CN115822519B - 一种锁定式井下安全阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锁定式井下安全阀，主要由上部接头、活塞腔、O型密封圈、中心管，中间接头、下部接头、阀门、弹簧、柱塞杆、液压腔、圆锥塞、回位环、锁定环、固定螺栓、卡环和扭簧组成；上部接头、中间接头和下部接头通过螺纹连接；开启井下安全阀时，中心管推动阀门上的圆锥塞，平衡阀门上下液压，减少柱塞杆推动中心管所需要的推动力，避免打开阀门时，柱塞杆发生变形导致井下安全阀发生失效；关闭井下安全阀时，回位环与锁定环、卡环相互配合，解决了永久锁定式井下安全阀无法关闭的问题；当井下安全阀正常工作柱塞杆的推动力突然消失时，卡环与锁定环形成机械锁定，能有效的减少井下安全阀无故关闭，从而减小经济损失。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气完井技术领域，具体来说涉及一种锁定式井下安全阀
背景技术
井下安全阀逐渐成为井下输油系统不可或缺的一部分。当油气开采过程中发生井喷等突发情况，井下安全阀可以及时关闭油气通道，从而避免操作人员的伤亡和环境污染。井下安全阀的种类、型号有很多种，其中以地面控制油管下入式安全阀应用最为广泛，在井下安全阀开始工作时，中心管推动阀门所需液压过大会导致活塞杆弯曲失效，而且井下安全阀在开启状态时，需要地面对液压控制管线持续稳压以保持液压腔内液压，在持续稳压过程中液压腔容易发生失效，都会导致井下安全阀发生失效。
因此,设计出合理的结构,提高井下安全阀稳定性，减小井下安全阀关闭概率，是提高采油率的关键之一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种锁定式井下安全阀，这种锁定式的结构设计用来解决井下安全阀开启状态中意外关闭和无法关闭阀门的问题。
为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种锁定式井下安全阀，其特征在于：一种锁定式井下安全阀主要由上部接头、活塞腔、O型密封圈、中心管，中间接头、下部接头、阀门、弹簧、柱塞杆、液压腔、圆锥塞、回位环、锁定环、固定螺栓、卡环和扭簧组成；中间接头上设置有螺孔，螺孔内安装固定螺栓；固定螺栓固定锁定环在中间接头内壁上，中心管上设置有卡槽，卡槽内安装卡环；弹簧套装在中心管上，中间接头为外接套筒，中心管的台阶高度满足弹簧与中间接头内径配合范围；中心管与中间接头之间通过O型密封圈密封，保证中心管与中间接头之间在井下安全阀开启时依然具有良好密封性；中心管设置有台阶，中间接头通过回位环与中心管的台阶固定，保证井下安全阀在组装与下入过程中阀门处于关闭状态；圆锥塞和扭簧安装阀门上，其中圆锥塞的长度超过阀门宽度；开启阀门时，柱塞杆在液压腔内液压作用下向下运动，同时中心管在柱塞杆推动下向下运动，中心管先接触阀门上圆锥塞，将圆锥塞顶出，平衡阀门上下液压差，增加柱塞杆推动力，使中心管推动阀门打开，位于中心管上卡环通过锁定环；阀门处于开启状态时，卡环与锁定环配合形成机械锁定，有效的限制中心管向上运动；关闭阀门时，增加液压腔内液压，中心管在柱塞杆的作用下，压缩弹簧，卡环通过回位环，减少液压腔内液压，弹簧回弹，使卡环带动回位环向上移动；回位环与锁定环接触时，锁定环限制回位环向上移动，卡环通过回位环与锁定环，阀门在扭簧的作用下关闭，解决永久锁定井下安全阀无法关闭问题；阀门处于关闭状态时，固定螺栓在中心管上的卡槽下面；当井下安全阀处于失效状态时，卡环与锁定环形成机械锁定，阀门无法关闭，井下安全阀处于永久开启状态，流体通道处于永久畅通状态。
所述中间接头与下部接头、中间接头与上部接头通过梯形螺纹连接；所述中心管与中间接头构成滑动配合连接；所述上部接头设置两组对称的液压腔提供液压；所述柱塞杆与中心管连接，处于液压腔的活塞腔内。
