Устройство для испытания трубопроводов на герметичность

Авторы патента:


Устройство для испытания трубопроводов на герметичность
Устройство для испытания трубопроводов на герметичность
Устройство для испытания трубопроводов на герметичность
Устройство для испытания трубопроводов на герметичность
Устройство для испытания трубопроводов на герметичность
Устройство для испытания трубопроводов на герметичность

 


Владельцы патента RU 2521679:

ТиСиО АС (NO)

Устройство для замены жидкости и испытания на герметичность в трубопроводе с недоступной конечной точкой, установленное в недоступном конце трубопровода со стороны, находящейся под давлением, представляющее собой двухкомпонентный циркуляционный клапан, содержащий первый клапанный узел (4), содержащий уплотнительный элемент (1), который может закрывать и открывать клапан в зависимости от динамического давления протекающей через него текучей среды, и второй клапанный узел (6) для долговременного перекрытия текучей среды по окончании испытаний на герметичность. Первый клапанный узел (4) содержит упругое уплотнительное кольцо (1) для закрывания и открывания клапана путем прилегания к седлу при увеличении скорости текучей среды через клапан, а второй клапанный узел представляет собой расположенный внутри клапана кожух (6), который закрывает клапан при возрастании перепада давления между камерой (7) и внутренним пространством клапана (4). Технический результат заключается в повышении надежности устройства даже при изменении температуры и значительном загрязнении текучей среды. 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Настоящее изобретение относится к устройству, которое позволяет промывать текучей средой трубопроводы с недоступной конечной точкой, заменять в них текучую среду и испытывать на герметичность. Например, устройство может использоваться в эксплуатационных трубопроводах, транспортирующих углеводороды из-под земли на поверхность.

Известные устройства такого назначения основаны на использовании поршней, перемещаемых под действием давления, с соответствующими клапанами.

Цель изобретения состоит в создании клапана, не имеющего механических поверхностей скольжения и обычных поршневых камер, которые могут покрываться или заполняться отложениями и частицами, что может быть причиной ухудшения работы системы. Для известных систем загрязнение недопустимо и это иногда создает серьезные проблемы для пользователей. Известные устройства также не допускают промывки трубопровода для его очистки.

Эта цель достигается в устройстве согласно изобретению благодаря тому, что оно выполнено в виде двухкомпонентного циркуляционного клапана, содержащего:

первый клапанный узел, содержащий уплотнительный элемент, который закрывает и открывает клапан в зависимости от динамического давления текучей среды, текущей через клапан, и

второй клапанный узел для долговременного перекрытия течения текучей среды по окончании испытания на герметичность.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, уплотнение представляет собой упругое уплотнительное кольцо для закрывания клапана путем прилегания к седлу в клапанном узле при увеличении скорости текучей среды, текущей через клапан, в зависимости от динамического падения давления текучей среды в области между упругим уплотнительным кольцом и его седлом, когда текучая среда течет через полость и выходит наружу через один или несколько каналов в клапане.

Предпочтительные варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах 2-11 формулы.

Устройство выполнено в виде отрезка трубы и установлено в недоступном конце трубопровода со стороны, находящейся под давлением, вблизи глухой заглушки для дистанционно управляемого клапана, который используется для испытания эксплуатационного трубопровода на герметичность. Внутри устройства, в канавке, проходящей по окружности внутренней стенки, установлено упругое кольцо. За канавкой/полостью, которая частично накрыта этим кольцом, расположены каналы или отверстия, ведущие из устройства наружу. Внутренняя канавка выполнена так, что кольцо предпочтительно прилегает к одной стороне канавки, оставляя свободной полость между ней и кольцом и на противоположной стороне. Поэтому текучая среда может течь через полость и выходить наружу через каналы для замены ее новой текучей средой, или текучую среду можно очистить, отфильтровав ее, перед тем, как трубопровод будет использоваться снова.

При увеличении расхода текучей среды, текущей из трубопровода наружу, в полости происходит динамическое падение давления, которое приводит к изменению поперечного сечения кольца и сужению полости. При дальнейшем увеличении расхода кольцо полностью закроет полость. С увеличением давления уплотняющая сила увеличивается, позволяя проводить повторные испытания на герметичность.

Для открывания полости давление в трубопроводе должно быть уменьшено до наружного давления. Дополнительно полости и каналы можно промыть посредством циркуляции жидкости в противоположном направлении.

