BRPI0904077A2 - válvulas gaveta e conjunto de válvula de gaveta - Google Patents

Abstract

VáLVULAS GAVETA E CONJUNTO DE VáLVULA DE GAVETA. Trata-se de uma válvula gaveta (11) que tem um corpo (13), uma câmara (17) alojada no corpo, uma passagem (15) através do corpo, que intersecciona a câmara, uma gaveta (25) para seletivamente abrir e fechar a válvula, e uma borda (30) na gaveta. A borda (30) pode cortar quaisquer linhas que possam estar dentro da válvula (11) e ainda vedar após o fechamento. A gaveta (25) inclui um rebaixo (29) formado para coletar detritos formados durante o corte da linha.

Description

"VÁLVULAS GAVETA E CONJUNTO DE VÁLVULA DE GAVETA"

Campo da Invenção

Esta invenção está relacionada, em geral, com válvulas gaveta e,em particular, com uma gaveta e face da válvula aperfeiçoadas, delineadaspara cortar uma linha e manter uma vedação através da válvula após o corte.

Antecedentes da Invenção

Durante a produção de petróleo e gás, freqüentemente descemcabos de aço através de algum tipo de válvula gaveta. Idealmente, o cabo deaço é removido do poço antes da válvula gaveta ser fechada. Entretanto, emalgumas situações a remoção do cabo de aço antes do fechamento da válvulanão é possível e a válvula gaveta é fechada sobre o cabo de aço. Válvulasgaveta que tem cabo de aço através dela devem ser capazes de cortar o cabode aço enquanto fecham e manter uma vedação após a válvula estarassentada. Consequentemente, as superfícies vedantes da válvula gavetadevem ser duráveis e capazes de resistir à repetição cíclica; isto é,especialmente verdadeiro para válvulas gaveta usadas na indústria de óleo egás. Visto que, as válvulas são abertas e fechadas freqüentemente eusualmente sob severas condições de operação, a durabilidade das superfíciesde vedação é importante para evitar vazamento e a necessidade defreqüentemente ter que executar manutenção nas válvulas.

Válvulas de gaveta típicas que cortam cabo de aço requerem umaincrustação dura e rígida, tal como Stellite®, na superfície de assentamento. Aincrustação fornece um substrato com uma borda de alta resistência. Materiaisde válvula são geralmente revestidos para melhorar a durabilidade da válvula.Entretanto, deve ser tomado cuidado ao se aplicar a incrustação dura paraevitar danos ao material de revestimento da válvula. Materiais de incrustaçãosão geralmente não tão duráveis como os materiais da válvula gaveta e podemfacilmente ser riscados ou danificados, e desse modo têm reduzida suacapacidade de vedação.

Descrição da Invenção

Aqui é revelado um conjunto de válvula gaveta que tem um corpode válvula, uma câmara no corpo, e uma passagem formada através do corpoque intersecciona a câmara. A válvula também inclui uma gaveta com primeiroe segundo lados planares, uma abertura ou orifício é formado através domembro entre os lados. A gaveta pode ser movida dentro da câmara paraseletivamente alinhar a abertura com a passagem para o fluxo através daválvula. A gaveta inclui um rebaixo formado no primeiro lado da gaveta naabertura e uma borda adjacente ao rebaixo e rebaixado dentro da abertura. Orebaixo pode ser uma superfície lisa paralela ao primeiro lado e localizadadentro da abertura. Um membro cortante pode opcionalmente ser incluído, istoé, rebaixado dentro da abertura e se projetando nesta. A borda pode serdefinida por uma linha onde duas superfícies se juntam, onde o ângulo entre asduas superfícies é aproximadamente 90°. Alternativamente, a borda pode serdefinida por uma linha onde duas superfícies se juntam, onde o ângulo entre asduas superfícies é aproximadamente 45°. O rebaixo pode se estender ao redorapenas de uma fração da circunferência da abertura. A válvula também podeincluir um assento de válvula anelar fornecido coaxialmente na passagem.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma vista seccional de um conjunto (montagem) deválvula gaveta que tem uma gaveta de acordo com a presente revelação.

A Figura 2 é uma vista superior da gaveta da Figura 1.

A Figura 3 é uma vista de seccional lateral da gaveta da Figura 1ao longo da linha 3-3 da Figura 2.

