CN109695435B - 一种井下安全阀及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下安全阀及使用方法，上接头与中间接头相连，所述中间接头的另一端与下接头相连；主阀板固定套外套在中心管上并内嵌于中间接头的上部；中心管的外部并内嵌与中间接头的内部套装有弹簧上环；弹簧套装在中心管的外部；中心管的下部并内嵌于下接头的位置套装有下卡环，下接头的内底部嵌套安装有三角阀板固定套，活塞的底部与三角阀板固定套相配合，主阀板安装在主阀板固定套上，三角阀板与活塞相连。该安全阀结构简单，密封效果好，抽油时，三角阀板可以提高抽油效率，主阀板不会和油液接触，增加了安全阀的使用寿命，当停止抽油时，通过三角阀板和主阀板则能有效地实现止回流，防止井喷。

Description

一种井下安全阀及使用方法

技术领域

本发明涉及一种井下安全阀及使用方法，属于油气开采技术领域。

背景技术

目前，在油气井的石油和天然气开采中，当遇到突发情况时，往往需要安装井下安全阀来及时关闭流体通道，防止井喷或者溢流。现有的井下安全阀中的单阀结构，无法保证安全阀失效时自动关闭；如果采用双阀板结构，那么双阀板结构则需要选择球阀，但是其可靠性差，当安全阀失效进行修井时，难以通过泵压打开安全阀；即使选择的双阀板结构，也往往会因为阀板打开时对管壁的冲击而缩短了安全阀的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有止回流，防止井喷，同时结构简单，密封效果良好，保证采油率的井下安全阀及使用方法。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种井下安全阀，包括上接头、中间接头、弹簧、中心管、三角阀板、下接头、活塞和主阀板，所述上接头与中间接头相连，所述中间接头的另一端与下接头相连；在上接头、中间接头和下接头所构成的安全阀腔体内部安装中心管；主阀板固定套外套在中心管上并内嵌于中间接头的上部；所述中心管的外部并内嵌与中间接头的内部套装有弹簧上环；所述弹簧套装在中心管的外部，其顶端与弹簧上环接触限位；所述中心管的下部并内嵌于下接头的位置套装有下卡环，所述下接头的内底部嵌套安装有三角阀板固定套，所述活塞的底部与三角阀板固定套相配合，所述主阀板安装在主阀板固定套上，所述三角阀板与活塞相连。

所述上接头与中间接头之间以及中间接头与下接头之间都分别采用螺纹连接；所述三角阀板固定套和所述下接头内腔体构成滑动配合连接。

所述中心管包括对接相连的第一中心管和第二中心管，所述中心管顶部设置有用于安装O型圈的沟槽，所述第一中心管上设置有用于限制弹簧上环位置的中心管凸台，所述第二中心管下部设置有导向槽，所述第二中心管下部设置有过流孔。

所述主阀板固定套和中间接头之间通过螺纹连接，所述主阀板固定套上设置有安装主阀板的台肩，所述台肩上加工有矩形槽，所述主阀板通过主阀板销安装在矩形槽内部；所述主阀板固定套的内部加工有主阀板固定套O型圈沟槽，所述主阀板固定套O型圈沟槽内部安装有主阀板固定套O型圈。

所述主阀板的外径在大于所述主阀板固定套的内径同时小于主阀板固定套的外径，并使得主阀板打开时不会因为外径过大而无法完全打开；所述主阀板的内径则小于所述主阀板固定套的内径，所述主阀板上设置有主阀板扭簧。

所述下卡环通过螺纹连接安装在下接头的上部，所述下卡环的上部内壁加工有用于安装下卡环O型圈的安装槽；所述弹簧的底端与下卡环的上端面接触配合。

所述活塞和三角阀板固定套的内腔之间通过螺纹连接，所述活塞上加工有用于和中心管的导向槽相配合的导向凸台，所述活塞的腔体内部设置有多组均布的用于安装销钉的活塞台肩，所述活塞台肩上加工有安装销钉的通孔。

