RU2704161C1 - Upper isolating valve - Google Patents
Upper isolating valve Download PDFInfo
- Publication number
- RU2704161C1 RU2704161C1 RU2018142178A RU2018142178A RU2704161C1 RU 2704161 C1 RU2704161 C1 RU 2704161C1 RU 2018142178 A RU2018142178 A RU 2018142178A RU 2018142178 A RU2018142178 A RU 2018142178A RU 2704161 C1 RU2704161 C1 RU 2704161C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ball
- valve
- cage
- valve according
- rolling bearing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
- E21B34/10—Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole
- E21B34/101—Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole with means for equalizing fluid pressure above and below the valve
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K5/00—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary
- F16K5/06—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor
- F16K5/0605—Plug valves; Taps or cocks comprising only cut-off apparatus having at least one of the sealing faces shaped as a more or less complete surface of a solid of revolution, the opening and closing movement being predominantly rotary with plugs having spherical surfaces; Packings therefor with particular plug arrangements, e.g. particular shape or built-in means
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТНИЕFIELD OF THE INVENTION
Предложенное изобретение относится к запорным клапанам и может использоваться в качестве верхнего изолирующего клапана в составе системы доступа в скважину, создающего главный рабочий барьер в эксплуатационном стволе райзера для обеспечения безопасного проведения операций по заканчиванию и капитальному ремонту скважин при подводной добыче углеводородов. Клапан, в частности, обеспечивает возможность глушения скважины в аварийной ситуации за счет открытия клапана продавливанием жидкостью для глушения.The proposed invention relates to shutoff valves and can be used as a top isolating valve as part of a well access system that creates a main working barrier in the riser production well to ensure safe completion and overhaul operations for underwater hydrocarbon production. The valve, in particular, provides the possibility of killing the well in an emergency due to the opening of the valve by forcing the killing fluid.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Известен шаровой клапан согласно патенту US 6708946, опубл. 23.03.2004 г. Общими признаками с заявляемым изобретением являются наличие в клапане корпуса, обоймы с шаром, в котором выполнен проходной канал, при этом обеспечивается вращение шара вокруг своей оси. В данном клапане шар имеет только вращательное соединение, обойма с шаром не перемещается. Недостатком клапана является невозможность открытия клапана продавливанием и низкая надежность.Known ball valve according to patent US 6708946, publ. 03/23/2004, Common features with the claimed invention are the presence in the valve body, cage with a ball in which the passage channel is made, while the rotation of the ball around its axis is ensured. In this valve, the ball has only a rotational connection, the cage with the ball does not move. The disadvantage of the valve is the inability to open the valve by punching and low reliability.
Известен шаровой клапан согласно патенту US 7963339, опубл. 21.06.2011 г. Общими признаками с заявляемым изобретением являются наличие в клапане корпуса, обоймы с шаром, в котором выполнен проходной канал, подшипников качения, при этом обеспечивается вращение шара вокруг своей. В данном клапане также шар имеет только вращательное соединение, обойма с шаром не перемещается. Недостатком клапана является невозможность открытия клапана продавливанием и низкая надежность.Known ball valve according to patent US 7963339, publ. 06/21/2011, Common signs with the claimed invention are the presence in the valve body, cage with a ball in which the passage channel is made, rolling bearings, while the ball is rotated around its own. In this valve, the ball also has only a rotational connection, the cage with the ball does not move. The disadvantage of the valve is the inability to open the valve by punching and low reliability.
В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран клапан согласно патенту US 4522370, опубл. 11.06.1985 г. Общими признаками с заявляемым изобретением являются наличие в клапане корпуса, обоймы с шаром, в котором выполнен проходной канал, шар поступательно-вращательно соединен с корпусом, при этом обеспечивается возможность линейного перемещения шара вместе с обоймой в корпусе с одновременным вращением. Клапан обеспечивает возможность открытия продавливанием. В данном клапане подшипники на шаре отсутствуют. Недостатком изобретения является его низкая надежность из-за высокой вероятности заклинивания при повороте шара.As the closest analogue (prototype) selected valve according to patent US 4522370, publ. 06/11/1985 General features with the claimed invention are the presence in the valve body, cage with a ball in which the passage channel is made, the ball is rotationally-rotationally connected to the body, while it is possible to linearly move the ball together with the cage in the body with simultaneous rotation. The valve allows opening by punching. There are no ball bearings in this valve. The disadvantage of the invention is its low reliability due to the high probability of jamming when turning the ball.
