一种新型明杆防砂闸阀及其防砂方法技术

本发明专利技术提供一种明杆防砂闸阀，在石油开采页岩气水力压裂过程中，用于开启或关闭压裂液，通过在阀腔内设置闸阀防砂装置，防止压裂液中的压裂砂进入阀腔中。所述闸阀防砂装置包含两块相同的导板、两块相同的油脂挡板。导板和阀板上都设有与阀体内管道贯通的通径孔。导板抵住阀座台阶与阀板贴合，两块油脂挡板相对的设置在两块导板之间，阀板在两块导板和两块油脂挡板包围的空间内上下活动，实现开关闸阀。本发明专利技术还包含所述闸阀的防砂方法。本发明专利技术通过导板与阀板的贴合防止压裂砂进入阀腔，进一步通过油脂挡板防止阀腔内密封脂流失。本发明专利技术的防砂闸阀防砂效果好，闸阀注脂后维护周期长，适用于页岩气水力压裂环境。

【技术实现步骤摘要】
一种新型明杆防砂闸阀及其防砂方法
本专利技术涉及石油开采设备
，特别是一种应用于页岩气水力压裂开采的明杆防砂闸阀。
技术介绍
明杆防砂闸阀具有流动阻力小，启闭省力的特点，广泛用于各种介质管道的启闭，是页岩气水力压裂工艺中很重要的部件。开发页岩气常采用油层水力压裂技术，水力压裂是指利用液体传压的原理，在地面用高压大排量的泵，将具有一定粘度的液体以大于油层所能吸收的能力向油层注入，使井筒压力逐渐增高，当压力增高到大于油层破裂所需要的压力时，油层就会形成一条或几条水平的或是垂直的裂缝，从而降低了近井地带的流动阻力，增大渗流能力，使油井获得增产效果。明杆防砂闸阀是由阀体、阀盖、阀板、阀座、阀杆等零件组成。旋转明杆防砂闸阀的手轮，阀杆套推动阀杆阀板上下移动，通过观察明杆闸阀上部阀杆的位置，就可以知道阀门的开度。常规明杆闸阀的导板在阀板的下部，阀板和导板的间隙很大。水力压裂时，压裂液常携带有大量的压裂砂，压裂砂颗粒小，闸阀在开关的过程中，大量含砂的压裂液通过阀板与导板间的缝隙进入阀腔，冲走阀腔内的密封脂；严重时会出现阀板和阀座划伤，压裂砂沉积在阀腔底部导致闸阀无法关闭到位等问题，严重影响了页岩气开采的进度。
技术实现思路
本专利技术为克服上述已有技术存在的问题，提供了一种改进的新型明杆防砂闸阀，用于解决常规闸阀防砂效果不理想的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种明杆防砂闸阀，在石油开采页岩气水力压裂过程中，用于开启或关闭压裂液，防止压裂液中的压裂砂进入阀腔中，包含：阀体，内部穿设有圆柱形管道，管道内有压裂液；所述阀体内部还设有阀腔，所述阀腔垂直穿设所述管道，将管道分为进口端和出口端；两个相同的阀座，第一阀座设置在管道进口端和阀腔之间；第二阀座设置在管道出口端和阀腔之间；第一阀座第一端、第二阀座第一端均与阀腔接触且设有圆环台阶；所述阀座均设有阀座通径孔，所述阀座通径孔与管道同中心轴且与管道孔径相同；阀杆，阀杆第一端位于阀体外部；阀杆第二端设置在阀腔内；手轮，与所述阀杆第一端连接，输入外部扭矩；阀杆套，连接设置在所述手轮和所述阀杆第一端之间，手轮带动阀杆套转动，阀杆套带动阀杆上下运动；阀盖，穿设所述阀杆的第一端并通过螺栓与阀体固定连接；阀板，长方体结构，连接设置在阀腔内的两个阀座之间；所述阀板第一端与阀杆第二端固定连接，随阀杆一起上下运动；阀板第二端还设有与管道相同孔径的阀板通径孔；闸阀防砂装置，设置在阀腔内，包含两块完全相同的导板和两块完全相同的油脂挡板，通过导板和油脂挡板包围阀板，防止压裂砂进入阀腔。所述阀板上升时可以接触阀盖端面，阀板下降时可以接触阀腔底部；当阀板与阀腔底部接触时，阀板通径孔顶部低于管道低部，闸阀处于全关闭状态；当阀板上升抵住阀盖端面时，阀板通径孔与管道同中心轴，闸阀处于全开状态。