大通径井下安全阀及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种大通径井下安全阀及其使用方法，用于保证生产安全。安全阀包括控制机构和阀板机构，控制机构包括上接头、活塞、液缸套和大弹簧，在活塞与上接头之间设内密封圈，活塞中圆柱面下部和液缸套下部内表面之间设外密封圈；阀板机构连接在液缸套下端，包括阀座、阀板座以及蝶阀总成，阀板轴通过扭力螺钉与阀板相固定，在阀板座外周设扭簧槽，两个扭簧分别置于扭簧槽中；阀板和阀座之间设密封面，所述的密封面是阀座筒体与去料圆柱体的相贯面，密封面的轴向投影是圆形；阀板径向投影呈部分圆环形。其使用方法包括了最大下深计算方法。由于采用了圆筒与去料圆柱相贯所形成的密封面，提高了井下安全阀的内通径。提高了井下安全阀的内通径。提高了井下安全阀的内通径。

【技术实现步骤摘要】
大通径井下安全阀及其使用方法


[0001]本专利技术属于油田开发井下安全控制工具
，特别是涉及一种大通径井下安全阀及其使用方法，用于控制油井井下产液通道，保证生产安全。

技术介绍

[0002]井下安全阀是一种油田生产井下安全控制工具，在海上油田、地下天然气储气库等井下完井中广泛应用。目前的井下安全阀的阀板都是平板式结构，阀板与阀座的密封面是一个几毫米高度的圆锥面，如中国专利申请号200720112038.3，申请日2007.07.18，专利技术名称“一种带有柱塞式平衡阀的井下安全阀”，由于受井筒内径、井下安全阀外径的限制，这种平板阀结构的井下安全阀的内通径相对较小，如一个外径152mm的井下安全阀，其内通径不会大于69mm，然而对于一些海上的高产油井、高速注采的储气库井，目前的井下安全阀通径小，有时不能满足生产要求。