Задачей изобретения является обеспечение надежности работы клапана, в частности при глушении скважины раствором, который продавливается через клапан. Данная возможность крайне важна при аварийных ситуациях на скважине, когда глушение скважины позволяет избежать крупного экологического ущерба.The objective of the invention is to ensure the reliability of the valve, in particular when killing the well with a solution that is forced through the valve. This feature is extremely important in emergency situations at the well, when killing the well avoids major environmental damage.
Известна тарелка упорного шарикоподшипинка для шарового клапана по Фиг. 4 патента US 7963339, опубл. 21.06.2011 г. Указанная тарелка имеет прямоугольную форму, устанавливается с одной стороны оси вращения шара и играет роль упорного кольца. Тарелка позволяет устанавливать на шар соединительный элемент, но при этом трение качения в ней обеспечивается только с одной стороны оси вращения шара, что снижает эффективность подшипника и его надежность.A thrust ball bearing plate for the ball valve of FIG. 4 patents US 7963339, publ. 06/21/2011 The specified plate has a rectangular shape, is installed on one side of the axis of rotation of the ball and plays the role of a thrust ring. The plate allows you to install the connecting element on the ball, but the rolling friction in it is provided only on one side of the axis of rotation of the ball, which reduces the effectiveness of the bearing and its reliability.
В качестве ближайшего аналога выбрано цилиндрическое кольцо упорного шарикоподшипника для шарового клапана по Фиг. 4 патента US 3036590, опубл. 29.05.1986 г. Указанное кольцо не может быть использовано для сборки шара с подшипником и обоймой в корпус клапана, в котором уже установлен соединительный элемент, т.к. соединительный элемент, установленный в корпусе клапана, упрется в стенку кольца и не позволит осуществить сборку.As the closest analogue, the cylindrical thrust ball bearing ring for the ball valve of FIG. 4 patents US 3036590, publ. 05/29/1986 The indicated ring cannot be used to assemble a ball with a bearing and a cage in a valve body in which a connecting element is already installed, because the connecting element installed in the valve body will abut against the wall of the ring and will not allow assembly.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение запорных функций, возможности открытия клапана продавливанием и одновременным обеспечением высокой надежности клапана, а также простота изготовления.The technical result of the claimed invention is the provision of locking functions, the ability to open the valve by punching and at the same time ensuring high reliability of the valve, as well as ease of manufacture.
Для достижения технического результата предлагается клапан с проходным каналом, содержащий корпус, обойму с шаром, в котором выполнен проходной канал, причем шар поступательно-вращательно соединен с корпусом посредством по крайней мере одного соединительного элемента так, что обеспечивается возможность линейного перемещения шара вместе с обоймой в корпусе с одновременным вращением шара, на оси вращения шара установлены подшипники качения, каждый подшипник качения образован выполненной в шаре дорожкой качения с шариками и кольцом, установленным в обойме, с выполненными в нем углублениями для установки шариков, при этом на внешней стороне колец каждого подшипника качения выполнен выступ с выемкой, а в обойме выполнены выточки, каждая выточка выполнена под выступ кольца подшипника качения для их закрепления в обойме, при этом в обойме имеется по крайней мере один вырез, достаточный для прохода указанного по крайней мере одного соединительного элемента и выполненный продольно к проходному каналу клапана; причем кольцо подшипника качения установлено так, что указанная выемка ориентирована в направлении к указанному вырезу.To achieve a technical result, a valve with a passage channel is proposed, comprising a body, a cage with a ball in which a passage is made, the ball being rotationally rotationally connected to the body by means of at least one connecting element, so that the ball can be linearly moved together with the cage in case with simultaneous rotation of the ball, rolling bearings are installed on the axis of rotation of the ball, each rolling bearing is formed by a raceway made in the ball with balls and a ring, mounted in a cage, with recesses made in it for installing balls, while on the outer side of the rings of each rolling bearing there is a protrusion with a recess, and in the cage grooves are made, each groove is made under the protrusion of the rolling bearing ring to secure them in the cage, while the clip has at least one cutout sufficient for the passage of the specified at least one connecting element and made longitudinally to the passage channel of the valve; moreover, the roller bearing ring is installed so that the specified recess is oriented towards the specified cut-out.
