CN203548928U

CN203548928U - 手动高压钻井楔形针式节流阀

Info

Publication number: CN203548928U
Application number: CN201320621483.8U
Authority: CN
Inventors: 胡敏
Original assignee: MSP/DRILEX (NANJING) CO Ltd
Current assignee: American Drilling Equipment Complete Set (Nanjing) Co., Ltd.
Priority date: 2013-10-10
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-10-10

Abstract

本实用新型属于石油开采设备，涉及一种手动高压钻井楔形针式节流阀，包括阀体、阀座、硬质合金阀座套、阀盖，阀体内设有针头，针头通过阀杆连接手轮，其特征是所述硬质合金阀座套为两个，依次为一级硬质合金阀座套和二级硬质合金阀座套；所述针头为实心圆柱体，一端形状为32.5°的楔形节流面，另一端为“T”型；所述阀杆设有与针头连接的“T”型槽，并在连接处设有保护套筒；所述阀杆与针头外圆安装有导向环。本实用新型减少了在高压钻井工况下针头冲蚀严重、阀杆断裂、井筒回压控制不准确、振动大等问题，优化了阀门内部结构设计，可以满足用户对高压油气井钻井过程中高压、高含砂量、低噪音时的排污工况要求。

Description

手动高压钻井楔形针式节流阀

技术领域

本实用新型属于石油开采设备，涉及一种手动高压钻井楔形针式节流阀。

背景技术

常规的针式节流阀结构如附图1所示，其硬质合金阀座套只有一个，而且过短，无法在高压泥砂工况下保护下游出口设备，流道冲损严重，使用寿命低，给现场使用带来诸多不便；其针头与阀杆采用螺纹旋紧再钎焊的方式连接，受高压泥砂冲击时，钎焊部位易发生开裂，导致阀杆螺纹部位断裂，硬质合金针头脱落，进而阀门损坏，节流失效；其阀杆长期受高压流体的冲击，震动大；工作时针头锥面始终不受阀座内腔支撑，阀杆为悬臂梁结构，不稳定，受流体冲击时弯曲应力大，易断裂；开关阀时阀杆导向性不佳，在高压钻井并要求精确控制回压的工况条件下，节流效果无法满足。

使用常规的针式节流阀，要满足高压（15,000psi）钻井的工况，是极难办到的。由于开采地层含砂量高（20%~30%）、砂砾直径大（5~8mm），在高压作用下，大量泥砂会对针式节流阀的针头产生冲击，冲蚀严重；再者，常规针式节流阀内部结构不牢靠，在高压下震动大，与阀杆焊接的针头易受侵蚀而震动脱落；严重时，悬臂梁结构的阀杆会因泥砂的冲击而失稳断裂，导致节流阀、乃至管汇彻底失效，进而无法控制回压来保持井底压力的平衡，造成一系列严重问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服常规针式节流阀在高压钻井工况下的不足，而提出的一种手动高压钻井楔形针式节流阀。

本实用新型的主要技术方案：手动高压钻井楔形针式节流阀，包括阀体、阀座、硬质合金阀座套、阀盖，阀体内设有针头，针头通过阀杆连接手轮，其特征是所述硬质合金阀座套为两个，依次为一级硬质合金阀座套和二级硬质合金阀座套；所述针头为实心圆柱体，一端形状为32.5°的楔形节流面，另一端为“T”型；所述阀杆设有与针头连接的“T”型槽，并在连接处设有保护套筒；所述阀杆与针头外圆安装有导向环。

本实用新型安装在钻井排污节流管汇系统中，可以在高压钻井的工况下，解决由于泥砂对节流阀内部的冲蚀而引起的节流失效、井筒回压无法控制、产层垮塌等重大问题。

本实用新型手动楔形针式节流阀最大节流通径1.5”，相比常规针式节流阀，具有以下优势：

1.加长了阀座中硬质合金（YG8）阀座套的长度，阀座套的个数变为两个，这样保护了出口流道，大大降低了高压泥砂对节流阀下游流道的冲损破坏，延长了密封垫环的使用寿命，在现场使用时更加安全可靠。

