CN110836278B - 一种用于油、气田井口的定压阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于油、气田井口的定压阀装置，包括：构造成具有三通结构的阀体，所述阀体包括阀体入口端、沿所述阀体径向延伸的阀体出口端和与所述阀体入口端轴向相对的阀体调压端；安装在所述阀体入口端的内部的凡尔球座，在所述凡尔球座上设有凡尔球；设置在所述阀体内部用于提供所述定压阀装置的压力值的弹簧；设置在所述阀体调压端的用于调节所述弹簧的弹性力的阀杆；其中，所述弹簧的一端与所述阀杆的一端固定连接，所述弹簧的另一端将所述凡尔球紧压在所述凡尔球座上，从而使得油、气仅能够从所述阀体入口端进入，从所述阀体出口端排出，并且能够通过旋转调节所述阀杆来调节所述弹簧的弹性力以设定所述定压阀装置的压力值。

Description

一种用于油、气田井口的定压阀装置

技术领域

本发明涉及井口防喷、防泄漏设备技术领域，具体地涉及一种用于油、气田井口的定压阀装置。

背景技术

近年来，随着油田的发展，对油田井口设备的要求也越来越高。通常在井口处设有定压阀以调节井口压力，避免发生井控风险。

然而，现有的泄压定压阀仍然存在一些问题。例如，随着油田注气井的增加，井口的油套压力达到40MPa以上，而常见的定压阀整体为焊接制造，因此承压级别为15MPa，难以达到设备压力级别，存在井控风险，在使用过程中流体会对焊口有损伤，当流速过快时，会对焊口进行切割，从而发生泄露，存在一定的安全隐患。传统的定压阀没有压力调节刻度尺，人为调节时，需要现场值守人员观察，待确定在设定压力下开启后才能认定，从而造成人力资源的耗费，且效率低下。此外，传统的定压阀在压力调整时，容易造成内部凡儿球脱落调入出液通道，从而定压阀失去调节作用。且传统的定压阀的材质没有进行防H2S处理。这些都严重影响了定压阀的调压定压性能。

发明内容

针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于油、气田井口的定压阀装置，该定压阀装置能够防止发生井控风险，其具有防硫、耐高压、易于操作等优点，且该定压阀装置能够根据不同工况的需求调节设定不同的定压值。同时，该定压阀装置能够有效减少因套压升高造成的定压阀刺漏，从而减少周围环境的污染，减少值岗人员的工作强度，显著提高了工作效率，有效避免了因定压阀装置本身而造成井控事故。此外，该定压阀装置结构强度高、抗低温效果好、抗硫化氢效果好。

为此，本发明提出了一种用于油、气田井口的定压阀装置，包括：构造成具有三通结构的阀体，所述阀体包括阀体入口端、沿所述阀体径向延伸的阀体出口端和与所述阀体入口端轴向相对的阀体调压端；安装在所述阀体入口端的内部的凡尔球座，在所述凡尔球座上设有凡尔球；设置在所述阀体内部用于提供所述定压阀装置的压力值的弹簧；设置在所述阀体调压端的用于调节所述弹簧的弹性力的阀杆；其中，所述弹簧的一端与所述阀杆的一端固定连接，所述弹簧的另一端将所述凡尔球紧压在所述凡尔球座上，从而使得油、气仅能够从所述阀体入口端进入，从所述阀体出口端排出，并且能够通过旋转调节所述阀杆来调节所述弹簧的弹性力以设定所述定压阀装置的压力值。

在一个优选的实施例中，在所述阀体入口端的内壁上设有台肩，所述凡尔球座安装在所述台肩上。

在一个优选的实施例中，在所述阀体入口端还设有球座压盖，所述球座压盖将所述凡尔球座固定安装在所述台肩上。

在一个优选的实施例中，在所述弹簧的一端设有弹簧座，所述弹簧座将所述弹簧的弹性力传递给所述凡尔球并将其压紧在所述凡尔球座上。

在一个优选的实施例中，在所述阀杆的用于安装所述弹簧的一端设有轴向延伸的圆柱体，所述圆柱体插入所述弹簧的一端且与所述弹簧形成固定连接。

在一个优选的实施例中，在所述阀杆的尾端安装有用于旋转调节所述阀杆的调节手轮。

在一个优选的实施例中，所述阀杆包括第一圆柱体部分和直径小于所述第一圆柱体部分的第二圆柱体部分，且所述弹簧固定连接在所述第一圆柱体部分的一端，所述调节手轮安装在所述第二圆柱体部分的一端。