В заявляемом клапане открытие и закрытие происходит путем перемещения обоймы с шаром с одновременным вращением шара в обойме. Наличие подшипника качения на шаре значительно увеличивает надежность работы всей кинематической схемы закрытия/открытия клапана, включающей соединительный элемент, шар, обойму. В отличие от использования в такой схеме шара без подшипника или с подшипником скольжения, подшипник качения более устойчив к загрязнению и допускает большие отклонения по допускам при изготовлении, что крайне важно для применения клапана, особенно в нефтегазовой отрасли. Предлагаемые в настоящем описании возможности по совершенствованию клапана позволяют усилить технический результат.In the inventive valve, the opening and closing occurs by moving the cage with the ball with the simultaneous rotation of the ball in the cage. The presence of a rolling bearing on the ball significantly increases the reliability of the entire kinematic scheme of closing / opening the valve, including a connecting element, ball, clip. In contrast to the use of a ball without a bearing or with a plain bearing in such a scheme, the rolling bearing is more resistant to contamination and allows large deviations in manufacturing tolerances, which is extremely important for valve applications, especially in the oil and gas industry. Proposed opportunities in the present description to improve the valve can enhance the technical result.
В корпусе клапана могут быть сформированы поршневые камеры, обеспечивающие линейное перемещение обоймы, причем по крайней мере одна поршневая камера охватывает обойму с шаром.Piston chambers can be formed in the valve body for linear movement of the cage, with at least one piston chamber covering the cage with the ball.
В клапане подшипники качения могут являться упорными и могут быть использованы два соединительных элемента, установленных симметрично относительно продольной плоскости проходного канала шара.In the valve, the rolling bearings can be thrust and two connecting elements can be used that are installed symmetrically with respect to the longitudinal plane of the ball passage channel.
В клапане по крайней мере один соединительный элемент может представлять собой Г-образный бугель.In the valve, at least one connecting element may be a L-shaped yoke.
Клапан может включать адаптеры для соединения со звеньями райзера системы заканчивания скважины, причем адаптеры могут быть установлены на каждом конце проходного канала клапана и иметь резьбу с трапециевидным профилем.The valve may include adapters for connecting to the riser links of the well completion system, and the adapters may be installed at each end of the valve bore and have a trapezoidal thread.
В клапане в качестве соединительного элемента могут быть использованы Г-образные бугели, имеющие цилиндрическую часть, установленную в корпусе и плоскую часть, установленную в пазу шара на оси его вращения.In the valve, L-shaped yokes having a cylindrical part installed in the body and a flat part installed in the groove of the ball on its rotation axis can be used as a connecting element.
Клапан может включать три гидравлические линии: линию закрытия клапана, линию открытия клапана, линию впрыска химических реагентов.A valve may include three hydraulic lines: a valve closing line, a valve opening line, a chemical injection line.
В клапане управление может осуществляться с использованием рабочей текучей среды на водной основе.In the valve, control can be carried out using a water-based working fluid.
В клапане при использовании поршневых камер на внутреннюю поверхность каждой поршневой камеры может быть нанесено антикоррозионное покрытие, каждая поршневая камера может быть герметизирована с использованием эластомерных уплотнений на основе гидрированного бутадиен-нитрильного каучука.In the valve, when using piston chambers, an anti-corrosion coating can be applied to the inner surface of each piston chamber, and each piston chamber can be sealed using elastomeric seals based on hydrogenated nitrile butadiene rubber.
В клапане шар, обойма, соединительный элемент, кольцо шарикоподшипника могут быть выполнены из никелевого сплава. В клапане корпус может быть выполнен из низколегированной стали. Все вышеуказанные особенности клапана, при необходимости, могут быть скомбинированы.In the valve, the ball, cage, connecting element, ball bearing ring can be made of nickel alloy. In the valve body can be made of low alloy steel. All of the above valve features, if necessary, can be combined.
