高压浮阀制造技术

高压浮阀用于在井中对井下打孔进行定位，以便控制流体流动，它包括：阀筒，该阀筒有一对侧部密封槽，各槽用于在其中接收外部弹性体密封件；以及多个切除部分，这些切除部分在阀筒的顶端上。阀筒能够进行氮化物热处理，内部部件由1018热轧钢制成。5RF模式柱塞类型阀和5RG模式挡板类型浮阀的尺寸能够改变，以便满足10ksi额定值的高压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高压浮阀
本专利技术总体上涉及一种阀结构。本专利技术特别涉及一种用于在钻杆柱中使用的浮阀，以便在钻井过程中控制流过的流体的流量。
技术介绍
钻杆浮动阀是井下安全阀，它产生屏障，以便防止流体不希望地沿钻杆柱向上流动。在钻油井的孔时，高密度的流体(称为泥浆)通常通过杆柱来泵送，以便帮助钻头穿过地层钻孔。有时，在井孔中的高压能够引起反向循环，并产生称为“井喷”的危险情况。浮阀应用于钻杆中，用于控制流体的流动，因此，流体例如钻孔泥浆能够向下流过杆柱，但是阻止压力下的流体在压力作用下通过钻杆向上返回，例如井喷事件。当沿钻杆柱向下的流体流停止时，在浮阀下面的更高压力(高于在浮阀上方的压力)使得阀保持关闭。因此，防止流体往回沿钻杆柱向上运动。这允许在地面上对钻杆柱进行操作，例如增加或移除钻杆。已经设计了多种形式的浮动控制阀来提供这样的特征：基本不受限制的通过该阀向下流动；以及当来自上方的加压流动循环停止或者井下压力突然升高时快速关闭该阀。这种类型的阀的实例是F模式柱塞类型阀，F模式柱塞类型阀提供了即时关闭功能。当在标准钻孔操作中进行连接或断开连接时，活塞提供了可靠和经济的方式来完全停止回流。该模式能够实现确实瞬时关闭，同时在整个钻孔过程中有一致的流体控制。这种类型的阀的另一实例是G模式全流量挡板类型阀，它有熔模铸造件挡板。它允许完全无阻碍地流过阀，且它的快速打开机构防止切屑在循环停止时进入钻杆柱。另外，当第一接头从孔中升高时，阀完全打开，从而防止拉动湿接头。通过这些挡板，熔模铸造件表面硬化，以便耐磨损。r>现有技术的浮阀在美国专利No.3997009和5379835中公开。BakerLineF模式钻杆浮阀在技术手册No.480-13中公开。通常用于固井操作中的阀和密封组件在美国专利No.4624316和5450903中公开。目前已知和使用的钻杆浮阀不能满足某些条件，且在钻井中遇到操作问题。在某些情况下，例如深水钻孔或在钻非常深的地下井的情况下，钻头和井孔底部可能经受极端的压力和温度。在某些实施例中，压力可能是大约10千磅每平方英寸(ksi)或更大。由于高压，浮阀可能变形并失去它们在管道内的完整性，且不能有效地控制流体的回流。因此，有利的是有一种浮阀，该浮阀可以构造得能够承受来自浮阀的上面或下面的高压，从而使得浮阀在高压条件下并不变形或损坏。
技术实现思路
本专利技术实施例是一种高压浮阀，它包括：阀筒，该阀筒有一对侧部密封槽，各侧部密封槽用于在其中接收外部弹性体密封件；其中，阀筒受到氮化物热处理；在阀筒内的内部部件，其中，阀筒的内部部件由热轧钢制成；且高压浮阀能够承受直到10ksi的压力。在实施例中，一对侧部密封槽位于阀的下游侧。在实施例中，多个切除部分存在于阀筒的顶端处。在实施例中，高压浮阀还包括阀元件，该阀元件包括：阀杆和阀头，其中，在阀筒的内表面和阀头的圆锥形外表面之间的界面角为大约50度至大约60度；以及支承件和引导件，用于将阀元件限制成基本沿浮阀的中心轴线运动。在实施例中，界面角为大约55度。在实施例中，高压浮阀还包括在阀杆和阀头的界面处的圆角。在实施例中，阀头的厚度为大约0.375英寸。在实施例中，阀头的厚度为0.375英寸。在实施例中，阀头的直径为大约2.948英寸。在实施例中，阀头的直径为2.948英寸。在实施例中，阀杆的长度为大约5.148英寸。在实施例中，阀杆的长度为5.148英寸。在实施例中，高压浮阀还包括挡板阀，该挡板阀能够与密封环的下端接合；密封环由保持器套筒来保护；其中，该保持器套筒装配在阀筒中的密封保持器空腔内；燕尾槽位于阀筒中的密封保持器空腔的底部。在实施例中，高压浮阀还包括位于密封保持器空腔的密封表面处的后角。在实施例中，后角为大约3.0度至大约8.0度。在实施例中，后角为大约5.0度。在实施例中，挡板阀的厚度为大约0.418英寸。在实施例中，挡板阀的厚度为0.418英寸。在实施例中，密封保持器空腔的高度为大约0.500英寸。在实施例中，密封保持器空腔的高度为0.500英寸。本专利技术实施例是一种改进的浮阀，用于在井下环境中承受高压。浮阀包括阀筒，该阀筒有一对侧部密封槽，各侧部密封槽用于在其中接收外部弹性体密封件。多个切除部分设置在阀筒的顶端上。对于柱塞类型浮阀，它还包括：阀元件，该阀元件包括阀杆和阀头；以及支承件和引导件，用于将阀元件限制成基本沿浮阀的中心轴线运动。对于挡板类型浮阀，它还包括挡板阀，该挡板阀向上摆动而与由保持器套筒来保护的密封环的下端接合，该保持器套筒装配在阀筒中的密封保持器空腔内。本专利技术实施例是一种改进的浮阀，该浮阀能够承受直到10ksi的额定压力。在实施例中，将氮化物热处理应用于阀筒，且内部部件由钢制成。在实施例中，内部部件由1018热轧钢制成。在实施例中，侧部密封槽和密封件重新定位得更朝向阀的下游侧；从而保持浮阀的外径不变，并减小阀的内径或喉部。在实施例中，对于柱塞类型浮阀，在阀筒的内表面和阀头的圆锥形外表面之间的角度从50度至60度变化，圆角添加在阀杆和阀头之间的拐角上。在实施例中，引导件朝向浮阀的下游侧重新定位，以便使得用于高压设计的阀保持很容易装配和现场维修。阀杆的长度能够减少，以便防止阀杆从阀的背面伸出，且阀密封盘的半径轮廓进行更新，以便匹配阀杆的轮廓。阀头的厚度增加，以便提高压力承受能力，且阀头的直径减小，以便能够使用新设计的当前生产的弹性体密封件。相应地，阀座界面将根据阀头设计的更新而稍微增加，以便保证与阀筒的充分密封接触。在实施例中，对于挡板类型浮阀，燕尾槽设置在阀筒中的密封保持器空腔的基部处。相对于密封保持器空腔的密封表面而设置后角，以便帮助减少密封保持器挤入阀筒内径中的机会。后角可以是大约3度至大约8度。在优选实施例中，后角α为大约5度。在实施例中，挡板的高度增加，以便减小在升高压力下的应力，且外部密封件重新定位至阀的下游侧，以便减小阀筒在升高压力下的应力。相应地，挡板界面朝向阀的下游侧重新定位，以便能够允许重新定位的侧部密封槽的间隙。密封保持器空腔的高度增加，以便防止与当前生产设计的互换性，且密封保持器空腔的深度增加。改进的浮阀能够承受套杆柱内部的高压。前面已经相当广泛地概述了本专利技术的特征，以便可以更好地理解下面的详细说明。本专利技术的附加特征和优点将后面介绍，它们形成权利要求的主题。附图说明为了获得本专利技术的上述和其它增强和目的，将通过参考在附图中表示的本专利技术特定实施例来更具体地介绍上面简要描述的本专利技术。应当理解，这些附图只表示了本专利技术的典型实施例，因此并不认为是限制本专利技术范围，本专利技术将通过使用附图通过附加特征和细节来介绍，附图中：图1是现有技术的F模式柱塞类型阀的剖视图；图2是根据所述实施例的浮阀的顶端的剖视图；图3是根据所述实施例的F模式柱塞类型浮阀的剖视图；图4是根据所述实施例的阀元件的透视图；图5是现有技术的G模式挡板类型阀的剖视图；图6是根据所述实施例的G模式挡板类型浮阀的剖视图；图7是表示根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压浮阀，包括：/n阀筒，该阀筒有一对侧部密封槽，各侧部密封槽用于在其中接收外部弹性体密封件，其中，阀筒受到氮化物热处理；/n在阀筒内的内部部件，其中，阀筒的内部部件由热轧钢制成；以及/n高压浮阀能够承受直到10ksi的压力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种高压浮阀，包括：
阀筒，该阀筒有一对侧部密封槽，各侧部密封槽用于在其中接收外部弹性体密封件，其中，阀筒受到氮化物热处理；
在阀筒内的内部部件，其中，阀筒的内部部件由热轧钢制成；以及
高压浮阀能够承受直到10ksi的压力。


