RU2120029C1

RU2120029C1 - Ball cock

Info

Publication number: RU2120029C1
Application number: RU94016956A
Authority: RU
Inventors: Александр Петрович Беляков; Владимир Александрович Кондратьев; Вячеслав Николаевич Малахов
Original assignee: Александр Петрович Беляков
Priority date: 1994-05-10
Filing date: 1994-05-10
Publication date: 1998-10-10

Abstract

FIELD: equipment used in drilling and overhaul of oil, gas and other wells for elimination of formation fluid spouters. SUBSTANCE: ball cock has body accommodating seats, flexible gaskets and ball plug. Body walls have two coaxial smooth holes of the same size. Located in holes are control pins. Two control pins are threaded with ball plug. Locking pins preventing turning of control pins are installed on side of through channel of plug in its hollow. Locking may be made in other way, for instance, by welding of protruding threaded ends. Seats have enlarged passage due to lining of through channel internal surface with strong elastomer, for instance, polyurethane. Flexible gaskets are pressed to seats by thrusting nuts. Control pins have rubber seals. EFFECT: higher reliability in cock control under emergency situations, simple design, and reduced specific metal consumption. 5 dwg

Description

Изобретение относится к оборудованию, используемому в бурении, а также при капитальном ремонте газовых, нефтяных или иных скважин для устранения открытых фонтанов пластовых флюидов. The invention relates to equipment used in drilling, as well as in the overhaul of gas, oil or other wells to eliminate open fountains of formation fluids.

Известен кран шаровой, предназначенный для предотвращения выброса промывочной жидкости и пластовых флюидов, представляющий собой комбинацию шарового крана и обратного клапана, седло которого расположено внутри шаровой пробки (а.с. N 1546615, кл. E 21 B 34/06, 1988 г.). Known ball valve designed to prevent the release of flushing fluid and reservoir fluids, which is a combination of a ball valve and check valve, the seat of which is located inside the ball plug (A.S. N 1546615, class E 21 B 34/06, 1988) .

Основным недостатком конструкции этого устройства является неоправданно большие масса и наружные габариты корпуса, обусловленные вводом шаровой пробки внутрь корпуса через весьма большое отверстие в боковой стенке и последующей установке в нем опорного кольца под подшипник с наружным размером, равным, по крайней мере, диаметру шаровой пробки и резьбовой крышки (12). В таком случае отношение наружного диаметра корпуса (D_к) к наружному диаметру шаровой пробки (D_ш.п.) будет иметь значение от 1,8 до 2, в то время как промышленные аналоги не превышают значения 1,5.The main drawback of the design of this device is the unreasonably large mass and outer dimensions of the housing due to the introduction of the ball plug inside the housing through a very large hole in the side wall and the subsequent installation of a support ring under it for an bearing with an outer dimension equal to at least the diameter of the ball plug and threaded cover (12). In this case, the ratio of the outer diameter of the housing (D _to ) to the outer diameter of the ball plug (D _shp ) will have a value from 1.8 to 2, while industrial analogues do not exceed the value of 1.5.

Устройство обладает также повышенным гидравлическим сопротивлением из-за суженного прохода в шаровой пробке, обусловленного конструкцией заделки уплотнительных элементов (8) в седлах (7). Уплотнительные элементы вводятся в торцевую кольцевую канавку седла, внутренняя концентрическая стенка которой и сужает проход, что создает трудности с наведением и установкой крана шарового на фонтанирующую из труб среду. The device also has increased hydraulic resistance due to a narrowed passage in the ball plug due to the design of the sealing elements (8) in the seats (7). Sealing elements are inserted into the end ring groove of the seat, the inner concentric wall of which narrows the passage, which makes it difficult to point and install a ball valve on the medium flowing from the pipes.

Повышенная металлоемкость удорожает изделие и требует больших физических ручных затрат на его установку в аварийных ситуациях на скважинах. Increased metal consumption increases the cost of the product and requires large physical manual costs for its installation in emergency situations at the wells.

Принимая во внимание, что настоящий кран шаровой является аварийным средством, недостатком его можно считать также возможность управления им только с одной позиции, которая в силу неопределенности положения крана в составе буровых труб (БТ) или насосно-компрессорных труб (НКТ), поднятых над ротором, может быть весьма невыгодной для установки специального ключа. Taking into account that this ball valve is an emergency tool, it can also be considered a disadvantage of being able to control it from only one position, which, due to the uncertainty of the position of the crane in the composition of drill pipes (BT) or tubing (tubing), raised above the rotor , can be very disadvantageous for installing a special key.