As Figuras 4a-4e retratam em vista seccional, realizaçõesalternativas de uma superfície cortante da gaveta.

A Figura 5 é uma vista seccio nal de um conjunto de válvulagaveta que tem uma gaveta de acordo com a presente revelação cortando umalinha.

A Figura 6 é um esquemático de um conjunto de cabeça de poçoque tem um conjunto de válvula gaveta como descrito aqui.

Descrição de Realizações da Invenção

A Figura 1 fornece uma vista seccional lateral de uma realizaçãoda válvula gaveta 11. A válvula gaveta compreende um corpo 13 alojando emseu interior uma câmara 17 e uma passagem 15 formada através do corpo 13que intersecciona a câmara 17. Dentro da câmara 17 é mostrada uma gaveta25 que geralmente é um membro planar que tem uma parte sólida 27 e umaabertura 26 formada através da parte sólida 27. A gaveta 25 é seletivamentedeslizante dentro da câmara 17. Os assentos anelares da válvula 21 sãomostrados dispostos coaxialmente na passagem 15, em que cada um tem umaextremidade que se estende para dentro da câmara17. Na realização doconjunto de válvula 11 mostrado na Figura 1, a abertura 26 é alinhada com apassagem 15, desse modo colocando o conjunto de válvula 11 na posiçãoaberta, permitindo o fluxo através da passagem 15.

Enquanto na posição aberta, os assentos de válvula 21 contatam a partesólida ao longo de uma superfície anelar que circunscreve a abertura 26vedando. O contato vedante fornece uma pressão de vedação entre a câmara17 e a passagem 15. A gaveta 25 é móvel seletivamente dentro da câmara 17,por exemplo, por pistões 23 dispostos nas extremidades das hastes deconexão presas a extremidades opostas da gaveta 25. Pressurizar uma dasduas extremidades dos pistões 23 fornece uma força resultante para moverseletivamente a gaveta 25 dentro do conjunto de válvula 11. A gaveta 25 podeser movida para por o conjunto de válvula 11 na posição aberta ilustrada naFigura 1, ou em uma posição fechada mostrada na Figura 6. Outros meios paradeslizar a gaveta 25 através da câmara 17 incluem uma manivela de válvula,meio motor, e um mecanismo de fixação.

Ainda com referência a Figura 1, uma face da válvula 28 defineum lado da gaveta 25 que tem uma abertura 26. Um rebaixo 29 é mostrado naface da válvula 28 e se estende da abertura 26 e ao longo de um tamanho daparte sólida 27 na face da válvula 28. Quando a válvula 11 está na posiçãofechada, o anel de assento 21 estará vedando o ajuste com a face da válvula28 e o rebaixo 29 estará do lado de fora da circunferência do anel de assento21. Opcionalmente, o rebaixo 29 pode se estender ao longo de um segmentoda parte sólida 27. Quando a válvula 11 está fechada, o rebaixo truncado 29pode permitir o anel vedante permanecer em ajuste vedante com a face daválvula 28 com o rebaixo 29 dentro da circunferência do anel de vedação.Contatar a superfície vedante da gaveta com o assento evita o ingressoexcessivo e a entrada de material inapropriado na válvula.

Com referência agora à Figura 2, uma vista lateral de umarealização da gaveta 25 é mostrada. Nesta vista, o rebaixo 29 é mostradoformado na face da válvula 28 e se estende a uma distância do raio externo daabertura 26. Nesta realização, o rebaixo 29 atravessa uma parte dacircunferência da abertura 26. É ilustrado como uma borda 30 se estende aolongo de uma parte da abertura 26, mostrada no exemplo como se estendendoaproximadamente 60. A borda 30 pode coincidir com o rebaixo 29.Opcionalmente, a borda 30 pode se estender ao longo de ou mesmo passar orebaixo 29, tal como, por exemplo, até a circunferência inteira da abertura.Como será discutido em detalhes adicionais abaixo, fechar o conjunto deválvula 11, quando uma linha está no conjunto de válvula 11, corta a linha. Alinha é cortada ao se comprimir a linha com força entre a borda 30 e o raioexterno da passagem 15.