所述活塞的内壁和中心管的下部外壁之间构成环空腔，所述环空腔位于下卡环的下方，所述中心管的底部设置有中心管底部凹槽，所述中心管底部凹槽与活塞上的活塞台肩相配合，并使得三角阀板关闭时，能够有效卡住三角阀板防止井喷；所述活塞上部的外部安装有用于和下接头相配合的活塞O型圈。

所述三角阀板通过三角阀板销和所述活塞连接，所述三角阀板为扇形结构，所述三角阀板上设置有三角阀板扭簧，并使得在停止开采时三角阀板自动关闭。

任意一项所述井下安全阀的使用方法：

正常工作时，三角阀板和主阀板处于打开状态，同时主阀板和流体通过中心管隔开，减缓流体对主阀板的侵蚀；

当停止工作，中心管在油液作用下，通过弹簧上环压缩弹簧，并沿着活塞的导向槽向下运动，油液通过过流孔进入环空腔，进一步保证中心管向下运动，同时，随着中心管的向下运动，主阀板在主阀板扭簧作用下慢慢往下运动，最后和主阀板固定套上部贴合，隔断安全阀上部油液；随着上层油液被关闭，三角阀板开始在三角阀板扭簧的作用下克服油液的作用力向下运动，中心管在环空腔油液以及自身重力作用下继续向下运动，在三角阀板闭合通道后，中心管运动到最底部，中心管底部凹槽卡住三角阀板，使三角阀板保持闭合状态，防止井喷；

当重新开始工作时，随着主阀板上部油液被抽取，中心管在弹簧作用下顶起主阀板向上运动，同时，三角阀板限制被解除，在油液作用的内外压力差下慢慢打开，油液进入中心管，中心管在油液和弹簧的作用下继续向上运动，三角阀板完全打开，同时主阀板也随着中心管的向上运动完全打开，流体通道恢复正常畅通状态。

本发明有如下有益效果：

1、本发明的安全阀，其结构简单，密封效果好；抽油时，三角阀板可以提高抽油效率，主阀板不会和油液接触，增加了安全阀的使用寿命，当停止抽油时，通过三角阀板和主阀板则能有效地实现止回流，防止井喷。

2、主阀板外径在大于主阀板固定套的内径同时小于主阀板固定套的外径，保证了当主阀板打开时不会因为外径过大而导致无法完全打开.

3、活塞内壁和所述中心管外壁以及所述下卡环底部构成一个环空腔，所述中心管底部设置有和所述活塞台肩相配合的中心管底部凹槽，当三角阀板关闭时，该中心管底部凹槽能有效卡住三角阀板，防止井喷。

4、所述三角阀板通过销钉和所述活塞连接，所述三角阀板为扇形设计，这样在达到密封要求的同时还可以保证所述三角阀板能够完全打开，提高工作效率，所述三角阀板上设置有扭簧，保证了停止开采时三角阀板能够自动关闭。

5、当正常工作时，三角阀板和主阀板处于打开状态，同时主阀板和流体通过中心管隔开，能减缓流体对主阀板的侵蚀，延长了主阀板的使用寿命，活塞和三角阀板固定套的金属螺纹连接则有效保证了安全阀的密封性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为井下安全阀剖视图。

图2为图1中A-A剖视图。

图3为图1中B-B剖视图。

图4为主阀板固定套结构示意图。

图5为活塞剖视图。

图6为中心管底部放大图。

图7为中心管底部放大图剖视图。

图中：上接头1、主阀板固定套O型圈2、中心管凸台3、弹簧上环4、中间接头5、弹簧6、下卡环O型圈7、中心管8、三角阀板9、三角阀板固定套10、下接头11、活塞12、三角阀板销13、三角阀板扭簧14、活塞O型圈15、下卡环16、主阀板固定套17、主阀板销18、主阀板19、主阀板扭簧20、导向凸台21、过流孔22、导向槽23、环空腔24、第一中心管25、第二中心管26、中心管底部凹槽27、矩形槽28、活塞台肩29、主阀板固定套O型圈沟槽30。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

