CN102392619B - 一种油管携带可回收井下安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于石油天然气井内防止井喷、保证油气井措施、安全生产的井下机械工具，更具体地涉及一种油管携带可回收井下安全阀，安全阀包括上接头、阀体和下接头，上接头开有活塞腔I，活塞腔I内设有活塞P1，活塞P1与流管端面I，流管端面I由弹簧支撑，弹簧由阀体内的固件支撑；上接头内部还开有活塞腔II，活塞腔II内设有活塞P2，活塞腔II内还固定设置有一个止动部件，活塞P2内部开有圆柱形孔，圆柱形孔内设有活塞导杆，所述活塞杆与流管端面II一端连接，本发明的安全阀可在打开时有两倍普通单活塞安全阀的活塞面积，而在关闭时却保持同普通安全阀不变的活塞面积，而这也使得了它能有普通安全阀一样的下入深度。

Description

一种油管携带可回收井下安全阀

技术领域：

本发明涉及一种用于石油天然气井内防止井喷、保证油气井措施、安全生产的井下机械工具，更具体地涉及一种油管携带可回收井下安全阀。

背景技术：

近年来，随着能源危机的加剧，各国加大了地下能源的勘探和开发，由于开发环境恶劣，必须采用井下安全阀对井下流体进行有效控制；在对石油天然气井不断的开发过程中发现，其油气成分复杂、腐蚀性大，对井下工具、油套管的腐蚀严重，同时在生产过程中严重危害到人和环境的安全。油管携带式井下安全阀作为生产管柱的一部分被下入井内，通常安装在离井口地表200到1000米的位置，随着生产时间的增加，油管携带式井下安全阀会变得越来越难打开或关闭，而导致这一情况发生的原因可能是由于生产流体带出的地层物质的累积(如焦油，砂，结垢等)，腐蚀问题和安全阀很少被操作这些因素。

目前大多数油管携带式可回收井下安全阀都有一个单一的杆塞，这个活塞可提供一个受力面积，有了这个受力面积就可产生打开安全阀的液推力。虽然生产厂家可为安全阀提供两个及更多的活塞，可是，多活塞设计带来的大活塞面积却限制了安全阀的可下入深度。也有人提出，通过提供一个单一的棒状活塞，可有效的减少活塞面积，而使得安全阀可以下入更深的位置，从而可进一步为这一深度位置以上的所有工具提供保护。但是，小的活塞面积就将导致小的打开操作压力，而小的打开压力将增加安全阀打开失败的风险。如果井下安全阀没被打开，井就无法生产，由于安全阀被下在离地面几百米的位置，则在安全阀需要被打开的时候能够被重新打开就变得非常重要了。

发明内容：

本发明的目的是提供一种油管携带可回收井下安全阀，它可在打开时有两倍普通单活塞安全阀的活塞面积，而在关闭时却保持同普通安全阀不变的活塞面积，而这也使得了它能有普通安全阀一样的下入深度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种油管携带可回收井下安全阀，安全阀包括上接头、阀体和下接头，上接头的一端与阀体一端连接，阀体另一端与下接头一端连接，上接头靠近阀体一端内部开有一个活塞腔I，活塞腔I的顶部设有进油孔，活塞腔I内设有活塞P1，活塞P1远离上接头的一端与流管端面I一端连接，流管端面I另一端由弹簧上端支撑，弹簧另一端由阀体内的固件支撑，其特征在于：所述上接头内部还开有活塞腔II，所述活塞腔II最顶部高于所述塞腔I的最顶部，所述塞腔II顶部连通进油孔，所述活塞腔II内设有活塞P2，所述活塞P2轴向中心线与所述活塞P1轴向中心线平行，所述活塞腔II内还固定设置有一个止动部件，所述止动部件到活塞腔II顶部的距离大于活塞P2的最大高度；所述活塞P2底部开有圆柱形孔，所述圆柱形孔内设有活塞导杆，所述活塞导杆与圆柱形孔之间间隙配合，所述止动部件上开有圆孔，所述活塞导杆远离活塞P2的一端穿过所述止动部件的圆孔与流管端面II一端连接，所述流管端面II另一端由弹簧上端支撑，所述弹簧另一端由阀体内的固件支撑。

本发明提供的一种一种油管携带可回收井下安全阀技术方案中，所述活塞腔I与活塞腔II关于所述阀体轴向中心线对称设置。

本发明提供的另一优选的一种油管携带可回收井下安全阀技术方案中，所述活塞P2轴向中心线与其内部的圆柱形孔轴向中心线重合，所述止动部件圆孔轴向中心线与所述活塞P2轴向中心线重合。

本发明提供的再一优选的一种油管携带可回收井下安全阀技术方案中，所述活塞导杆由直径不同的两段组成，其中一段的直径与所述圆柱形孔直径相同，另一段的直径略大，所述另一端的直径大于止动部件圆孔的直径。

本发明提供的又一优选的一种油管携带可回收井下安全阀技术方案中，当所述活塞P2顶部与活塞腔II顶部密封时，所述活塞导杆小直径的一端端面与所述活塞P2圆柱形孔的顶部接触，另一端的端面与所述止动部件底面平行。

