RU81991U1

RU81991U1 - BALL VALVE

Info

Publication number: RU81991U1
Application number: RU2008142714/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Дидик; Роман Александрович Изместьев; Виктор Федорович Пархоменко; Владимир Дмитриевич Голубенко
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество Научно-Производственное Предприятие "Роснефтегазинструмент"
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2009-04-10

Abstract

1. Кран шаровой, содержащий корпус с осевым каналом, запорный шар с отверстием и расположенными диаметрально пазом и лыской, шпиндель управления с торцовым кулачком и многогранным глухим отверстием, конусные нижнее и верхнее седла, подъемную пружину, ограничитель поворота и съемный поворотный ключ, отличающийся тем, что ограничитель поворота выполнен в форме цилиндрического сегмента с секторным упорным выступом, взаимодействующим со ступенчатой лыской запорного шара, и с дугообразным ребром, а в корпусе выполнена внутренняя кольцевая канавка, в которую вставлено дугообразное ребро ограничителя поворота. ! 2. Кран шаровой по п.1, отличающийся тем, что седла оснащены внутренними конусными канавками нормально поверхности конусов по окружности касания с запорным шаром с соотношением в=(1,5…2)a, где а=2…3 мм - ширина и в - глубина канавок, в которые установлены герметизирующие кольца из эластичного с низким коэффициентом трения материала, например фторопласта. ! 3. Кран шаровой по п.1, отличающийся тем, что поджимная пружина выполнена в форме кольца прямоугольного сечения из упругой пластмассы, например полиуретана.1. Ball valve comprising a housing with an axial channel, a locking ball with a hole and diametrically groove and flat, a control spindle with an end cam and a multi-faceted blind hole, tapered lower and upper saddles, a lifting spring, a rotation limiter and a removable rotary key, characterized in that the rotation limiter is made in the form of a cylindrical segment with a sector thrust projection interacting with a stepped flat of the locking ball and with an arcuate rib, and an inner annular Navka into which the arcuate rib rotation limiter. ! 2. Ball valve according to claim 1, characterized in that the saddles are equipped with internal conical grooves normally on the surface of the cones along the tangent circle with a locking ball with a ratio of b = (1.5 ... 2) a, where a = 2 ... 3 mm is the width and in - the depth of the grooves in which the sealing rings are made of elastic material with a low coefficient of friction, for example fluoroplastic. ! 3. Ball valve according to claim 1, characterized in that the compression spring is made in the form of a rectangular ring of elastic plastic, such as polyurethane.

Description

Полезная модель относится к устройствам для бурения нефтяных и газовых скважин, конкретно к запорным устройствам в системе буровая колонна - циркуляционная система бурового раствора.The utility model relates to devices for drilling oil and gas wells, specifically to shut-off devices in a drill string-circulation system of a drilling fluid system.

Известен кран шаровой (The COMPOSIT CATALOG of oilfield EQUIPMENT & sepvices BJG BOOK, 2000, с.848 и 849), содержащий корпус с осевым каналом, запорный шар с осевым отверстием, верхний и нижний герметизирующие седла, шпиндель управления, ограничитель поворота запорного шара (шпинделя) и тарельчатую поджимную пружину.Known ball valve (The COMPOSIT CATALOG of oilfield EQUIPMENT & sepvices BJG BOOK, 2000, p. 848 and 849), comprising a housing with an axial channel, a locking ball with an axial bore, upper and lower sealing seats, a control spindle, a rotation limiter of the locking ball ( spindle) and Belleville spring.

Недостатком этого крана является то, что для достижения требуемой герметичности между запорным шаром и герметизирующими седлами, например, при давлении до 1000 атм. требуется высокоточное изготовление указанных деталей, что удорожает, при этом во время эксплуатации от воздействия абразивного бурового раствора в результате трения шара о седла герметичность быстро нарушается, а также установленный в сквозном отверстии корпуса поперечно ограничитель поворота запорного шара также может быть источником негерметичности. Кроме этого тарельчатая поджимная пружина при полном сжатии склонна к разрушению.The disadvantage of this valve is that in order to achieve the required tightness between the locking ball and the sealing seats, for example, at a pressure of up to 1000 atm. high-precision manufacturing of these parts is required, which makes it more expensive, during operation, leakage due to abrasive drilling fluid due to friction of the ball on the saddles quickly breaks down, and the turn limiter installed in the through hole of the housing transversely can also be a source of leakage. In addition, the cup-shaped spring with compression is prone to destruction.

Все это снижает надежность крана.All this reduces the reliability of the crane.

Известно устройство для герметизации внутритрубного пространства бурильной трубы (A.c.SU №1680953 А1, Е21В 34/02, 30.09.91), которое фактически является краном шаровым, содержащее корпус с осевым каналом, запорный шар с осевым отверстием, верхний и нижний герметизирующие седла, шпиндель управления и ограничитель (плавающую накладку) поворота шара шпинделя.A device is known for sealing an inner tube space of a drill pipe (AcSU No. 1680953 A1, ЕВВ 34/02, September 30, 91), which is actually a ball valve, comprising a housing with an axial channel, a locking ball with an axial hole, upper and lower sealing seats, a spindle control and limiter (floating pad) rotation of the spindle ball.

