10.14489/hb.2023.11.pp.016-029

2023, 11 ноябрь (November)

DOI: 10.14489/hb.2023.11.pp.016-029

Драгунов А. И., Труханов К. А.
ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ КЛАПАНА ВВОДА ХИМРЕАГЕНТОВ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА ЕГО РАСХОДНО-ПЕРЕПАДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ
(с. 16-29)

Аннотация. В настоящее время многие технологические процессы требуют введения точного дозирования необходимого количества жидких химических реагентов в трубопровод при выполнении технологических операций, например, в нефтедобывающей отрасли промышленности требуется наличие клапанов-дозаторов для точного дозирования различных ингибиторов в процессе регулирования дебита скважины. Представлен обзор современных клапанов ввода химреагентов, а также приведены конструктивные особенности конструкций клапанов-дозаторов. Рассматривается методика расчета расходно-перепадной характеристики клапана-дозатора. В качестве исходных данных используется три типа химреагентов, широко применяющихся в нефтедобывающей отрасли промышленности. Кроме того, расчет выполнен для трех разных расходов этих типов химреагентов. В качестве запорно-регулирующего элемента (ЗРЭ) принят клапан типа «конус на кромку» обратного тока. Проведен анализ полученных зависимостей для расхода химреагента от смещения ЗРЭ для постоянного и переменного коэффициентов расхода. Приведены зависимости расходов химреагентов при различных геометрических параметрах клапана для трех типоразмеров клапанов. Рассчитаны расходно-перепадные характеристики клапанов трех типоразмеров для трех разных типов химреагентов. Создана методика расчета расходно-перепадной характеристики клапанов-дозаторов, производство и проектирование которых в настоящее время отсутствует в Российской Федерации.

Ключевые слова: клапан-дозатор; клапан дроссельный; клапана ввода химреагентов; характеристика расходно-перепадная; обзор конструкций; сила гидродинамическая; метод расчета.

Dragunov A. I., Trukhanov K. A.
OVERVIEW OF THE DESIGN OF THE CHEMICAL INJECTION METERING (THROTTLE) VALVE AND THE METHOD OF CALCULATING ITS FLOW-RATE CHARACTERISTIC
(pp. 16-29)

Abstract. Currently, many technological processes require the introduction and precise injecting of the required amount of liquid chemicals into the pipeline during technological operations. One such example is in the oil and gas industry, where metering valves are required to accurately dose various inhibitors while controlling well flow rates. The article provides an overview of the developed modern commercially available chemical injection valves. The review is carried out and the design features of the design of metering valves are given. Within the framework of the article, a method for calculating the flow-differential characteristic of a metering valve is considered. Three types of chemicals widely used in the oil industry are used as input data. In addition, the calculation is made for three different flow rates of these types of chemicals. As a locking and regulating element (LRE), a valve of the “cone on the edge” type of reverse flowrate is adopted. The analysis of the dependences obtained for the flow rate of the chemical reagent on the displacement of the LRE for constant and variable flow rates was carried out. The dependences of the flow rates of chemicals are given for various geometrical parameters of the valve for three standard sizes of valves. The flow-differential characteristics of valves of three standard sizes for three different types of chemicals are calculated. The scientific novelty of the work should include the created methodology for calculating the flow-rate characteristic of metering valves (CIMV/CITV), the production and design of which is currently not available in the Russian Federation.

Keywords: Metering valve; Throttle valve; Chemical injection-metering valve; Flow-rate characteristic; The design Библиографический список

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

А. И. Драгунов, К. А. Труханов (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