A Figura 3 ilustra uma realização da gaveta 25 em uma vista deseção lateral, a borda 30 se forma ao longo de uma linha onde o rebaixo 29 sejunta ao diâmetro da abertura 26 (ver também Figura 2). A borda 30 érebaixada dentro da abertura 26, assim é afastada da face 28. Na realização daFigura 3, o diâmetro D da abertura 26 não é afetado ou reduzido em diâmetropela presença da borda 30. Opcionalmente, a borda 30 pode incluir um chanfroem sua superfície cortante 30. Detritos de fio ou linha podem ser desprendidosde um membro que é cortado com a borda. O rebaixo 29 adjacente à borda 30fornece um vão para receber quaisquer destes detritos em vez de os detritosserem apertados entre a face da válvula 28 e os assentos da válvula 21. Orebaixo 29 também fornece vão vazio separando as superfícies vedantes dofragmento de fio, formado durante o corte, que se projeta para cima. Assimuma vantagem do rebaixo 29 é evitar vazamento entre a face da válvula 28 eassentos da válvula 21a partir dos detritos de corte.

As Figuras 4a até 4e ilustram realizações alternativas de bordas30 em vistas de seccionais laterais. Na Figura 4a uma lâmina de corte 31a seprojeta dentro da abertura 26a. Como mostrado, a lâmina de corte 31a érecuada a partir da extremidade terminal superior do rebaixo 29a. A lâmina decorte 31a não é posicionada diretamente adjacente ao rebaixo 29a nesteexemplo; preferencialmente ela é espaçada mais distante da face 28a naabertura 26a. A lâmina de corte 30a é mostrada definida por uma linha ondeduas superfícies 32, 34 se encontram. Nesta realização, as superfícies 32, 34se encontram a um ângulo de aproximadamente 45°. A lâmina de corte 31aassim é rebaixada dentro da abertura 26a e se projeta dentro da abertura 26a.A lâmina de corte é espaçada do rebaixo 29a desta forma formando umressalto entre a superfície frontal 32 e o rebaixo 29a.

Opcionalmente, como mostrado na Figura 4b, uma lâmina decorte 31b fornece uma borda 30b que se projeta dentro da abertura 26b e érebaixada da face 28b. Na Figura 4b a borda 30b é formada onde duassuperfícies 36, 38 se juntam a um ângulo de aproximadamente 90°. Deve sersalientado, entretanto, que o presente escopo inclui realizações que têmbordas de superfícies contíguas de menos do que 45° até aproximadamente90°, e incrementos intermediários. A lâmina de corte 31b é espaçada dorebaixo 29b desta forma formando um ressalto entre a superfície frontal 36 e orebaixo 29b.

Na Figura 4c a lâmina de corte 31c é disposta no mesmo planoque a face da válvula 28c e se projeta dentro da abertura 26c. Assim, diferentedas realizações das Figuras 4a, b, d, e e, a lâmina de corte 31c fica deslizantee adjacente ao anel vedante 21 e separada do anel vedante 21 por umaabertura. O lado de trás da lâmina de corte 31c (distai a partir da face daválvula 28c) pode ser angulado em direção oposta da face da válvula 28c paramelhorar a estabilidade da lâmina de corte 31c.

A gaveta 25d da Figura 4d inclui uma lâmina de corte 31 d que seprojeta dentro da abertura 26d. Nesta realização a lâmina de corte 31 d éespaçada da face da válvula 28d para fornecer um rebaixo 29d entre elas. Agaveta 25d não inclui um rebaixo similar ao rebaixo 29 (Figurai).

Na Figura 4e, uma lâmina de corte 31 e também é ilustrada seprojetando dentro da abertura 26e e espaçada da face da válvula 28e. A lâminade corte 31e da Figura 4e inclui lados frontal e traseiro 40, 42 angulados comrespeito à face da válvula 28e. O lado frontal 40 pode ser angulado deaproximadamente 5o até aproximadamente 20°, como ilustrado pelo ângulo a, eo lado traseiro 42 pode ser angulado de aproximadamente 20° atéaproximadamente 75°.

Opcionalmente, a superfície cortante na qual a borda 30 émontada e a gaveta 25 são integralmente formadas de uma única peça em umelemento de corpo único. Assim a borda 30, e quaisquer lâminas de corte 31,podem compreender o mesmo material das partes restantes da gaveta 25.Alternativamente, uma inserção que define a circunferência interna da abertura26 e a borda 30 pode ser formada separada da parte sólida 27. A inserçãopode ser feita do mesmo ou substancialmente o mesmo material da partesólida 27.