В этом устройстве (кране) ограничитель поворота в форме плавающей накладки полностью расположен внутри корпуса, поэтому негерметичность исключается. Однако проблема потери герметичности от воздействия бурового раствора остается, кроме этого запорный шар может быть заклинен из-за перекоса ограничителя поворота при воздействии на него секторного выступа.In this device (crane), the rotation limiter in the form of a floating lining is completely located inside the housing, so leakage is eliminated. However, the problem of loss of tightness from exposure to the drilling fluid remains, in addition, the locking ball can be jammed due to the skew of the rotation limiter when exposed to a sector ledge.

Все это также снижает надежность работы устройства (крана).All this also reduces the reliability of the device (crane).

Задачей полезной модели является повышение надежности работы крана путем устранения абразивного износа при прокачке бурового раствора и устранения заклинивания ограничителя поворота.The objective of the utility model is to increase the reliability of the crane by eliminating abrasion during pumping of the drilling fluid and eliminating jamming of the rotation limiter.

Это достигается тем, что в кране шаровом, содержащем корпус с осевым каналом, запорный шар с отверстием и расположенными диаметрально пазом и лыской, шпиндель с торцевым кулачком и многогранным глухим отверстием, конусные нижнее и верхнее седла, ограничитель поворота выполнен в форме цилиндрического сегмента с секторным упорным выступом, взаимодействующим со ступенчатой лыской запорного шара, и с дугообразным ребром, а в корпусе выполнена внутренняя кольцевая канавка, в которую вставлено дугообразное ребро.This is achieved by the fact that in a ball valve containing a housing with an axial channel, a locking ball with a hole and diametrically groove and flat, a spindle with an end cam and a multi-faceted blind hole, tapered lower and upper saddles, a rotation limiter is made in the form of a cylindrical segment with a sector a persistent protrusion interacting with a stepped flat of the locking ball and with an arcuate rib, and an inner annular groove is made in the housing, into which an arcuate rib is inserted.

Кроме этого седла оснащены внутренними конусными канавками нормально поверхности конусов по окружности касания с запорным шаром с соотношением в=(1,5...2)а, где а=2...3 мм - ширина и в - глубина канавок, в которые установлены герметизирующие кольца и эластично с низким коэффициентом трения материала, например, фторопласта.In addition, the saddles are equipped with internal conical grooves on the normal surface of the cones around the tangent circle with a locking ball with the ratio b = (1.5 ... 2) a, where a = 2 ... 3 mm is the width and b is the depth of the grooves into which sealing rings are installed and elastically with a low coefficient of friction of the material, for example, fluoroplastic.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами, где: на фиг.1 показан разрез крана в положении «открыто», на фиг.2 - в положении «закрыто», на фиг.3 - сечение А-А фиг.1, на фиг.4 -сечение Б-Б фиг.1 и на фиг.5 - вид В фиг.2.The essence of the proposed utility model is illustrated by drawings, where: in Fig. 1 shows a section of the crane in the "open" position, in Fig. 2 - in the "closed" position, in Fig. 3 - section A-A of Fig. 1, in Fig. 4 section B-B of figure 1 and figure 5 is a view In figure 2.

Кран шаровой содержит корпус 1 с осевым каналом 2 с размещенными в нем с возможностью поворота запорным шаром 3 с осевым отверстием 4, конусными седлами 5 и 6, поджимаемые резьбовой The ball valve contains a housing 1 with an axial channel 2 with rotatable locking ball 3 with an axial hole 4, tapered seats 5 and 6, pressed by a threaded

втулкой 7 через пружинное кольцо прямоугольного сечения 8, шпинделем управления 9, размещенным с возможностью поворота в радиальном отверстии корпуса 1, и ограничителем поворота 10.sleeve 7 through a spring ring of rectangular cross section 8, a control spindle 9, placed rotatably in the radial hole of the housing 1, and a rotation limiter 10.

Шар 3 оснащен пазом 1], взаимодействующим с торцевым кулачком 12 шпинделя 9, а с противоположной стороны - ступенчатой лыской 13, взаимодействующей с секторным выступом 14 ограничителя 10.Ball 3 is equipped with a groove 1], interacting with the end cam 12 of the spindle 9, and on the opposite side - step flat 13, interacting with the sector ledge 14 of the limiter 10.

Ограничитель 10 оснащен по дуге ребром 15, взаимодействующим с кольцевой канавкой 16, а грани 17 и 18 выступа 14 взаимно перпендикулярны.The limiter 10 is equipped in an arc with a rib 15 interacting with the annular groove 16, and the faces 17 and 18 of the protrusion 14 are mutually perpendicular.