在一个优选的实施例中，在所述阀体调压端固定安装有阀杆压盖。

在一个优选的实施例中，所述阀杆安装在所述阀杆压盖中，并且能在所述调节手轮的旋转作用下沿所述阀杆压盖的轴向运动以调节所述弹簧的弹性力。

在一个优选的实施例中，在所述阀杆的第一圆柱体部分设有用于调压的压力调节刻度尺，所述压力调节刻度尺设为0.5MPa/刻度，所述定压阀装置的调压范围为0-3MPa。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明的一种用于油、气田井口的定压阀装置的结构。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

需要说明的是，本发明中使用的方向性用语或限定词“上”、“下”、“内”、“外”等均是针对所参照的附图而言。它们并不用于限定所涉及零部件的绝对位置，而是可以根据具体情况而变化。

图1显示了根据本发明的一种用于油、气田井口的定压阀装置100的结构。如图1所示，定压阀装置100包括阀体110。阀体110构造成三通结构，包括用于注入油、气的阀体入口端111，用于排放油、气的阀体出口端112以及用于安装调压零部件的调压端113。其中，阀体出口端112沿阀体110的径向延伸设置，阀体入口端111与阀体调压端113轴向相对设置。在一个实施例中，阀体入口端111和阀体出口端112均设有径向向外凸出的连接接头，阀体入口端111和阀体出口端112分别采用卡箍接头，并通过连接接头与油气管路连接。卡箍接头优选采用BX153型卡箍接头。阀体入口端111和阀体出口端112的这种结构方便了阀体110与油气管路的安装连接，且能够有效保证阀体入口端111和阀体出口端112与油气管路之间的密封。

在本实施例中，阀体110的制造工艺采用整体锻造，一次成型。在一个实施例中，阀体100的主体材料采用35CrMo。这样，增强了阀体100的材料密度，提高了阀体100的结构强度。相比较与现有技术中的传统的定压阀的15MPa的承受压力，根据本发明的定压阀装置100的阀体110的整体抗压可达42MPa，大大增强了定压阀装置100的抗压能力，提高了定压阀装置100的安全性能。在一个实施例中，阀体110的内部采用2Cr13不锈钢材料，从而使阀体110能够有效地防止硫化氢腐蚀，显著增强了定压阀装置100的抗低温效果和抗硫化氢效果。

如图1所示，在阀体入口端111的内壁上设有台肩141。在台肩141上安装有凡尔球座140，凡尔球座140用于承接凡尔球120(凡尔球120的功能将在下文中详细说明)。凡尔球座140构造成圆筒状，凡尔球座140的下端坐落在台肩141上。在阀体入口端111还固定安装有球座压盖130，球座压盖130的下端抵接在凡尔球座140的上端，从而将凡尔球座140固定安装到台肩141上。在一个实施例中，球座压盖130通过螺纹连接的方式固定安装到阀体入口端111。这样，不仅方便了凡尔球座140的安装，而且能够有效保证凡尔球座140的稳定性，从而有效保证定压阀装置100工作性能。

在本实施例中，为了保证阀体入口端111的密封性能，在阀体入口端111还设有塑料护丝114。如图1所示，塑料护丝114设置在球座压盖130的内部。同时，在凡尔球座140于阀体100之间设有密封件142。例如，在凡尔球座140的外壁上设有若干密封槽。在图1所示实施例中，在凡尔球座140的外壁上设有两个密封槽，在密封槽中分别安装密封圈。密封件142能够有效保证凡尔球座140与阀体110内壁之间的密封。

根据本发明，凡尔球座140的一端(图1中的下端)设有凡尔球120，凡尔球120的直径小于阀体110的内径。在一个实施例中，凡尔球座140和凡尔球120均采用Cr12材料制成。如图1所示，凡尔球座140的用于承接凡尔球120的一端作圆角处理，从而便于承接凡尔球120，且能够保证凡尔球120的对中和密封。在阀体110的内部设有用于提供定压阀100的压力值的弹簧150。在弹簧150的一端(图1中的上端)固定安装有弹簧座151，弹簧座151设有弧面承接部。弹簧座151的弧面承接部用于安装凡尔球120，且在弹簧150的弹性力的作用下将凡尔球120压紧到凡尔球120上。同时，在阀体调压端113内设有阀杆160，弹簧150的另一端(图1中的下端)固定连接到阀杆160的一端(图1中的上端)。由此，通过凡尔球120给定压阀装置100提供压力值。根据本发明，阀杆160构造成能沿阀体110的轴向运动，以调节弹簧150的压缩量，从而通过调节弹簧150的弹性力能够给定压阀装置100设定不同的油、气排放的压力值，以实现油、气的定压排放。

在本实施例中，阀杆160的一端(图1中的上端)设有沿轴向延伸的圆柱体163。如图1所示，圆柱体163插入弹簧150的一端(图1中的下端)，且与弹簧150固定连接而形成一体。在一个实施例中，圆柱体163可构造成锥形圆柱体，这样有利于弹簧150的安装。弹簧150通过计算软件根据实际需求选择，在一个实施例中，弹簧150采用60Si2Mn弹簧钢。这样，能够有效保证弹簧150的弹性力，且能够避免凡尔球120产生偏位而影响定压阀装置100的性能。

根据本发明，在阀体调压端113固定安装有阀杆压盖170。如图1所示，阀杆压盖170构造成大致圆筒形。阀杆压盖170的外周设有径向向外凸出的环状凸缘。在一个实施例中，阀杆压盖170通过螺纹连接的方式阀体调压端113固定连接。阀杆压盖170的环状凸缘的一端与阀体调压端113的端部紧贴，且环状凸缘与阀体调压端113通过固定螺丝173进一步固定。从而有效保证了阀杆压盖170与阀体110之间的紧密连接。

此外，为了保证阀杆压盖170与阀体110之间的密封性，在阀杆压盖170与阀体110之间设有密封件171。在一个实施例中，在阀杆压盖170的外壁上设有若干凹槽。在如1所示实施例中，阀杆压盖170的外壁上设有2个凹槽，在凹槽中分别安装有密封圈。密封件171能够有效保证阀杆压盖170与阀体110之间的密封性能，从而保证定压阀装置100的定压性能。

根据本发明，阀杆160通过阀杆压盖170安装在阀体调压端113。如图1所示，阀杆160构造成阶梯轴，包括第一圆柱体部分161和与第一圆柱体部分161相连的第二圆柱体部分162。第一圆柱体部分161的直径大于第二圆柱体部分162的直径，且弹簧150固定连接在第一圆柱体部分的上端。同时，在第二圆柱体部分162的末端安装有调节手轮180。第一圆柱体部分161构造成丝杠，通过旋转调节手轮180能够使阀杆160沿阀体110的轴向运动，从而调节弹簧150的弹性力。第二圆柱体部分162与阀杆压盖170密封安装，在阀杆压盖170内壁上设有密封凹槽，在密封凹槽内安装密封件172，密封件172能够有效保证第二圆柱体部分162与阀杆压盖170之间的密封性能。

根据本发明，在阀杆160的第一圆柱体部分设有用于调压的压力调节刻度尺。压力调节刻度尺根据试压调压时记录每个压力阀杆调节的长度而设置，压力调节刻度尺设为0.5MPa/刻度，且整体的调压范围为0-3MPa。由此，该定压阀装置110的正向压力为0-3MPa，且可调节，且通过调节手轮180调节定压阀装置100的开启压力。在使用过程中，工作人员只需根据要求旋转调节手轮180调到相应的刻度即可，这使得定压阀装置100操作方便，大大节省了工作人员的工作量，提高了工作效率。

为了防止阀体110压力过高时，弹簧150被压缩行程过大，导致凡尔球120产生偏位并进入阀体出口端112，从而使定压阀装置110失去调节作用。为此，将弹簧150与阀杆160固定连接，并且阀体出口端112设置在阀体壁上处于凡尔球座140与阀杆160之间的区域，并且靠近阀杆160。阀体110的这种结构能够有效防止凡尔球120产生偏位并进入阀体出口端112而导致压阀装置110失去调节作用。

根据本发明的用于油、气田井口的定压阀装置100，其利用弹簧150的弹性力与油、气压缩力的平衡来实现油、气的定压排放，且油、气的排放压力值由弹簧150的预压缩值决定，能够通过调节弹簧150的不同压缩量来获得定压阀装置100的不同的油、气排放压力值。定压阀装置100通过弹簧150和凡尔球120提供定压阀装置100的压力值。在阀体110内形成单流阀结构，使得油、气仅能从阀体入口端111进入而从阀体出口端112排出。在一个实施例中，定压阀装置100的反向密封压力为35MPa。其中，反向密封压力是防止定压阀装置100倒流所承受的最高压力，即说凡尔球120在闭合状态下，所有密封部件所承受的压力。阀体110内部的这种结构不仅能够提供有效精准且可调节的定压压力值，而且还能有效防止油、气倒流，有效保证了定压阀装置100的工作性能。

