一种石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀制造技术

一种石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀，包括阀体组件、阀芯组件，阀芯组件滑动设置在阀体组件中；阀体组件中以上下叠置的方式固定设置有若干阀座，阀芯组件以上下叠置的方式固定设置有若干阀芯，阀座与阀芯配合，构成多级串联设置的缝隙节流锥环、回流腔；当超高压流体流经超高压节流阀时，经多级串联的缝隙节流锥环及回流腔的节流，每级缝隙节流锥环及回流腔所承受的压力极大降低，使得节流阀的冲蚀问题得到极大改善；阀芯组件两端支撑导向的设计，极大提高了节流阀的抗振性能；阀芯与阀座间采取最小安全节流间隙设计，即使阀芯发生断裂，阀芯与阀座间仍保持有最小节流间隙，不会堵塞节流通道，因此不会对高压泵和测试设备产生冲击破坏。备产生冲击破坏。备产生冲击破坏。

【技术实现步骤摘要】
一种石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀


[0001]本专利技术涉及石油钻探及开采高压泵测试用超高压阀门
，具体涉及一种石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀。

技术介绍

[0002]石油钻探及开采用高压泵在生产过程中需进行带压测试，测试过程中需用到超高压节流阀作为流体控制设备，对高压泵输出的压力、流量进行控制；随着石油开采深度的增加，现有石油钻探及开采用高压泵的输出压力已高达140MPa，高压节流阀在如此高的流体压力下单独使用时，流体流经高压节流阀的速度极高，因此对高压节流阀的冲蚀问题异常严重，导致高压节流阀及其出口连接管路的使用寿面非常短，仅能使用2
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3个月就需更换，而高压节流阀的成本高昂，因此极大影响了油田钻探及开采高压泵的测试成本；另外现有高压节流阀的阀芯结构多采用单端导向支撑，在超高压工况下容易产生流体的冲击振动，造成设备无法正常工作；还有高压节流阀的振动会导致阀芯断裂，断裂的阀芯瞬间堵塞节流通道，对高压泵和测试设备产生巨大冲击破坏，极易导致发生安全事故。
[0003]为解决上述问题，在油田钻探及开采高压泵测试过程中，有同时使用若干个高压节流阀串联工作的方式，通过若干个串联的高压节流阀来分担以往单个高压节流阀独立承担的节流压力，从而降低通过节流阀的流体速度，延长高压节流阀的使用寿命及降低工作中的振动；但此种方式也存在若干问题：一、若干个高压节流阀串联工作其成本极高；二、进行流体压力和流量调节时，需对若干个高压节流阀同步调整，但每个高压节流阀的工作特性存在不一致问题，因此其实际调节控制异常困难，导致高压泵工作特性测试结果不准确；三、由于使用高压节流阀数量多，其整体工作可靠性较差，容易发生设备事故；四、若干个串联的高压节流阀仍然存在阀芯断裂风险。
[0004]由于上述问题的存在，对现有石油钻探及开采高压泵测试带来了极大的困扰，因此如何解决上述问题，已经成为石油钻探及开采高压泵测试用超高压流体控制用节流阀领域迫切需要解决的重大技术难题。

