BR102012025202B1

BR102012025202B1 - válvula e método de operar uma válvula

Info

Publication number: BR102012025202B1
Application number: BR102012025202-3A
Authority: BR
Inventors: Carl Richard Wood
Original assignee: National Oilwell Varco Uk Limited
Priority date: 2011-10-03
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2020-10-27
Also published as: EP2578798A1; US20130081823A1; AU2012227287B2; US9206668B2; GB2495381A; GB201217140D0; EA201201232A1; SG188773A1; CA2791673C; DK2578798T3; GB201116966D0; CN103032598B; MX2012011448A; EA027470B1; AU2012227287A1; CN103032598A; CA2791673A1; BR102012025202A2; EP2578798B1

Abstract

VÁLVULA E MÉTODO DE OPERAR UMA VÁLVULA. Uma válvula tipicamente utilizada em um poço de petróleo ou gás, tendo um elemento móvel como uma esfera móvel entre configurações aberta e fechada e tendo um dispositivo de corte disposto para cisalhamento contra um elemento de bigorna quando a esfera está se movendo entre as configurações aberta e fechada; e tendo um elemento de vedação que fornece uma sede para assento do elemento móvel quando o elemento móvel está na configuração fechada. O elemento de bigorna e o elemento de vedação são móveis em relação mútua quando o elemento móvel está se movendo da configuração aberta para a fechada, de modo que durante abertura e fechamento o elemento de vedação é deslocado para longe do dispositivo de corte (tipicamente, a superfície interna do furo) á medida que o dispositivo de corte engata o elemento de bigorna. O elemento de vedação é empurrado para longe do elemento móvel e a bigorna até uma separação máxima a partir do elemento móvel e a bigorna até uma separação máxima a partir do elemento móvel no ponto no curso quando a superfície de corte do elemento móvel está se movendo além do elemento de bigorna, de (...).

Description

[0001] A presente invenção se refere a uma válvula, tipicamente uma válvula esférica, e especialmente a uma válvula esférica utilizada em um poço de óleo ou gás, tipicamente em uma coluna de controle de poço ou intervenção.

[0002] Em furos de fundo de poço os percursos de fluxo através dos furos principais do poço e outros condutos de fluxo são tipicamente controlados por válvulas. As válvulas tipicamente fecham e abrem contra uma sede que provê uma superfície de vedação para engatar com um elemento móvel na válvula e evitar fluxo de fluido. Tipicamente, a sede é faceada com um material resiliente que se conforma à superfície de vedação da válvula para criar a vedação.

[0003] Problemas surgem quando a sede da válvula é danificada pelo movimento do elemento móvel entre suas configurações aberta e fechada. Tipicamente, em uma válvula esférica, a válvula se move entre suas configurações aberta e fechada por rotação da esfera, para girar um furo na esfera para dentro e para fora de alinhamento com o furo do conduto no qual a válvula esférica é localizada. À medida que o furo da esfera gira para fora de alinhamento com o furo do tubular, a borda do furo pode às vezes rasgar ou de outro modo danificar a sede contra a qual a esfera veda, possivelmente rasgando o material resiliente na face daquela sede.

[0004] Isso é parti cularmente problemático quando a válvula esférica necessitar cortar um arame ou outro elemento alongado que está passando através do furo à medida que move entre as configurações aberta e fechada, porque a borda interna do furo através da esfera se torna tipicamente danificada por cisalhamento do arame, e a borda danificada então varre através da superfície de assento mais delicada na vedação, tipicamente causando rasgos e outro dano ao material mais macio utilizado naquele componente. Quando a válvula esférica fechou e o furo da válvula está fora de alinhamento com o furo do tubular, a superfície de vedação da esfera freqüentemente não veda adequadamente contra a superfície danificada da sede, e surgem então vazamentos quando o curso foi concluído.

[0005] De acordo com a invenção é fornecida uma válvula para uso em um poço de óleo ou gás, a válvula incluindo um furo direto com um eixo e compreendendo um elemento móvel configurado para mover entre configurações aberta e fechada da válvula para permitir e resistir a fluxo de fluido através do furo direto da válvula em configurações aberta e fechada respectivas, a válvula tendo um elemento de vedação na forma de uma luva de vedação que fornece uma sede para assento do elemento móvel quando o elemento móvel está na configuração fechada; a válvula tendo um elemento de bigorna fixado axialmente dentro do furo direto; o elemento móvel tendo uma superfície de corte disposta para cisalhamento contra uma superfície de corte do elemento de bigorna fixado axialmente quando o elemento móvel está se movendo entre as configurações aberta e fechada; em que a luva de vedação é móvel axialmente dentro do furo direto relativo ao elemento móvel; e o elemento de bigorna fixado axialmente e a luva de vedação móvel axialmente são dispostos com o elemento de bigorna fixado axialmente disposto radialmente dentro da luva de vedação móvel axialmente envolvendo o elemento de bigorna fixado axialmente, e em que a válvula inclui um mecanismo de deslocamento de elemento de vedação configurado para espaçar axialmente a luva de vedação móvel axialmente para longe do elemento móvel quando o elemento móvel está se movendo entre as configurações aberta e fechada.