请参阅图1-7，一种井下安全阀，包括上接头1、中间接头5、弹簧6、中心管8、三角阀板9、下接头11、活塞12和主阀板19，所述上接头1与中间接头5相连，所述中间接头5的另一端与下接头11相连；在上接头1、中间接头5和下接头11所构成的安全阀腔体内部安装中心管8；主阀板固定套17外套在中心管8上并内嵌于中间接头5的上部；所述中心管8的外部并内嵌与中间接头5的内部套装有弹簧上环4；所述弹簧6套装在中心管8的外部，其顶端与弹簧上环4接触限位；所述中心管8的下部并内嵌于下接头11的位置套装有下卡环16，所述下接头11的内底部嵌套安装有三角阀板固定套10，所述活塞12的底部与三角阀板固定套10相配合，所述主阀板19安装在主阀板固定套17上，所述三角阀板9与活塞12相连。采用上述结构的安全阀，其结构简单，密封效果好，抽油时，三角阀板可以提高抽油效率，主阀板不会和油液接触，增加了安全阀的使用寿命，当停止抽油时，通过三角阀板和主阀板则能有效地实现止回流，防止井喷。

进一步的，所述上接头1与中间接头5之间以及中间接头5与下接头11之间都分别采用螺纹连接；所述三角阀板固定套10和所述下接头11内腔体构成滑动配合连接。通过采用螺纹连接的方式，方便了相邻的两个接头直接的快速组装和拆卸，进而提高了装配效率，通过采用滑动配合的方式，保证了两者之间能够方便的滑动。

进一步的，所述中心管8包括对接相连的第一中心管25和第二中心管26，所述中心管8顶部设置有用于安装O型圈的沟槽，所述第一中心管25上设置有用于限制弹簧上环4位置的中心管凸台3，所述第二中心管26下部设置有导向槽23。通过采用上述组装而成的中心管8方便了其组装过程，而且便于其加工。

进一步的，所述主阀板固定套17和中间接头5之间通过螺纹连接，所述主阀板固定套17上设置有安装主阀板的台肩，所述台肩上加工有矩形槽28，所述主阀板19通过主阀板销18安装在矩形槽28内部；所述主阀板固定套17的内部加工有主阀板固定套O型圈沟槽30，所述主阀板固定套O型圈沟槽30内部安装有主阀板固定套O型圈2。通过所述的主阀板固定套O型圈2起到了密封的作用，保证了密封效果。

进一步的，所述主阀板19的外径在大于所述主阀板固定套17的内径同时小于主阀板固定套17的外径，并使得主阀板19打开时不会因为外径过大而无法完全打开；所述主阀板19的内径则小于所述主阀板固定套17的内径，所述主阀板19上设置有主阀板扭簧20。

进一步的，所述下卡环16通过螺纹连接安装在下接头11的上部，所述下卡环16的上部内壁加工有用于安装下卡环O型圈7的安装槽；所述弹簧6的底端与下卡环16的上端面接触配合。

进一步的，所述活塞12和三角阀板固定套10的内腔之间通过螺纹连接，所述活塞12上加工有用于和中心管8的导向槽23相配合的导向凸台21，所述活塞12的腔体内部设置有多组均布的用于安装销钉的活塞台肩29，所述活塞台肩29上加工有安装销钉的通孔。通过上述的过流孔22，保证了当停止工作时，中心管在油液作用下，通过弹簧上环4压缩弹簧6，并沿着活塞的导向槽向下运动，油液通过过流孔进入环空腔。

