Пневмогидравлическая испытательная установка

 

Использование: гидравлические испытания при высоких давлениях преренторных установок, устьевого оборудования и др. ПО Сущность изобретения: установка содержит два пневмоприводных насоса 3 и 2 на разные номиналы давления, гидравлические линии которых соединены между собой в направлении от насоса меньшего давления к насосу высокого давления. Каждый насос имеет свой выход 9 и 21, поочередно связанный с объектом испытания через запорные устройства, выполненные в виде гидроблоков 7 и 20 в паре с обратными клапанами. Гидравлический выход 9 из пневмоприводного насоса 2 меньшего давления снабжен блоком пневмогидроаккумуляторбв 13, а гидравлический выход 21 из насоса высокого давления посредством запорных устройств 17 и 16 снабжен предохранительными клапанами 19 и 18, настроенными на давление, меньше давления насоса 3. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик

„„5U„„1814047 А1 (и)я 6 01 и 3/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОУСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ЫЫ0ййй3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:":- -:.: ии

,, -,!.. 11:4(3 ГЕ1ъА.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУч (21) 4800743/28 (22) 11.03,90 (46) 07.05.93. Бюл. N 17 (71) Волгоградский завод буровой техники (72) В; И. Пындак и В, М, Парфенов (56) Авторское свидетельство СССР

М 10120б2, кл, 6 01 М 3/02, 1981.

В. И. Пындак и др, Пневмогидравлические насосные установки. — Нефтяная промышленность. Машины и нефтяное оборудование: Реферативный научно-технический сборник, М,: ВНИИОЭНГ, 1981, вып; 7, с, 18 — 19, рис. 3. (54) ПНЕВМОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ИСПЫТАТЕЛЬНАЯЯ УСТАНОВКА (57) Использование; гидравлические испытания при высоких давлениях превенторных установок, устьевого оборудования и др.

Сущность изобретения: установка содержит два пневмоприводных насоса 3 и 2 на разные номиналы давления, гидравлические линии которых соединены между собой в направлении от насоса меньшего давления к насосу высокого давления. Каждый насос имеет свой выход 9 и 21, поочередно связанный с объектом испытания через запорные устройства, выполненные в виде гидроблоков 7 и 20 в паре с обратными клапанами, Гидравлический выход 9 из пневмоприводного насоса 2 меньшего давления снабжен блоком пневмогидроаккумуляторов 13, а гидравлический выход 21 из насоса высокого давления посредством запорных устройств 17 и 16 снабжен предохранительными клапанами 19 и 18, настроенными на давление, меньше давления насоса 3, 1 з, и. ф-лы, 1 ил.

1814047

Изобретение относится к технике проведения гидравлических испытаний преимущественно при высоких давлениях рабочей жидкости (до 150 МПа) и может быть использовано при испытании превенторных установок (противовыбросового оборудования), устьевого оборудования, сосудов и объектов, работающих под высоким давлением, в процессе производства на предприятиях машиностроения и при эксплуатации, например в нефтегазовой промышленности, Цель изобретения — расширение области применения пневмогидравлической испытательной установки путем имитации скважинного давления при испытании превенторов в различных режимах, а также повышение надежности и безопасности гидравлических испытаний при высоких давлениях рабочей жидкости, Согласно изобретению в испытательной установке гидравлический выход из пневмоприводного насоса меньшего давления дополнительно соединен с блоком пневмогидравлических аккумуляторов и с обратным клапаном, а гидравлический выход иэ насоса высокого давления посредством запорных устройств соединен с дополнительными предохранительными клапанами, настроенными на давление меньше давления насоса, и с дополнительным обратным клапаном, при этом соответствующее запорное устройство и обратный клапан на выходе из каждого насоса выполнены в виде гидравлического блока так, что после обратного клапана гидравлическая линия выходит к объекту испытания, а гидравлическая линия после запорного устройства — в бак.

Наряду с этим запорное устройство на выходе из насоса высокого давления может быть выполнено в виде самозапирающегося под действием рабочей жидкости клапана, для сброса давления после которого предусматривается винтовой упор.

На чертеже изображена пневмогидравлическая испытательная установка в виде пневмогидравлической схемы, где пневматические коммуникации показаны пунктирными линиями, а гидравлические сплошными линиями.

Пневмогидравлическая испытательная установка содержит бак 1 для рабочей жидкости, в качестве которой обычно используется техническая вода с добавками ингибиторов коррозии, Основу установки составляют пневмоприводные насосы 2 и 3 соответственно на меньшее давление, например 25 МПа, и высокие давления до 150

МПа, Пневмоприводные насосы - извест40 ное в виде клапана, запираемого давлением рабочей (испытательной) жидкости, клапан снабжен винтовым упорцм. Здесь выход рабочей жидкости из блока 20 в линию 21— обьекту испытаний высокого давления -так50 же предусмотрен после обратного клапана, перед запорным устройством. Сброс жидкости в линию 22 и далее в бак — после запорного устройства, Блок 20 снабжен манометром 23 высокого давления, Выход55 ные линии 9 и 21 снабжены заглушками 24 и 25 соответственно. Линии питания пневмоприводов "а" насосов 3 и 2 сжатым воздухом включают общую аппаратуру: фильтр-влагоотделитель 26 и регулятор давления 27, и автономную аппаратурудля каж5

