RU2728565C1

RU2728565C1 - Slide-type pneumatic-hydraulic high-pressure valve

Info

Publication number: RU2728565C1
Application number: RU2019139898A
Authority: RU
Inventors: Радим Айдарович Нартдинов; Шамиль Рашитович Галлямов; Линар Ильшатович Исламов; Ильнур Ирекович Байрамгулов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Технологический Центр "Геомеханика"
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2020-07-31

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to oil and gas industry and can be used in geophysical instruments to shut off / open flow of working medium under conditions of large pressure drops (120 MPa) with complete release of valve assembly and exposure to aggressive contaminated medium. In the high-pressure valve containing the housing with the slide valve, according to the invention, the slide valve is installed inside the centration bushing with sealing elements located from above in the valve body, and from below in the housing of the valve with the nut of the clamping centering there is a fixed chevron group, which includes two supports of the chevrons, double-sided support of the chevrons and chevron seals.

EFFECT: ensuring operability of seals operating at pressure drop of up to 125 MPa (both single-acting action and double-sided effect of pressure drop) at outlet of slide valve from valve assembly with complete release of valve passage channel (at slide valve outlet from valve unit valve does not contact with chevron seals), operating in aggressive contaminated medium.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано в геофизических приборах для перекрытия/открытия потока рабочей среды в условиях больших перепадов давлений (120 МПа) с полным высвобождением клапанного узла и воздействия агрессивной загрязненной среды.The invention relates to the field of the oil and gas industry and can be used in geophysical instruments for shutting off / opening the flow of the working medium under conditions of large pressure drops (120 MPa) with the complete release of the valve assembly and exposure to an aggressive contaminated environment.

Известен предохранительный клапан для гидростоек шахтных крепей (патент РФ №30393, E21D 23/16, F16K 17/04, опубл. 27.06.2003), содержащий корпус с уплотнением, указатель высокого давления с напорным уплотнением, пружину и гайку, золотниковое седло, выполненное ступенчатым, и снабженное хвостовиком с уплотнением, причем диаметр седла больше, чем диаметр хвостовика.Known safety valve for hydraulic props of mine supports (RF patent No. 30393, E21D 23/16, F16K 17/04, publ. 27.06.2003), containing a housing with a seal, a high pressure indicator with a pressure seal, a spring and a nut, a spool seat made stepped, and fitted with a sealed shank with a seat diameter greater than the shank diameter.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные применяемым уплотнением, которое может подвергаться большому износу и потери работоспособности из-за действия нерасчетных нагрузок при полном высвобождении клапанного узла при перепаде давлений более 20 МПа.The disadvantage of the analogue is the limited functionality due to the seal used, which can be subject to great wear and tear and loss of performance due to the action of off-design loads with the complete release of the valve assembly at a pressure drop of more than 20 MPa.

Известен предохранительный клапан для гидростоек шахтных крепей (патент РФ №34641, E21D 23/16, F16K 17/04, опубл. 10.12.2003), содержащий корпус с уплотнением и центральным подводящим каналом, ступенчатое золотниковое седло с радиальными отверстиями, сообщающимися с центральным подводящим каналом корпуса, и хвостовиком с уплотнением, причем диаметр седла больше, чем диаметр хвостовика, указатель высокого давления с напорным уплотнением и показывающими рисками, пружину, поджимающую указатель высокого давления к корпусу и гайку, причем хвостовик снабжен радиальными и центральным отверстиями, сообщающимися между собой и соединяющимися с напорной полостью гидростойки при помощи центрального подводящего канала корпуса.Known safety valve for hydraulic props of mine supports (RF patent No. 34641, E21D 23/16, F16K 17/04, publ. 10.12.2003), containing a housing with a seal and a central supply channel, a stepped spool seat with radial holes communicating with the central supply bore of the body, and a shank with a seal, the seat diameter being larger than the diameter of the shank, a high pressure indicator with a pressure seal and showing risks, a spring that presses the high pressure indicator to the body and a nut, and the shank is provided with radial and central holes communicating with each other and connected to the pressure chamber of the hydraulic prop using the central supply channel of the body.

