золотниковый кран
Классы МПК: | E21B43/12 способы или устройства для регулирования потока добываемой жидкости или газа в скважинах или к скважинам E21B21/10 клапанные устройства в системах циркуляции бурового раствора E21B34/02 на устьях скважин |
Автор(ы): | Нежельский А.А., Голубенко В.Д., Пархоменко В.Ф. |
Патентообладатель(и): | Нежельский Анатолий Анатольевич, Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Бурение" |
Приоритеты: |
подача заявки:
2000-05-10 публикация патента:
10.08.2002 |
Изобретение относится к оборудованию манифольдов нефтяных и газовых скважин и может быть использовано при бурении и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Золотниковый кран содержит полый корпус с кольцевой камерой с уплотнениями по краям камеры и неподвижный плунжер с выточками, глухими осевыми входными и выходными каналами и поперечными отверстиями в выточках у днища глухих каналов. В положении "Открыто" входные и выходные каналы соединяются через кольцевую камеру в полом корпусе. Корпус соединен шаровым замком с гайкой, с возможностью ее вращения и их совместного перемещения вдоль неподвижного плунжера для перекрытия отверстий в выточках неподвижного плунжера. Суммарная площадь проходного сечения каждого ряда поперечных отверстий равна площади проходного сечения его глухого канала. Выточки на неподвижном плунжере выполнены с заходными фасками и их глубина составляет 0,7-0,85 мм. Уплотнительные кольца в уплотнениях выполнены так, что их натяг по посадочному диаметру неподвижного плунжера составляет 0,8-0,9 от глубины выточки в нем. Обеспечивается повышение надежности работы золотникового крана при снижении сложности обработки контактирующих поверхностей в местах нахождения уплотнений, при работе в условиях прокачки абразивных жидкостей под большим давлением. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Золотниковый кран, содержащий полый корпус с кольцевым каналом и плунжер с выточками, отличающийся тем, что кольцевой канал в полом корпусе выполнен в виде кольцевой камеры с уплотнениями по его краям в полом корпусе, соединяющей в положении "Открыто" выточки в неподвижном плунжере, который выполнен с двумя соосными глухими каналами и поперечными отверстиями в выточках неподвижного плунжера у днища глухих каналов, и соединяющими в положении "Открыто" глухие каналы неподвижного плунжера, а полый корпус соединен при помощи шарового замка с гайкой, с возможностью ее вращения и их совместного перемещения вдоль неподвижного плунжера и перекрытия отверстий в выточках этого плунжера, причем суммарная площадь проходного сечения каждого ряда поперечных отверстий в выточках неподвижного плунжера равна площади проходного сечения его глухого канала, а выточки на неподвижном плунжере выполнены с заходными фасками и их глубина составляет 0,7-0,85 мм. 2. Золотниковый кран по п.1, отличающийся тем, что уплотнительные кольца в полом корпусе установлены с натягом по наружному диаметру плунжера, составляющему 0,8-0,9 от глубины выточки в неподвижном плунжере, а глубина кольцевой камеры в полом корпусе и ширина поперечных отверстий в выточках неподвижного плунжера выполнены достаточными для прохождения через них частиц шлама прокачиваемой жидкости, например, с размером сечения 8-8 мм.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к оборудованию обвязки цементировочных агрегатов, а именно к запорным устройствам в системе устье скважины-пласт, и может быть использовано при бурении, цементировании и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Известны пробковые краны, угловые дроссели и кран-дроссель [Кочелевский Ю. М. "Современные конструкции трубопроводной арматуры для нефти и газа". Справочное пособие. Второе издание, переработанное и дополнительное. Москва. Недра, 1976, с. 135-149]. Основными элементами пробковых кранов является литой или кованный корпус, в котором установлена коническая или цилиндрическая пробка с поперечным каналом и уплотнениями. Недостатками этих кранов являются невозможность ручного управления или при давлении свыше 6-7 МПа, недостаточная герметичность и долговечность. Известен угловой дроссель, включающий полый корпус, фланцы, установленные в корпусе подпружиненные диски с овальными каналами, поворотную втулку-вращатель [авт. св. СССР 1104239 А, кл. Е 21 В 33/03, 43/12, 1982]. Недостатками угловых дросселей (кранов) является их угловое исполнение, значительные усилия управления, требующие применения механизированных приводов и значительная масса, без привода. Известны золотниковые устройства, применяемые в машиностроении [Н.М. Кучер "Металлорежущие станки". Машиностроение, М., 1964 г., с. 671]. Золотниковые устройства включают полый корпус (или гильзу, в корпусе), снабженный рядом кольцевых канавок, связанных с трубопроводами гидравлической системы и плунжер с выточками. При осевом перемещении плунжера его выточки соединяют кольцевые канавки в корпусе, и соответственно трубопроводы, связанные с этими канавками. Осевое перемещение плунжера осуществляется механически или иным способом. Недостатки заключаются в том, что эти золотниковые устройства, для обеспечения их герметичности требуют высокой точности изготовления (зазор 0,004![золотниковый кран, патент № 2186952](/images/patents/284/2186022/247.gif)
![золотниковый кран, патент № 2186952](/images/patents/284/2186020/8226.gif)
1) исключается повреждение уплотнительных колен 3 при перемещении корпуса 1 вдоль плунжера 5 под давлением при прохождении колец 3 через выточки 8 с отверстиями 10;
2) исключается передача вращения гайки 12 на полый корпус 1, который может совершать только возвратно-поступательное движение по неподвижному плунжеру, что также улучшает условия paбoты уплотнений 3;
3) обеспечивается минимальное сопротивление возвратно-поступательному перемещению подвижного корпуса 1 по плунжеру 5, которое определяется только трением в уплотнениях и в резьбе гайки, что позволяет при усилии от руки легко осуществлять операции по закрытию-открытию золотникового крана под давлением 70 МПа и более;
4) обеспечивается высокая долговечность золотникового крана за счет уменьшения износа поперечных отверстий 10 и 11 струей абразивной жидкости. При меньших размерах поперечных отверстий 10 и 11 возрастает их износ (т. к. увеличивается скорость потока жидкости), а при больших - уменьшается прочность плунжера 5 в сечениях по отверстиям. Как показали, проведенные испытания экспериментального образца золотникового крана, стойкость уплотнений превышает 500 час, при долговечности золотникового крана более 1200 часов, что на порядок превышает долговечность пробковых кранов. Кроме того, применение винтовой пары (шток 5 и гайка 12) позволяет производить плавное закрытие-открытие золотникового крана под давлением, что особенно важно в промысловой практике, особенно при опрессовке обсадных колонн.
Класс E21B43/12 способы или устройства для регулирования потока добываемой жидкости или газа в скважинах или к скважинам
Класс E21B21/10 клапанные устройства в системах циркуляции бурового раствора
Класс E21B34/02 на устьях скважин