2.针头为实心圆柱体，采用硬质合金（YG8）制造，一端利用线切割技术切割成32.5°的楔形节流面，节流精度高，控制更稳定；另一端切割成“T”型，用来与阀杆的“T”形槽连接；连接处间隙控制合理可靠，不会在高压冲击下发生松动错位。节流阀在全开状态时，楔形节流面全部退出阀座，与流体上游冲击方向保持平行，可以缓冲上游高压泥砂冲击，起到精确节流、控制回压来保持井底压力平衡的作用。

3.阀杆与针头外圆安装导向环，并在连接处增加保护套筒，这样可以起到导向、支撑阀杆的作用；工作时，针头圆柱面始终受阀座内腔支撑，将传统阀杆的悬臂梁结构优化为简支梁结构，减小振动，也可以保护易损部位不受高压流体冲蚀的破坏；与流体上游方向保持平行的楔形节流面，在受流体冲击时使针头与阀杆连接的“T”形槽所受弯曲应力大大降低，连接处受力面不易断裂。

有益技术效果：本实用新型设计的高压钻井楔形针式节流阀，减少了在高压钻井工况下针头冲蚀严重、阀杆断裂、井筒回压控制不准确、振动大等问题，优化了阀门内部结构设计，可以满足用户对高压油气井钻井过程中高压、高含砂量、低噪音时的排污工况要求。

附图说明

附图1为常规手动针式节流阀的结构示意图；图2为本实用新型实施例节流阀的结构示意图；图3为实施例中针头的放大结构示意图。

图中，1-阀体；2-阀座；3-硬质合金阀座套；3.1-一级硬质合金阀座套；3.2-二级硬质合金阀座套；4-O型圈；5-金属密封圈；6-针头；7-导向环；8-阀杆；9-保护套筒；10-阀盖；11-手轮；12-盘根盒；13-楔形节流面；14-“T”型。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型加以详细描述。

实施例：手动高压钻井楔形针式节流阀如附图2所示，主要包括阀体1、阀座2、硬质合金阀座套3、阀盖10，阀体1内设有针头6，针头6通过阀杆8连接手轮11，其主要特点是硬质合金阀座套3为两个，依次为一级硬质合金阀座套3.1和二级硬质合金阀座套3.2；针头6为实心圆柱体，一端形状为32.5°的楔形节流面13，另一端为“T”型14；阀杆8设有与针头6连接的“T”型槽，并在连接处设有保护套筒9；阀杆8与针头6外圆安装有导向环7。

实施例中，针头与阀杆的连接形式：1.将一、二级硬质合金阀座套过盈装入阀座中；装O形圈4与金属密封圈5；将组合后的阀座整体放入阀体内腔，用安装工具上紧。2.将硬质合金针头与阀杆连接，装上针头、阀杆外圆处的导向环，整体下入阀座中；旋转阀杆的方向，保证楔形节流面与阀体入口处平行。3.将密封垫环装在阀体钢圈槽内；装入保护套筒外圆处的两道O形圈；吊装保护套筒安装到阀体上。4.最后将杆密封、阀盖和其它相关零件一起安装到保护套筒上部，上紧螺栓螺母。

通过上述操作，新的结构设计在钻井排污作业中，可以防止针头在高压泥砂工况中脱落、节流失效等危害，对井筒回压控制稳定；保护套筒保证阀杆支撑可靠，新的简支梁结构解决了高压下悬臂梁受弯曲应力的危害，使阀杆不易断裂，震动小，运动更加平稳；加长的一、二级硬质合金阀座套可以减小泥砂在高压下对下游管道设备的冲刷磨损，大大提高了钻井排污管汇的安全性，延长使用寿命。

Claims

1.一种手动高压钻井楔形针式节流阀，包括阀体、阀座、硬质合金阀座套、阀盖，阀体内设有针头，针头通过阀杆连接手轮，其特征是所述硬质合金阀座套为两个，依次为一级硬质合金阀座套和二级硬质合金阀座套；所述针头为实心圆柱体，一端形状为32.5°的楔形节流面，另一端为“T”型；所述阀杆设有与针头连接的“T”型槽，并在连接处设有保护套筒；所述阀杆与针头外圆安装有导向环。