовательно установленными между первым пилотным клапаном и источником управляющей среды, накопительной емкостью, соединенной с пилотными клапанами.

Новым в заявляемом устройстве является то, что оно снабжено вторым пилотным клапаном и компенсатором, установленными последовательно между первым пилотным клапаном и источником управляющей среды, накопительной емкостью, соединенной с пилотными клапанами.

Технический результат, получаемый от использования заявляемого устройства, заключается в повышении надежности срабатывания перекрывающей арматуры и повышении экологической безопасности за счет предотвращения загрязнения окружающей среды ингибитором при нарушении герметичности устройства.

В доступных источниках патентной и другой научно-технической информации сведений о технических решениях, содержащих признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого изобретения и дающие аналогичный технический результат, не выявлено. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена схема заявляемого устройства для отсечки шлейфа газовой скважины.

Устройство содержит установленный в газовом шлейфе 1 запорный механизм 2 с рабочей полостью управления 3, два пилотных клапана 4 и 5, выполненных в виде трехпозиционных распределителей и соединенных с накопительной емкостью 6. Компенсатор 7 и второй пилотный клапан 5 последовательно установлены между первым пилотным клапаном 4 и источником управляющей среды, в качестве которого используется ингибиторопровод 8. Устройство дополнительно снабжено вентилями 9, 10, 11, 12 и манометрами 13 и 14.

Устройство работает следующим образом.

Открытие запорного механизма 2 осуществляется пусковым устройством, например ручным масляным насосом (не показан), через открытый вентиль 12 по линии "е, с, b, d", которая заполняется маслом. При этом вентили 9, 10, 11 закрыты, а пилотный клапан 4 из-за наличия давления в шлейфе 1 взведен. При достижении давления, равного величине давления настройки пилотного клапана 5, последний перекачивается в положение "g, f", после чего открывается вентиль 10 и продолжается подъем давления до полного открытия запорного механизма 2. После этого закрывается вентиль 12, отсоединяется пусковое устройство (масляный насос) и открывается вентиль 9. Тем самым, давление источника управляющей среды из ингибиторопровода 8 через масло в компенсаторе 7 и в полости управления 3 по линии "f, g, с, b, d" поддерживает запорный механизм 2 в открытом состоянии.

При безаварийной работе скважины 15 давление ингибиторопровода 8 через вентиль 9, компенсатор 7, взведенный пилотный клапан 5, вентиль 10 и взведенный пилотный клапан 4 по линии "f, g, c, b, d" воздействует на полость управления 3, поддерживая запорный механизм 2 в открытом состоянии.

При эксплуатации устройства для отсечки шлейфа газовой скважины компенсация падения давления в полости управления 3 запорного механизма 2 из-за микроутечек через сальники осуществляется за счет давления ингибиторопровода 8 через вентиль 9 и компенсатор 7, заполненный разделительной средой, в качестве которой используется масло, по линии "f, g, c, b, d" и запорный механизм 2 на микроутечки в системе не реагирует. Компенсатор 7 выполняет также роль разделителя эмульсии, образующейся в результате попадания ингибитора из ингибиторопровода 8.

Плотность ингибитора на основе метанола при 0^oС не превышает 0,84 г/см³. Плотность масел составляет величину не ниже 0,89 г/см³. Растворимость метанола в масле, например, типа Т-750 (трансформаторное масло с температурой замерзания минус 53^oС) незначительна.

Экспериментально установлено, что эмульсия, состоящая из равных частей трансформаторного масла и метанола с добавками красителя и одоранта, расслаивается через 5-7 секунд, т.е. эти жидкости являются несмешивающимися.

Вентиль 11 предназначен для обеспечения возможности открытия запорного механизма 2 в случае отказа или отсутствия пускового устройства (масляного насоса).

Закрытие запорного механизма 2 осуществляется при падении давления в шлейфе 1 или в ингибиторопроводе 8.

При снижении давления в ингибиторопроводе 8 срабатывают пилотный клапан 5, а затем клапан 4 и через полость управления 3 запорный механизм 2 закрывается. Таким образом производится дистанционная отсечка шлейфа 1 газовой скважины 15.

При падении давления в шлейфе 1 срабатывает пилотный клапан 4, переключаясь в положение "b, а", при этом масло из полости управления 3 запорного механизма 2 сбрасывается в накопительную емкость 6, а запорный механизм 2 переходит в закрытое положение.

Пилотный клапан 5 контролирует давление в линии "е, g, с, b, d" и при его снижении в случае порыва импульсной трубки или утечки в соединениях переключается в положение "g, m", сбрасывая масло из полости управления 3 в накопительную емкость 6. При этом запорный механизм 2 закрывается, а схема отключается от источника управляющей среды в точке "f", что исключает утечки в результате негерметичности устройства.

Контроль за работой скважины 15 и состоянием устройства для отсечки шлейфа осуществляется с помощью манометров 13 и 14. При безаварийной работе скважины 15 показания манометров 13 и 14 совпадают и равны давлению в ингибиторопроводе 8. При срабатывании пилотного клапана 4 манометр 13 показывает давление в ингибиторопроводе 8, а манометр 14 - атмосферное давление. При нарушении герметичности устройства для отсечки шлейфа 1 срабатывает пилотный клапан 5, а затем и клапан 4, и в результате падения давления запорный механизм 2 закроется, что приведет к падению давления в шлейфе 1 и к переключению клапана 5, при этом показания манометров 13 и 14 также совпадут и будут равны атмосферному.

При использовании манометров типа ЭКМ осуществляется дистанционная сигнализация о состоянии устройства и режиме работы скважины.

Использование заявляемого устройства для отсечки шлейфа газовой скважины повышает надежность срабатывания перекрывающей арматуры и обеспечивает получение природоохранного эффекта за счет предотвращения загрязнения окружающей среды при нарушении герметичности устройства. При этом отпадает необходимость частого обследования фонтанной арматуры и подвода дополнительной энергии для управления скважиной. Исключается необходимость закупки дорогостоящих локальных пневмосистем управления скважинами "Хюбнер-Грей", "Распе", "Камерон" и др.

Источники информации

1. Авт. св. СССР 1622588, 5 МПК Е 21 В 43/00, F 17 D 1/00, опубл. 23.01.91, бюл. 3.

2. Патент РФ 1822477, 5 МПК F 16 К 17/34, опубл. 15.06.93, бюл. 22 (прототип).