Com referência agora a Figura 5, uma vista de seção lateral deum conjunto de válvula 11 da Figura 1 é mostrado em modo de corte. Aqui agaveta 25 é seletivamente movida na direção da flecha A comprimindo umalinha 35 entre sua borda 30 e o raio externo da passagem 15. Aplicar uma forçade corte a gaveta 25 corta a linha 35. Consequentemente, quaisquer detritosexpelidos da linha 35 podem ser capturados no rebaixo 29 desse modoevitando que os fragmentos contatem os assentos da válvula 21 paraassegurar assentamento correto da válvula 11 quando na posição fechada. Alinha 35 pode incluir um cabo de aço, um arame, ou qualquer membroalongado que se estende através de uma válvula gaveta.

Uma vista esquemática de um conjunto de cabeça de poço 37disposto sobre um furo de sondagem 39 é fornecido na Figura 6. O conjunto decabeça de poço 37 inclui um alojamento de cabeça de poço 41, uma árvore deprodução 43 sobre o alojamento 41 e linhas de fluxo 45 conectadas a árvore43. As linhas de fluxo 45 incluem realizações d e conjuntos de válvula 11descritos aqui. É mostrada uma linha 35 que passa através de uma linha defluxo 45, através de um conjunto de válvula 11 e dentro de um furo desondagem 39 via o conjunto de cabeça de poço 37. O conjunto de cabeça depoço 37 pode ser na superfície ou submerso.

Em um exemplo de uso do dispositivo descrito aqui, a linha 35passa através de uma realização de um conjunto de válvula 11 enquanto oconjunto de válvula 11 está em uma posição aberta ou parcialmente aberta.Pode acontecer uma circunstância que requeira que o conjunto de válvula 11seja colocado na posição fechada antes que a linha possa ser removida doconjunto de válvula 11. Com referência a Figura 5, uma gaveta 25 do conjuntode válvula 11, que tem borda 30, é então seletivamente movida de umaposição aberta para uma posição fechada. A gaveta 25 é fechada com forçasuficiente para cortar a linha 35 quando a borda a comprime contra o diâmetroexterno da passagem. Quaisquer detritos criados durante o corte da linha 35são coletados no rebaixo 29 fornecido na gaveta 25. Quando na posiçãofechada, a face da válvula 28 veda internamente um corpo de válvula 13, talcomo contra os assentos da válvula 21, sem detritos capturados entre a faceda válvula 28 e o corpo 13 ou assentos da válvula 21.

Visto que a invenção foi mostrada em uma única forma, deve ficarevidente para indivíduos versados na técnica que ela não é tão limitada, massuscetível a várias mudanças sem se afastar do escopo da invenção. Porexemplo, realizações da gaveta 25 descritas aqui que têm uma borda 30formado em lados opostos da abertura 26.

Claims (17)

1. VÁLVULA GAVETA (11), que compreende:um corpo de válvula (13) que tem uma câmara (17);uma passagem (15) formada através do corpo (13)interseccionando e transversal à câmara (17);uma gaveta (25) que tem primeiro e segundo ladossubstancialmente planares e uma abertura (26) formada através dos lados, agaveta sendo móvel dentro da câmara (17) para seletivamente alinhar aabertura com a passagem (15) para o fluxo através da válvula (11),em que nela é formado um rebaixo (29) no primeiro lado dagaveta (25) na abertura (26); euma borda (30) é adjacente ao rebaixo (29) e rebaixado dentro daabertura (26).

2. VÁLVULA GAVETA, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o rebaixo (29) é definido por uma superfície lisaparalela ao primeiro lado e localizada dentro da abertura (26).

3. VÁLVULA GAVETA, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizada pelo fato de que a válvula gaveta adicionalmente compreendeum membro cortante (31) rebaixado dentro da abertura (26) e que se projetadentro da abertura, em que a borda (30) fica no membro cortante, o membrocortante se junta ao rebaixo (29).

4. VÁLVULA GAVETA, de acordo com qualquer dasreivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a borda cortante (30) édefinida por uma linha onde as duas superfícies (32), (34) se juntam, em que oângulo entre as duas superfícies é aproximadamente 90°.