Известно использование шевронных уплотнений в устройстве для опрессовки колонны труб в скважине (патент РФ №143203, Е21В 34/14, Е21В 33/12, опубл. 20.07.2014), содержащем посадочное седло с внутренней цилиндрической расточкой и установленную в нем опрессовочную пробку, состоящую из уплотнительного устройства с центральным каналом, соединенным с разгрузочными отверстиями, снабженного пакетом шевронных уплотнений, и разгрузочного клапана с ловильной шейкой, выполненного с возможностью осевого перемещения по направляющей, соединенной с уплотнительным устройством, для открытия/закрытия разгрузочных отверстий.It is known to use chevron seals in a device for crimping a pipe string in a well (RF patent No. 143203, E21B 34/14, E21B 33/12, publ. 20.07.2014), containing a seat with an internal cylindrical bore and a pressure plug installed in it, consisting from a sealing device with a central channel connected to the unloading holes, equipped with a pack of chevron seals, and an unloading valve with a catching neck made with the possibility of axial movement along a guide connected to the sealing device for opening / closing the unloading holes.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные отсутствием двухстороннего упора шевронов, что приводит к невозможности герметизации клапана при действии перепада давлений с обеих сторон на клапан.The disadvantage of the analogue is the limited functionality due to the absence of a double-sided stop of the chevrons, which leads to the impossibility of sealing the valve under the action of a pressure difference on both sides of the valve.

Известно также скважинное клапанное устройство (патент РФ №2150575, Е21В 34/06, опубл. 10.06.2000), включающее корпус с седлом и радиальными отверстиями, подвижную втулку с обратным клапаном, при этом наружная поверхность верхней части подвижной втулки выполнена в виде усеченного конуса, которая с седлом корпуса, расположенным выше его радиальных отверстий, образует клапанную пару, а обратный клапан в виде клапана золотникового типа с радиальными отверстиями и пробкой размешен во внутренней полости подвижной втулки, находящейся в нижнем ее положении ниже радиальных отверстий корпуса, и подпружинен относительно подвижной втулки, при этом подвижная втулка и обратный клапан выполнены с возможностью их перемещения до посадки подвижной втулки на седло корпуса и последующего открытия радиальных отверстий обратного клапана при повышении давления жидкости.It is also known a downhole valve device (RF patent No. 2150575, E21B 34/06, publ. 06/10/2000), including a housing with a seat and radial holes, a movable sleeve with a check valve, while the outer surface of the upper part of the movable sleeve is made in the form of a truncated cone , which, with a body seat located above its radial holes, forms a valve pair, and a check valve in the form of a spool-type valve with radial holes and a plug is placed in the inner cavity of the movable sleeve, which is in its lower position below the radial holes of the body, and is spring-loaded relative to the movable bushings, while the movable bushing and the check valve are made with the possibility of their movement until the movable bushing lands on the seat of the body and the subsequent opening of the radial holes of the check valve when the fluid pressure rises.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является клапан высокого давления (патент РФ №2576828, F16K 11/02, F15B 13/02, опубл. 10.03.2016), содержащий двухпоясковую дифференциальную золотниковую пару, канал подвода жидкости из зоны высокого давления и канал отвода в зону низкого давления, пружину, расположенную в зоне низкого давления, и устройство уменьшения статической ошибки по давлению при перепуске жидкости, выполненное в виде третьего пояска, введенного перед пружиной, и полости, образованной вторым и третьим поясками, соединенной с зонами высокого и низкого давлений через гидравлические сопротивления.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a high pressure valve (RF patent No. 2576828, F16K 11/02, F15B 13/02, publ. 03/10/2016), containing a two-belt differential spool pair, a fluid supply channel from the high pressure zone and a channel for diverting to the low pressure zone, a spring located in the low pressure zone, and a device for reducing the static pressure error during liquid bypass, made in the form of a third shoulder introduced in front of the spring, and a cavity formed by the second and third belts connected to the high and low pressures through hydraulic resistances.

Недостатком аналога являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные применяемым уплотнением, которое может подвергаться большому износу и потери работоспособности при перепаде давлений более 20 МПа.The disadvantage of the analogue is the limited functionality due to the used seal, which can be subject to great wear and tear and loss of performance at a pressure drop of more than 20 MPa.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей клапана высокого давления за счет применения шевронных уплотнений.The objective of the invention is to expand the functionality of the high pressure valve through the use of chevron seals.