技术实现思路

[0005]为了克服
技术介绍
中的不足，本专利技术公开了一种石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀，采用叠置设计的若干阀座与阀芯，构成多级串联设置的缝隙节流锥环、回流腔结构，来逐级降低流经节流阀的压力，相应的降低了流经节流阀的流体速度，改善了节流阀的冲蚀问题，使得节流阀的使用寿命得以延长；阀芯组件采用两端支撑导向的结构设计，极大增加了阀芯组件的刚性，因此也极大提高了节流阀的抗振性能；阀芯与阀座间采用了最小安全节流间隙设计，即使阀芯发生断裂时，阀芯与阀座间仍保持有最小节流间隙而不会堵塞节流通道，因此避免对高压泵和测试设备产生过大的冲击破坏，确保设备运行的安全性；当调节节流阀时，缝隙节流锥环间隙变大、回流腔容积保持不变，保证了节流阀的线性流量特性和较大的通流能力，使节流阀的控制更加方便及准确；本专利技术的石油钻井高压泵
测试用超高压长寿命节流阀工作压力可超过140MPa。
[0006]为了实现所述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀，包括阀体组件、阀芯组件，阀芯组件滑动设置在阀体组件中；阀体组件中以上下叠置的方式固定设置有若干阀座，阀芯组件上以上下叠置的方式固定设置有若干阀芯，阀座与阀芯配合，构成多级串联设置的缝隙节流锥环、回流腔，缝隙节流锥环出液口侧直径小于进液口侧的直径；缝隙节流锥环用于调节流经高压节流安全阀的流体流量，回流腔使高压流体产生回旋涡流而使其能量衰减，降低高压流体的流速；当超高压流体流经超高压节流安全阀时，经多级串联的缝隙节流锥环及回流腔的节流，其压力及能量逐级降低，因此每级缝隙节流锥环及回流腔所承受的压力极大降低，相应的流经节流阀的流体速度也得到极大降低，使得节流阀的冲蚀问题得到极大改善，使用寿命得以延长；阀芯组件两端支撑导向的结构设计，极大增加了阀芯组件的刚性，因此也极大提高了节流阀的抗振性能；当阀芯组件向上运动时，缝隙节流锥环间隙变大，回流腔容积保持不变，保证了节流阀的线性流量特性和较大的通流能力，使节流阀的控制更加方便及准确。
[0007]进一步的，阀体组件包括阀体、阀盖、上阀套、阀座、出口阀座；阀体中间从上至下依次设有贯穿的上阀套孔、阀体腔、阀座孔、阀体出水孔，阀体腔侧壁设有倾斜的进水口；阀盖固定设置在阀体上端部；上阀套固定设置在上阀套孔中，上阀套上端与阀盖下端抵触；出口阀座固定设置在阀座孔下端面；阀座设置有若干个，以上下叠置的方式固定设置在出口阀座的上端部，最上端的阀座上端与上阀套下端抵触，若干个阀座位于阀座孔中。
[0008]进一步的，阀芯组件包括阀杆、阀芯、出口阀芯；阀杆为台阶杆状；阀芯设置有若干个，以上下叠置的方式固定设置在阀杆下部；出口阀芯固定设置在最下端阀芯的下部。
[0009]进一步的，阀座为短圆环状，其中间从上至下依次设有阀座圆锥孔、阀座腔，阀座圆锥孔的下部直径小于上部直径；阀芯为短圆环状，其外圆上部设有阀芯圆锥面，阀芯圆锥面下部设有阀芯直身面，阀芯圆锥面的下部直径小于上部直径；阀芯圆锥面的回转线长度大于阀座圆锥孔的回转线长度；阀座圆锥孔的内圆面或阀芯圆锥面的外圆面阵列设有若干轴向槽；阀座圆锥孔与阀芯圆锥面配合，形成缝隙节流锥环；阀座腔与阀芯圆锥面及阀芯直身面配合，形成回流腔；超高压节流安全阀工作时，阀芯组件向上运动，缝隙节流锥环间隙变大，由于阀芯圆锥面的回转线长度大于阀座圆锥孔的回转线长度，因此缝隙节流锥环的有效工作长度仅与阀座圆锥孔的回转线长度有关，即缝隙节流锥环间隙变大过程中其有效工作长度保持不变，同时缝隙节流锥环间隙的变化与阀芯组件运动行程为线性关系，最终保证了节流阀的流量调节与阀芯组件运动行程之间的线性关系；另外，当阀芯组件向上运动时，上部阀芯的阀芯圆锥面退出回流腔，下部阀芯的阀芯圆锥面进入回流腔，因此回流腔的总容积不变，从而确保了节流阀始终具有较高通流能力；阀座圆锥孔的内圆面或阀芯圆锥面的外圆面阵列设有若干轴向槽，当阀杆在上阀套腔处长期受到高压流体冲蚀而发生断裂，此时阀芯及阀杆下半部会受到高压流体作用，自动向下运动，即使阀座圆锥孔的内圆面与阀芯圆锥面的外圆面由于意外原因完全接触时，此时阀座圆锥孔的内圆面或阀芯圆锥面的外圆面的轴向槽仍保持有最小节流间隙，不会完全堵塞节流通道，因此避免对高压泵和测试设备产生过大的冲击破坏，确保了设备运行的安全性；阀座圆锥孔和阀芯圆锥面设置的若干径向环槽，在高压流体流过缝隙节流锥环时，若干径向环槽会在缝隙节流锥环中形成若干微观的涡流而使高压流体的能量产生衰减，从而进一步降低高压流体的流速。