5. VÁLVULA GAVETA, de acordo com qualquer dasreivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a borda (30) é definida poruma linha onde duas superfícies (32), (34) se juntam, em que o ângulo entre asduas superfícies é aproximadamente 45°.

6. VÁLVULA GAVETA, de acordo com qualquer dasreivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o rebaixo (29) se estendeao redor de apenas uma fração da circunferência da abertura (26).

7. VÁLVULA GAVETA, de acordo com qualquer dasreivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o anel vedante (21)adicionalmente compreende um assento de válvula anelar fornecidocoaxialmente na passagem (15), a gaveta (25) posicionada para alinhar aprimeira e segunda superfícies com a passagem, em que a borda (30) éseparada do anel de vedação por um vão na medida em que a borda passa oanel de vedação enquanto a gaveta é fechada.

8. VÁLVULA GAVETA (11), que compreende:um corpo de válvula (13) que tem uma câmara (17) nele;uma passagem (15) através do corpo (13) interseccionando acâmara (17);uma gaveta (25) deslizante dentro da câmara (17)substancialmente transversal à passagem (15);uma abertura (26) na gaveta (25) seletivamente alinhavei com apassagem (15);em que a gaveta (25) compreende um rebaixo (29) que seestende parcialmente ao redor de uma junção da abertura (26) e o primeirolado da gaveta, e uma borda cortante (30) dentro da abertura em umainterseção do rebaixo e da abertura.

9. VÁLVULA GAVETA, de acordo com a reivindicação 8,caracterizada pelo fato de que a abertura (26) compreende um orifício cilíndricoe a borda cortante (30) é nivelada com a superfície da parede do orifício.

10. VÁLVULA GAVETA, de acordo com qualquer dasreivindicações 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que a válvula gavetaadicionalmente compreende um anel de vedação anelar (21) fornecidocoaxialmente na passagem (15), a gaveta (25) posicionada para alinhar aprimeira e segunda superfícies com a passagem, e a borda (30) é separada doanel de vedação por um vão conforme a borda passa o anel de vedaçãoenquanto a gaveta é fechada.

11. CONJUNTO DE VÁLVULA DE GAVETA (11), quecompreende:um corpo oco (13) alojando uma câmara (17) no corpo;uma passagem de fluxo de fluido (15) que passa através do corpointerseccionando a câmara (17);um membro de gaveta substancialmente planar (25) que temuma primeira face de válvula e uma segunda face de válvula em lados planaresopostos, e um orifício formado através do membro de gaveta entre a primeiraface de válvula até a segunda face de válvula;em que um ressalto é localizado no orifício e se estende ao redorde uma parte do perímetro do orifício, em que o ressalto é espaçado doprimeiro lado do orifício por uma distância selecionada, e a parte interna doressalto define uma borda (30).

12. CONJUNTO DE VÁLVULA DE GAVETA, de acordo com areivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a válvula gavetaadicionalmente compreende um rebaixo (29) formado no primeiro ladoadjacente ao ressalto.

13. CONJUNTO DE VÁLVULA DE GAVETA, de acordo comqualquer das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o ressaltodefine uma borda (31) tem superfícies frontal e traseira e se projeta dodiâmetro externo do furo para dentro do orifício ao longo de linhassubstancialmente paralelas à face da válvula, e a superfície frontal é maispróxima ao ressalto.

14. CONJUNTO DE VÁLVULA DE GAVETA, de acordo com areivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a superfície frontal doelemento cortante (31) é oblíqua à face da válvula.

15. CONJUNTO DE VÁLVULA DE GAVETA, de acordo comqualquer das reivindicações 13 e 14, caracterizado pelo fato de que a facefrontal do elemento cortante (31) é inclinada aproximadamente 5o aaproximadamente 20° a partir do diâmetro externo do orifício.

16. CONJUNTO DE VÁLVULA DE GAVETA, de acordo comqualquer das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que a facetraseira do elemento cortante (31) é inclinada aproximadamente 45° aaproximadamente 90° a partir do diâmetro externo do orifício.

17. CONJUNTO DE VÁLVULA DE GAVETA, de acordo comqualquer das reivindicações 11 a 16, caracterizado pelo fato de que a válvulagaveta (11) é acoplada a um conjunto de cabeça de poço (41).