RU2751617C1

RU2751617C1 - Pipe safety valve

Info

Publication number: RU2751617C1
Application number: RU2020125742A
Authority: RU
Inventors: Виктор Георгиевич Островский; Дмитрий Валерьевич Горбунов; Алексей Александрович Фотиев; Евгений Вячеславович Пошвин; Максим Олегович Перельман
Original assignee: Акционерное общество "Новомет-Пермь"
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2021-07-15

Abstract

FIELD: petroleum industry.

SUBSTANCE: invention relates to the petroleum industry and can be used in petroleum production, particularly to prevent the petroleum blowout from a borehole. The pipe safety valve is comprised of a body with a longitudinal channel, a sleeve surrounded by a spring, and a valve apparatus in form of a gate fixed on a hinge, blocking the longitudinal channel. The upper surface of the gate on the side diametrically opposite to the hinge is equipped with a protruding part, wherein said part provides the primary contact of the sleeve with the shutter at the point of maximum distance from the hinge of the shutter and is made curved allowing smoothly changing the momentum while opening the gate.

EFFECT: provided facilitated opening of the gate when production from the borehole is started.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти, в частности для предотвращения выброса нефти из скважины.The invention relates to the oil industry and can be used in oil production, in particular to prevent the release of oil from a well.

Известны конструкции трубных клапанов-отсекателей, включающие в себя корпус с продольным каналом, клапанные элементы с заслонкой на шарнире, перемещающуюся под воздействием пружин гильзу и гидравлически управляемый поршень, перемещающий гильзу, и гидравлическую контрольную линию [US 2998077 A, приоритет от 23.12.1957, US 3749119 A, приоритет от 19.11.1971].Known designs of pipe shut-off valves, including a body with a longitudinal channel, valve elements with a flap on a hinge, a sleeve moving under the influence of springs and a hydraulically controlled piston moving the sleeve, and a hydraulic control line [US 2998077 A, priority from 12/23/1957, US 3749119 A, priority from 19.11.1971].

Указанные конструкции применяются десятки лет, но имеют некоторые недостатки, выявленные в ходе эксплуатации. Одним из основных недостатков является сложность открытия клапана при высоком перепаде давления (когда давление снизу выше) или при негерметичности гидравлической линии.These designs have been used for decades, but have some drawbacks identified during operation. One of the main disadvantages is the difficulty of opening the valve at high pressure drop (when the pressure is higher from below) or when there is a leak in the hydraulic line.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является конструкция клапана-отсекателя [US 20030079880 A1, приоритет от 21.11.01], аналогичная вышеописанным конструкциям, в которой изогнутая заслонка клапана имеет выпуклую сферическую уплотняющую поверхность, а посадочное седло клапана - вогнутую коническую уплотняющую поверхность. Эти усовершенствования служат для улучшения герметизации клапана, за счет более эффективного использования разности давлений при прижатии к седлу заслонки, перекрывающей продольный канал в корпусе.The closest in technical essence to the proposed is the design of the shut-off valve [US 20030079880 A1, priority from 21.11.01], similar to the above-described designs, in which the curved damper has a convex spherical sealing surface, and the valve seat has a concave conical sealing surface. These improvements serve to improve the sealing of the valve by making better use of the differential pressure when pressed against the seat of the valve closing the longitudinal bore in the body.

Недостаток данного устройства проявляется как следствие его основного преимущества - при необходимости возобновления работы требуется приложение большего усилия для открытия заслонки.The disadvantage of this device manifests itself as a consequence of its main advantage - if it is necessary to resume work, more effort is required to open the damper.

Задачей настоящего изобретения является разработка трубного клапана-отсекателя для герметизации внутрискважинного пространства при помощи клапана улучшенной конструкции, обеспечивающей облегченное открытие заслонки при запуске добычи из скважины.An object of the present invention is to provide a tubular shut-off valve for sealing downhole space with a valve of improved design that facilitates opening of the valve when starting production from the well.

Указанный технический результат достигается тем, что трубный клапан-отсекатель, содержащий корпус с продольным каналом, гильзу, окруженную пружиной, и клапанное устройство в виде закрепленной на шарнире заслонки, перекрывающей продольный канал, отличающийся тем, что верхняя поверхность заслонки со стороны, диаметрально противоположной шарниру, снабжена выступающей частью, обеспечивающей первоочередной контакт гильзы с заслонкой в точке максимального удаления от шарнира заслонки и выполненной изогнутой с возможностью плавного изменения момента при открытии заслонки.The specified technical result is achieved in that a pipe shut-off valve containing a body with a longitudinal channel, a sleeve surrounded by a spring, and a valve device in the form of a shutter fixed on a hinge, closing the longitudinal channel, characterized in that the upper surface of the shutter on the side diametrically opposite to the hinge , equipped with a protruding part, providing primary contact of the sleeve with the damper at the point of maximum distance from the damper hinge and made curved with the possibility of smoothly changing the moment when the damper is opened.

Благодаря наличию выступающей части на верхней поверхности заслонки, контактирующей с гильзой во время открытия заслонки, гильза начинает контактировать с ней на максимальном удалении от шарнира заслонки, чем достигается максимальный момент открытия.Due to the presence of a protruding part on the upper surface of the damper, in contact with the sleeve during the opening of the damper, the sleeve begins to contact it at a maximum distance from the damper hinge, which achieves the maximum opening torque.