Известен также кран шаровой, содержащий корпус цилиндрической формы, внутри которого размещены седла, упругие прокладки и шаровая пробка, имеющая палец управления с кольцевым резиновым уплотнением в отверстии стенки корпуса (Кутепов А. И. и др. Справочник-каталог по оборудованию и инструменту для предупреждения и ликвидации фонтанов, Москва, "Недра", 1981, стр. 38, рис. 1.20. Кран шаровой типа КШЦ). Also known is a ball valve containing a cylindrical body, inside of which are seats, elastic gaskets and a ball plug having a control finger with an annular rubber seal in the opening of the body wall (A. Kutepov et al. Directory for equipment and tools for warning and liquidation of fountains, Moscow, "Nedra", 1981, p. 38, Fig. 1.20. Ball valve type КШЦ).

Палец управления в этом устройстве взаимодействует с шаровой пробкой через шлицевое соединение и удерживается в ступенчатом отверстии стенки корпуса внутренними заплечиками. The control finger in this device interacts with the ball plug through a spline connection and is held in the stepped opening of the housing wall by the inner shoulders.

Однако и эта конструкция обладает почти теми же недостатками, а именно большой металлоемкостью из-за необходимости введения внутрь корпуса двух стаканов, на торцах которых в местах стыка (а он расположен по оси вращения шара и на представленном чертеже явно не обозначен) образованы цилиндрические поверхности за счет смыкания полуотверстий, перпендикулярных оси корпуса, для размещения цапф вращения (цилиндрических поясков) шаровой пробки, суженным проходом в шаровой пробке из-за размещения уплотнительного элемента (4) в торцевой кольцевой канавке седла (1), ограниченными пространственными возможностями по управлению (закрытию) крана в аварийной ситуации. However, this design also has almost the same drawbacks, namely, high metal consumption due to the need to introduce two glasses into the body, at the ends of which at the joints (and it is located along the axis of rotation of the ball and is not clearly indicated in the drawing), cylindrical surfaces are formed behind due to the closure of half-holes perpendicular to the axis of the housing, for placing the trunnions of rotation (cylindrical belts) of the ball plug, narrowed passage in the ball plug due to the placement of the sealing element (4) in the end ring th groove of the saddle (1), limited spatial capabilities for control (closing) of the crane in an emergency.

Кроме того, стаканы усложняют конструкцию и создают определенные трудности технологического характера при изготовлении крана. Существенным моментом здесь является необходимость точного совмещения оси пальца управления (6) с плоскостью стыка стаканов (5) и (13). In addition, glasses complicate the design and create certain technological difficulties in the manufacture of the crane. An essential point here is the need to precisely align the axis of the control finger (6) with the plane of the junction of the glasses (5) and (13).

Даже обеспечив при изготовлении крана эту необходимую точность, сохранить ее при эксплуатации не удается из-за значительных осевых усилий, испытываемых стаканами от одностороннего давления среды. Отверстия в стаканах в месте размещения цапф раздавливаются, шаровая пробка смещается с оси управления пальца (6) и кран, как свидетельствует практика эксплуатации, становится неработоспособным (не открывается или не закрывается). Even having ensured this necessary accuracy in the manufacture of the crane, it is not possible to maintain it during operation due to the significant axial forces experienced by the glasses from unilateral pressure of the medium. The holes in the glasses at the location of the pins are crushed, the ball plug is displaced from the control axis of the finger (6) and the valve, as evidenced by the practice of operation, becomes inoperative (does not open or close).

Цель изобретения - повышение надежности управления краном в экстремальной ситуации, упрощение конструкции и снижение металлоемкости. The purpose of the invention is to increase the reliability of crane control in an extreme situation, simplifying the design and reducing metal consumption.