Обойма может быть выполненной из двух элементов, соединенных между собой.The clip may be made of two elements interconnected.
Техническим результатом заявляемого кольца упорного шарикоподшипника для вышеуказанного заявляемого клапана является одновременное обеспечение трения качения с двух сторон оси и возможность сборки в корпусе с соединительным элементом.The technical result of the inventive thrust ball bearing ring for the aforementioned inventive valve is the simultaneous provision of rolling friction on both sides of the axis and the possibility of assembly in a housing with a connecting element.
Кольцо упорного подшипника качения для вышеуказанного заявляемого клапана, с упорным подшипником, может быть выполнено следующим образом: на внешней стороне кольца упорного шарикоподшипника выполнен выступ с выемкой. При сборке кольцо может быть установлено так, что выступ с выемкой совпадает с выточкой на обойме. При этом соединительный элемент, установленный в корпусе клапана, не будет упираться в стенку кольца и позволит осуществить сборку.The thrust bearing ring for the aforementioned inventive valve, with the thrust bearing, can be made as follows: on the outer side of the thrust ball bearing ring, a protrusion with a recess is made. When assembling, the ring can be installed so that the protrusion with the recess coincides with the recess on the clip. In this case, the connecting element installed in the valve body will not abut against the wall of the ring and will allow assembly.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Варианты осуществления предлагаемого технического решения далее описаны со ссылками на прилагаемые чертежи. Следует понимать, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только некоторые варианты осуществления настоящего технического решения и не ограничивают объем охраны, заявленный в формуле изобретения.Embodiments of the proposed technical solution are further described with reference to the accompanying drawings. It should be understood that the accompanying drawings illustrate only certain embodiments of the present technical solution and do not limit the scope of protection claimed in the claims.
На Фиг. 1 изображен верхний изолирующий клапан в перспективе согласно настоящему изобретению;In FIG. 1 shows a top isolation valve in perspective according to the present invention;
на Фиг. 2 изображено сечение верхнего изолирующего клапана в открытом положении клапана согласно настоящему изобретению;in FIG. 2 is a sectional view of the upper isolation valve in the open position of the valve according to the present invention;
на Фиг. 3 изображено сечение верхнего изолирующего клапана в закрытом положении клапана согласно настоящему изобретению;in FIG. 3 is a cross-sectional view of the upper isolation valve in the closed position of the valve according to the present invention;
на Фиг. 4 изображена шарово-затворная группа согласно настоящему изобретению с пространственным разделением деталей;in FIG. 4 shows a ball-and-bolt group according to the present invention with a spatial separation of parts;
на Фиг. 5 изображена обойма согласно настоящему изобретению.in FIG. 5 shows a clip according to the present invention.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Предлагаемый верхний изолирующий клапан может быть использован в нефтегазовой отрасли в системе доступа в скважину, в частности для подводной добычи. Более конкретно, предлагаемый клапан может быть использован для предотвращения падения внутрискважинных инструментов в скважину при проведении операций по заканчиванию и капитальному ремонту скважин, впрыска химических реагентов внутрь эксплуатационного ствола, удержания добываемой жидкости в колонне во время проведения операций монтажа инструментов для спуска на кабелях, канатах и, обеспечения прокачки жидкости для глушения скважины при потере гидравлического управляющего давления.The proposed upper isolation valve can be used in the oil and gas industry in the access system to the well, in particular for underwater production. More specifically, the proposed valve can be used to prevent downhole tools from falling into the well during completion and overhaul operations, injecting chemicals into the production well, holding the produced fluid in the string during mounting operations for launching tools on cables, ropes and , ensuring pumping fluid to kill the well with a loss of hydraulic control pressure.
Во время монтажа инструментов на платформе предлагаемый клапан находится в закрытом положении, предотвращая падение инструментов в скважину. При проведении операций по заканчиванию и капитальному ремонту скважин предлагаемый верхний изолирующий клапан находится в открытом положении, обеспечивая прокачку жидкости и проход для внутрискважинных инструментов.During the installation of tools on the platform, the proposed valve is in the closed position, preventing tools from falling into the well. When completing and completing wells, the proposed top isolating valve is in the open position, providing fluid pumping and passage for downhole tools.
Клапан может быть реализован в виде верхнего изолирующего клапана, представленного на Фиг. 1 в разрезе с отображением расположения деталей клапана, когда он находится в открытом положении. Верхний изолирующий клапан 1 содержит корпус 2 с проходящим через него каналом. Согласно неограничивающему варианту осуществления изобретения к каждому концу корпуса 2 присоединены два адаптера 3 и 4, соответственно, для соединения со звеньями райзера системы заканчивания скважин. Адаптеры 3 и 4 имеют резьбу с трапециевидным профилем. Внутри корпуса 2 установлена обойма 5, в которой размещен запорный шар 6. В корпусе также установлены верхний и нижний поршни 7 и 8, соответственно, установленные на толкатель 29 для обеспечения линейного перемещения обоймы 5 с шаром 6. Поршень 7 представляет из себя конструктивные элементы с обоймой 5, размещенные в поршневой камере 22. В шаре 6 выполнен проходной канал, а сам шар 6 выполнен с возможностью поворота в обойме 5 между открытым и закрытым положениями на угол 90° посредством подшипников качения и соединительных элементов. Согласно неограничивающему варианту осуществления подшипники качения являются упорными шарикоподшипниками 9, а соединительные элементы представляют собой Г-образные бугели 10.The valve may be implemented as an upper isolation valve shown in FIG. 1 is a sectional view showing the location of valve parts when it is in the open position. The
В открытом положении клапана шар 6 расположен так, что его проходной канал совпадает с проходным каналом клапана, как изображено на Фиг. 2. При повороте шара 6 одновременно осуществляется его поступательное перемещение в обойме 5. В закрытом положении клапана шар 6 расположен так, что его проходной канал проходит по существу перпендикулярно проходному каналу клапана, как изображено на Фиг. 3.In the open position of the valve, the
В настоящем описании шарово-затворная группа включает шар 6, два шарикоподшипника 9 и два бугеля 10. Более подробно шарово-затворная группа описана представлена на Фиг. 4 и 5, на которых видно, что на шаре 6 установлен Г-образный бугель 10 плоский конец 11 которого закреплен с возможностью поступательного перемещения в пазу 28 на шаре 6, а цилиндрический конец 12 вращательно закреплен в корпусе. В результате при поступательном перемещении обоймы 5 плоский конец 11 бугеля 10 скользит по шару 6, в пазу 28, а цилиндрический конец 12 вращается в корпусе 2. Таким образом обеспечивается поступательно-вращательное соединение шара 6 с корпусом 2.In the present description, the ball valve group includes a
На оси вращения шара 6 перпендикулярно его проходному каналу размещены два упорных шарикоподшипника 9, расположенных на диаметрально противоположных сторонах шара 6 относительно его проходного канала (см. Фиг. 4). Каждый шарикоподшипник 9 образован кольцом 13 и одной из плоских сторон 14 шара 6, между которыми размещены тела качения в виде шариков 15. В каждом кольце 13 выполнены углубления 16, каждое углубление 16 предназначено для размещения одного из шариков 15, а на каждой из диаметрально противоположных плоских сторон 14 шара 6 выполнена дорожка 17 качения для обеспечения перемещения в ней шариков 15. Согласно неограничивающему варианту осуществления в кольце 13 выполнено пять углублений 16. Дорожки 17 качения имеют в целом дугообразную форму, приближенную к форме полукруга.On the axis of rotation of the
Кроме того, для установки кольца 13 в обойму 5 на каждом кольце 13 выполнен дугообразный выступ 18 с выемкой 19. В обойме 5 на внутренней стороне выполнена выточка 20 (видна на фиг.5 через боковой проход обоймы 5) для закрепления кольца 13. В обойме 5 также имеется вырез 21, выполненный продольно к проходному каналу клапана, достаточный для заведения бугеля 10 при его установке, как показано на Фиг. 5. Выемка 19 на кольце 13 ориентирована в направлении к вырезу 21 в обойме 5.In addition, to install the
Клапан имеет линию для управления открытием клапана, обеспечивающую подачу давления в поршневую камеру (-ы) для смещения обоймы 5 с шаром 6 (посредством поршней 7, 8 и толкателя 29) с одновременным поворотом шара 6 и перекрытием проходного канала, и линию для управления закрытием клапана, обеспечивающую подачу давления в поршневую камеру (-ы) для смещения обоймы с шаром в противоположную сторону с перекрытие проходного канала.The valve has a line for controlling the opening of the valve, providing pressure to the piston chamber (s) for displacing the
Таким образом, поршневые камеры обеспечивают линейное перемещение обоймы 5, причем в одной из камер поршнем может быть сама обойма 5.Thus, the piston chambers provide linear movement of the
В клапане также реализована возможность впрыска реагентов посредством линии впрыска химических реагентов, защищенной от попадания флюида из добычного ствола благодаря независимым обратным клапанам.The valve also implements the possibility of injection of reagents by means of a chemical injection line, which is protected from the ingress of fluid from the production shaft due to independent check valves.
На корпусе верхнего изолирующего клапана может быть нанесена маркировка, указывающая на расположение гидравлических линий.A marking may be affixed to the upper isolation valve body indicating the location of the hydraulic lines.
Управление клапаном осуществляется с использованием рабочей текучей среды на водной основе. Расчетное давление в линии открытия клапана составляет 34,5 МПа, расчетное давление в линии закрытия клапана составляет 34,5 МПа и расчетное давление в линии впрыска химических реагентов также составляет 34,5 МПа.The valve is controlled using a water-based working fluid. The design pressure in the valve opening line is 34.5 MPa, the design pressure in the valve closing line is 34.5 MPa, and the design pressure in the chemical injection line is also 34.5 MPa.
Установка шара 6 с обоймой 5 в клапан может осуществляться следующим образом. На шар 6 устанавливаются упорные шарикоподшипники 9 с шариками 15, кольцами 13, имеющими выступы 18 с выемками 19. Кольца 13 ориентируются выемкой 19 по направлению, в котором обойма 5 имеет выточку 20. Шар 6 устанавливается в обойму 5 так, что выемки 19 колец 13 соответствуют выточкам 20 обоймы 5. На Фиг. 5 обойма изображена так, что выточка 20 видна изнутри обоймы. В корпусе 2 клапана устанавливаются соединительные элементы - бугели 10. Шар 6 в обойме 5 заводится в корпус клапана, при этом бугели 10, ранее установленные в корпусе 2, свободно проходят через вырезы 21 в обойме 5 и выемки 19 в выступе колец 13 упорных шарикоподшипников 9 и входят в соединение с шаром 6.Installing the
Принцип работы предлагаемого клапана в кратком виде заключается следующем.The principle of operation of the proposed valve in brief is as follows.
В заявляемом клапане открытие и закрытие происходит путем перемещения обоймы 5 с шаром 6 с одновременным вращением шара 6 в обойме 5. В нормальном режиме работы клапана обойма 5 с шаром 6 перемещаются под управляющим воздействием, например, гидравлическим, осуществляемым через первую и вторую поршневые камеры 22, 23, соответственно. При этом обойма 5 перемещается линейно, а шар 6, за счет вращательно-поступательного соединения с неподвижным корпусом 2, поворачивается в обойме 5 на упорных шарикоподшипниках 9 и открывает проходной канал. В режиме продавливания, когда управляющее воздействие (давление) снято с обоймы, клапан может быть открыт путем подачи жидкости в направлении, противоположном перемещению обоймы 5 при закрытии клапана. При подаче жидкости в этом направлении давление жидкости воздействует на стенку закрытого шара 6, шар 6, в свою очередь, воздействует на обойму 5. Обойма 5 линейно перемещается в камере 22 и, одновременно, установленный в ней шар 6, из-за вращательно-поступательного соединения с корпусом 2, поворачивается на упорных шарикоподшипниках 9 в обойме 5, открывая проходной канал.In the inventive valve, the opening and closing occurs by moving the
Более подробно работа клапана может быть описана следующим образом.In more detail, the operation of the valve can be described as follows.
Предлагаемый клапан имеет три режима работы: режим открытия клапана, режим закрытия клапана и аварийный режим.The proposed valve has three operating modes: valve opening mode, valve closing mode, and emergency mode.
В начале работы клапана в режиме открытия клапан закрыт, шар 6 расположен так, что его проходной канал смещен относительно проходного канала клапана (расположен перпендикулярно, см. Фиг. 3). Шарово-затворная группа осуществляет прямолинейное перемещение посредством давления, возникающего в поршневых камерах 22 и 23, соответственно. При воздействии управляющего давления в магистрали управления открытием/закрытием клапана происходит переток жидкости из поршневой камеры в линию управления закрытием/открытием клапана.At the beginning of operation of the valve in the opening mode, the valve is closed, the
Для открытия шара 6 давление из первой полости 24 первой поршневой камеры 22 стравливается в линию управления открытием клапана и затем во вторую полость 25 первой поршневой камеры 22; и давление из первой полости 26 второй поршневой камеры 23 стравливается в линию управления открытием клапана и затем во вторую полость 27 второй поршневой камеры 23, что вызывает линейное перемещение обоймы 5 с шарово-затворной группой. При линейном перемещении обоймы 5 с шарово-затворной группой за счет того, что цилиндрическая часть 12 бугеля закреплена в корпусе, а плоская 11 часть бугеля скользит в пазу 28 шара (вращательно-поступательное соединение) осуществляется вращение шара на угол 90° до совмещения с проходным каналом клапана. При этом плоская часть 11 бугеля 10 обеспечивает равномерное распределение вращающего момента по шару 6.To open the
Плоская часть 11 бугеля 10, прилегающая к шару 6 вращается также заодно с шаром 6, а цилиндрическая часть 12 бугеля 10, размещенная в отверстии корпуса вращается внутри этого отверстия в корпусе, но не имеет линейного перемещения относительно самого корпуса. При вращении и перемещении шара 6 кольцо 13 остается неподвижным относительно обоймы 5, шар 6 вращается на упорных шарикоподшипниках 9. Трение качения обеспечивается вокруг оси вращения шара за счет кольца шарикоподшипника и возможности установки в нем шариков 15.The
В начале работы клапана в режиме закрытия клапан открыт (см. Фиг. 2). Для закрытия клапана давление из второй полости 25 поршневой камеры 22 стравливается в линию управления закрытием клапана и затем в первую полость 24 камеры 22; и давление из второй полости 27 второй поршневой камеры 23 стравливается в линию управления закрытием клапана и затем в первую полость 26 второй поршневой камеры 23. При этом происходит линейное перемещение обоймы 5 с шарово-затворной группой до смещения проходного канала шара 6 относительно проходного канала клапана 1. Аналогично открытию клапана при закрытии клапана в ходе линейного перемещения шарово-затворной группы за счет того, что цилиндрическая часть 12 бугеля закреплена в корпусе, осуществляется вращение шара на подшипниках 9 на угол 90° до совмещения с проходным каналом клапана. Аналогично открытию клапана при закрытии клапана плоская часть 11 бугеля 10 обеспечивает равномерное распределение вращающего момента по шару 6.At the beginning of valve operation in closing mode, the valve is open (see Fig. 2). To close the valve, pressure from the
Клапан сохраняет открытое и закрытое положение после достижения этих положений.The valve maintains an open and closed position after reaching these positions.
В аварийном режиме, когда происходит потеря гидравлического давления в управляющей линии, в клапане обеспечена возможность прохода жидкости для заканчивания или глушения скважины, а также проведения испытаний скважины на приток. При потере гидравлического управляющего давления, то есть при условии, что управляющее давление ушло из линий управления, сверху на шар 6 нагнетают давление. Под подаваемым давлением начинается движение обоймы 5 с шаром и за счет взаимодействия шара с бугелем, закрепленном в корпусе, шар 6 поворачивается на подшипниках 9 и открывает проходной канал.In emergency mode, when there is a loss of hydraulic pressure in the control line, the valve allows fluid to pass for completion or killing of the well, as well as testing the well for inflow. When the hydraulic control pressure is lost, that is, provided that the control pressure has left the control lines, pressure is pumped up from above onto the
Использование подшипников обеспечивает высокую надежность работы кинематической схемы поворота шара и, следовательно, работы всего клапана, в том числе в аварийном режиме.The use of bearings provides high reliability of the kinematic scheme of rotation of the ball and, therefore, the operation of the entire valve, including in emergency mode.
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142178A RU2704161C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Upper isolating valve |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018142178A RU2704161C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Upper isolating valve |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2704161C1 true RU2704161C1 (en) | 2019-10-24 |
Family
ID=68318493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018142178A RU2704161C1 (en) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | Upper isolating valve |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2704161C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3036590A (en) * | 1958-07-07 | 1962-05-29 | Hydril Co | Valve sub |
SU641876A3 (en) * | 1973-06-15 | 1979-01-05 | Бакер Ойл Тулз Инк (Фирма) | Deep-well valve |
SU817223A1 (en) * | 1979-03-26 | 1981-03-30 | Производственное Объединение "Нижне-Вартовскнефтегаз" Министерства Нефтя-Ной Промышленности Cccp | Hole-bottom check valve |
US4522370A (en) * | 1982-10-27 | 1985-06-11 | Otis Engineering Corporation | Valve |
US6708946B1 (en) * | 1998-09-15 | 2004-03-23 | Expro North Sea Limited | Ball valve |
US20090050332A1 (en) * | 2004-10-16 | 2009-02-26 | Gavin David Cowie | Ball valve |
RU2480319C1 (en) * | 2006-11-09 | 2013-04-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Method of making part with channel to be assembled from separate parts |
-
2018
- 2018-11-29 RU RU2018142178A patent/RU2704161C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3036590A (en) * | 1958-07-07 | 1962-05-29 | Hydril Co | Valve sub |
SU641876A3 (en) * | 1973-06-15 | 1979-01-05 | Бакер Ойл Тулз Инк (Фирма) | Deep-well valve |
SU817223A1 (en) * | 1979-03-26 | 1981-03-30 | Производственное Объединение "Нижне-Вартовскнефтегаз" Министерства Нефтя-Ной Промышленности Cccp | Hole-bottom check valve |
US4522370A (en) * | 1982-10-27 | 1985-06-11 | Otis Engineering Corporation | Valve |
US6708946B1 (en) * | 1998-09-15 | 2004-03-23 | Expro North Sea Limited | Ball valve |
US20090050332A1 (en) * | 2004-10-16 | 2009-02-26 | Gavin David Cowie | Ball valve |
RU2480319C1 (en) * | 2006-11-09 | 2013-04-27 | Бейкер Хьюз Инкорпорейтед | Method of making part with channel to be assembled from separate parts |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2065552B1 (en) | Rotary control valve and associated actuator control system | |
EP3366880B1 (en) | Polymagnetic flow control valves | |
EP1809931B1 (en) | Ball valve | |
BRPI0713850A2 (en) | apparatus for isolating a high pressure zone from a low pressure zone and sealing assemblies | |
US20070056775A1 (en) | Pressure-actuated seals for rotating members | |
WO2003085302A1 (en) | Valve actuator | |
US8113544B2 (en) | Rotating fluid union | |
US20150041689A1 (en) | Fluid-Actuated Butterfly Valve | |
US20170114808A1 (en) | Rotary actuator | |
RU2704161C1 (en) | Upper isolating valve | |
US10669801B2 (en) | Subsea tree override tool apparatus and method | |
US10302218B2 (en) | Drill stem safety valve actuator | |
CA3139188C (en) | Ball valve | |
US10214994B2 (en) | Downhole arrangement | |
US8757205B1 (en) | Choke assembly tensioner system for a drilling rig | |
US20220228462A1 (en) | Wellhead assembly valve systems and methods | |
US9863215B2 (en) | Shear valve system and methodology | |
RU117552U1 (en) | GATE VALVE | |
AU2016239779A1 (en) | A downhole well tubular structure | |
CA3067018C (en) | Captured ball valve mechanism | |
RU2120075C1 (en) | Gate valve |