[0006] A invenção também provê um método de operar uma válvula de poço de óleo ou gás, a válvula incluindo um furo direto com um eixo e compreendendo um elemento móvel configurado para mover entre configurações aberta e fechada da válvula para permitir fluxo de fluido através do furo direto da válvula quando a válvula está na configuração aberta, e resistir a fluxo de fluido através do furo direto da válvula quando a válvula está na configuração fechada, a válvula tendo um elemento de vedação na forma de uma luva de vedação que fornece uma sede para assentamento do elemento móvel quando o elemento móvel está na configuração fechada; a válvula tendo um elemento de bigorna fixado axialmente dentro do furo direto; o elemento móvel tendo uma superfície de corte disposta para cisalhar contra uma superfície de corte do elemento de bigorna fixado axialmente quando o elemento móvel está se movendo entre as configurações aberta e fechada; em que a luva de vedação é móvel axialmente dentro do furo direto relativo ao elemento móvel; e o elemento de bigorna fixado axialmente e a luva de vedação móvel axialmente são dispostos com o elemento de bigorna fixado axialmente disposto radialmente dentro da luva de vedação móvel axialmente envolvendo o elemento de bigorna fixado axialmente, e em que a válvula inclui um mecanismo de deslocamento de elemento de vedação configurado para espaçar axialmente a luva de vedação móvel axialmente para longe do elemento móvel durante o curso do elemento móvel entre a configuração aberta e a configuração fechada.

[0007] O elemento de vedação move para longe do elemento móvel durante o curso do elemento móvel entre as configurações aberta e fechada, tipicamente movendo de modo que o elemento de vedação seja deslocado para longe da superfície de corte (tipicamente a superfície interna do furo) do elemento móvel quando a superfície de corte engata o elemento de bigorna. 0 elemento de vedação é móvel e o elemento de bigorna é localizado em uma posição fixa. Tipicamente, um do elemento de vedação e da bigorna é móvel em uma direção axial, paralela ao eixo geométrico do furo direto da válvula.

[0008] Tipicamente, a válvula é uma válvula esférica e o movimento da válvula entre as configurações aberta e fechada é um movimento rotacional para girar um furo através da válvula esférica entre uma configuração alinhada e desalinhada com relação ao furo do conduto no qual a válvula é localizada.

[0009] Tipicamente, o mecanismo de deslocamento de elemento de vedação compreende um dispositivo de carne tendo um perfil não circular que empurra a vedação para longe do elemento móvel. Tipicamente, o elemento de carne é disposto para empurrar o elemento de vedação para uma separação máxima do elemento móvel no ponto no curso do elemento móvel quando a superfície de corte do elemento móvel está se movendo além do elemento de bigorna.

[00010] Tipicamente, o elemento de carne é localizado em uma parte giratória da válvula, tipicamente na esfera da válvula esférica. Tipicamente a bola é esférica, e o elemento de carne é não circular. Tipicamente, o elemento de carne é localizado em uma parte do elemento móvel de tal modo que o elemento de came engata com o elemento de vedação, porém não engata com o elemento de bigorna.

[00011] Tipicamente, os elementos de bigorna e vedação são concentricamente dispostos, tipicamente com o elemento de bigorna localizado radialmente para dentro do elemento de vedação, e o elemento de vedação circundando o elemento de bigorna.

[00012] Tipicamente, mais de um elemento de carne pode ser fornecido. O elemento de carne pode ser opcionalmente formado separadamente e fixado subseqüentemente ao elemento móvel, ou pode compreender uma parte integral do elemento móvel na forma de uma projeção não circular a partir da superfície externa do elemento móvel.

[00013] Opcionalmente, um par de elementos de carne pode ser fornecido na esfera. Tipicamente, o par de elementos de carne pode ser paralelo entre si, e pode ter tipicamente o mesmo arranjo não circular, de modo que o movimento do elemento móvel move cada dos elementos de carne contra o elemento de vedação ao mesmo tempo. Os elementos de carne são tipicamente dispostos como cordas na esfera, na superfície externa da esfera e espaçados radialmente entre o centro da esfera e sua superfície externa. Tipicamente, os elementos de carne de corda podem ser dispostos em qualquer local entre o centro da esfera e a circunferência externa, e não necessitam ser localizados a meio caminho entre esses pontos. Opcionalmente, os elementos de carne podem ser formados como formações tangenciais na esfera, ou podem se aproximar de uma posição tangencial.

[00014] Os elementos de carne são tipicamente dotados de uma superfície de apoio externa que desliza contra o elemento de vedação, para empurrar o elemento de vedação axialmente para longe do elemento móvel durante o curso do elemento móvel entre as configurações aberta e fechada. A superfície de apoio é tipicamente lisa e tem tipicamente um coeficiente de fricção relativamente baixo, e assim desliza tipicamente contra a sede do elemento de vedação sem deformar substancialmente a sede.

[00015] Tipicamente, o elemento de vedação é propendido contra o elemento móvel por um meio elástico, tipicamente uma mola como uma mola helicoidal, embora molas a gás, e outros dispositivos elásticos possam ser empregados para pressionar o elemento de vedação axialmente contra o elemento móvel. Tipicamente, o elemento de carne move o elemento de vedação de tal modo a energizar os dispositivos elásticos que propendem o elemento de vedação contra o elemento móvel. Tipicamente, os elementos de carne superam a força das molas etc., para mover os elementos de vedação radialmente para trás axialmente com relação ao furo do tubular no qual a válvula é localizada, movendo as faces de vedação na sede do elemento de vedação para longe da superfície de corte de superfície dura à medida que passa através do elemento de bigorna.