Чтобы обеспечить уплотнение во время циркуляции в направлении от области снаружи трубопровода, может быть образован фланец путем отворота трубопровода наружу и сохранения этого профиля. Фланец будет выполнять такую же функцию, как при циркуляции при помощи насоса в направлении от наружной области в трубопровод. Если нужно дублировать функцию закрывания, можно использовать несколько последовательно установленных колец.

Как описано выше, упругое кольцо установлено внутри клапана и закрывает его для текучей среды, текущей изнутри наружу. Для того чтобы получить такую же функцию для текучей среды, текущей снаружи внутрь, все соответствующие элементы должны быть "инвертированы", т.е. установлены снаружи. В этом случае фланец будет прижиматься к соответствующему седлу текучей средой, поступающей из области снаружи клапана в трубопровод, и трубопровод можно испытывать на герметичность со стороны наружной области.

Для закрывания устройства на длительное время внутри установлен кожух с необходимыми уплотнительными средствами, подвешенный на срезном штифте, так что он не перекрывает течение текучей среды до тех пор, пока это не потребуется.

По окончании испытательного периода в эксплуатационном трубопроводе 13 в соответствующих местах может быть выполнена перфорация для поступления углеводородов из породы 100.

Далее изобретение описано более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 схематично изображает область возможного применения изобретения,

фиг.2А изображает с частичным вертикальным разрезом предпочтительный вариант выполнения двухкомпонентного циркуляционного клапана согласно изобретению, т.е. кольцевой упругий клапанный элемент и соосный внутренний золотниковый запорный клапанный элемент,

фиг.2В изображает в увеличенном масштабе полость, в которой закреплен упругий клапанный элемент 1,

фиг.3 изображает циркуляционный клапан, показанный на фиг.2, но без внутреннего запорного клапанного элемента;

фиг.4 изображает с частичным вертикальным разрезом клапан, показанный на фиг.2, с внутренним запорным золотниковым клапанным элементом в промежуточном положении в ходе его перемещения вниз в положение перекрытия течения текучей среды через клапан,

фиг.5 изображает конечное нижнее положение (положение перекрытия) внутреннего золотникового запорного клапанного элемента, и

фиг.6 изображает другой предпочтительный вариант выполнения двухкомпонентного циркуляционного клапана, где он охватывает или окружает основную клапанную структуру.

Как показано на фиг.1, через горную породу 100, содержащую углеводороды, проходит скважина 102 для доставки углеводородов на поверхность 140 для последующего использования. Для приема углеводородов на поверхности расположена установка 130. Углеводороды транспортируются по эксплуатационному трубопроводу 13, установленному в скважине 102. Конечная секция эксплуатационного трубопровода 13 закрыта глухой заглушкой 12 (образующей и представляющей собой недоступную конечную точку). По окончании испытания на герметичность и промывки и очистки внутренних секций трубопровода в нем может быть выполнена перфорация вблизи горной породы, содержащей углеводороды, для их поступления в эксплуатационный трубопровод.

Согласно изобретению, над глухой заглушкой 12 расположена секция 4 циркуляционного клапана, а за ней в скважине установлен наружный эксплуатационный пакер 14 для герметизации пространства между эксплуатационным трубопроводом и наружной стенкой скважины.

Длина или протяженность секции 4 циркуляционного клапана определяется нижним и верхним резьбовыми соединениями 200 и 210, предназначенными для вставки секции 4 между верхней и нижней секциями эксплуатационного трубопровода.

Согласно изобретению, циркуляционный клапан выполнен как двухкомпонентная конструкция. Первый элемент представляет собой указанный упругий клапанный элемент 1, положение которого изменяется в результате разности между давлением во внутренней трубе 209 для текучей среды (фиг.2А) и давлением в области 207 снаружи клапана. Второй клапанный элемент представляет собой золотниковый клапан, который перемещается из открытого положения в конечное закрытое положение.

На фиг.2А показан с частичным вертикальным разрезом циркуляционный клапан 4 в открытом положении.

Клапанный элемент 4 содержит внутреннюю полость 2 (кольцевое седло), в которой закреплен кольцевой упругий клапанный элемент 1. Из полости 2 (седла) через стенку клапанного элемента 4 проходят наружу несколько каналов или отверстий 3 для протекания текучей среды между внутренней секцией 209 трубопровода и областью 207 снаружи нее.

Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, внутри расположен элемент для долговременного закрывания, включающий установленный соосно внутренний клапанный кожух 6, который может перемещаться путем скольжения из положения открытия для пропускания текучей среды (верхнего положения), как показано на фиг.2A, в конечное положение долговременного закрытия (нижнее положение), как показано на фиг.5. В верхнем положении скользящий кожух удерживается с помощью одного или нескольких срезных штифтов 8.