进一步的，所述活塞12的内壁和中心管8的下部外壁之间构成环空腔24，所述环空腔24位于下卡环16的下方，所述中心管8的底部设置有中心管底部凹槽27，所述中心管底部凹槽27与活塞12上的活塞台肩29相配合，并使得三角阀板9关闭时，能够有效卡住三角阀板9防止井喷；所述活塞12的上部外部安装有用于和下接头11相配合的活塞O型圈15。

进一步的，所述三角阀板9通过三角阀板销13和所述活塞12连接，所述三角阀板9为扇形结构，这样在达到密封要求的同时还可以保证三角阀板能够完全打开，提高工作效率，所述三角阀板9上设置有三角阀板扭簧14，并使得在停止开采时三角阀板9自动关闭。

实施例2：

任意一项所述井下安全阀的使用方法：

正常工作时，三角阀板9和主阀板19处于打开状态，同时主阀板19和流体通过中心管8隔开，减缓流体对主阀板19的侵蚀；

当停止工作，中心管8在油液作用下，通过弹簧上环4压缩弹簧6，并沿着活塞12的导向槽23向下运动，油液通过过流孔22进入环空腔24，进一步保证中心管8向下运动，同时，随着中心管8的向下运动，主阀板19在主阀板扭簧20作用下慢慢往下运动，最后和主阀板固定套17上部贴合，隔断安全阀上部油液；随着上层油液被关闭，三角阀板9开始在三角阀板扭簧14的作用下克服油液的作用力向下运动，中心管8在环空腔油液以及自身重力作用下继续向下运动，在三角阀板9闭合通道后，中心管8运动到最底部，中心管底部凹槽27卡住三角阀板9，使三角阀板9保持闭合状态，防止井喷；

当重新开始工作时，随着主阀板19上部油液被抽取，中心管8在弹簧6作用下顶起主阀板19向上运动，同时，三角阀板9限制被解除，在油液作用的内外压力差下慢慢打开，油液进入中心管8，中心管8在油液和弹簧的作用下继续向上运动，三角阀板9完全打开，同时主阀板19也随着中心管的向上运动完全打开，流体通道恢复正常畅通状态。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种井下安全阀，包括上接头（1）、中间接头（5）、弹簧（6）、中心管（8）、三角阀板（9）、下接头（11）、活塞（12）和主阀板（19），其特征在于：所述上接头（1）与中间接头（5）相连，所述中间接头（5）的另一端与下接头（11）相连；在上接头（1）、中间接头（5）和下接头（11）所构成的安全阀腔体内部安装中心管（8）；主阀板固定套（17）外套在中心管（8）上并内嵌于中间接头（5）的上部；所述中心管（8）的外部并内嵌与中间接头（5）的内部套装有弹簧上环（4）；所述弹簧（6）套装在中心管（8）的外部，其顶端与弹簧上环（4）接触限位；所述中心管（8）的下部并内嵌于下接头（11）的位置套装有下卡环（16），所述下接头（11）的内底部嵌套安装有三角阀板固定套（10），所述活塞（12）的底部与三角阀板固定套（10）相配合，所述主阀板（19）安装在主阀板固定套（17）上，所述三角阀板（9）与活塞（12）相连；

所述上接头（1）与中间接头（5）之间以及中间接头（5）与下接头（11）之间都分别采用螺纹连接；所述三角阀板固定套（10）和所述下接头（11）内腔体构成滑动配合连接；

所述中心管（8）包括对接相连的第一中心管（25）和第二中心管（26），所述中心管（8）顶部设置有用于安装O型圈的沟槽，所述第一中心管（25）上设置有用于限制弹簧上环（4）位置的中心管凸台（3），所述第二中心管（26）下部设置有导向槽（23），所述第二中心管（26）下部设置有过流孔（22）。

