CN106996368A - 压裂车用新型高压凡尔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂车用新型高压凡尔，属于油田水力压裂设备技术领域。一种新型高压凡尔体包括旋转体、导向杆和密封圈，所述导向杆位于旋转体底面并与旋转体一体成型。旋转体由一级圆台阶、二级圆台阶、圆倒角、下平面和内凹面构成。密封圈由密封圈本体和密封圈倒角构成，密封圈上表面与旋转体二级圆台阶相连。旋转体和导向杆由高碳合金钢整体锻造而成，密封圈由聚氨酯材料制成。本发明的高压密封凡尔体具有使用寿命长、强度大、耐磨损能力强等优点。
Description
技术领域
本发明属于油田水力压裂设备技术领域，涉及一种新型高压凡尔体。
背景技术
页岩油气水力压裂施工是一项系统的油气田开发增产措施，综合地质、油藏、工艺技术多个方面，在先期地质油藏的指导下在地下3000～4000米含气目的层位钻井形成长达1500米的水平直井段，地面压裂车组配备总水马力4万左右的压裂泵车，由混砂车将压裂液与支撑剂混合形成携砂液，压裂泵车由台上发动机提供动力来源，通过液力端将携砂液加压打入高压管汇和井口，进而进入井底进行造缝。液力端是一种柱塞往复泵，一般由五缸或者三缸组成，每个缸体由柱塞、低压端、高压端构成，部分液力端还设有维修检查窗口，携砂液携带支撑剂由低压端进入液力端内腔，经柱塞往复运动加压，由高压端排出。
液力端每个缸体的低压端中设计有低压凡尔体，高压端设计有高压凡尔体，与常规砂岩储层压裂施工不同，页岩油气水力压裂施工排量大、压力高，高压凡尔体在施工过程中承受长时间的携砂液高压、高速水力磨损、冲蚀，高压凡尔体的耐磨损强度成为制约施工是否能够正常进行和安全进行的关键影响因素。现有技术的高压凡尔体存在以下缺陷。
(一)目前国内所使用的高压凡尔体外形结构设计一般采用四爪导向架正面承受携砂液的冲击，经常发生导向架磨损断裂现象，断裂后的导向架在高压、高速携砂液的带动下对液力端本体产生强力磨损导致液力端损毁，严重威胁施工现场的人员、设备安全。
(二)高压凡尔体的胶皮密封圈密封效果较差，不仅影响凡尔体承压性能，还影响施工安全各个方面。
(三)高压凡尔体的本体和导向体分别铸造加工，然后焊接组装到一起，使用寿命短，本体和导向体的同心度难以保证，往往加剧凡尔体本体的磨损。
(四)高压凡尔体使用寿命短，更换频繁导致施工成本费用高、劳动强度大，目前在页岩油气水平井分段压裂施工过程中，质量较好的高压凡尔体一般使用7～10段更换一次，个别较差的2～3段就需要进行更换。
发明内容
本发明的目的是提供一种压裂车用新型高压凡尔，以克服现有技术的缺陷。本发明的目的通过以下技术方案实现。
压裂车用新型高压凡尔，包括旋转体、导向杆和密封圈，其特征在于，所述旋转体由一级圆台阶、二级圆台阶、圆倒角、下平面和内凹面构成，所述导向杆位于旋转体底面并与旋转体一体成型。旋转体设计有两级台阶面，两级台阶面在直接承受携砂液冲蚀的情况下，耐磨损效果更好。在旋转体与密封圈连接处设计圆倒角过渡到旋转体的下平面，有利于密封圈与旋转体紧密接触。导向杆设计在旋转体的底面，不再直接承受携砂液的冲蚀磨损，消除了由于导向体的损伤断裂而导致液力端损伤的潜在安全隐患。
进一步地，所述密封圈由密封圈本体和密封圈倒角构成，密封圈上表面与旋转体二级圆台阶相连。密封圈紧密固定在旋转体上，在施工过程中与液力端高压凡尔座金属本体的圆弧面反复接触并承受主要磨损和压力，携砂液通过密封圈与高压凡尔座之间的间隙从液力端中排出并进入高压管汇和井口。
进一步地，所述旋转体和导向杆由高碳合金钢整体锻造而成。导向杆和旋转体整体锻造成型，连接强度大，同心率高，耐磨损能力更强。
进一步地，所述密封圈由聚氨酯材料制成。高压凡尔体的使用寿命与密封圈的使用寿命紧密相连，密封圈采用耐冲击、耐压、耐腐蚀的聚氨酯材料制作，耐磨损能力更强，这样高压凡尔体的使用寿命延长，更换次数和施工成本降低。
本发明主要可以取得以下有益效果：
(一)导向杆设计在旋转体的底面，不再直接承受携砂液的冲蚀磨损，消除了由于导向体的损伤断裂而导致液力端损伤的潜在安全隐患。
(二)高压凡尔体的使用寿命与密封圈的使用寿命紧密相连，密封圈采用耐冲击、耐压、耐腐蚀的聚氨酯材料制作，耐磨损能力更强，这样高压凡尔体的使用寿命延长，更换次数和施工成本降低。
(三)导向杆和旋转体整体锻造，连接强度大，同心率高，耐磨损能力更强。
(四)旋转体设计有两级台阶面，两级台阶面在直接承受携砂液冲蚀的情况下，耐磨损效果更好。
附图说明
图1为本发明的新型高压凡尔体结构示意图。
图2为本发明的新型高压凡尔体又一结构示意图。
图3为本发明的新型高压凡尔体立体示意图。
图4为本发明的新型高压凡尔体又一立体示意图。
附图标记：1-导向杆，2-旋转体，3-密封圈，4-一级圆台阶，5-二级圆台阶，6-密封圈上平面，7-密封圈倒角，8-密封圈本体，9-圆倒角，10-下平面，11-内凹面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
一种新型高压凡尔体包括旋转体2、导向杆1和密封圈3，所述导向杆1位于旋转体2底面并与旋转体2一体成型。旋转体2由一级圆台阶4、二级圆台阶5、圆倒角9、下平面10和内凹面11构成。密封圈3由密封圈本体8和密封圈倒角7构成，密封圈上表面6与旋转体二级圆台阶5相连。旋转体2和导向杆1由高碳合金钢整体锻造而成，密封圈3由聚氨酯材料制成。
本发明在页岩气开发过程中累计水力压裂施工119段，平均每21～30段更换一次，使用寿命显著延长，耐磨损能力增强，有效降低了施工生产成本和劳动强度。
Claims (4)
1.压裂车用新型高压凡尔，包括旋转体、导向杆和密封圈，其特征在于，所述旋转体由一级圆台阶、二级圆台阶、圆倒角、下平面和内凹面构成，所述导向杆位于旋转体底面并与旋转体一体成型。
2.根据权利要求1所述的压裂车用新型高压凡尔，其特征在于，所述密封圈由密封圈本体和密封圈倒角构成，密封圈上表面与旋转体二级圆台阶相连。
3.根据权利要求1所述的压裂车用新型高压凡尔，其特征在于，所述旋转体和导向杆由高碳合金钢整体锻造而成。
4.根据权利要求1所述的压裂车用新型高压凡尔，其特征在于，所述密封圈由聚氨酯材料制成。
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