[00016] Tipicamente, o elemento de vedação é movido para fora de contato com o elemento móvel pelo carne quando a superfície de corte engata o elemento de bigorna, e move de volta para contato com o elemento móvel quando a superfície de corte passou pelo elemento de vedação e a superfície de vedação do elemento móvel (por exemplo, a superfície externa da esfera) é alinhada com o elemento de vedação.

[00017] Os dispositivos elásticos que propendem o elemento de vedação contra o elemento móvel então empurram tipicamente o elemento de vedação contra a superfície de vedação do elemento móvel para vedar contra passagem de fluido através da válvula quando a superfície de corte passou pelo elemento de bigorna e elemento de vedação.

[00018] Tipicamente, o elemento de bigorna tem um ajuste estreito com a superfície de corte do elemento móvel e provê uma função de cisalhamento para cisalhar quaisquer arames ou outros elementos longitudinais que passam através do furo da válvula. Tipicamente, as superfícies opostas do elemento de bigorna e superfície de corte e elemento móvel podem ser faceados com materiais duros como carbeto de tungsténio, diamante, etc.

[00019] O espaçamento dos elementos de carne radialmente para fora do elemento de bigorna, porém com um espaçamento radial que é menor do que o diâmetro externo do elemento de vedação siqnifica que a rotação da esfera para girar os elementos de carne pode engatar os elementos de carne com o elemento de vedação, porém pode evitar reagir os elementos de carne contra o elemento de bigorna. Portanto, o elemento de vedação pode ser empurrado axialmente para longe da esfera sem engatar os elementos de bigorna e reduzir a força disponível a partir dos elementos de carne como resultado da rotação da esfera.

[00020] Tipicamente, os elementos de carne engatam a luva de vedação em uma posição radialmente para fora de uma vedação elástica na luva de vedação. Tipicamente, os elementos de carne não engatam a vedação elástica durante o curso do elemento móvel entre as configurações aberta e fechada.

[00021] Tipicamente, o elemento de vedação permanece axialmente espaçado do elemento móvel até que a superfície de corte do elemento móvel tenha movido além da vedação elástica no elemento de vedação, em cujo ponto o elemento de vedação pode ser movido de volta para contato com o elemento móvel para comprimir a vedação elástica contra o elemento móvel mais uma vez.

[00022] Os vários aspectos da presente invenção podem ser postos em prática individualmente ou em combinação com um ou mais dos outros aspectos, como será reconhecido por aqueles versados na técnica relevante. Os vários aspectos da invenção podem ser opcionalmente fornecidos em combinação com um ou mais dos aspectos opcionais dos outros aspectos da invenção. Além disso, aspectos opcionais descritos em relação a uma modalidade podem ser tipicamente combinados individualmente ou juntamente com outras características em modalidades diferentes da invenção.

[00023] Várias modalidades e aspectos da invenção serão descritos agora em detalhe com referência às figuras em anexo. Ainda outros aspectos, características e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes a partir da descrição inteira da mesma, incluindo as figuras, que ilustram diversas modalidades exemplares e aspectos e implementações. A invenção também é capaz de outras e diferentes modalidades e aspectos, e seus vários detalhes podem ser modificados em vários aspectos, tudo sem se afastar do espirito e escopo da presente invenção. Por conseguinte, os desenhos e descrições devem ser considerados como de natureza ilustrativa, e não como restritiva. Além disso, a terminologia e fraseologia utilizada aqui são exclusivamente utilizadas para fins descritivos e não deve ser interpretada como limitando o escopo. A linguagem como ■"incluindo", "compreendendo", "tendo", "contendo" ou "envolvendo" e variações das mesmas, pretende ser ampla e abranger a matéria listada a seguir, equivalentes, e matéria adicional não mencionada, e não pretende excluir outros aditivos, componentes, números inteiros ou etapas. De modo semelhante, o termo "compreendendo" é considerado sinônimo dos termos "incluindo" ou "contendo" para fins legais aplicáveis.

[00024] Qualquer discussão de documentos, atos, materiais, dispositivos, artigos e similares é incluida no relatório descritivo somente para fins de fornecer um contexto para a presente invenção. Não é sugerido ou representado que todos ou quaisquer desses assuntos formaram parte da base da técnica anterior ou eram do conhecimento geral comum no campo relevante a presente invenção.

[00025] Nessa revelação, sempre que uma composição, um elemento ou um grupo de elementos for precedido com a frase de transição "compreendendo", é entendido que consideramos também a mesma composição, elemento ou grupo de elementos com frases de transição "consistindo essencialmente em", "consistindo", "selecionado do grupo consistindo em", "incluindo". Ou "é" precedendo a recitação da composição, elemento ou grupo de elementos e vice-versa.

[00026] Todos os valores numéricos nessa revelação são entendidos como sendo modificados por "aproximadamente". Todas as formas singulares de elementos, ou quaisquer outros componentes descritos aqui são entendidos como incluindo várias formas dos mesmos e vice versa.

[00027] Uma modalidade da invenção será descrita agora como exemplo e com referência aos desenhos em anexo, nos quais :

[00028] As figuras 1, 2 e 3 são vistas plana, extrema e lateral de uma válvula em uma configuração aberta;

[00029] As figuras 4 e 5 são vistas aumentadas das figuras 1 e 3 respectivamente;

[00030] As figuras 6 e 7 são vistas plana e lateral da válvula da figura 1 em uma configuração de transição durante movimento da válvula entre configurações aberta e fechada;

[00031] As figuras 8 e 9 são vistas aumentadas das figuras 6 e 7 respectivamente;

[00032] As figuras 10 e 11 são vistas plana e lateral da válvula da figura 1 em uma configuração fechada;

[00033] As figuras 12 e 13 são vistas aumentadas das figuras 10 e 11 respectivamente;

[00034] As figuras 14 e 15 são vistas em perspectiva da esfera da válvula da figura 1 em posições de rotação diferentes da esfera; e

[00035] A figura 16 é uma vista plana de uma segunda válvula.

[00036] Com referência agora aos desenhos, e com referência especificamente às figuras 1 a 5, em uma configuração aberta uma válvula V tem um furo direto T que é aberto e fechado por primeiro e segundo elementos móveis na forma de elementos esféricos Bl e B2 dispostos em série na válvula V, e dispostos para fornecer backup no evento de falha de um dos elementos de esfera. Cada elemento de esfera B compreende uma esfera genericamente esférica 5 montada em um eixo transversal 2. Os eixos 2 são paralelos entre si na válvula V e estendem perpendiculares ao eixo geométrico do furo direto T, permitindo rotação das esferas 5 em torno dos eixos 2. Cada esfera 5 tem um furo direto 6, que pode ser colocado em e fora de registro com o furo direto T. a rotação das esferas 5 em torno dos eixos 2 gira o furo direto 6 em e fora de alinhamento com o furo direto da válvula T, desse modo movendo a válvula V a partir de uma configuração aberta, na qual o furo direto 6 de cada esfera 5 é alinhado com o furo direto T da válvula, para uma posição fechada, na qual o furo direto 6 de cada esfera 5 é não alinhado com o furo direto T da válvula (e é tipicamente perpendicular ao mesmo.

[00037] Cada esfera 5 assenta contra um elemento de vedação na forma de uma luva de vedação 10. A luva de vedação 10 tem tipicamente uma superfície extrema com uma sede na forma de uma superfície interna chanfrada mais próxima à esfera 5 onde engata com a esfera 5. A superfície interna chanfrada da extremidade é configurada para casar com a superfície de vedação da esfera 5s para criar uma vedação negando passagem de fluido além da esfera 5. Tipicamente, a superfície interna chanfrada carrega uma vedação elástica, como uma vedação de anel-o retida em um entalhe de vedação. A vedação é comprimida entre a superfície chanfrada da luva 10 e a superfície de vedação da esfera quando a válvula está fechada. A luva de vedação 10 é axialmente móvel em uma direção paralela ao eixo geométrico do furo direto T e é propendida contra a superfície de vedação 5s da esfera 5 por uma mola 11. Isso comprime a vedação elástica na superfície chanfrada interna da luva 10 entre a luva 10 e a esfera 5, para resistir à passagem de fluido. A face extrema da luva 10 fora da superfície interna chanfrada tem tipicamente uma superfície plana, que é tipicamente perpendicular ao eixo geométrico do furo direto. Tipicamente, a superfície extrema plana atua como uma superfície de apoio, e pode ser dotada de um revestimento de reduzir fricção. A superfície de apoio extrema é tipicamente localizada fora da vedação elástica, espaçada radialmente para longe da vedação.

[00038] A luva de vedação 10 tem um furo central que é coaxial com o furo direto T. no furo da luva de vedação 10 é fornecido um elemento de bigorna na forma de uma luva de bigorna 15, que também tem tipicamente um furo direto que é coaxial com o furo T da válvula, e é tipicamente configurado para permitir a passagem de fluidos através da válvula V quando as esferas 5 estão na orientação aberta. A superfície interna do pescoço da luva de bigorna 15 mais próxima à esfera 5 tem uma superfície de corte na forma de um anel faceado duro 15h formado de um material endurecido como material de cerâmica, diamante ou carbeto de tungsténio, etc. tipicamente, o anel 15h é fornecido na superfície interna da luva de bigorna 15. A luva de bigorna 15 é fixa no furo direto T de modo que não seja axialmente móvel e é adaptado para resistir a forças axiais tendendo a mover a mesma. Pode ser conectada no furo T por roscas de parafuso, ou por colares ou grampos etc. A luva de bigorna 15 permanece fixa em posição quando a luva de vedação 10 move axialmente com relação ao furo direto T.

[00039] A superfície externa da esfera 5 tem tipicamente pelo menos um elemento de carne 20. O elemento de carne estende tipicamente circunferencialmente com relação à esfera 5, em um espaçamento radial do centro da esfera que está em alinhamento com uma porção da superfície extrema de apoio plano da luva de vedação 10, porém é radialmente espaçado para fora da luva de bigorna 15, e para for de alinhamento com a mesma. Tipicamente, dos elementos de carne 20 são fornecidos em locais tangencial ou de corda na superfície externa da esfera 5 em um espaçamento que engata a superfície extrema plana da luva de vedação 10 em cada lado da luva de vedação 10, porém de modo que o espaçamento lateral entre cada dos elementos de carne 20 é maior do que o diâmetro externo da luva de bigorna 15, que passa entre os elementos de carne 20. Os elementos de carne 20 são tipicamente dispostos paralelos ao furo direto 6 do furo através de cada esfera 5, de modo que à medida que a esfera 5 gira em torno do eixo 2, os elementos de carne 20 são girados ao mesmo tempo. Os elementos de carne 20 em cada lado da esfera 5 são tipicamente simétricos em seu perfil de carne de modo que a rotação da esfera apresenta um perfil lateral uniforme à medida que o perfil de carne muda com a rotação. Os elementos de carne têm tipicamente perfis laterais não circulares como visto melhor nas figuras 3, 5, 7, 9, 11, 13, 14 e 15. Tipicamente, os elementos de carne engatam a superfície de apoio na superfície extrema plana da luva de vedação 10 fora da superfície interna chanfrada com a vedação elástica, e conseqüentemente, as superficies de carne tipicamente não contatam a sede mais delicada com a vedação elástica dentro da superfície extrema plana.

[00040] A rotação das esferas 5 pelos eixos 2 gira cada elemento de carne 20 de modo que o perfil de carne da parte do elemento de carne 20 que engata a superfície de apoio extremo plano da luva de vedação 10 muda com a posição rotacional da esfera 5. Quando a válvula V está na configuração aberta mostrada nas figuras 1 a 5 e 16, o perfil lateral dos dispositivos de carne 20 está muito próximo à circunferência externa nominal da esfera 5, e tem pouco ou (tipicamente) nenhum efeito sobre o movimento axial da luva de vedação 10, que permanece pressionada dura contra a superfície de vedação 5s da esfera 5, comprimindo a vedação elástica e vedando o furo direto. Entretanto, a medida que a esfera 5 começa a girar da posição aberta para a fechada, e o alinhamento da superfície de corte 6h da esfera 5 começa a mudar em relação à luva de vedação 10, o perfil dos elementos de carne 20 que é pressionado contra a superfície de apoio extremo plano da luva de vedação 10 também começa a mudar, e o perfil de carne dos elementos de carne 20 começa a aumentar além do diâmetro externo nominal da esfera, desse modo empurrando a luva de vedação 10 axialmente para longe da esfera na direção da seta A contra a força da mola 11 à medida que a rotação avança e a alteração em alinhamento continua. O deslocamento axial do perfil de carne atinge um pico no ponto mostrado na figura 9. Nesse estágio, um anel de face dura 6h na superfície interna do furo direto 6 através da esfera 5 está para cisalhar contra face dura 15h na luva de bigorna 15, para cortar qualquer arame, cabo ou outro elemento alongado que permaneça no furo direto T da válvula V. o anel de face dura 6h é axialmente espaçado para longe da vedação elástica delicada na superfície interna chanfrada da luva de vedação 10 devido à ação dos elementos de carne 20, e assim não pode varrer através da sede ou danificar a vedação elástica à medida que gira em relação à luva de bigorna 15.

[00041] Nesse estágio, os elementos de carne 20 estão se aproximando ou opcionalmente atingiram seu deslocamento máximo para longe da superfície externa nominal da esfera, e empurraram a luva de vedação 10 axialmente para trás na direção da seta A contra a força das molas 11, desse modo comprimindo as molas, e empurrando a sede com a superfície de vedação elástica delicada na superfície interna chanfrada da extremidade da luva de vedação 10 axialmente para longe da superfície de corte móvel 6h. O deslocamento axial aumentado dos elementos de carne continua enquanto a esfera 5 gira além do ponto de corte mostrado na figura 9 até que as superfícies duras 6h e 15h tenham passado uma pela outra e a superfície dura 6h na superfície interna do furo 6 através da esfera 5 tenha girado além do diâmetro externo da luva de vedação 10 e não mais possa varrer a sede na superfície de vedação extrema chanfrada da luva de vedação 10. Desse modo, os carnes 20 mantêm a luva de vedação 10 separada da esfera 5 enquanto a superfície de corte móvel 6h estiver alinhada com a vedação resiliente na superfície extrema chanfrada da luva 10. Portanto, enquanto a superfície de corte 6h está dentro do diâmetro da luva de vedação 10, a luva de vedação 10 e superfície de3 corte 6h são separadas, e a superfície de corte não pode varrer a vedação elástica. Tipicamente, os carnes 20 mantêm a luva de vedação 10 espaçada axialmente para longe do elemento móvel pelo menos até que a superfície de corte na esfera 5 tenha girado além da luva de vedação 10, porém é especialmente útil para que a separação seja mantida até que toda a superfície de corte giratória 6h tenha movido além do diâmetro externo da luva 10, de modo que as superfícies extremas da luva 10 sejam mantidas axialmente longe da superfície de corte giratória 6h na esfera. Após o ponto de deslocamento máximo, o perfil de carne nos elementos de carne 20 começa a diminuir para reduzir o deslocamento axial do carne em relação ao diâmetro externo nominal da esfera 5, que permite que a mola 11 empurre a lua de vedação 10 de volta para engate com a superfície de vedação 5s da esfera visto que os carnes 20 reduzem seu deslocamento. Nesse ponto, uma vez que a esfera girou além do ponto no qual a superfície de corte é alinhada com a luva de vedação 10, a superfície de vedação delicada na superfície nunca pode contatar a superfície de corte da esfera 5, de modo que mesmo se a superfície de corte móvel 6h eventualmente se tornar deformada ou com rebarba através das forças elevadas necessárias para o processo de corte, as rebarbas ou deformações de superfície na superfície de corte não interferem na vedação elástica delicada na luva 10 quando a válvula está abrindo e fechando. A válvula V está então na configuração mostrada na figura 11 a 16, na qual a mola 11 está forçando a luva de vedação 10 firmemente contra a superfície de vedação 5s da esfera 5 na direção da seta B, visto que o gume de face dura 6h se moveu para fora de alinhamento com a superfície de vedação delicada da luva de vedação 10 .

[00042] O curso da válvula V de volta para sua configuração aberta move automaticamente os elementos de carne 20 no inverso induzindo a luva de vedação 10 axialmente para longe da esfera 5, de modo que a superfície de vedação elástica delicada da luva de vedação 10 não seja varrida pela face dura 6h na esfera 5 durante a rotação.

[00043] Os elementos de carne 20 podem ser totalmente circunferenciais, estendendo em torno da circunferência total ou podem estender em torno de somente uma parte da circunferência se desejado. Um elemento de carne pode ser suficiente, porém uma força mais uniforme é aplicada pelo arranjo mais simétrico de dois elementos de carne, e um movimento mais uniforme da luva de vedação 10 é desse modo obtido.

[00044] Em certas válvulas o elemento móvel, por exemplo, a esfera pode ser assimetricamente disposta em lados opostos do eixo geométrico através da válvula. Em certas modalidades a tolerância da esfera é diferente em um lado, em comparação com o outro lado do eixo geométrico. Tipicamente, a esfera tem uma área vedada diferencial em lados diferentes do eixo geométrico, que sob pressão faz com que a esfera se mova de um lado para o outro, sob a força do diferencial de pressão. Tipicamente também, a esfera tem um elemento de batente fornecido em um lado do eixo geométrico, tipicamente no lado do eixo geométrico ao qual a esfera é induzida pelo diferencial assimétrico. Tipicamente, o elemento de batente engata a esfera com uma tolerância muito precisa que é mais precisa do que a tolerância entre a esfera e outras partes da válvula, por exemplo, entre a esfera e o soquete alojando a esfera. Esse arranjo assimétrico entre os dois lados do elemento móvel significa tipicamente que durante montagem, a esfera pode ser retida no soquete com o elemento de batente engatando a esfera em uma posição no soquete que é definida pela tolerância precisa entre a esfera e o soquete, por exemplo. Além disso, o arranjo assimétrico que tipicamente faz com que a esfera se mova em direção ao elemento de batente e engate o mesmo naquele local preciso no soquete permite localização de confiança mais elevada da esfera no soquete durante curso do elemento móvel sob carga, porque sob carga, a esfera se move preferencialmente para engatar o elemento de batente, com o qual tem uma tolerância muito precisa. Portanto, sob carga, quando a esfera é engatada com o elemento de batente de tolerância precisa, a esfera é menos propensa a oscilações descontroladas ou "ruido"imperceptível da esfera no soquete devido a tolerâncias de usinagem entre os dois, assim a localização da esfera durante curso é mais compatível e mais previsível, visto que a esfera é preferivelmente movida na direção favorecida pela assimetria entre os dois lados, e é retida em um local preciso pela tolerância precisa entre o elemento de batente e a esfera. Genericamente as tolerâncias de usinagem entre a esfera e o soquete são muito apertadas, visto que é tipicamente importante que o ponto de contato entre a superfície corte e o elemento de bigorna permaneça tão próximo quanto possivel a cisalhamento puro, e livre de efeitos de mancha e flexão. Isso somente é obtenível por assegurar ajuste apertado, boa concentricidade, etc., entre a superfície de corte na esfera e a superfície de cisalhamento no elemento de bigorna. Verificou-se que a introdução da assimetria na esfera aumenta a capacidade de previsão das posições relativas da esfera e bigorna, especialmente sob pressão de fluido em uma direção axial tendendo a induzir a esfera em uma direção axial especifica. A diferença não necessita ser perceptível a olho nu, e uma diferença assimétrica muito pequena pode ser suficiente em certas modalidades para introduzir a propensão exigida, e aperfeiçoar a capacidade de previsão do movimento da esfera sob pressão. A figura 16 mostra tal exemplo. Com referência à figura 16, uma válvula modificada V' é genericamente similar à válvula V e aspectos similares serão indicados na figura 18 com os mesmos números de referência, porém aumentado em 100. A válvula V' tem pelo menos uma esfera 105 que é giratória em um furo direto T', em eixos 102 que são vedados em SI e S2, para girar um furo direto 106 na esfera 105 para dentro e fora de registro com o furo direto T', para abrir e fechar a válvula V' do mesmo modo como anteriormente descrito para a válvula anterior V. a válvula V' tem uma luva de vedação 110, induzida por molas 111, e uma luva de bigorna 115, todas as guais funcionam essencialmente como descrito para a válvula anterior V. a diferença entre a válvula V' da figura 18 e a válvula V revelada nas figuras anteriores é que na válvula V', a esfera 105 é assimetricamente disposta no furo direto T'. Em particular, o OD dos eixos 105 é tipicamente assimétrico na válvula V', criando uma área vedada diferencial entre o anel-o ou outras vedações em SI e S2. Nesse exemplo, o OD do eixo no lado esquerdo da válvula, em S2 é muito levemente maior do que o OD correspondente no eixo no lado direito da válvula em Sl. Portanto, o diâmetro da área vedada em S2 à esquerda é maior do que o diâmetro da área vedada em Sl à direita. Além disso, no lado esquerdo, radialmente pra fora deslocado de S2, a superfície extrema do eixo 102 é engatada com um elemento de batente na forma de um mancai 101. O mancai 101 é tipicamente um mancai esférico, porém outros tipos de mancai podem ser utilizados, por exemplo, um mancai de empuxo, etc. a tolerância entre o mancai 101 e a superfície extrema do eixo 102 tem uma tolerância muito precisa, de modo que quando a superfície extrema do eixo 102 é engatada com o mancai 101, o deslocamento da esfera 105 em relação ao eixo geométrico central do furo direto T' é muito precisamente conhecido, como resultado da tolerância precisa entre o mancai 101 e a superfície extrema do eixo 102. Como a orientação da esfera 105 em relação ao eixo geométrico do furo direto T' depende da tolerância precisa do elemento de batente 101 e eixo 102, a tolerância do sistema geral é significativamente aperfeiçoada sem necessariamente aperfeiçoar a tolerância das outras características da esfera 105 no soquete, que pode ser tipicamente construído com tolerâncias menos precisas, sem comprometer o desempenho da válvula V'. Quando a esfera 105 gira como anteriormente descrito, as áreas vedadas diferenciais entre SI e S2 movem a esfera 105 preferencialmente em direção à vedação esquerda S2 em engate mais apertado com o elemento de batente 101. Uma vez que o elemento de batente 101 e a superfície extrema do eixo 102 tem a tolerância precisa mencionada anteriormente, há significativamente mais certeza com relação à localização da esfera 105 sob carga. A tolerância precisa do elemento de batente 101 e a superfície extrema do eixo 102 podem ser manipuladas relativamente facilmente, e o resto do soquete para alojar a esfera no corpo da válvula V' pode ser composto em uma tolerância menos precisa, sem comprometer a função geral da válvula. Na presente modalidade, o elemento de batente é fornecido pelo mancai 101, que é tipicamente um utilizados, e outras características assimétricas podem ser adotadas (com ou sem espaçadores) em exemplos alternativos da invenção.

[00045] Modificações e aperfeiçoamentos podem ser incorporados sem se afastar do escopo da invenção. Por exemplo, o elemento de vedação pode ser movido por dispositivos diferentes de dispositivos de carne, por exemplo, um cilindro hidráulico.

Claims

1. Válvula para uso em um poço de petróleo ou gás, a válvula tendo um furo direto (T) com um eixo compreendendo um elemento móvel (5) configurado para mover entre configurações aberta e fechada da válvula para permitir e resistir ao fluxo de fluido através do furo direto (T) da válvula em configurações aberta e fechada respectivas, a válvula tendo um elemento de vedação (10) na forma de uma luva de vedação (10) que fornece uma sede para assento do elemento móvel (5) quando o elemento móvel (5) está na configuração fechada; a válvula tendo um elemento de bigorna (15) fixado axialmente dentro do furo direto (T); o elemento móvel (5) tendo uma superfície de corte (6h) disposta para cisalhamento contra uma superfície de corte (6h) do elemento de bigorna (15) fixado axialmente quando o elemento móvel (5) está se movendo entre as configurações aberta e fechada; caracterizada pelo fato de que a luva de vedação (10) é móvel axialmente dentro do furo direto (T) relativo ao elemento móvel; o elemento de bigorna (15) fixado axialmente e a luva de vedação (10) móvel axialmente são dispostos com o elemento de bigorna (15) fixado axialmente disposto radialmente dentro da luva de vedação (10) móvel axialmente envolvendo o elemento de bigorna (15) fixado axialmente, e em que a válvula inclui um mecanismo de deslocamento (20) de elemento de vedação configurado para espaçar axialmente a luva de vedação (10) móvel axialmente para longe do elemento móvel (5) quando o elemento móvel (5) está se movendo entre as configurações aberta e fechada.

2. Válvula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mecanismo de deslocamento (20) do elemento de vedação move a luva de vedação (10) móvel axialmente para fora do contato com o elemento móvel (5) quando a superfície de corte (6h) engata no elemento de bigorna (15) e move a luva de vedação (10) de volta ao contato com o elemento móvel (5) quando a superfície de corte (6h) tiver passado a luva de vedação (10) móvel axialmente.

3. Válvula, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a luva de vedação (10) móvel axialmente permanece axialmente espaçada do elemento móvel (5) até que a superfície de corte (6h) do elemento móvel (5) tenha movido além da sede da luva de vedação (10) móvel axialmente, após cujo ponto a luva de vedação (10) móvel axialmente é pressionada contra o elemento móvel (5) para engatar o elemento móvel (5) na sede da luva de vedação móvel (10) axialmente.

4. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a luva de vedação (10) móvel axialmente tem uma superfície de vedação configurada para combinar com uma face de vedação no elemento móvel, e em que a superfície de vedação inclui uma vedação resiliente configurada para ser comprimida contra a face de vedação do elemento móvel (5) para criar uma vedação negando passagem de fluido entre a superfície de vedação da luva de vedação (10) móvel axialmente e o elemento móvel (5).

5. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a válvula é uma válvula esférica tendo uma esfera (5) com um furo através da esfera e o movimento da válvula entre as configurações aberta e fechada é um movimento rotacional para girar o furo através da esfera (5) entre uma configuração alinhada e uma desalinhada com relação ao furo direto (T) da válvula.

6. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o mecanismo de deslocamento de elemento de vedação compreende um ou mais dispositivos de carne (20) tendo uma superfície de came com um perfil não circular, e em que o movimento do elemento móvel (5) a partir da configuração aberta para a configuração fechada gira o ou cada dispositivo de carne (20) e move a superfície de carne não circular sobre a luva de vedação (10) móvel axialmente, desse modo aumentando o deslocamento entre a luva de vedação (10) móvel axialmente e o elemento móvel (5), à medida que a luva de vedação (10) móvel axialmente move ao longo da superfície de carne não circular.

7. Válvula, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o dispositivo de carne (20) é configurado para deslocar a luva de vedação (10) móvel axialmente até uma separação máxima a partir do elemento móvel (5) no ponto no curso do elemento móvel (5) quando a superfície de corte (6h) estiver passando pelo elemento de bigorna (15).

8. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 e 7, caracterizada pelo fato de que a ou cada superfície de carne compreende uma projeção não circular estendendo a partir da superfície externa do elemento móvel (5).

9. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizada pelo fato de que a válvula é uma válvula esférica tendo uma esfera (5), e em que o dispositivo de carne (20) compreende um par de superficies de carne não circulares, que são fornecidas na esfera (5) em uma disposição paralela e simétrica, e por meio da qual a rotação da esfera (5) em relação à luva de vedação (10) móvel axialmente move cada uma das superficies de carne contra a superficies de carne ao mesmo tempo.

10. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizada pelo fato de que o ou cada dispositivo de carne (20) é disposto no elemento móvel (5) fora de alinhamento com o elemento de bigorna (15) pelo que o movimento do dispositivo de carne (20) para engatar o ou cada dispositivo de carne (20) com a luva de vedação (10) móvel axialmente exclui o engate do ou cada dispositivo de carne (20) com o elemento de bigorna (15).

11. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizada pelo fato de que a superfície de carne não circular do ou cada dispositivo de carne (20) compreende uma superfície de suporte externa que desliza contra a luva de vedação (10) móvel axialmente para empurrar axialmente luva de vedação (10) móvel axialmente para longe do elemento móvel (5) durante o curso do elemento móvel (5) entre as configurações aberta e fechada.

12. Válvula, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a superfície de suporte externa do ou cada dispositivo de carne (20) é disposta no elemento móvel (5) fora de alinhamento com a sede na luva de vedação (10) móvel axialmente, pelo que o ou cada dispositivo de carne (20) exclui o engate da sede da luva de vedação (10) móvel axialmente durante o curso do elemento móvel entre as configurações aberta e fechada.

13. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que o elemento de bigorna (15) e a luva de vedação (10) móvel axialmente são concentricamente dispostos, com o elemento de bigorna (15) localizado radialmente para dentro da luva de vedação (10) móvel axialmente, e a luva de vedação (10) móvel axialmente circundando o elemento de bigorna (15).

14. Válvula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que a luva de vedação (10) móvel axialmente é propendida axialmente em direção ao elemento móvel (5) por um dispositivo elástico (11), e em que o movimento do elemento móvel (5) a partir da configuração aberta para a fechada energiza o dispositivo elástico (11).

15. Método de operar uma válvula de poço de petróleo ou gás, a válvula tendo um furo direto (T) com um eixo compreendendo um elemento móvel (5) configurado para mover entre configurações aberta e fechada da válvula para permitir fluxo de fluido através do furo direto (T) da válvula quando a válvula está na configuração aberta, e resistir ao fluxo de fluido através do furo direto (T) da válvula quando a válvula está na configuração fechada, a válvula tendo um elemento de vedação (10) na forma de uma luva de vedação (10) que fornece uma sede para assento do elemento móvel (5) quando o elemento móvel (5) está na configuração fechada; a válvula tendo um elemento de bigorna (15) fixado axialmente dentro do furo direto (T); o elemento móvel (5) tendo uma superfície de corte (6h) disposta para cisalhamento contra uma superfície de corte (6h) do elemento de bigorna (15) fixado axialmente quando o elemento móvel (5) está se movendo entre as configurações aberta e fechada; caracterizado pelo fato de que a luva de vedação (10) é móvel axialmente dentro do furo direto (T) relativo ao elemento móvel (5); o elemento de bigorna (15) fixado axialmente e a luva de vedação (10) móvel axialmente são dispostos com o elemento de bigorna (15) fixado axialmente disposto radialmente dentro da luva de vedação (10) móvel axialmente envolvendo o elemento de bigorna (15) fixado axialmente, e em que a válvula inclui um mecanismo de deslocamento (20) de elemento de vedação configurado para espaçar axialmente a luva de vedação (10) móvel axialmente para longe do elemento móvel (5) quando o elemento móvel (5) estiver se movendo entre as configurações aberta e fechada.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de deslocamento (20) do elemento de vedação compreende um dispositivo de carne tendo uma superfície de came com um perfil não circular provido na superfície externa do elemento móvel (5), e em que o movimento do elemento móvel (5) a partir da configuração aberta para a configuração fechada gira o ou cada dispositivo de carne e move a superfície de carne não circular sobre a luva de vedação (10) móvel axialmente; e em que o método inclui mover a superfície de carne não circular relativa à luva de vedação (10) móvel axialmente de modo que a luva de vedação (10) móvel axialmente translada ao longo da superfície de carne não circular, variando assim o deslocamento entre a luva de vedação (10) móvel axialmente e o elemento de vedação (10), uma vez que a luva de vedação (10) móvel axialmente se move ao longo da superfície de carne não circular durante o curso do elemento móvel (5) entre a configuração aberta e a configuração fechada.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a válvula inclui um dispositivo resiliente que é disposto para impelir o elemento de vedação (10) axialmente contra a esfera (5) para vedar contra a passagem de fluido através da válvula, e em que o método inclui energizar o dispositivo resiliente por rotação da esfera (5) durante o curso do elemento móvel (5) entre a configuração aberta e a configuração fechada.