[0010]进一步的，上阀套中间从上至下依次设有贯通的超高压组合密封孔、阀杆导向带孔、上阀套阀杆孔、上阀套腔，上阀套腔侧壁均布、倾斜设有若干个上阀套腔进水口，上阀套腔进水口的倾斜方向与阀体的进水口倾斜方向相反，上阀套腔通过上阀套腔进水口与阀体腔连通，上阀套腔进水口的倾斜方向与阀体的进水口倾斜方向相反的结构设计，使高压流体进入超高压节流安全阀时，经过一次变向流动过程，通过变向流动降低高压流体对阀杆的直接冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀，包括阀体组件（1）、阀芯组件（2），阀芯组件（2）滑动设置在阀体组件（1）中；其特征是：阀体组件（1）中以上下叠置的方式固定设置有若干阀座（1.4），阀芯组件（2）上以上下叠置的方式固定设置有若干阀芯（2.2）；阀芯组件（2）两端支撑导向，活动设置在阀体组件（1）中；阀座（1.4）与阀芯（2.2）配合，构成若干级串联设置的缝隙节流锥环（3）、回流腔（4）；缝隙节流锥环（3）出液口侧直径小于进液口侧的直径；当阀芯组件（2）向上运动时，缝隙节流锥环（3）间隙变大，回流腔（4）容积保持不变。2.根据权利要求1所述石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀，其特征是：阀体组件（1）包括阀体（1.1）、阀盖（1.2）、上阀套（1.3）、阀座（1.4）、出口阀座（1.5）；阀体（1.1）中间从上至下依次设有贯穿的上阀套孔（1.1.1）、阀体腔（1.1.2）、阀座孔（1.1.4）、阀体出水孔（1.1.5），阀体腔（1.1.2）侧壁设有倾斜的进水口（1.1.3）；阀盖（1.2）固定设置在阀体（1.1）上端部；上阀套（1.3）固定设置在上阀套孔（1.1.1）中，上阀套（1.3）上端与阀盖（1.2）下端抵触；出口阀座（1.5）固定设置在阀座孔（1.1.4）下端面；阀座（1.4）设置有若干个，以上下叠置的方式固定设置在出口阀座（1.5）的上端部，最上端的阀座（1.4）上端与上阀套（1.3）下端抵触，若干个阀座（1.4）位于阀座孔（1.1.4）中。3.根据权利要求2所述石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀，其特征是：阀芯组件（2）包括阀杆（2.1）、阀芯（2.2）、出口阀芯（2.3）；阀杆（2.1）为台阶杆状；阀芯（2.2）设置有若干个，以上下叠置的方式固定设置在阀杆（2.1）下部；出口阀芯（2.3）固定设置在最下端阀芯（2.2）的下部。4.根据权利要求3所述石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀，其特征是：阀座（1.4）为短圆环状，其中间从上至下依次设有阀座圆锥孔（1.4.1）、阀座腔（1.4.2），阀座圆锥孔（1.4.1）的下部直径小于上部直径；阀芯（2.2）为短圆环状，其外圆上部设有阀芯圆锥面（2.2.1），阀芯圆锥面（2.2.1）下部设有阀芯直身面（2.2.2），阀芯圆锥面（2.2.1）的下部直径小于上部直径；阀芯圆锥面（2.2.1）的回转线长度大于阀座圆锥孔（1.4.1）的回转线长度；阀座圆锥孔（1.4.1）或阀芯圆锥面（2.2.1）阵列设有若干轴向槽；阀座圆锥孔（1.4.1）和阀芯圆锥面（2.2.1）阵列设有若干径向环槽；阀座圆锥孔（1.4.1）与阀芯圆锥面（2.2.1）配合，形成缝隙节流锥环（3）；阀座腔（1.4.2）与阀芯圆锥面（2.2.1）及阀芯直身面（2.2.2）配合，形成回流腔（4）。5.根据权利要求3所述石油钻井高压泵测试用超高压长寿命节流阀，其特征是：上阀套（1.3）中间从上至下依次设有贯通的超高压组合密封孔（1.3.5）、阀杆导向带孔（1.3.4）、上阀套阀杆孔（1.3.3）、上阀套腔（1.3.1），上阀套腔（1.3.1）侧壁均布、倾斜设有若干个上阀套腔进水口（1.3.2），上阀套腔进水口（1.3.2）的倾斜方向与阀体（1.1）的进水口（1.1.3）倾斜方向相反，上阀套腔（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹婷，胡顺，伍闻宇，孔丽丽，陈纪安，樊鹏，
申请(专利权)人：荆州市世纪派创石油机械检测有限公司，
类型：发明
国别省市：