Контактирующая верхняя поверхность заслонки выполнена изогнутой, что способствует выполнению условия начала контакта с гильзой на максимальном удалении от шарнира и облегчает открытие заслонки при запуске добычи из скважины. Изогнутая поверхность может быть выполнена по синусоиде или параболе, либо другой формы.The contacting upper surface of the valve is made curved, which facilitates the fulfillment of the condition of the beginning of contact with the liner at the maximum distance from the hinge and facilitates the opening of the valve when starting production from the well. The curved surface can be made in a sinusoid or parabola, or other shape.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена общая компоновка трубного клапана-отсекателя, продольный разрез; на фиг. 2 - вид сопряжения гильзы и клапана, продольный разрез.The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows the general arrangement of a pipe shut-off valve, longitudinal section; in fig. 2 is a view of the coupling of the sleeve and the valve, a longitudinal section.

К трубному клапану-отсекателю (фиг. 1) подведена гидравлическая управляющая линия 1, присоединенная к корпусу клапана-отсекателя 2 с продольным каналом. Во внутренней полости корпуса 2 расположен поршень 3, под которым размещена сдвигаемая гильза 4, на которую надета пружина 5. В нижней части корпуса 2 установлена уплотнительная задвижка 6 в виде заслонки, вращающаяся на шарнире 7 (фиг. 2) с возможностью перекрытия продольного канала корпуса 2. Верхняя поверхность 10 заслонки 6 со стороны, диаметрально противоположной расположению шарнира 7, имеет выступающую часть, выполненную изогнутой, например, по синусоиде или параболе. Начальный контакт гильзы 4 и задвижки 6 происходит в точке 9, максимально удаленной от шарнира 7. В таком случае создается максимальный момент открытия задвижки 6. Нижний край 8 гильзы 4 выполнен прямым и первоочередность контакта в точке 9 обеспечивается изогнутой формой верхней поверхности 10 заслонки 6. В некоторых вариантах исполнения возможно выполнение нижнего края 8 гильзы 4 со стороны, диаметрально противоположной расположению шарнира 7, с выступающей частью. Форма нижнего края 8 гильзы 4 в этих вариантах может быть любой: прямой, изогнутой или ломаной. При этом условия начального контакта нижнего края гильзы 8 с заслонкой 6 в точке 9 сохраняются.To the pipe shut-off valve (Fig. 1), a hydraulic control line 1 is connected, connected to the body of the shut-off valve 2 with a longitudinal channel. In the inner cavity of the housing 2, there is a piston 3, under which there is a sliding sleeve 4, on which a spring is put on. In the lower part of the housing 2, a sealing valve 6 in the form of a shutter is installed, rotating on a hinge 7 (Fig. 2) with the possibility of overlapping the longitudinal channel of the housing 2. The upper surface 10 of the shutter 6 on the side diametrically opposite to the position of the hinge 7 has a protruding part made curved, for example, along a sinusoid or parabola. The initial contact of the sleeve 4 and the valve 6 occurs at point 9, which is the most distant from the hinge 7. In this case, the maximum opening moment of the valve 6 is created. The lower edge 8 of the sleeve 4 is straight and the priority of contact at point 9 is ensured by the curved shape of the upper surface 10 of the valve 6. In some embodiments, it is possible to make the lower edge 8 of the sleeve 4 on the side diametrically opposite to the position of the hinge 7, with a protruding part. The shape of the bottom edge 8 of the sleeve 4 in these variants can be any: straight, curved or broken. In this case, the conditions for the initial contact of the lower edge of the sleeve 8 with the shutter 6 at point 9 are preserved.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Для открытия уплотнительной задвижки 6 в гидравлическую линию 1 подается заданное давление, которое сдвигает поршень 3, который в свою очередь сдвигает гильзу 4. Контакт гильзы 4 и задвижки 6 происходит в точке 9, максимально, удаленной от шарнира 7. Этот контакт с продолжающимся давлением гильзы 4 создает момент, открывающую задвижку 6.To open the sealing valve 6, a predetermined pressure is supplied to the hydraulic line 1, which displaces the piston 3, which in turn shifts the sleeve 4. The contact of the sleeve 4 and the gate valve 6 occurs at point 9, which is as far as possible from the hinge 7. This contact with the continuing pressure of the sleeve 4 creates a moment that opens the valve 6.

При прекращении подачи давления через гидравлическую линию 1, или при его снижении, гильза 4 и поршень 3 под действием пружины 5 сдвигаются в верхнее положение, в результате чего под действием перепада давления заслонка 6 закрывает отверстие в трубном клапане-отсекателе. Поток жидкости через клапан-отсекатель прекращается.When the supply of pressure through the hydraulic line 1 is stopped, or when it decreases, the sleeve 4 and the piston 3 under the action of the spring 5 are shifted to the upper position, as a result of which, under the action of the pressure drop, the damper 6 closes the hole in the pipe shut-off valve. The flow of liquid through the shut-off valve is stopped.

Указанное решение может быть применено для трубных клапанов-отсекателей с любым типом управления (гидравлическим, механическим, электрическим, магнитным). Проиллюстрированная схема приведена для клапана с гидравлическим управлением, но не исключает возможности использования для клапанов другого типа.This solution can be applied to pipe shut-off valves with any type of control (hydraulic, mechanical, electrical, magnetic). The illustrated diagram is for a hydraulically operated valve, but does not exclude the possibility of use for other types of valves.

Claims

A pipe shut-off valve containing a body with a longitudinal channel, a sleeve surrounded by a spring, and a valve device in the form of a flap fixed on a hinge that closes the longitudinal channel, characterized in that the upper surface of the valve on the side diametrically opposite to the hinge is provided with a protruding part providing priority the contact of the sleeve with the damper at the point of maximum distance from the damper hinge and made curved with the possibility of smoothly changing the moment when the damper is opened.