A. I. Dragunov, K. A. Trukhanov (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Патент № US 20120325488А1. Andrew Grace, Gregory Greene, Edmund McHugh / Chemical-injection Management System. Заявл. 23.05.2017 [Электронный ресурс].
2. Патент № US 20110297392А1. Edmund Peter McHugh, James Eden White, Donald R. Augenstein, Matthew Mihalcin / Subsea Chemical Injection Metering Valve. Заявл. 01.07.2014 [Электронный ресурс].
3. Патент № CN 113375061А. 潘艳芝, 文鹏荣, 李丰清, 陈小平 / Medicine Injection Metering Device. Заявл. 16.11.2021 [Электронный ресурс].
4. Chemical Throttle Valves // Oceaneering. URL: https://www.oceaneering.com/rotator-technologies/ctv/ (дата обращения: 20.12.2022)
5. Leading Technology & Innovation // Yokogawa Techinvent AS. Chemical Injection Valves. URL: https://www.techinvent.no/product (дата обращения: 20.12.2022)
6. Патент № US 9840885B2. Subsea Chemical Injection Metering Valve / Edmund Peter McHugh, James Eden White, Donald R. Augenstein, Matthew Mihalcin. Заявл. 17.09.2015 [Электронный ресурс].
7. Попов Д. Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 464 с.
8. Данилов Ю. А., Кирилловский Ю. Л., Колпаков Ю. Г. Аппаратура объемных гидроприводов: рабочие процессы и характеристики. М.: Машиностроение, 1990. 272 с.
9. Патент № US 20150198472A1. Flowmeter with Flow Conditioner / Edward Randall Furlong, Xiaolei Shirley Ao, John Daniel Friedemann и др. Заявл. 29.03.2016 [Электронный ресурс].
10. Патент № US 10281306B2. Flow Meter System / Michael MULLIN, Eddie McHugh, Don Augenstein. Заявл. 07.05.2019 [Электронный ресурс].
11. Патент № US 9151430B2. Valve for Subsea Hydrate Inhibitor Injection / Rolf Wium. Заявл. 06.10.2015 [Электронный ресурс].
12. Патент № US 8763693B2. Subsea Chemical Injection Metering Valve / Edmund Peter McHugh, James Eden White, Donald R. Augenstein, Matthew Mihalcin. Заявл. 01.07.2014 [Электронный ресурс].
13. Патент № US 9657545B2. Chemical-injection Management System / Andrew Grace, Gregory Greene, Edmund McHugh. Заявл. 23.05.2017 [Электронный ресурс].
14. Патент № CN 114893575. Underwater Vertically Installed Chemical Injection Metering Valve and Installation Method Thereof / 安维峥, 朱海山, 吴露, 左信, 孙钦, 岳元龙, 韩云峰, 魏娟, 王懿, 白小波, 徐世江. Заявл. 21.03.2023 [Электронный ресурс].

Eng

1. Andrew Grace, Gregory Greene, Edmund McHugh. (2017). Chemical-injection management system. US Patent No. US 20120325488А1.
2. Edmund Peter McHugh, James Eden White, Donald R. Augenstein, Matthew Mihalcin (2014). Subsea chemical injection metering valve. US Patent No. US 20110297392А1.
3. Pan Yanzhi, Wen Pengrong, Li Fengqing, Chen Xiaoping. (2021). Medicine injection metering. CN Patent No. CN 113375061А.
4. Chemical Throttle Valves. Oceaneering. Retrieved from https://www.oceaneering.com/rotator-technologies/ctv/ (Accessed: 20.12.2022)
5. Leading Technology & Innovation. Yokogawa Techinvent AS – Chemical Injection Valves. Retrieved from https://www.techinvent.no/product (Accessed: 20.12.2022)
6. Edmund Peter McHugh, James Eden White, Donald R. Augenstein, Matthew Mihalcin (2014). Subsea chemical injection metering valve. US Patent No. US 9840885B2.
7. Popov D. N. (1987). Dynamics and regulation of hydraulic and pneumatic systems: Textbook for universities. 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
8. Danilov Yu. A., Kirillovskiy Yu. L., Kolpakov Yu. G. (1990). Equipment of volumetric hydraulic drives: Working processes and characteristics. Moscow: Mashino-stroenie. [in Russian language]
9. Edward Randall Furlong, Xiaolei Shirley Ao, John Daniel Friedemann et al. (2016). Flowmeter with flow conditioner. US Patent No. US 20150198472A1.
10. Michael Mullin, Eddie McHugh, Don Augenstein (2019). Flow meter system. US Patent No. US 10281306B2.
11. Rolf Wium (2015). Valve for subsea hydrate inhibitor injection. US Patent No. US 9151430B2.
12. Edmund Peter McHugh, James Eden White, Donald R. Augenstein, Matthew Mihalcin (2014). Subsea chemical injection metering valve. US Patent No. US 8763693B2.
13. Andrew Grace, Gregory Greene, Edmund McHugh (2017). Chemical-injection management system. US Patent No. US 9657545B2.
14. An Weizheng, Zhu Haishan, Wu Lu, Zuo Xin, Sun Qin, Yue Yuanlong, Han Yunfeng, Wei Juan, Wang Yi, Bai Xiaobo, Xu Shijiang (2023). Underwater vertically-installed chemical injection metering valve and installation method thereof. CN Patent No. CN 114893575.

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.2023.11.pp.016-029

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.2023.11.pp.016-029

and fill out the form