CN103308260B - 单向阀的承压检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水泥式浮箍和浮鞋的单向阀的承压能力检测装置，包括：封头，其具有封闭端、敞开端以及形成在两端之间的侧壁，在侧壁上设有定位环和能沿径向运动的挡块；套在封头上的滑套，包括滑套弹簧以及形成在滑套内壁上的定位槽；容纳在封头内腔内的中空本体，其中可容纳单向阀阀座，在本体侧壁上设有容纳槽；以及用于与单向阀相连以进行检测的测试嘴。滑套能在第一位置和第二位置之间轴向运动，当滑套处在第一位置时，挡块径向向外地进入到定位槽中，允许本体沿轴向进入到封头的内腔中。当滑套处在第二位置时，挡块被滑套的内壁径向向内地压入到容纳槽中，限制了本体沿轴向的运动。

Description

单向阀的承压检测装置及方法

技术领域

本发明涉及用于检测单向阀的承压能力的装置及方法，该单向阀尤其可用于油田固井作业的水泥式浮箍浮鞋中。

背景技术

在油田开采中，水泥式浮箍浮鞋的承压密封性能对保证固井作业的顺利进行十分重要。单向阀是水泥式浮箍浮鞋中的核心部件，其承压能力直接影响产品的性能。因此，需要对单向阀的承压能力进行检测。

目前的检测方法是将单向阀用水泥固定在水泥式浮箍和浮鞋的外壳内，然后对成品浮箍浮鞋进行整体式试压检测。其中，封闭外壳的一端并连接试压泵，对其进行注水打压，然后观察外壳的另一端是否发生泄漏或变形。然而，由于用水泥固定后单向阀无法从外壳中取出，因此如果在试压过程中单向阀出现失效，将导致整套浮箍浮鞋作废，造成了极大的浪费。另外，由于水泥式浮箍浮鞋的体积大、质量重，致使检测过程缓慢且繁琐。

因此，需要有一种专用的承压检测装置和一种相应方法来在装配前对单向阀进行单独的检测。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于水泥式浮箍和浮鞋的单向阀的承压能力检测装置，包括：圆柱体形的封头，包括封闭端、敞开端以及形成在两端之间的侧壁，在侧壁上设有定位环和能沿径向运动的挡块；套在封头上的滑套，包括设在滑套和封头之间的滑套弹簧，以及形成在滑套内壁上的定位槽；能容纳在封头内腔内的中空本体，在本体中可容纳用于安装单向阀的单向阀阀座，在本体侧壁上设有容纳槽；以及穿过封头封闭端的测试嘴，用于与单向阀相连以进行检测。其中，滑套能被促动而在第一位置和第二位置之间轴向运动，当滑套处在第一位置时，挡块径向向外地进入到定位槽中，从而允许本体沿轴向进入到封头的内腔中。而当滑套处在第二位置时，挡块被滑套的内壁径向向内地压入到容纳槽中，从而限制了本体沿轴向的运动。

在一个实施例中，当滑套处在第二位置时，定位环与定位槽形成接合，从而阻止了滑套的进一步运动。

在一个实施例中，所述挡块的四角均具有倒角，所述本体的端部设有倒角，所述容纳槽为梯形槽，并且所述定位槽的槽底为斜面。

在一个实施例中，单向阀通过压板和压板弹簧顶靠在封头的封闭端上。

在一个实施例中，滑套通过位于其内壁上的接合部与封头的外壁形成接合。在接合部的两侧分别设有用于容纳滑套弹簧的凹槽和上述定位槽。在这种情况下，当滑套处在第二位置时，接合部将挡块径向向内地压入到容纳槽中。

该单向阀的承压能力检测装置还可包括锁紧机构，用于在滑套处于第二位置时锁紧滑套和/或本体。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于检测单向阀的承压能力的方法，包括步骤：将上述装置的测试嘴与试压泵相连；将待测试的单向阀安装到装置的主体的单向阀座内；开启试压泵，按标准压力要求进行注水打压并保持一段稳压时间；检测压力降是否大于设定的阈值；进行泄压并取出单向阀；以及检测单向阀是否发生了形变或破损。

根据本发明，在压力降大于阈值或检测到形变或破损时，判定单向阀不合格。

在一个实施例中，稳压时间优选为5分钟以上。上述设定的阈值优选为0.5MPa。

利用根据本发明的单向阀承压检测装置，就可以在将单向阀固定到水泥式浮箍浮鞋中之前检测单向阀的承压能力。只有在检测结果显示为合格时，该单向阀才能被固定到水泥式浮箍浮鞋的外壳中。由此，保证了水泥式浮箍浮鞋的合格率，避免了仅因单向阀的原因而造成整套水泥式浮箍浮鞋作废。此外，该单向阀承压检测装置的结构简单，操作方便，显著地降低了单向阀的检测成本。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明的单向阀承压检测装置的结构，此时滑套处于第二位置；

图2显示了处于装配之前的根据本发明的单向阀承压检测装置，此时滑套处于第一位置；

图3显示了根据本发明的单向阀承压检测装置的封头；

图4显示了根据本发明的单向阀承压检测装置的本体；

图5显示了处于封头上的挡块槽；

图6显示了根据本发明的单向阀承压检测装置的滑套；和

图7是根据本发明的检测方法的流程图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1显示了根据本发明单向阀承压检测装置100，其用于检测单向阀11的承压能力。该单向阀11尤其可以是用于水泥式浮箍浮鞋的单向阀。然而可以理解，本发明的承压检测装置也可适用于任何类型的单向阀。

如图1和2所示，单向阀承压检测装置100包括封头2，其为大致圆柱形，包括封闭端21、敞开端22以及形成在这两端之间的侧壁。如图3所示，在封头2内限定了内腔23。

单向阀承压检测装置100还包括可安装到封头2的内腔23中的本体7，其形式为具有内部通道的圆柱体。本体7的内壁上带有螺纹结构，用于安装单向阀座14。通过这种螺纹结构，可以调节单向阀座14相对于本体7的位置，以适应不同大小的单向阀11。

单向阀11安装在单向阀座14内。容易理解，为保证密封效果，在本体7和单向阀座14以及在单向阀座14和单向阀11之间均设有相应的密封圈12和13、15。单向阀11例如可通过压板6和压板弹簧4顶靠在封头2的封闭端21上。在压板弹簧4的作用下，单向阀11能被牢固地固定在单向阀座14内，保持轴向位置的稳定性。由此增强了注水打压时的密封性。测试嘴1穿过封闭端21伸入到内腔23中，用于将试压泵(未示出)和单向阀11相连以进行测试。单向阀11的结构和安装以及其与测试嘴1和单向阀座14的连接均是本领域的技术人员所容易理解的，其详细描述在此略去。

为增强本体7和封头2之间的密封性，可以本体7和封头2之间设置密封圈5，其例如放置于本体7的侧壁上的密封圈槽18内。

根据本发明，封头2还包括挡块8和定位环10。挡块8容纳在设于封头2的侧壁上的挡块槽16内，并能够沿径向运动，从而伸出到封头2的径向外侧和径向内侧。关于这一点将在下文中详细描述。定位环10安装在设于封头2的侧壁上的定位环槽17中。在另一未示出的实施例中，定位环10设计成从封头2的侧壁上向外伸出的一体式凸起。

单向阀承压检测装置100还包括滑套9，其通过至少一部分内周壁与封头2的外周壁形成接合。如图6所示，在本文中，滑套9的与封头2的外周壁形成接合的那一部分内周壁称为接合部24。在滑套9和封头2之间设有滑套弹簧3，其例如容纳在滑套内周壁上的凹槽25内。在滑套9的内周壁中还形成有定位槽26。在图示实施例中，凹槽25和定位槽26分处于接合部24的两侧。然而可以理解，它们也可以处于接合部24的同一侧。

根据本发明，滑套9设计成能够在外力的作用下沿轴向在第一位置和第二位置之间滑动。如图2所示，当滑套9处于第一位置中时，挡块8和定位槽26在轴向上对齐。此时可以沿轴向将本体7插入到封头2的内腔23中，挡块8在本体7插入时所产生的径向力(如下所详述)的作用下被径向向外地推出，并且与定位槽26形成接合。因此，本体7可以顺利地插入到封头2的内腔23中。

如图1所示，当滑套9在外力的作用下朝向第二位置运动(即在图中朝向右方运动)时，滑套9的接合部24将挡块8向下压，使得挡块8沿径向向内伸进，并且与本体7上的容纳槽19形成接合。同时，本体7上的定位环10优选地与滑套9的定位槽26形成接合。在这种情况下，挡块8与容纳槽19的接合使得本体7无法再轴向运动，从而牢固地固定在装置100内。此外，滑套9因定位环10与定位槽26的接合而无法进一步轴向运动，从而在滑套弹簧3的力和定位环10与定位槽26的接合的共同作用下稳定在第二位置中。此时可以接通试压泵，开始进行测试。

根据本发明，挡块8的径向运动可通过挡块8、容纳槽19、本体7的端部和定位槽26的结构来实现。如图所示。挡块8的四角以及本体7的端部均具有倒角，容纳槽19设计为梯形槽，同时定位槽26的槽底也设计成斜面。这样，当滑套9在外力的作用下滑动到第一位置时，滑套9的接合部24不再与挡块8径向对齐，而是定位槽26与挡块8径向对齐，使得挡块8失去了径向向外的约束。此时可以插入或拔出本体7。在本体7的轴向运动期间，本体7端部的倒角和梯形容纳槽19会对挡块8施加一个径向分力，推动挡块8向径向外侧运动，直到进入定位槽26中形成接合为止。当本体7就位后，容纳槽19和挡块8沿径向对齐，此时挡块8的径向内侧失去约束。在这种情况下，通过外力使滑套9滑动到第二位置，在此期间，首先是定位槽26的槽底斜面对挡块8施加一个径向分力，推动挡块8向径向内侧运动，之后是接合部24直接对挡块8施加径向压力，直至挡块8进入容纳槽19中。由此形成了稳定的接合。

容易理解，对于机械零件来说，端部的倒角是必须的。因此，上述结构就能够以非常简便和低成本的方式实现了挡块8的径向运动。此外，本领域的技术人员也能够容易地确定梯形容纳槽19和定位槽26的槽底斜面的倾斜角度，以实现挡块8的径向运动。

在一个未示出的实施例中，单向阀承压检测装置100还可包括锁紧机构，用于在滑套9处于第二位置时锁紧滑套9和/或本体7，从而进一步增强整个装置的稳定性。这种锁紧机构是本领域的技术人员所熟知的，在此略去其详细的描述。

当单向阀11的测试结束之后，可促动滑套9从第二位置朝向第一位置运动。在这种情况下，滑套弹簧3促动挡块8脱离与容纳槽19的接合，并随后恢复到与定位槽26形成接合。此时可以容易地取出本体7，从而快速地拆下单向阀11。根据测试的结果，决定是否将该单向阀11结合到水泥式浮箍浮鞋中。

利用根据本发明的单向阀承压检测装置，就可以在将单向阀固定到水泥式浮箍浮鞋中之前检测单向阀的承压能力。只有在检测结果显示为合格时，才将单向阀固定到水泥式浮箍浮鞋的外壳中。由此，保证了水泥式浮箍浮鞋的合格率。