Технический результат - обеспечение работоспособности уплотнений, работающих при перепаде давлений до 125 МПа (как одностороннее действие, так и двухстороннее действие перепада давлений) при выходе золотника из клапанного узла с полным высвобождением проходного канала клапана (при выходе золотника из клапанного узла золотник не контактирует шевронными уплотнениями), работающего в агрессивной загрязненной среде.The technical result is to ensure the operability of seals operating at a pressure difference of up to 125 MPa (both one-sided action and a two-sided action of a pressure difference) when the spool leaves the valve assembly with full release of the valve passage channel (when the spool leaves the valve assembly, the spool does not contact with chevron seals ) operating in an aggressive polluted environment.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в клапане высокого давления, содержащем корпус с золотником, согласно изобретению золотник установлен внутри втулки центровочной с уплотнительными элементами, расположенной сверху в корпусе клапана, а снизу в корпусе клапана гайкой прижимной центровочной зафиксирована шевронная группа, которая включает в себя два упора шевронов, двухсторонний упор шевронов и шевронные уплотнения.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that in a high-pressure valve containing a body with a spool, according to the invention, the spool is installed inside a centering sleeve with sealing elements located on top of the valve body, and a chevron group is fixed in the valve body with a centering nut at the bottom, which includes two chevron stops, double-sided chevron stop and chevron seals.

Существо изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 изображен золотниковый пневмогидравлический клапан в закрытом состоянии. На фиг. 2 - изображен золотниковый пневмогидравлический клапан в открытом состоянии.The essence of the invention is illustrated by drawings. FIG. 1 shows the pneumohydraulic spool valve in the closed state. FIG. 2 - shows the spool pneumohydraulic valve in the open state.

Золотниковый пневмогидравлический клапан высокого давления содержит корпус клапана 1. Сверху в корпус клапана 1 установлена втулка центровочная 2 с уплотнительными элементами 3. Внутри втулки центровочной 3 установлен золотник 4. Снизу в корпус клапана 1 установлена шевронная группа, которая включает в себя два упора шевронов 5, двухсторонний упор шевронов 6 и сами шевронные уплотнения 7. Шевронная группа фиксируется в корпус клапана 1 с помощью гайки прижимной центровочной 8.A high-pressure spool pneumatic-hydraulic valve contains a valve body 1. A centering sleeve 2 with sealing elements is installed on top of the valve body 1. A spool 4 is installed inside the centering sleeve 3. A chevron group is installed on the bottom of the valve body 1, which includes two chevron stops 5, double-sided support of chevrons 6 and the chevron seals themselves 7. The chevron group is fixed into the valve body 1 with the help of the centering clamp nut 8.

Золотниковый пневмогидравлический клапан высокого давления работает следующим образом. На фиг. 1 изображен клапан в закрытом состоянии, полость 1 не сообщена с полостью 2. На фиг. 2 клапан в открытом состоянии. Клапан является реверсивным, т.е. полость 1 может быть как входной, так и выходной, такой же принцип и с полостью 2. Открытие и закрытие клапана зависит от положения золотника 4. Золотник 4 имеет два рабочих положения «открыто» и «закрыто». Золотник 4 приводится в движение с помощью гидравлического или механического толкателя (на чертеже не показано). При движении золотника в положение открыто происходит полное высвобождение клапанного узла, при котором золотник перестает контактировать с шевронами.The high pressure spool pneumohydraulic valve operates as follows. FIG. 1 shows the valve in a closed state, the cavity 1 is not in communication with the cavity 2. FIG. 2 valve open. The valve is reversible, i.e. cavity 1 can be either inlet or outlet, the same principle with cavity 2. The opening and closing of the valve depends on the position of the spool 4. Spool 4 has two operating positions "open" and "closed". The spool 4 is driven by a hydraulic or mechanical pusher (not shown in the drawing). When the spool moves to the open position, the valve assembly is completely released, at which the spool ceases to contact the chevrons.

Золотниковый пневмогидравлический клапан высокого давления может работать с широким диапазоном агрессивных загрязненных рабочих жидкостей: буровой раствор, нефть, различные производные нефти, вода, газ, за счет применения эластичных шевронных уплотнений с двухсторонним упором.The high-pressure air-hydraulic spool valve can handle a wide range of aggressive contaminated working fluids: drilling mud, oil, various derivatives of oil, water, gas, due to the use of elastic chevron seals with double-sided abutment.

Итак, заявляемое изобретение позволяет значительно расширить функциональные возможности клапана высокого давления для работы в агрессивной загрязненной среде (перепад давлений до 120 МПа) и повысить надежность работы при многоцикловом режиме работы с полным высвобождением клапанного узла при его открытии.So, the claimed invention makes it possible to significantly expand the functionality of the high-pressure valve for operation in an aggressive polluted environment (pressure drop up to 120 MPa) and to increase the reliability of operation in a multi-cycle mode of operation with full release of the valve assembly when it is opened.

Claims

A high-pressure valve containing a body with a spool, characterized in that the spool is installed inside a centering sleeve with sealing elements located on top of the valve body, and a chevron group is fixed in the valve body with a centering nut, which includes two chevron stops, a double-sided stop chevrons and chevron seals.