所述阀门的外径大于中心管的外径，其值小于中心管到下部接头的密封台阶距离。
所述柱塞杆无法提供推动力且卡环与锁定环形成机械锁定时，阀门无法关闭。
本发明与现有技术比较，其有益效果是：本发明是一种具有锁定功能的井下安全阀；1、具有结构简单，工作可靠；井下安全阀处于开启状态时，井下安全阀的阀门上的圆锥塞的设计减小了阀门开启需要的推力，避免柱塞杆出现弯曲失效，增加井下安全阀的使用寿命；2、当关闭井下安全阀时，回位环与锁定环接触，使卡环通过锁定环，解决了传统永久锁定机构无法解锁问题，防止井喷；3、在井下安全阀的液压腔设计上，采用对称液压腔结构，确保了井下安全阀开启过程中时中心管运动的平衡性；4、井下安全阀发生故障无法提供液压，使中心管向上运动，卡环与锁定环接触形成机械锁定结构，使中心管固定，阀门无法关闭，井下安全阀处于永久开启状态。
附图说明
图1为本发明一种锁定式井下安全阀结构示意图；
图2为本发明一种锁定式井下安全阀的图1中I部分局部放大示意图；
图3为本发明一种锁定式井下安全阀的图1中Ⅱ部分局部放大示意图；
图4为本发明一种锁定式井下安全阀的图1中A-A剖视图；
图5为本发明一种锁定式井下安全阀的图4中Ⅲ部分局部放大示意图；
图6为本发明一种锁定式井下安全阀的中心管结构示意图；
图7为本发明一种锁定式井下安全阀的图6中Ⅳ部分局部放大示意图；
图8为本发明一种锁定式井下安全阀的图6中Ⅴ部分局部放大示意图；
其中，1、上部接头，2、活塞腔，3、O型密封圈，4、中心管，5、中间接头，6、下部接头，7、阀门，8为弹簧，9、柱塞杆，10、液压腔，11、圆锥塞，12、回位环，13、锁定环，14、固定螺栓，15、卡环，16、螺栓，17、扭簧，18、台阶，19、卡槽，20、沟槽。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
本发明提供一种锁定式井下安全阀，主要由；上部接头1、活塞腔2、O型密封圈3、中心管4，中间接头5、下部接头6、阀门7、弹簧8、柱塞杆9、液压腔10、圆锥塞11、回位环12、锁定环13、固定螺栓14、卡环15和扭簧17组成；其特征在于：上部接头1、中间接头5和下部接头6通过螺纹连接保持固定；上部接头1设置两组对称的液压腔10提供液压；柱塞杆9与中心管4连接，处于液压腔10的活塞腔2内；所述弹簧8套装在中心管4上，中间接头5为外接套筒，中心管4的台阶高度满足弹簧8与中间接头5内径配合范围。
所述液压腔增大液压在柱塞杆9的作用下压缩弹簧8，当卡环15通过回位环12时，减少液压，弹簧8回弹；所述卡环15带动回位环12向上移动；所述回位环12与锁定环13接触时，锁定环13限制回位环12向上移动，卡环15通过回位环12与锁定环13；所述中心管4继续向上移动，阀门7在扭簧17的作用下关闭。
所述上部接头1设置两组对称的液压腔10提供液压；所述柱塞杆9与中心管4连接，处于液压腔10的活塞腔2内；所述柱塞杆9在液压腔10内液压作用下向下运动，使中心管4在柱塞杆9推动下向下运动；所述中心管4先接触阀门7上的圆锥塞11，将圆锥塞11顶出，液压腔10增加液压，中心管4推动阀门7打开；所述卡环15与锁定环13配合形成机械锁定，有效的限制中心管4向上运动。
所述中心管4与中间接头5之间通过O型密封圈3密封，中心管4上设置有台阶，中间接头5通过回位环12与中心管4的台阶固定，保证了井下安全阀在组装与下入过程中阀门7处于关闭状态；所述柱塞杆9无法提供推动力且卡环15与锁定环13形成机械锁定时，阀门7无法关闭。
参阅图2、图4、图5，所述所述阀门7的外径大于中心管4的外径，其值小于中心管4到下部接头6的密封台阶距离，阀门7上安装圆锥塞11和扭簧17，其中圆锥塞11的长度超过阀门7宽度。