本发明提供的又一优选的一种油管携带可回收井下安全阀技术方案中，所述活塞导杆径向横截面面积小于或等于活塞P2径向横截面面积的一半。

本发明提供的又一优选的一种油管携带可回收井下安全阀技术方案中，所述活塞P1顶部与活塞腔I顶部采用球面密封，所述活塞P2与活塞腔II顶部采用球面密封。

本发明提供的又一优选的一种油管携带可回收井下安全阀技术方案中，所述止动部件圆孔的直径小于活塞P2的直径。

由于采用了上述技术方案，本发明得到的有益效果是：

这是一种用于油管携带可回收井下安全阀新型的液压系统，它可为安全阀的再次重复打开提供两倍于普通安全阀的打开推力。同目前使用的安全阀相比较，这一发明性的设计可使拥有该项发明的安全阀在打开时有双倍普通安全阀的活塞面积，而在关闭时却保持同普通安全阀不变的活塞面积，而这也使得了它能有普通安全阀一样的下入深度。

附图说明

图1为一种油管携带可回收井下安全阀的结构示意图；

图2为一种油管携带可回收井下安全阀的活塞P1结构示意图；

图3为一种油管携带可回收井下安全阀的活塞P2与活塞导杆结合示意图；

图4为本发明活塞P2全关时的状态示意图；

图5为本发明活塞P2半开时的状态示意图；

图6为本发明活塞P2全开时的状态示意图；

图7为本发明活塞P2与活塞导杆整体径向截面图；

其中，1-上接头，2-阀体，3-下接头，4-进油孔，5-活塞腔I，6-流管端面I，7-流管端面II，8-活塞腔II，9-止动部件，10-活塞导杆，活塞P1，活塞P2。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

如图1-7所示，本例发明的一种油管携带可回收井下安全阀，安全阀包括上接头1、阀体2和下接头3，上接头1的一端与阀体2一端连接，阀体2另一端与下接头3一端连接，它们之间通过标准油管螺纹连接，上接头1靠近阀体2一端内部开有一个活塞腔I 5，活塞腔I 5的顶部设有进油孔4，进油孔4与连通有液控管线，用于给安全阀打压，活塞腔I 5内设有活塞P1，所述活塞P1顶部与活塞腔I 5顶部采用球面密封，活塞P1远离上接头1的一端与流管端面I 6一端连接，流管端面I 6另一端由弹簧上端支撑，弹簧另一端由阀体2内固件支撑，以实现安全阀的打开或关闭，上述的安全阀结构以及其实现过程在现有技术中已经运用很成熟；本发明在现有基础上的改进之处在于，在上接头1内部还开有活塞腔II 8，活塞腔I 5与活塞腔II 8关于所述阀体2轴向中心线对称设置，活塞腔II 8最顶部高于所述塞腔I 5的最顶部，塞腔II 8顶部连接进油孔4，进油孔4同时连通活塞腔I 5和活塞腔II 8，活塞腔II 8内设有活塞P2，活塞P2轴向中心线与活塞P1轴向中心线平行，活塞P2与活塞腔II 8顶部采用球面密封，并且是金属面与金属面的球面密封，也就是活塞P2的顶部的凸球面形状，活塞腔II 8与活塞P2接触之处是凹球面形状；活塞腔II 8内还固定设置有一个止动部件9，止动部件9上开有圆孔，止动部件9圆孔的直径小于活塞P2的直径，止动部件9圆孔轴向中心线与活塞P2轴向中心线重合，止动部件9到活塞腔II 8顶部的距离大于活塞P2的最大高度，也就是活塞P2可以在止动部件9隔离出的活塞腔II 8内部的空间内移动，止动部件9对活塞P2起到一个限制位置的作用；活塞P2低部开有圆柱形孔，活塞P2轴向中心线与其内部的圆柱形孔轴向中心线重合，圆柱形孔内设有活塞导杆10，活塞导杆10由直径不同的两段组成，其中一段的直径与圆柱形孔直径相同，另一段的直径略大，如图7所示的小直径这段活塞导杆10径向横截面面积小于或等于活塞P2径向横截面面积的一半，小直径这段活塞导杆10与圆柱形孔之间间隙配合，可以相互滑动，但是保持密封，当活塞P2顶部与活塞腔II顶部密封时，所述活塞导杆10小直径的一端端面与所述活塞P2圆柱形孔顶部的面接触，另一端的端面与所述止动部件9底面平行；活塞导杆10大直径这段的直径大于止动部件9圆孔的直径，活塞导杆10远离活塞P2的一端也就是上述的活塞导杆10小直径的段穿过止动部件9的圆孔与流管端面II 7一端连接，活塞导杆10大直径的一段因为直径大于止动部件9圆孔的直径，所以止动部件9对活塞导杆10也有限制位置的作用，流管端面II 7另一端与弹簧一端连接，弹簧另一端由阀体2内的固件支撑，最后与泄压阀控件相连。

如图4-6是本发明改进的活塞P2的不同位置时安全的状态，图4为活塞P2全关闭时的状态图，图5是活塞P2半开时的状态图，图6是活塞P2全开时的状态图。

本发明的安全阀开启过程：当安全阀处在活塞关闭位置，活塞P1和活塞P2被弹簧完全的支撑到了最上面位置，也就是活塞P1顶部与活塞腔I 5顶部密封，活塞P2顶部与活塞腔II 8顶部密封，这时就形成了球形金属对金属的密封。为了打开井下安全阀，就需要通过地面的控制管线来向安全阀打压，压力同时作用在活塞P1和活塞P2的顶部，由于有两个活塞，所以活塞面积2倍，当来自地面的液压力大于安全阀以下的油压和由弹簧产生的安全阀关闭压力之和时，活塞就将向安全阀打开位置方向移动，如图5所示(部分开启位置)，活塞P2在活塞止动部件停止移动；继续对活塞P1增压，进一步推动安全阀打开，由于P1推动弹簧向下，活塞导杆10下的弹簧活塞P1的弹簧是一个整体，所以活塞导杆10即使已经不受到活塞P2的作用力，也会随着弹簧和流管端面II 7从活塞P2位置伸出并向下移动；当活塞P2停止就受力，也就是流管端面II 7顶部与活塞P2圆柱形孔顶部的面不接触时，则整个总的打开安全阀的活塞面积就将减少至之前的一半，即只有活塞P1受力，继续增压，推动活塞P1向下运动，至到安全阀处于完全打开位置。

本发明的安全阀关闭过程：当来自地面控制管线内的液压被泄掉后，在安全阀以下的油压以及弹簧的回弹力的共同作用下，将推动安全阀的活塞P1和活塞P2向关闭位置方向移动。活塞P1被向上推向关闭位置，弹簧和安全阀底下油压同时向上给一个力，活塞导杆10被向上推移动，但是当安全阀以下的油压增加了，则浮动活塞P2会先受到安全阀底下的油压作用，所以在活塞导杆10将其推上之前提前向上运动至关闭位置。又因为活塞P2在安全阀里的位置比活塞P1高，在活塞P1完全关闭前活塞P2就已经提前完全关闭，因而活塞P2就对安全阀的关闭不构成影响，所以安全阀的关闭压力就只跟活塞P1的面积有关。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种油管携带可回收井下安全阀，安全阀包括上接头(1)、阀体(2)和下接头(3)，上接头(1)的一端与阀体(2)一端连接，阀体(2)另一端与下接头(3)一端连接，上接头(1)靠近阀体(2)一端内部开有一个活塞腔I(5)，活塞腔I(5)的顶部设有进油孔(4)，活塞腔I(5)内设有活塞P1，活塞P1远离上接头(1)的一端与流管端面I(6)一端连接，流管端面I(6)另一端由弹簧上端支撑，弹簧另一端由阀体(2)内的固件支撑，其特征在于：所述上接头(1)内部还开有柱塞腔II(8)，所述柱塞腔(8)最顶部高于所述活塞腔I(5)的最顶部，所述柱塞腔II(8)顶部连通进油孔(4)，所述柱塞腔II(8)内设有活塞P2，所述活塞P2轴向中心线与所述活塞P1轴向中心线平行，所述柱塞腔II(8)内还固定设置有一个止动部件(9)，所述止动部件(9)到柱塞腔II(8)顶部的距离大于活塞P2的最大高度；所述活塞P2底部开有圆柱形孔，所述圆柱形孔内设有活塞导杆(10)，所述活塞导杆(10)与圆柱形孔之间间隙配合，所述止动部件(9)上开有圆孔，所述活塞导杆(10)远离活塞P2的一端穿过所述止动部件(9)的圆孔与流管端面II(7)一端连接，所述流管端面II(7)另一端由弹簧上端支撑，所述弹簧另一端由阀体(2)内的固件支撑；

所述活塞P2轴向中心线与其内部的圆柱形孔轴向中心线重合，所述止动部件(9)圆孔轴向中心线与所述活塞P2轴向中心线重合；

当所述活塞P2顶部与柱塞腔II顶部密封时，所述活塞导杆(10)小直径的一端端面与所述活塞P2圆柱形孔的顶部接触，另一端的端面与所述止动部件(9)底面平行；

所述活塞导杆(10)径向横截面面积小于或等于活塞P2径向横截面面积的一半；

所述活塞P1顶部与活塞腔I(5)顶部采用球面密封，所述活塞P2与柱塞腔II(8)顶部采用球面密封。

2.如权利要求1所述的一种油管携带可回收井下安全阀，其特征在于：所述活塞腔I(5)与柱塞腔II(8)关于所述阀体(2)轴向中心线对称设置。

3.如权利要求1所述的一种油管携带可回收井下安全阀，其特征在于：所述活塞导杆(10)由直径不同的两段组成，其中一段的直径与所述圆柱形孔直径相同，另一段的直径略大，所述另一端的直径大于止动部件(9)圆孔的直径。

4.如权利要求1所述的一种油管携带可回收井下安全阀，其特征在于：所述止动部件(9)圆孔的直径小于活塞P2的直径。