Цель достигается тем, что в стенках корпуса выполнены два соосных гладких отверстия одного размера, в которых размещены пальцы управления, взаимодействующие с шаровой пробкой и связанные с ней на резьбе, причем резьбовые концы пальцев управления выходят во внутренний проходной канал шаровой пробки и в его полости законтрены, при этом седла по внутренней поверхности футерованы эластомером, а упругие прокладки поджаты к седлам упорными гайками. The goal is achieved by the fact that two coaxial smooth holes of the same size are made in the walls of the housing, in which control fingers are placed that interact with the ball plug and are connected to it on the thread, and the threaded ends of the control fingers extend into the inner passage channel of the ball plug and are locked in its cavity while the saddles on the inner surface are lined with an elastomer, and the elastic gaskets are pressed against the saddles by thrust nuts.

Просмотр библиографических и патентных материалов по фондам библиотек г. Саратова не выявил совокупности заявляемых признаков в данной области техники, что позволяет считать настоящее решение новым (отвечающим критерию "новизна"). Viewing bibliographic and patent materials on the library funds of the city of Saratov did not reveal the totality of the claimed features in this technical field, which allows us to consider the present solution as new (meeting the criterion of "novelty").

Изобретательский уровень заявляемого решения не следует явным образом из уровня техники в области специальной запорной арматуры. The inventive step of the proposed solution does not follow explicitly from the prior art in the field of special valves.

Решение реализуется не простым сочетанием деталей, а еще и приемом изготовления их. В нашем случае шаровая пробка и пальцы управления рассматриваются как отдельная сборка, предшествующая полной сборке крана. Т.е. пальцы вворачиваются до отказа в пробку с определенным натягом, а затем выполняют в их торцах шлицы управления и контровку выступающих внутрь пробки резьбовых концов. The solution is not implemented by a simple combination of parts, but also by the method of manufacturing them. In our case, the ball plug and control fingers are considered as a separate assembly preceding the complete assembly of the valve. Those. the fingers are screwed into the cork with a certain tightness to failure, and then the control slots and the threaded ends protruding into the cork are performed at their ends.

Предлагаемое техническое решение является промышленно-применимым и полезным, так как оно повышает надежность управления краном в экстремальных условиях за счет уменьшения физических затрат на его ручную переноску и наведение на фонтанирующую струю флюида, а также наличием еще одного места для установки съемного ключа после ввинчивания крана с подвеску НКТ. Эти преимущества особо ощутимы при использовании крана в условиях работы бригад по капитальному ремонту скважины, где перекрытие НКТ должно производиться за какие-то считанные секунды. The proposed technical solution is industrially applicable and useful, as it increases the reliability of controlling the crane in extreme conditions by reducing the physical cost of manually carrying it and pointing the fluid to the gushing stream, as well as the presence of one more place for installing a removable key after screwing in the crane with tubing suspension. These advantages are especially noticeable when using the crane in the conditions of work overhaul crews, where the tubing must be shut off in a matter of seconds.

На фиг. 1 представлен осевой диаметральный разрез крана шарового, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3, 4 - виды Б на фиг. 1 для открытого и закрытого положения крана, на фиг. 5 - вид В на фиг. 1 (в увеличении). In FIG. 1 shows an axial diametrical section of a ball valve, FIG. 2 is a section AA in FIG. 1, in FIG. 3, 4 - views B in FIG. 1 for the open and closed position of the valve, FIG. 5 is a view B in FIG. 1 (in magnification).

Кран состоит из корпуса 1, в котором установлена шаровая пробка 2, имеющая два резьбовых отверстия, перпендикулярных оси проходного канала. Резьбовые отверстия в пробке расположены против гладких отверстий в стенках корпуса 1, через которые с наружной стороны в шаровую пробку 2 ввернуты до упора пальцы управления 3. На цилиндрической гладкой части пальцы управления 3 имеют кольцевые резиновые уплотнения, а по торцам, выступающим из корпуса 1, - шлицевые пазы для съемочного ключа. Направление шлицев на обоих пальцах управления 3 совпадает с осью корпуса 1. Поэтому расположение шлицев поперек корпуса дает визуальную информацию о закрытом положении шарового затвора. The crane consists of a housing 1, in which a ball plug 2 is installed, having two threaded holes perpendicular to the axis of the passage channel. The threaded holes in the plug are located against the smooth holes in the walls of the housing 1, through which the control fingers 3 are screwed into the ball plug 2 from the outside. The control fingers 3 have ring rubber seals on the cylindrical smooth part and the ends protruding from the housing 1 - slotted grooves for a film wrench. The direction of the splines on both fingers of the control 3 coincides with the axis of the housing 1. Therefore, the location of the splines across the housing provides visual information about the closed position of the ball valve.