根据本发明的用于油、气田井口的定压阀装置100能够有效防止发生井控风险，其具有防硫、耐高压、易于操作等优点，且该定压阀装置100能够根据不同工况的需求调节设定不同的定压值。同时，该定压阀装置100能够有效减少因套压升高造成的定压阀刺漏，从而减少周围环境的污染，减少值岗人员的工作强度，有效避免了因定压阀装置本身而造成井控事故。此外，该定压阀装置100结构强度高、抗低温效果好、抗硫化氢效果好。此外，通过调节手轮180能够调节定压阀装置100的开启压力。在使用过程中，工作人员只需根据要求旋转调节手轮180调到相应的刻度即可，这使得定压阀装置100操作方便，大大节省了工作人员的工作量，显著提高了工作效率。

根据本发明的用于油、气田井口的定压阀装置100的结构能够很好地适用于油、气田井口的防喷、防泄漏，以增强油、气田井口的安全性能。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于油、气田井口的定压阀装置(100)，包括：

构造成具有三通结构的阀体(110)，所述阀体包括阀体入口端(111)、沿所述阀体径向延伸的阀体出口端(112)和与所述阀体入口端轴向相对的阀体调压端(113)，阀体采用整体锻造，一次成型，且阀体入口端和阀体出口端均设有径向向外凸出的连接接头；

安装在所述阀体入口端的内部的凡尔球座(140)，在所述凡尔球座上设有凡尔球(120)；

设置在所述阀体内部用于提供所述定压阀装置的压力值的弹簧(150)；

设置在所述阀体调压端的用于调节所述弹簧的弹性力的阀杆(160)；

固定安装在所述阀体调压端的阀杆压盖(170)，所述阀杆安装在所述阀杆压盖中；

其中，凡尔球的直径小于阀体的内径凡尔球的直径小于阀体的内径，阀体出口端设置在阀体壁上处于凡尔球座与阀杆之间的区域，并且靠近阀杆，所述弹簧的一端与所述阀杆的一端固定连接，在所述弹簧的另一端设有弹簧座(151)，所述弹簧座设有用于安装所述凡尔球的弧面承接部，所述弹簧座将所述弹簧的弹性力传递给所述凡尔球并将其压紧在所述凡尔球座上，从而使得油、气仅能够从所述阀体入口端进入，从所述阀体出口端排出，所述凡尔球座的用于承接凡尔球的一端作圆角处理，形成的圆角能够与所述弧面承接部共同作用，以使所述凡尔球能够与所述凡尔球座形成对中和密封，所述阀杆包括第一圆柱体部分和直径小于所述第一圆柱体部分的第二圆柱体部分，弹簧固定连接在第一圆柱体部分的上端，所述第一圆柱体部分构造成丝杠，并与所述阀杆压盖形成适配，通过旋转能够使阀杆沿所述阀杆压盖的轴向运动，从而调节弹簧的弹性力以设定所述定压阀装置的压力值，第二圆柱体部分与阀杆压盖密封安装。

2.根据权利要求1所述的定压阀装置，其特征在于，在所述阀体入口端的内壁上设有台肩(141)，所述凡尔球座安装在所述台肩上。

3.根据权利要求2所述的定压阀装置，其特征在于，在所述阀体入口端还设有球座压盖(130)，所述球座压盖将所述凡尔球座固定安装在所述台肩上。

4.根据权利要求1所述的定压阀装置，其特征在于，在所述阀杆的用于安装所述弹簧的一端设有轴向延伸的圆柱体，所述圆柱体插入所述弹簧的一端且与所述弹簧形成固定连接。

5.根据权利要求4所述的定压阀装置，其特征在于，在所述阀杆的尾端安装有用于旋转调节所述阀杆的调节手轮(180)，所述调节手轮安装在所述第二圆柱体部分的一端。

6.根据权利要求1到5中任一项所述的定压阀装置，其特征在于，在所述阀杆的第一圆柱体部分设有用于调压的压力调节刻度尺，所述压力调节刻度尺设为0.5MPa/刻度，所述定压阀装置的调压范围为0-3MPa。

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