Запорные и регулирующие устройства фонтанной арматуры и манифольда

К запорным устройствам относятся задвижки и краны для перекрытия или открывания каналов арматуры и манифольда, к регулирующим – сменные штуцеры и вентили для изменения дросселированием расхода пластовой жидкости или газа.

В зависимости от схемы фонтанной арматуры или манифольда число запорных устройств в елке и трубной головке может составлять 10 – 12, а в манифольде – 15 – 20 задвижек или кранов.

Широкий диапазон дебитов и давлений, химического состава жидкости или газа, температур наряду с массовым характером производства запорных устройств сделали целесообразным и их выпуск не в универсальном, а в специализированном исполнении, прежде всего для различных давлений, расходов, химического состава и температур. Параметры и исполнения запорных устройств регламентируются стандартами.

Принципиальные схемы основных запорных и регулировочных устройств отличаются способом уплотнения. Эффект уплотнения клиньевой задвижки обеспечивается за счет распорного усилия клина – шибера, прижимаемого к гнездам каналов задвижки. Недостаток задвижек – сложность обеспечения герметичности контакта поверхностей клин – гнездо, как при изготовлении, так и при ремонте, вследствие чего их производство резко сократилось, однако парк их до сих пор весьма большой.

Более совершенна плоскошиберная задвижка, в которой уплотнение контакта шибер – гнездо достигается различными способами, но во всех случаях конструкция их исключает омывание герметизирующих поверхностей шибера в открытом положении жидкостью или газом. Пропускаемый поток жидкости или газа сохраняет направление при проходе через шибер, поэтому задвижки этого типа называются также прямоточными. Такой принцип устройства позволил значительно повысить долговечность задвижки и резко сократить в ней гидравлические потери. Плоская форма шибера способствует упрощению ее изготовления и ремонта. Задвижки этого типа – основные среди вы­пускаемых.

Кроме задвижек, в качестве запорных устройств используются краны с различными по форме пробками: цилиндрической, шаровой, конической. Кран обеспечивает прямоточность потока жидкости или газа.

В качестве регулирующих устройств применяются вентили и втулочные сменные штуцеры. Использование вентилей, называемых часто регулируемыми штуцерами, в фонтанной арматуре позволило плавно менять площадь сечения канала и обеспечить бесступенчатое регулирование. Втулочные сменные штуцеры рассчитаны на ступенчатое регулирование, за счет использования набора деталей, представляющих собой дроссели с каналами разных диаметров.

Прямоточная плоскошиберная задвижка с диаметром условного проходного отверстия 65 мм рассчитана на рабочее давление 21 МПа (рис. 3.4). Основные детали задвижки: 1-шибер; 2-пластина направляющая; 3-седло; 4-корпус; 5-кольцо; 6-шток; 7-пакет уплотнений; 8-маховик; 9-указатель; 10-корпус подшипников; 11-крышка; 12-масленка; 13-кольцо.

Рисунок 3.4 – Прямоточная плоскошиберная задвижка

Такая конструкция наиболее типична для задвижек, рассчитанных на небольшие расходы и давления. Масса задвижек – 80 – 100 кг. Герметичность запора достигается за счет подвижности гнезд 12 с кольцевыми уплотнениями и высокого класса изготовления их торцевых поверхностей и контактирующих с ними поверхностей шибера. Для улучшения герметичности и повышения коррозионной стойкости корпус задвижки заполнен маслом.

Для обеспечения управления задвижками, а также для обеспечения возможного телеуправления они снабжаются гидроприводом или пневмоприводом. Конструкции задвижек отличаются лишь исполнением устройства для перемещения шпинделя и наличием приводных цилиндров, гидравлического или пневматического.

Регулируемые штуцеры аналогичны по конструкции вентилю. Они позволяют бесступенчато регулировать давление на выкиде фонтанной скважины за счет осевого перемещения шпинделя штуцера с насадкой, входящей в гнездо. Из-за переменного профиля насадки площадь кольцевого отверстия между гнездом и насадкой при перемещении шпинделя меняется в пределах от 3 до 35 мм, что и позволяет регулировать расход жидкости или газа. Штуцер рассчитан на рабочее давление до 70 МПа. Масса штуцера около 80 кг. Для облегчения управления штуцерами и для возможности телеуправления они оснащаются приводом.

Смена обычного втулочного штуцера трудоемка и длительна. Для облегчения и ускорения этой операции применяются быстросменные штуцеры (рис. 3.5). За счет использования сменных втулок с отверстиями диаметром 5, 8, 10, 15, 20, 25, 30 мм и возможности их быстрой смены можно ступенчато регулировать расход жидкости или газа. Штуцер рассчитан на рабочее давление 70 МПа.

Рисунок 3.5 – Быстросменный штуцер:

1 – обойма; 2, 9 –уплотнительные кольца; 3 – пружина; 4–дроссель; 5 – уплотнение

дросселя; 6 – винт; 7 – проточка; 8 – корпус; 10 – кольцо