Шпиндель 9 оснащен глухим многогранным отверстием 19 под ключ 21.The spindle 9 is equipped with a blind multi-faceted hole 19 turnkey 21.

Седла 5 и 6 по окружностям сопряжения с шаром 3 оснащены конусными канавками, в которых расположены герметизирующие кольца 20 из упруго-эластичного материала, например фторопласта.The saddles 5 and 6 along the circumferences of the interface with the ball 3 are equipped with conical grooves in which the sealing rings 20 are made of an elastic material, for example fluoroplastic.

Пружинное кольцо выполнено из упругого материала, например полиуретана.The snap ring is made of an elastic material, such as polyurethane.

Корпус 1 оснащен резьбами или другими устройствами, например, фланцами для подсоединения к элементам буровой колонны или иному трубопроводу.The housing 1 is equipped with threads or other devices, for example, flanges for connection to the elements of the drill string or other pipeline.

Кран работает следующим образом.The crane works as follows.

Кран подсоединяется к бурильной трубе, находящейся в скважине и к ведущей буровой трубе, устанавливается ключом в положение «открыто» (фиг.1) до совмещения канала 2 с отверстием 4 путем поворота шара 3 при взаимодействии кулачка 12 шпинделя 9 с пазом 11 шара, до упора лыски 13 в грань 17 ограничителя 9 (фиг.3). Затем ключ 21 удаляется и кран, вращаясь вместе с буровой оснасткой, опускается вниз в обсадную колонну и через него прокачивается буровой раствор или иная жидкость.The crane is connected to the drill pipe located in the borehole and to the leading drill pipe, is set with the key to the "open" position (Fig. 1) until the channel 2 coincides with the hole 4 by turning the ball 3 when the cam 12 of the spindle 9 interacts with the ball groove 11, until emphasis flats 13 in the face 17 of the limiter 9 (figure 3). Then the key 21 is removed and the crane, rotating together with the drilling equipment, is lowered down into the casing and drilling fluid or other fluid is pumped through it.

При возникновении аварийной ситуации или по другой необходимости, кран вместе с буровой колонной извлекается из обсадной трубы (ротора), в многогранное отверстие шпинделя 9 вставляется ключ 21 и устанавливается шар 3 в положение «закрыто» (фиг.2) вращением шара 3 до упора лыски 13 с гранью 18 с другой стороны (фиг.4).In the event of an emergency or for any other need, the crane together with the drill string is removed from the casing (rotor), a key 21 is inserted into the multi-faceted hole of the spindle 9 and the ball 3 is set to the “closed” position (figure 2) by rotating the ball 3 to the stop of the flat 13 with face 18 on the other hand (FIG. 4).

При этом шар 3, находясь между двумя кольцами 20 (фиг.2), плавно без заеданий проворачивается с меньшим крутящим моментом, а при наличии давления жидкости с какой-либо стороны сжимает с торца кольцо 20 вплоть до контакта с каким-либо седлом 5 или 6, чем обеспечивается полная герметизация.In this case, the ball 3, being between two rings 20 (Fig. 2), rotates smoothly without jamming with less torque, and in the presence of fluid pressure from either side compresses ring 20 from the end face until it contacts any saddle 5 or 6, which ensures complete sealing.

Кроме этого пружинное кольцо 8, сжатое до предела, не разрушается, так как в нем отсутствуют изгибные напряжения.In addition, the spring ring 8, compressed to the limit, is not destroyed, since there are no bending stresses.

Таким образом повышается надежность работы крана, что весьма актуально при бурении, где необходимо обеспечение функциональности для всего периода бурения.Thus, the reliability of the crane increases, which is very important when drilling, where it is necessary to ensure functionality for the entire drilling period.

Одновременно ограничитель поворота 10, зафиксированный ребром 15 в кольцевой канавке 16 корпуса 1, не препятствует вращению шара 3, т.к. исключены какие бы то либо перекосы.At the same time, the rotation limiter 10, fixed by rib 15 in the annular groove 16 of the housing 1, does not interfere with the rotation of the ball 3, because any distortions are excluded.

Claims

1. Ball valve comprising a housing with an axial channel, a locking ball with a hole and diametrically groove and flat, a control spindle with an end cam and a multi-faceted blind hole, tapered lower and upper saddles, a lifting spring, a rotation limiter and a removable rotary key, characterized in that the rotation limiter is made in the form of a cylindrical segment with a sector thrust projection interacting with a stepped flat of the locking ball and with an arcuate rib, and an inner annular Navka into which the arcuate rib rotation limiter.

2. Ball valve according to claim 1, characterized in that the saddles are equipped with internal conical grooves normally on the surface of the cones along the tangent circle with a locking ball with a ratio of b = (1.5 ... 2) a, where a = 2 ... 3 mm is the width and in - the depth of the grooves in which the sealing rings are made of elastic material with a low coefficient of friction, for example fluoroplastic.

3. Ball valve according to claim 1, characterized in that the compression spring is made in the form of a rectangular ring of elastic plastic, such as polyurethane.