35 ные пневмогидравлические преобразователи давления, включающие пневмоприводы

"а" возвратно-поступательного действия и собственно насос "б". Насос 2 меньшего давления имеет более высокую производительность, а насос 3 высокого давления— меньшую производительность, а насос 3 высокого давления — меньшую производительность. Насос 2 питается из бака 1 через фильтр 4, в линии питания предусмотрен вентиль 5 для отсечки жидкости при регламентных работах, Выход из насоса 2 соединен со входом насоса 3, Дополнительно к этому линией 6 выход насоса 2 соединен с обратным клапаном гидравлического блока 7, в состав которого входит и запорное устройство, в данном случае вентиль. С линией 6 соединен также предохранительный клапан 8, настроенный на рабочее давление насоса 2.

Выход рабочей жидкости из блока 7 в линию

9 — к объекту испытания — предусмотрен после обратного клапана, перед вентилем; сброс жидкости в линию 10 и далее в бак— после вентиля, Блок 7 снабжен манометром

11. К выходной линии 9 и, в конечном счете, к выходу из насоса 2 посредством вентили

12 подсоединен блок 13 пневмогидравлических аккумуляторов.

К выходной линии 14 из насоса 3 высокого давления подсоединен предохранительный клапан 15, настроенный на рабочее давление насоса, например 150 МПа. Дополнительно к этому к линии 14 посредством запорных устройств 16 и 17 поДключены предохранительные клапаны 18 и 19, настроенные на рабочее давление меньше рабочего давления насоса 3, например на 105 и 70 МПа, при этом запорные устройства 16 и 17 рассчитаны на максимальное давление насоса 3, Выходная линия 14 из насоса 3 соединена также с обратным клапаном гидравлического блока 20, в состав которого входит и запорное устройство, выполнен1814047 дого пневмопривода: вентили 28 и 29 и маслораспылители 30 и 31. Сжатый воздух поступает от сети или компрессора, обычно давление на входе 32 составляет 0,6...0,8

МПа.

Описанная установка работает следующим образом, Задействование пневмоприводов "а" насосов 2 и 3 осуществляется подачей сжатого воздуха через вентили 28 и 29, после настройки необходимого давления с помощью регулятора 27. Максимальное гидравлическое давление на выходе из насоса определяется как произведение давления сжатого воздуха после регулятора 27 на коэффициент мультипликации данного насоса. Возможность регулирования давления воздуха в пневмоприводах в сочетании с двумя насосами на разные давления обеспечивает широкий и бесступенчатый диапазон регулирования давления рабочей жидкости на выходе из насосов 2 и 3. По принципу действия установка относится к взрывобезопасным устройствам. При гидравлических испытаниях меньшим давлением — подсоединением объекта к выходной линии 9 — вентили 12 и 29 закрыты, вентили

5 и 28 открыты, заглушка 24 снята, заглушка

25 закрыта, запорные устройства блоков 7 и

20 закрыты. Рабочая жидкость от насоса 2 через насос 3 и линии 14 и 21 не проходит— препятствует, заглушка 25. B данном случае рабочая жидкость забирается из бака, проходит через вентиль 5, фильтр 4 и от насоса

2 под давлением нагнетания по линии 6 в блок 7 и далее, после обратного клапана, перед вентилем блока 7 — в выходную линию

9 и объект испытания, давление контролируется по манометру 11. B нештатных ситуациях срабатывает предохранительный клапан 8, сбрасывая излишек жидкости по линии 10 в бак 1. После выдержки объекта под заданным давлением, с помощью Ъентиля в блоке 7 рабочая жидкость по линии

10 сбрасывается в бак; только после этого выходная линия 9 отсоединяется от объекта испытаний.

При испытании превенторов путем имитации расхаживания скважины и протаскивания бурильной колонны при закрытых превенторах и наличии давления в скважине необходимо постоянно отслеживать переменный объем испытательной жидкости в полостях превенторов. В этом случае после соединения выходной линии 9 с превенторами открывают вентиль 12, с помощью насоса 2 производится закачка жидкости в превенторы, соответствующие линии установки и через вентиль 12 — в пневмогидравлические аккумуляторы блока заглушка 24 закрыта, эапорные устройства блоков 7 и 20 закрыты. В зависимости от

30 номинала давления в объекте испытаний за35

45

5

13. После достижения заданного давления (наиболее распространенный диапазон давлений 7...21 МПа), закрытием вентиля 28 останавливают работу насоса 2. Далее в течение продолжительного времени, с помощью других средств, проводят испытания превенторов, разность объемов в полостях которых компенсируют аккумуляторы блока

13. В этом случае аккумуляторы несут также функции демпферных устройств, сглаживания пики давления в гидросистеме и обеспечивая плавное и безопасное протекание процессов в "скважине".