2.根据权利要求1所述的高压浮阀，其中：所述一对侧部密封槽位于所述阀的下游侧。


3.根据权利要求1所述的高压浮阀，其中：多个切除部分存在于阀筒的顶端处。


4.根据权利要求1所述的高压浮阀，还包括：
阀元件，该阀元件包括阀杆和阀头，其中，在阀筒的内表面和阀头的圆锥形外表面之间的界面角是大约50度至大约60度；以及
支承件和引导件，用于将阀元件限制成基本沿所述浮阀的中心轴线运动。


5.根据权利要求4所述的高压浮阀，其中：所述界面角为大约55度。


6.根据权利要求4所述的高压浮阀，还包括：在阀杆和阀头的界面处的圆角。


7.根据权利要求4所述的高压浮阀，其中：阀头的厚度为大约0.375英寸。


8.根据权利要求4所述的高压浮阀，其中：阀头的厚度为0.375英寸。


9.根据权利要求4所述的高压浮阀，其中：阀头的直径为大约2.948英寸。


10.根据权利要求4所述的高压浮阀，其中：阀头的直径为2.948英寸。


11.根据权利要求4所述的高压...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕玛拉·兰妮·克雷斯，D·N·迪亚兹，S·J·格瑞格，B·M·穆林斯，S·M·西摩，
申请(专利权)人：帕玛拉·兰妮·克雷斯，
类型：发明
国别省市：美国;US