技术实现思路

[0003]为了解决上述技术问题，专利技术了一种大通径井下安全阀及其使用方法，通过阀板和阀座、液控活塞结构的改进，解决了目前井下安全阀内通径较小的问题，大幅度提高了井下安全阀的内通径。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种大通径井下安全阀，包括液压控制机构和阀板机构，所述的液压控制机构包括相套装的上接头、活塞、液缸套和大弹簧，活塞是一个具有一个内台阶和二个外台阶的圆筒体，且活塞上部内径大于活塞中部外径，液缸套内壁上部设扩径台阶，活塞上部置于上接头与液缸套所形成的环空中，在活塞上部内表面与上接头外表面之间设置内密封圈，活塞中圆柱面下部和液缸套下部内表面之间设置外密封圈，内密封圈的内径小于外密封圈的外径，于液缸套和活塞之间的环空中安装大弹簧；上接头、下接头与液缸套金属密封螺纹连接；阀板机构连接在液缸套下端且置于下接头的扩径腔中；阀板机构包括依次相连的阀座、连接套和阀板座以及蝶阀总成，蝶阀总成包括阀板、扭簧、阀板轴和扭力螺钉，阀板和阀板座均设轴孔且阀板轴穿过二者轴孔，阀板轴通过扭力螺钉与阀板相固定，在阀板座外周于轴孔两侧开设扭簧槽，两个扭簧分别置于扭簧槽中，扭簧一端与阀板座相固定另一端与阀板轴相固定；阀板和阀座之间设密封面，所述的密封面是阀座筒体与去料圆柱体的相贯面，密封面的轴向投影是圆形；阀板径向投影呈部分圆环形，部分圆环形的小径大于活塞下部圆柱面外径。
[0006]更进一步地，所述的活塞外部下圆柱面上镀黄铜，黄铜镀层的厚度为0.3～0.5mm，于活塞下端面硫化橡胶，橡胶厚度1～2mm。所述的阀板和阀座之间密封面的中线上各自设置相对的密封圈槽，在阀座上的密封圈槽中硫化密封圈，密封圈高出所述的密封面的高度大于阀板上密封圈槽的深度。所述的阀板上于轴向高处设平衡阀，阀芯孔与阀板轴线平行，阀芯孔设置在阀板轴向投影面过中线靠近轴孔的一侧，阀芯孔下端设内圆锥面与平衡阀芯
下部的外圆锥面相密封，板簧一端固定在阀板上，另一端固定在平衡阀芯下端。所述的平衡阀芯于外圆锥面以上设倒T形内孔，平衡阀芯上端高出阀板上端3～5mm。所述的大弹簧和扭簧均为矩形截面弹簧。
[0007]大通径井下安全阀的使用方法，包括打开阀板液压力的计算方法，其打开阀板的液压力P1按下式计算：
[0008][0009]式中：
[0010]P1－打开阀板的液压力；
[0011]P2－井下安全阀阀板以下预计的最高压力；
[0012]ρ
油
－安全阀控制系统液压油的密度；
[0013]g－重力加速度；
[0014]H－井下安全阀下入深度；
[0015]S2－平衡阀芯密封面积；
[0016]P
沿程
－井下安全阀液压控制管线内液压油的沿程压力损失；
[0017]P
井口
－井口油压；
[0018]S1－井下安全阀活塞面积，按下式计算：S1＝π(D2‑
d2)/4，其中，D为外密封圈外径，d为内密封圈内径；
[0019]F
弹簧
－活塞下端压在平衡阀芯上端时大弹簧的推力；
[0020]F
圈
－外密封圈与内密封圈的总摩擦力；
[0021]ρ
液
－阀板以上油管内井液的平均密度。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0023]1、由于采用了圆筒与去料圆柱相贯所形成的密封面，阀板水平上看呈部分圆环形，与平板阀相比，当其打开时在径向上占的尺寸大幅度减小，从而扩大了井下安全阀的内通径。采用本专利技术技术设计的外径152mm井下安全阀，内径可以达到95mm以上。
[0024]2、由于活塞筒体内外采用了多台阶设计，活塞承压面小，液压控制系统的总体壁厚小，也从另一方面保证了井下安全阀的大通径。
[0025]下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案做进一步描述。
附图说明
[0026]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整地理解本专利技术并容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1是本专利技术的大通径井下安全阀的结构示意图。图中因工具太长，为了展示清楚，对其进行了断开处理，在图中用虚线连接表示。图中用虚线展示了阀板打开状态。
[0028]图2是蝶阀总成结构示意图。
[0029]图3是阀座主视图。
[0030]图4是阀座左视图。
[0031]图5是阀座仰视图，为了清楚起见，图中仅展示了密封面部分。
[0032]图6是图3中D处的局部放大图，图中是阀座密封圈的放大结构示意图。
[0033]图7是阀板的主视图。
[0034]图8是阀板俯视图。
[0035]图9是图7中B
‑
B剖视图。
[0036]图10是图1中A
‑
A剖视图，图中展示了阀板打开状态。
[0037]图11是阀板座主视图。
[0038]图12是图11中A
‑
A剖视图。
[0039]图13是图12中B
‑
B局部断面图，图中展示了扭簧槽结构，图中虚线是扭簧。
[0040]图中：1
‑
上接头，2
‑
内密封圈，3
‑
活塞，4
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液缸套，5
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大弹簧，6
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外密封圈，7
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阀座，8
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连接套，9
‑
阀板座，10
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阀板，11
‑
下接头，12
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平衡阀，21
‑
板簧，22
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平衡阀芯，23
‑
扭簧，24
‑
阀板轴，25
‑
扭力螺钉，31
‑
去料圆柱体，32
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大通径井下安全阀，包括液压控制机构和阀板机构，其特征在于，所述的液压控制机构包括相套装的上接头(1)、活塞(3)、液缸套(4)和大弹簧(5)，活塞是一个具有一个内台阶和二个外台阶的圆筒体，且活塞上部内径大于活塞中部外径，液缸套内壁上部设扩径台阶，活塞上部置于上接头与液缸套所形成的环空中，在活塞上部内表面与上接头外表面之间设置内密封圈(2)，活塞中圆柱面下部和液缸套下部内表面之间设置外密封圈(6)，内密封圈的内径小于外密封圈的外径，于液缸套和活塞之间的环空中安装大弹簧(5)；上接头、下接头(11)与液缸套金属密封螺纹连接；阀板机构连接在液缸套下端且置于下接头的扩径腔中；阀板机构包括依次相连的阀座(7)、连接套(8)和阀板座(9)以及蝶阀总成，蝶阀总成包括阀板(10)、扭簧(23)、阀板轴(24)和扭力螺钉(25)，阀板和阀板座均设轴孔且阀板轴(24)穿过二者轴孔，阀板轴通过扭力螺钉与阀板相固定，在阀板座外周于轴孔两侧开设扭簧槽(131)，两个扭簧分别置于扭簧槽中，扭簧一端与阀板座相固定另一端与阀板轴相固定；阀板和阀座之间设密封面，所述的密封面是阀座筒体与去料圆柱体(31)的相贯面，密封面的轴向投影是圆形；阀板径向投影呈部分圆环形，部分圆环形的小径大于活塞下部圆柱面外径。2.根据权利要求1所述的一种大通径井下安全阀，其特征在于，所述的活塞(3)外部下圆柱面上镀黄铜，黄铜镀层的厚度为0.3～0.5mm，于活塞下端面硫化橡胶，橡胶厚度1～2mm。3.根据权利要求1所述的一种大通径井下安全阀，其特征在于，所述的阀板和阀座之间密封面的中线上各自设置相对的密封圈槽，在阀座上的密封圈槽中硫化密封...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘叶信，吴金枝，
申请(专利权)人：惟其信石油机械天津有限公司，
类型：发明
国别省市：