При необходимости, работой насоса 2 повышают давление испытаний (контролируют по манометру 11), снижение давления в превенторах проводят путем сброса части жидкости в линию 10 и в бак с помощью вентиля блока 7. После завершения испытаний рабочая жидкость сбрасывается в бак открытием вентилятора блока 7, вентиль 12 закрывают, отсекая блок 13 пневматических аккумуляторов.

При гидравлических испытаниях высоким давлением — подсоединением объекта к выходной линии 21, вентиль 12 закрыт, вентили 5, 28, 29 открыты, заглушка 25 снята, действуется один из предохранительных клапанов 15, 18 или 19, При испытании на максимальное давление, например 150

МПа, эапорные устройства 16 и 17 закрыты, клапаны 18 и 19 не сработают, клапан 15 находится в рабочем режиме; при испытании на меньшее, но достаточно высокое давление, например 105 или 70 МПа, открывается соответствующее запорное устройство 16 или 17, давая доступ к клапану

18 или 19; настроенный на самое высокое давление клапан 15, не имеющий своего запорного устройства, при этом не сработает.

Вне зависимости от того, какой из предохранительных клапанов задействован, насос 2 нагнетает рабочую жидкость в насос 3, по о ношению к последнему насос 2 несет функции подпорного (закачивающего) насоса, способствуя стабильной работе и повышению производительности насоса 3 высокого давления. Рабочая жидкость не пойдет от насоса 2 по линии 6 и на выход 9 — препятствует заглушка 24. От насоса 3 жидкость нагнетается по линии 14 в блок 20 и далее, после обратного клапана, перед запорным устройством блока 20 — в выходную линию 21 и в объект испытания, давление контролируется по манометру 23 высокого давления. В гидравлическом блоке 20 высокое давление воздействует на

7874047

30

50 клапан, способствуя надежному запиранию рабочей среды — flo мере повышения давления возрастает усилие поджатия клапана.

После выдержки объекта под заданным давлением с помощью винтового упора воздействует на клапан запорного устройства блока 20 и сбрасывают рабочую (испытательную) жидкость по линии 22 в бак, после чего выходную линию 21 отсоединяют от объекта, Таким образом, пневмогидравлическая испытательная установка обеспечивает проведение всех видов испытаний превенторных установок, имитируя скважинное давление, и безопасное проведение гидравлических испытаний широкого набора обьектов, работающих под давлением, в том числе под высоким и сверхвысоким, до 150

МПа. Надежность, безопасность и экологичность проведения испытаний достигается за счет широкого и бесступенчатого регулирования испытательного давления; плавной компенсации изменяющихся объемом в полостях превенторов; стабильным запиранием рабочей жидкости между обратным клапаном и запорным устройством; применением в качестве запорного устройства самоэапирающегося под действием испытательной жидкости клапана, наличием ряда избирательно действующих предохранительных клапанов высокого давления; стравливанием (сбросом) находящейся под давлением жидкости до отсоединения выходных линий от объекта испытаний; коррозионно-стойким и взрывобезопасным исполнением испытательной установки.

Все это, в конечном счете, способствует эффективному проведению гидравлических испытаний в различных производственных условиях, в том числе в особо опасных условиях — непосредственно на точке бурения (на скважине) с агрессивной средой (флюиды с сероводородом и углекислым газом).

Формула изобретения

1, Пневмогидравлическая испытательная установка, содержащая бак для рабочей жидкости, два пневмоприводных насоса— насос меньшего давления и насос высокого давления, гидравлические линии которых соединены между "îáîé в направлении от насоса меньшего давления к насосу высокого давления, первый обратный клапан, первое запорное устройство и предохранительный клапан, настроенный на номинальное значение давления насоса высокого давления, расположенные на гидравлическом выходе насоса высокого давления отводную гидравлическу|о линию, предохранительный клапан, настроенный на номинальное значение давления насоса меньшего давления, и второе запорное устройство, расположенные на этой гидравлической линии второй обратный клапан, связанный с выходом насоса меньшего давления, линию питания пневмопривадов насосов сжатым воздухом с регулятором давления, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности и безопасности, она снабжена дополнительными предохранительными клапанами со своими запорными устройствами, установленными последовательно на гидравлическом выходе насоса высокого давления и настроенными на разные значения давления, меньше номинальногодавления насоса высокого давления, первое запорное устройство выполнено в виде третьего обратного клапана с винтовым упором, связанного с первым обратным клапаном пружиной и образует с ним первый гидравлический блок, отводная гидравлическая линия соединена с выходом насоса меньшего давления, второй обратный клапан расположен на этой линии, второе запорное устройство образует с вторым обратным клапаном второй гидравлический блок, а установка снабжена двумя гидравлическими выходами в бак, соединенными соответственно с первым и вторым гидравлическими блоками после запорного устройства, выходы гидравлической линии насоса высокого давления и отводной гидравлической линии расположены соответственно между первым обратным клапаном и первым запорным устройствсм и вторым обратным клапаном и вторым запорным устройством.

2. Установка по и. 1, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения имитации скважинного давления при испытании превенторов в различных режимах, она снабжена блоком пневмогидроаккумуляторов, соединенным с выходом отводной гидравлической линии.