Резьбовые концы пальцев управления 3 выступают во внутренний канал шаровой пробки 2 и имеют в этом месте контровочные элементы 4. С каждого торца корпуса 1 шаровая пробка имеет седло 5, прижимаемое к ней за счет упругой прокладки 6. Вместо прокладок могут использоваться тарельчатые пружины. Прокладка 6 поджимается к седлу гайкой 7. Кольцевые стыки корпуса 1 и седел 5 уплотнены резиновыми кольцами. The threaded ends of the control fingers 3 protrude into the inner channel of the ball plug 2 and have locking elements in this place 4. From each end of the housing 1, the ball plug has a seat 5 pressed against it by means of an elastic gasket 6. Belleville springs can be used instead of gaskets. The gasket 6 is pressed against the saddle with the nut 7. The annular joints of the housing 1 and the saddles 5 are sealed with rubber rings.

Внутренняя поверхность седла футерована прочным эластомером 8. The inner surface of the saddle is lined with durable elastomer 8.

Есть несколько вриантов использования крана в процессе бурения и капитального ремонта скважин. There are several options for using the crane in the process of drilling and workover.

При бурении кран устанавливается под ведущей трубой и находится в открытом положении. При первых признаках начала возникновения открытого фонтанирования бурильщик поднимает буровой инструмент так, чтобы кран располагался над ротором бурового станка и специальным ключом, взаимодействуя с удобно расположенным в этот момент пальцем управления 3, поворачивает его вправо (по часовой стрелке) на 90^o. В процессе ликвидации фонтана, т.е. осуществления целого комплекса мероприятий по задавливанию скважины, например, через трубы, кран шаровой открывается тем же специальным ключом также вращением на 90^o вправо (по часовой стрелке) пальца управления 3.When drilling, the crane is installed under the lead pipe and is in the open position. At the first signs of the occurrence of open gushing, the driller lifts the drilling tool so that the crane is located above the rotor of the drilling rig and a special key, interacting with the control finger 3 conveniently located at this moment, turns it 90 ^° to the right (clockwise). In the process of eliminating the fountain, i.e. the implementation of a whole range of measures for crushing a well, for example, through pipes, the ball valve is opened with the same special key also by rotating 90 ^o to the right (clockwise) of the control finger 3.

В условиях бригад по капитальному ремонту скважин кран шаровой находится на стеллаже в открытом положении. In the conditions of well repair crews, the ball valve is on the rack in the open position.

Во время, например, извлечения НКТ может произойти внезапное снижение уровня задавочной жидкости в скважине, что повлечет за собой открытое фонтанирование. В этом случае бурильщик опускает подвеску НКТ на уровень, удобный для установки шарового крана, а другой член бригады вручную подносит кран от стеллажа до открытого конца подвески НКТ, наводит его на фонтанирующую струю флюида и затягивает трубное резьбовое соединение ручным ключом. После этого этот же или другой член бригады устанавливает специальный ключ на удобный для него палец управления 3 и поворачивает его на 90^o по часовой стрелке, что приводит к установке шаровой пробки 2 в закрытое положение и прекращению выброса флюида из НКТ.During, for example, tubing extraction, a sudden decrease in the level of filling fluid in the well may occur, which will entail open flowing. In this case, the driller lowers the tubing suspension to a level convenient for installing a ball valve, and another team member manually brings the crane from the rack to the open end of the tubing suspension, directs it to the gushing fluid stream and tightens the pipe threaded connection with a hand wrench. After that, the same or another team member installs a special key on the control finger 3 convenient for him and turns it 90 ^° clockwise, which leads to the installation of ball plug 2 in the closed position and the cessation of fluid discharge from the tubing.

Claims

A ball valve containing a cylindrical body, inside which seats, elastic gaskets and a ball plug are located, having a control finger with an annular rubber seal in the hole of the body wall, characterized in that two coaxial smooth holes of the same size are made in the body walls, in which the fingers are placed controls interacting with the ball plug and connected to it on the thread, and the threaded ends of the fingers of the control go into the inner passage channel of the plug and are locked in its cavity, while the seats the inner surface of passageway lined with a durable and resilient elastomer gaskets were compressed to the saddles thrust nuts.