所述两个相同的导板为长方体结构，并设有导板通径孔，所述导板通径孔与管道同中心轴；所述导板通径孔可以穿设阀座第一端，但不能穿设阀座圆环台阶；第一导板穿设第一阀座第一端，抵住第一阀座圆环台阶，设置在第一阀座和阀板之间；第二导板穿设第二阀座第一端，抵住第二阀座圆环台阶，设置在第二阀座和阀板之间；通过两个导板将阀腔垂直的分成三个部分；两个导板的下端面均接触阀腔底部，上端面均没有接触阀盖。所述导板的厚度匹配阀座圆环台阶端面与阀板之间的距离，导板抵住所述圆环台阶端面并与阀板外壁贴合，压裂液中的压裂砂不能自导板和阀板之间进入阀腔。所述两个相同的油脂挡板相对的设置在两个导板之间，且与导板上下端面平齐；所述阀板位于两个油脂挡板和两个导板包围的空间内，并可在此空间内上下运动。所述油脂挡板轴向设有凸起，油脂挡板的水平横截面为Ω形状；油脂挡板中部凸起部分不与阀板外壁接触；油脂挡板平面部分与阀板外壁贴合，通过油脂挡板进一步防止压裂砂进入阀腔，并减少密封脂的流失。所述的明杆防砂闸阀，还包含注脂孔和单流阀；所述注脂孔穿设所述阀盖与阀腔连通；单流阀与注脂孔连接，通过注脂孔向阀腔注入密封脂。一种明杆防砂单流阀的防砂方法，采用如权利要求1～7所述的任一明杆防砂闸阀实现，包含步骤：S1、旋转手轮，阀杆带动阀板上升，当闸阀半开启时，停止旋转手轮；S2、将单流阀外接注脂泵，向阀腔注脂，注脂泵压力表显示的压力值上升时，表示密封脂充满阀腔，停止注脂；S3、闸阀工作时，旋转手轮，阀杆套推动阀杆和阀板在两块导板和两块油脂挡板包围的空间内上下运动；当阀板与阀腔底部接触时，闸阀处于全关闭状态；当阀板上升抵住阀盖端面时，闸阀处于全开状态；闸阀打开时，压裂液自管道进口端通过阀板通径孔流入管道出口端，由于导板贴合阀板，使压裂砂不能自导板和阀板之间进入阀腔。步骤S3中还包括，通过两块油脂挡板与两块导板形成包围空间，阀板在此包围空间内运动，进一步阻止压裂砂进入阀腔。与现有技术相比，本专利技术具有的新型明杆防砂闸阀在不改变原有密封结构的情况下，通过加入两块导板和两块油脂挡板在阀腔内形成包围空间，使阀板在所述包围空间内上下活动；并通过导板与阀板的贴合，防止压裂砂进入阀腔，防砂效果显著。且本专利技术的防砂闸阀注脂后维护周期长，特别适用于页岩气水力压裂环境。附图说明为了更清楚地说明本专利技术技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：图1为本专利技术新型明杆防砂闸阀结构示意图。图2为本专利技术阀腔内部A-A结构示意图。图中：1、阀体；2、阀板；3、导板；4、阀座；5、阀杆；6、垫环；7、单流阀；8、阀盖；9、手轮；10、阀杆套；11、螺栓；12、杆密封；13、垫片；14、油脂挡板。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供了一种明杆防砂闸阀，在石油开采页岩气水力压裂过程中，用于开启或关闭压裂液，防止压裂液中的压裂砂进入阀腔中，包含：阀体1，内部穿设有圆柱形管道，管道内有压裂液；所述阀体1内部还设有阀腔，所述阀腔垂直穿设所述管道，将管道分为进口端和出口端；两个相同的阀座4，第一阀座4设置在管道进口端和阀腔之间；第二阀座4设置在管道出口端和阀腔之间；第一阀座第一端、第二阀座第一端均与阀腔接触且设有圆环台阶；所述阀座4设有阀座通径孔，所述阀座通径孔与管道同中心轴且与管道孔径相同；阀杆5，阀杆第一端位于阀体1外部；阀杆第二端设置在阀腔内；手轮9，与所述阀杆第一端连接，输入外部扭矩；阀杆套10，连接设置在所述手轮9和所述阀杆第一端之间，手轮9带动阀杆套10转动，阀杆套10带动阀杆5上下运动；阀盖8，穿设所述阀杆第一端并通过螺栓11与阀体1固定连接，阀盖8和阀体1通过金属垫环6实现密封；在阀杆5和阀盖8间置有一个承受高压流体的杆密封12，在杆密封12的下面，设有一个保护杆密封12的垫片13，通过杆密封12和垫片13减少压裂液对阀杆的冲击。