Между наружной стороной кольцевого скользящего элемента 6 и внутренней стенкой клапанного элемента 4 образована кольцевая камера 7 уравновешенного давления, которая сообщается с областью 207 (фиг.2A) снаружи клапанного элемента посредством каналов 9, проходящих через его стенку.

Упругое кольцо 1, при достижении определенной скорости протекающей через него текучей средой, сгибается так, что оно прижимается к уплотнительному элементу, т.е. к кольцу 5, установленному в седле 10.

Уплотнительные элементы 212 и 214 (фиг.2A) предотвращают утечку текучей среды между скользящим элементом 6 и внутренней стенкой клапанного элемента 4 и далее через каналы 3.

На фиг.2B показана в увеличенном масштабе полость, в которой закреплен упругий клапанный элемент 1. В предпочтительном варианте осуществления изобретения клапанный элемент 1 имеет первое плечо 1A и второе плечо 1B, расположенные под прямым углом друг к другу. Первое плечо 1A закреплено в стенке клапанного элемента 4, а второе плечо 1B установлено с возможностью свободного поворота между положением открытия (показанным на фиг.2A), позволяющим текучей среде течь в проходе 111 между плечом 1B и стенкой клапана и далее через каналы 3, и положением закрытия (показанным на фиг.4), при котором течение текучей среды перекрывается.

Упругий клапанный элемент выполнен предпочтительно из резины, пластмассы или металла и имеет толщину, достаточную для придания ему гибкости. Для этого может использоваться, например, стальная пластина или листовой металл.

На фиг.3 показан в аксонометрии разрез циркуляционного клапана 4 с упругим уплотнительным откидным кольцом 1, согнутым в положение закрытия, причем внутренний скользящий элемент 6 не показан. Отверстия 11 проходят от дна/конца кольцевой полости 2 (образующей седло) за упругим уплотнительным кольцом 1 через каналы 3 к области, расположенной снаружи клапанного элемента 4.

На фиг.4 показан в аксонометрии с частичным разрезом циркуляционный клапан 4 с упругим кольцом 1, согнутым в положение закрытия, в котором он прижимается к уплотнительному элементу 5 (уплотнительному кольцу). Под действием пониженного давления в камере 7 скользящий кожух 6 перемещается внутрь клапана 4 вниз в положение долговременного закрытия.

Кожух 6 имеет нижний выступающий наружу кольцевой заплечик 20 в виде фланца, предназначенный для прижатия к отходящему наружу выступу/штифту 22 внутренней стенки, так что кожух стопорится под штифтом 22 для долговременного закрытия клапана. После этого скользящий кожух 6 перемещаться в прежнее положение не может.

На фиг.5 показан в аксонометрии в разрезе циркуляционный клапан 4 с упругим кольцом 1 в закрытом положении, когда скользящий кожух 6 переместился вниз в положение закрытия.

На фиг.6 показан в аксонометрии в разрезе "инвертированный" циркуляционный клапан, который закрывается под действием давления текучей среды жидкости, направленного снаружи внутрь эксплуатационного трубопровода. В этом варианте двухкомпонентный клапан охватывает циркуляционный клапанный элемент.

Замена жидкости осуществляется при малом потоке, когда текучая среда течет по трубопроводу вниз к глухой заглушке 12, где установлено устройство 4. Здесь текучая среда вытекает из трубопровода 13 через полость 2 и затем через отверстия 3 канала, где одна сторона седла содержит гибкое уплотнительное кольцо 1. При увеличении скорости потока текучей среды это откидное кольцо 1 будет изменять свою форму, сгибаясь и прижимаясь к уплотнительному элементу 5, и герметично закрывать полость 2 (область седла), так что протекание текучей среды через каналы 3 прекращается. После этого можно проводить испытание на герметичность.

По окончании испытания на герметичность (например, при давлении около 100 бар) откидной уплотнительный элемент 1 снова открывает клапан для пропускания текучей среды через каналы 3. Если нужно провести новое испытание на герметичность, то давление снова увеличивают таким же образом и откидное уплотнительное кольцо 1 закроет путь для протекания текучей среды наружу через каналы 3.

Когда все испытания закончены, нужно закрыть канал на длительное время. Это осуществляется с помощью скользящего кожуха 6 следующим образом. При повышенном давлении откидной уплотнительный элемент 1 закрывает клапан как обычно. При дальнейшем увеличении давления, например до 300 бар, кожух 6 перемещается вниз, чему также способствует более низкое (меньше 100 бар) наружное давление, поступающее в кольцевое пространство/канал 7 по каналам 9. В результате срезные штифты 8 ломаются, и кольцевой кожух 6 скользит по уплотнительному кольцевому элементу 1, отжимая его радиально наружу (к стенке) для закрывания каналов 3.