2.根据权利要求1所述的一种井下安全阀，其特征在于：所述主阀板固定套（17）和中间接头（5）之间通过螺纹连接，所述主阀板固定套（17）上设置有安装主阀板的台肩，所述台肩上加工有矩形槽（28），所述主阀板（19）通过主阀板销（18）安装在矩形槽（28）内部；所述主阀板固定套（17）的内部加工有主阀板固定套O型圈沟槽（30），所述主阀板固定套O型圈沟槽（30）内部安装有主阀板固定套O型圈（2）。

3.根据权利要求2所述的一种井下安全阀，其特征在于：所述主阀板（19）的外径在大于所述主阀板固定套（17）的内径同时小于主阀板固定套（17）的外径，并使得主阀板（19）打开时不会因为外径过大而无法完全打开；所述主阀板（19）的内径则小于所述主阀板固定套（17）的内径，所述主阀板（19）上设置有主阀板扭簧（20）。

4.根据权利要求3所述的一种井下安全阀，其特征在于：所述下卡环（16）通过螺纹连接安装在下接头（11）的上部，所述下卡环（16）的上部内壁加工有用于安装下卡环O型圈（7）的安装槽；所述弹簧（6）的底端与下卡环（16）的上端面接触配合。

5.根据权利要求4所述的一种井下安全阀，其特征在于：所述活塞（12）和三角阀板固定套（10）的内腔之间通过螺纹连接，所述活塞（12）上加工有用于和中心管（8）的导向槽（23）相配合的导向凸台（21），所述活塞（12）的腔体内部设置有多组均布的用于安装销钉的活塞台肩（29），所述活塞台肩（29）上加工有安装销钉的通孔。

6.根据权利要求5所述的一种井下安全阀，其特征在于：所述活塞（12）的内壁和中心管（8）的下部外壁之间构成环空腔（24），所述环空腔（24）位于下卡环（16）的下方，所述中心管（8）的底部设置有中心管底部凹槽（27），所述中心管底部凹槽（27）与活塞（12）上的活塞台肩（29）相配合，并使得三角阀板（9）关闭时，能够有效卡住三角阀板（9）防止井喷；所述活塞（12）上部的外部安装有用于和下接头（11）相配合的活塞O型圈（15）。

7.根据权利要求6所述的一种井下安全阀，其特征在于：所述三角阀板（9）通过三角阀板销（13）和所述活塞（12）连接，所述三角阀板（9）为扇形结构，所述三角阀板（9）上设置有三角阀板扭簧（14），并使得在停止开采时三角阀板（9）自动关闭。

8.权利要求7所述井下安全阀的使用方法，其特征在于：

正常工作时，三角阀板（9）和主阀板（19）处于打开状态，同时主阀板（19）和流体通过中心管（8）隔开，减缓流体对主阀板（19）的侵蚀；

当停止工作，中心管（8）在油液作用下，通过弹簧上环（4）压缩弹簧（6），并沿着活塞（12）的导向槽（23）向下运动，油液通过过流孔（22）进入环空腔（24），进一步保证中心管（8）向下运动，同时，随着中心管（8）的向下运动，主阀板（19）在主阀板扭簧（20）作用下往下运动，最后和主阀板固定套（17）上部贴合，隔断安全阀上部油液；随着上层油液被关闭，三角阀板（9）开始在三角阀板扭簧（14）的作用下克服油液的作用力向下运动，中心管（8）在环空腔油液以及自身重力作用下继续向下运动，在三角阀板（9）闭合通道后，中心管（8）运动到最底部，中心管底部凹槽（27）卡住三角阀板（9），使三角阀板（9）保持闭合状态，防止井喷；

当重新开始工作时，随着主阀板（19）上部油液被抽取，中心管（8）在弹簧（6）作用下顶起主阀板（19）向上运动，同时，三角阀板（9）限制被解除，在油液作用的内外压力差下打开，油液进入中心管（8），中心管（8）在油液和弹簧的作用下继续向上运动，三角阀板（9）完全打开，同时主阀板（19）也随着中心管的向上运动完全打开，流体通道恢复正常畅通状态。