试验证明，根据本发明的单向阀承压检测装置在模拟井下作业时其反向承压最高达30MPa，具备良好的抗内压性能和密封性能，可以保证试验的顺利进行和试验人员的安全。

在根据本发明的单向阀承压检测装置中，只需要促动滑套运动，就可以插入或拔出本体，实现本体与封头之间的连接和脱离。连接操作安全、快捷，并且连接强度高、密封性能力强，同时能保证操作人员的安全。整个装置的体积小，重量轻，减轻了检测过程中的劳动强度。

本发明还提供了一种用于检测单向阀的承压能力的方法。如图7所示，在开始之后，将根据本发明的单向阀承压检测装置的测试嘴与试压泵相连。在下一步骤中，将待测试的单向阀安装到装置主体的单向阀座内。然后，开启试压泵，按标准压力要求进行注水打压，保持一段稳压时间，例如5分钟以上。之后，观察压力降是否大于设定的阈值(例如可为0.5MPa)。如压力降大于该设定阈值，则判定该单向阀不合格，检测结束。如压力降未超过该设定阈值，则在下一步骤中进行泄压，取出单向阀。然后观察单向阀是否发生了形变或破损。如果发生了这种形变或破损，则判定该单向阀不合格。如果未出现形变或破损，则判定该单向阀合格，检测结束。此时便可将合格的单向阀固定到水泥式浮箍浮鞋的外壳中。

容易理解，根据本发明的方法操作简便，检测迅速，结果可靠，显著地降低了水泥式浮箍浮鞋的检测成本。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种用于水泥式浮箍和浮鞋的单向阀的承压能力检测装置，包括：

圆柱体形的封头(2)，包括封闭端、敞开端以及形成在两端之间的侧壁，在所述侧壁上设有定位环(10)和能沿径向运动的挡块(8)；

套在所述封头上的滑套(9)，包括设在所述滑套和封头之间的滑套弹簧(3)，以及形成在所述滑套的内壁上的定位槽(26)，

能容纳在所述封头的内腔内的中空本体(7)，在所述中空本体中容纳了用于安装单向阀的单向阀座(14)，在所述中空本体的侧壁上设有容纳槽(19)，

穿过所述封头的封闭端的测试嘴(1)，用于与所述单向阀相连以进行检测，

其中，所述滑套能被促动而在第一位置和第二位置之间轴向运动，当所述滑套处在第一位置时，所述挡块径向向外地进入到所述定位槽中，从而允许所述中空本体沿轴向进入到所述封头的内腔中，当所述滑套处在第二位置时，所述挡块被所述滑套的内壁径向向内地压入到所述容纳槽中，从而限制了所述中空本体沿轴向的运动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述滑套处在第二位置时，所述定位环与定位槽形成接合，从而阻止了所述滑套的进一步运动。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述挡块的四角均具有倒角，所述中空本体的端部设有倒角，所述容纳槽为梯形槽，并且所述定位槽的槽底为斜面。

4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述单向阀通过压板(6)和压板弹簧(4)顶靠在所述封头的封闭端上。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述滑套通过位于其内壁上的接合部与所述封头的外壁形成接合，在所述接合部的一侧设有用于容纳所述滑套弹簧的凹槽(25)，在所述接合部的另一侧设有所述定位槽(26)。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述滑套处在第二位置时，所述接合部将所述挡块径向向内地压入到所述容纳槽中。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括锁紧机构，用于在所述滑套处于第二位置时锁紧所述滑套和/或中空本体。

8.一种用于检测单向阀的承压能力的方法，包括步骤：

将根据权利要求1到7中任一项所述的装置的测试嘴与试压泵相连；

将待测试的单向阀安装到所述装置的中空本体的单向阀座内；

开启试压泵，按标准压力要求进行注水打压并保持一段稳压时间；

检测压力降是否大于设定的阈值；

进行泄压并取出单向阀；以及

检测单向阀是否发生了形变或破损。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在压力降大于所述阈值或检测到所述形变或破损时，判定单向阀不合格。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述稳压时间为5分钟以上，和/或所述阈值为0.5MPa。