Нижний отходящий наружу кольцевой заплечик 20 в виде фланца прижимается к противолежащему кольцевому фланцеобразному выступу/ штифту 22 внутренней стенки и происходит стопорение кожуха на длительное время.

Теперь скользящий кожух не может двигаться назад и снова открывать каналы 3. Таким образом, достигается долговременная фиксация заплечика 20 под штифтом 22.

Устройство согласно изобретению работает с высокой надежностью даже при изменении температуры и значительном загрязнении текучей среды.

Помимо проведения испытаний трубопроводов, устройство сдвухкомпонентным клапаном согласно изобретению может применяться для промывки и очистки поршневых камер и поверхностей, покрытых и заполненных отложениями, чтобы уменьшить риск их выхода из строя. Отложения можно смыть из трубопровода через отверстие в его стенке. Известные системы не допускают попадания в них загрязнений, что создает для пользователя большие проблемы.

1. Устройство для замены жидкости, в сочетании с испытанием на герметичность, в трубопроводах с недоступной конечной точкой, установленное в недоступном конце трубопровода со стороны, находящейся под давлением, отличающееся тем, что оно представляет собой двухкомпонентный циркуляционный клапан, содержащий: первый клапанный узел (4), содержащий уплотнительный элемент (1), который закрывает и открывает клапан в зависимости от динамического давления текущей через него текучей среды, и второй клапанный узел (6), выполненный с возможностью его стопорения после перемещения его из открытого положения в закрытое положение для окончательного долговременного перекрытия течения текучей среды по окончании испытания на герметичность, при этом первый клапанный узел (4) содержит упругое уплотнительное кольцо (1) для закрывания клапана путем прилегания к седлу (10) клапанного узла под действием динамического падения давления текучей среды в области между упругим уплотнительным кольцом (1) и седлом (10) при увеличении скорости текучей среды, протекающей через внутреннюю полость (2) клапана (4) и выходящей из нее через один или несколько каналов (3) для протекания текучей среды между внутренней секцией (209) трубопровода и областью (207) снаружи нее.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругое кольцо (1) расположено на одной из сторон отверстия полости и имеет такую форму, что падение давления вследствие изменения скорости текучей среды приводит к изменению поперечного сечения кольца, и оно герметично закрывает полость (2), прилегая к седлу (10) и его уплотнительному кольцу (5).

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит упругое кольцо, расположенное в устройстве в канавке, проходящей по внутренней окружности, с отверстием (9), ведущим из устройства наружу и выполненным в дне канавки или за ней, причем канавка частично накрыта этим кольцом.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй клапанный узел представляет собой расположенный внутри клапана кожух (6), который закрывает клапан при увеличении разности между давлением в камере (7) и давлением внутри клапана (4).

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что отверстие между двумя уплотнительными кольцами позволяет давлению поступать через клапан (4) в камеру (7) из области, расположенной снаружи клапана (4), и выходить из камеры (7) через клапан (4) в указанную область.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно содержит срезной штифт (8), который удерживает кожух (6) на месте при повторяющемся открывании и закрывании клапана упругим кольцом (1), но ломается, если внутреннее давление увеличивается выше заданной величины и разность между давлением в камере (7) и давлением внутри клапана (4) становится такой, что сила, действующая на кожух (6), увеличивается до величины, при которой срезной штифт ломается.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый и второй клапанные узлы (4, 6) охватывают или окружают основную клапанную структуру, так что клапан перекрывает течение текучей среды в области снаружи узла (4).

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит множество расположенных в клапане (4) друг за другом гибких колец (1) первых клапанных узлов для достижения требуемого расхода перед долговременным закрыванием клапана с помощью второго клапанного узла (6).

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутренняя полость (2) выполнена так, что первое плечо (1A) упругого уплотнительного кольца (1) прикреплено к одной стороне полости (2), а второе плечо (1B) установлено с возможностью свободного поворота и определяет дополнительную полость (111) между ним и стенкой канавки, в результате чего текучая среда внутри трубопровода может течь через полость (111) и вытекать наружу через каналы (3), так что, например, в устройстве может циркулировать новая текучая среда или текучую среду можно отфильтровывать для очистки перед тем, как трубопровод будет снова использоваться.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругий клапанный элемент (1) выполнен из резины, пластмассы или металла.