参阅图3，所述中间接头5上设置有螺孔，螺孔内安装固定螺栓14；所述固定螺栓14固定锁定环13在中间接头5内壁上；所述中心管4上设置有卡槽19，卡槽19内安装卡环15，卡槽19深度满足卡环15与锁定环13形成机械锁定，柱塞杆9向下推动中心管4解除机械锁定；所述卡环15通过回位环12，降低柱塞杆9推动力，中心管4向上运动，回位环12在卡环15推动下向上运动，接触锁定环13在回位环12的作用下，卡环15通过锁定环13，使阀门7关闭。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种锁定式井下安全阀，其特征在于：主要由上部接头(1)、活塞腔(2)、O型密封圈(3)、中心管(4)，中间接头(5)、下部接头(6)、阀门(7)、弹簧(8)、柱塞杆(9)、液压腔(10)、圆锥塞(11)、回位环(12)、锁定环(13)、固定螺栓(14)、卡环(15)和扭簧(17)组成；中间接头(5)上设置有螺孔，螺孔内安装固定螺栓(14)；固定螺栓(14)固定锁定环(13)在中间接头(5)内壁上，中心管(4)上设置有卡槽(19)，卡槽(19)内安装卡环(15)；弹簧(8)套装在中心管(4)上，中间接头(5)为外接套筒，中心管(4)的台阶高度满足弹簧(8)与中间接头(5)内径配合范围；中心管(4)与中间接头(5)之间通过O型密封圈(3)密封，保证中心管(4)与中间接头(5)之间在井下安全阀开启时依然具有良好密封性；中心管(4)设置有台阶，中间接头(5)通过回位环(12)与中心管(4)的台阶固定，保证井下安全阀在组装与下入过程中阀门(7)处于关闭状态；圆锥塞(11)和扭簧(17)安装阀门(7)上，其中圆锥塞(11)的长度超过阀门(7)宽度；开启阀门(7)时，柱塞杆(9)在液压腔(10)内液压作用下向下运动，同时中心管(4)在柱塞杆(9)推动下向下运动，中心管(4)先接触阀门(7)上圆锥塞(11)，将圆锥塞(11)顶出，平衡阀门(7)上下液压差，增加柱塞杆(9)推动力，使中心管(4)推动阀门(7)打开，位于中心管(4)上卡环(15)通过锁定环(13)；阀门(7)处于开启状态时，卡环(15)与锁定环(13)配合形成机械锁定，有效的限制中心管(4)向上运动；关闭阀门(7)时，增加液压腔(10)内液压，中心管(4)在柱塞杆(9)的作用下，压缩弹簧(8)，卡环(15)通过回位环(12)时，减少液压腔(10)内液压，弹簧(8)回弹，使卡环(15)带动回位环(12)向上移动；回位环(12)与锁定环(13)接触时，锁定环(13)限制回位环(12)向上移动，卡环(15)通过回位环(12)与锁定环(13)，阀门(7)在扭簧(17)的作用下关闭，解决永久锁定井下安全阀无法关闭问题；阀门(7)处于关闭状态时，固定螺栓(14)在中心管(4)上的卡槽(19)下面；当井下安全阀处于失效状态时，卡环(15)与锁定环(13)形成机械锁定，阀门(7)无法关闭，井下安全阀处于永久开启状态，流体通道处于永久畅通状态。
2.根据权利要求1所述的一种锁定式井下安全阀，其特征在于：所述中间接头(5)与下部接头(6)、中间接头(5)与上部接头(1)通过梯形螺纹连接；所述中心管(4)与中间接头(5)构成滑动配合连接。
3.根据权利要求1所述的一种锁定式井下安全阀，其特征在于：所述上部接头(1)设置两组对称的液压腔(10)提供液压；所述柱塞杆(9)与中心管(4)连接，处于液压腔(10)的活塞腔(2)内。
4.根据权利要求1所述的一种锁定式井下安全阀，其特征在于：所述阀门(7)的外径大于中心管(4)的外径，小于中心管(4)到下部接头(6)的密封台阶距离。
5.根据权利要求1所述的一种锁定式井下安全阀，其特征在于：所述柱塞杆(9)无法提供推动力且卡环(15)与锁定环(13)形成机械锁定时，阀门(7)无法关闭。
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