阀板2，长方体结构，连接设置在阀腔内的两个阀座4之间；所述阀板第一端与阀杆第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种明杆防砂闸阀，在石油开采页岩气水力压裂过程中，用于开启或关闭压裂液，防止压裂液中的压裂砂进入阀腔中，其特征在于，包含：阀体，内部穿设有圆柱形管道，管道内有压裂液；所述阀体内部还设有阀腔，所述阀腔垂直穿设所述管道，将管道分为进口端和出口端；两个相同的阀座，第一阀座设置在管道进口端和阀腔之间；第二阀座设置在管道出口端和阀腔之间；第一阀座第一端、第二阀座第一端均与阀腔接触且设有圆环台阶；所述阀座设有阀座通径孔，所述阀座通径孔与管道同中心轴且与管道孔径相同；阀杆，阀杆第一端位于阀体外部；阀杆第二端设置在阀腔内；手轮，与所述阀杆第一端连接，输入外部扭矩；阀杆套，连接设置在所述手轮和所述阀杆第一端之间，手轮带动阀杆套转动，阀杆套带动阀杆上下运动；阀盖，穿设所述阀杆的第一端并通过螺栓与阀体固定连接；阀板，长方体结构，连接设置在阀腔内的两个阀座之间；所述阀板第一端与阀杆第二端固定连接，随阀杆一起上下运动；阀板第二端还设有与管道相同孔径的阀板通径孔；闸阀防砂装置，设置在阀腔内，包含两块完全相同的导板和两块完全相同的油脂挡板，通过导板和油脂挡板包围阀板，防止压裂砂进入阀腔。

【技术特征摘要】
1.一种明杆防砂闸阀，在石油开采页岩气水力压裂过程中，用于开启或关闭压裂液，防止压裂液中的压裂砂进入阀腔中，其特征在于，包含：阀体，内部穿设有圆柱形管道，管道内有压裂液；所述阀体内部还设有阀腔，所述阀腔垂直穿设所述管道，将管道分为进口端和出口端；两个相同的阀座，第一阀座设置在管道进口端和阀腔之间；第二阀座设置在管道出口端和阀腔之间；第一阀座第一端、第二阀座第一端均与阀腔接触且设有圆环台阶；所述阀座设有阀座通径孔，所述阀座通径孔与管道同中心轴且与管道孔径相同；阀杆，阀杆第一端位于阀体外部；阀杆第二端设置在阀腔内；手轮，与所述阀杆第一端连接，输入外部扭矩；阀杆套，连接设置在所述手轮和所述阀杆第一端之间，手轮带动阀杆套转动，阀杆套带动阀杆上下运动；阀盖，穿设所述阀杆的第一端并通过螺栓与阀体固定连接；阀板，长方体结构，连接设置在阀腔内的两个阀座之间；所述阀板第一端与阀杆第二端固定连接，随阀杆一起上下运动；阀板第二端还设有与管道相同孔径的阀板通径孔；闸阀防砂装置，设置在阀腔内，包含两块完全相同的导板和两块完全相同的油脂挡板，通过导板和油脂挡板包围阀板，防止压裂砂进入阀腔。2.如权利要求1所述的明杆防砂闸阀，其特征在于，所述阀板上升时可以接触阀盖端面，阀板下降时可以接触阀腔底部；当阀板与阀腔底部接触时，阀板通径孔顶部低于管道低部，闸阀处于全关闭状态；当阀板上升抵住阀盖端面时，阀板通径孔与管道同中心轴，闸阀处于全开状态。3.如权利要求2所述的明杆防砂闸阀，其特征在于，所述两个相同的导板为长方体结构，并设有导板通径孔，所述导板通径孔与管道同中心轴；所述导板通径孔可以穿设阀座第一端，但不能穿设阀座圆环台阶；第一导板穿设第一阀座第一端，抵住第一阀座圆环台阶，设置在第一阀座和阀板之间；第二导板穿设第二阀座第一端，抵住第二阀座圆环台阶，设置在第二阀座和阀板之间；通过两个导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志刚，任国庆，李军，
申请(专利权)人：美钻深海能源科技研发上海有限公司，美钻石油钻采系统工程上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31