 

Похожие патенты:

Устройство (10) для регулирования расхода с возможностью регулирования расхода текучей среды, протекающей между парой отверстий, образуемой первым отверстием (12) и вторым отверстием (16), в результате перемещения штока (24), имеющего клапанный элемент, в направлении оси, содержащее: первый корпус (14), включающий в себя соединительную муфту (28) с первым отверстием (12), с которой соединяется труба (74) для подвода или отвода текучей среды, направляющий элемент (34) для направления штока (24) вдоль направления оси и седло (54), на которое садится клапанный элемент; и второй корпус (18), установленный в нижней части первого корпуса (14) и снабженный вторым отверстием (16) для подвода и отвода текучей среды, причем на внешней окружной поверхности первого корпуса (14) сформирован держатель (32), который удерживает контрольный клапан (44), контактирующий с внутренней окружной поверхностью второго корпуса (18), при этом между первым корпусом (14) и вторым корпусом (18) сформирован канал (72) для текучей среды, который сообщается с первым отверстием (12) и через который протекает текучая среда, а первый соединительный элемент (30) на концевом участке внешней окружной поверхности первого корпуса (14) соединен со вторым соединительным элементом (128) на концевом участке второго корпуса (18).

Изобретение относится к области компрессоростроения, а именно к самодействующим комбинированным клапанам для поршневых компрессоров. Комбинированный клапан для поршневой ступени компрессора содержит седло кольцевой формы с, по меньшей мере, одним всасывающим отверстием на периферии и нагнетательным отверстием.

Изобретение относится к системе укупоривания отверстия, имеющей гибкий эластичный клапан и обеспечивающей течение текучего вещества. Система (20) укупоривания отверстия включает отверстие (28) для установления связи между внешней средой (30) и внутренним объемом (32), который может принимать текучее вещество, и клапан (24).

Группа изобретений относится к арматуростроению и предназначена для управления потоком текучей среды, например, в водном хозяйстве. Устройство для управления потоком содержит входную сторону, выходную сторону, расположенный между входной и выходной сторонами уплотнительный элемент и диафрагму.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в штанговых глубинных насосах. .

Изобретение относится к области запорной арматуры и предназначено для перекрытия проходного сечения трубопровода для транспортировки текучей среды. .

Изобретение относится к медицине. .

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в скважинных клапанных системах. Скважинная система включает в себя насосно-компрессорную трубу, проходящую в изолированную зону скважины, и множество модулей штуцеров, расположенных в изолированной зоне, для управления перемещением текучей среды между проходным каналом насосно-компрессорной трубы и зоной.

Изобретение относится к клапанам, используемым, например, при одновременно-раздельной эксплуатации многопластовой скважины. Клапан включает в себя верхний, средний и нижний корпуса.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для обеспечения гидравлической связи межтрубного пространства с внутритрубным при проведении технологических операций.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при одновременно-раздельной эксплуатации скважин, оборудованных электроцентробежными или штанговыми насосами.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена для добычи углеводородов. Установка состоит из НКТ, одного или нескольких перепускных отверстий, выполненных в НКТ, канала или каналов высокого давления с напорным устройством высокого давления, одного или нескольких запорно-перепускных устройств, включающих в себя камеру заданного давления и запорное устройство, представляющее собой затвор или затвор и корпус, зафиксированный на НКТ с возможностью гидравлического сообщения внутритрубного пространства с затрубным пространством.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для регулирования перепада давления в колонне труб, забойного или затрубного давления, а также для регулирования расхода скважинной жидкости.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть применено при добыче нефти, промывке и освоении скважин. .

Изобретение относится к скважинным гидравлическим клапанам. .

Изобретение относится к области добычи углеводородов и может быть применено при закачке рабочего агента или добычи пластового флюида. Гидравлический регулятор состоит из корпуса, по меньшей мере, одного перепускного и, по меньшей мере, одного впускного отверстий, внутри корпуса расположены устройство с камерой переменного или заданного объема, регулирующий элемент, соединенный с устройством с камерой переменного или заданного объема, полого элемента, выполненного с корпусом монолитно или раздельно, разделительного элемента, расположенного в корпусе и выполненного с возможностью герметичного разделения перепускного или перепускных отверстий от впускного или впускных отверстий, с образованием в корпусе внутренней камеры или внутренней и перепускной камер. При этом впускное или впускные отверстия расположены во внутренней камере, регулирующий элемент выполнен с возможностью герметичного перемещения внутри разделительного элемента или в пространстве между боковой стенкой корпуса и разделительным элементом с возможностью герметичного перекрытия перепускного или перепускных отверстий. Технический результат заключается в повышении эффективности работы гидравлического регулятора. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх