本发明专利技术提供一种带有氮气室的安全循环阀，其包括：循环外筒、剪切心轴、上空气室、下空气室、氮气室、破裂盘、球阀；其中，当破裂盘外侧的环空压力大于破裂盘临界爆破压力与上空气室的氮气压力之和时，破裂盘爆破，使环空压力进入上空气室并推动剪切心轴从上向下地运动至循环工作位置，从而驱动球阀关闭，并打开循环外筒上的循环孔。本发明专利技术通过设置氮气室，使得环空压力大于破裂盘压力及氮气压力之和后才会关闭球阀同时打开循环孔，使工具空气室强度增加，并且本发明专利技术能够在保持工具能够使用高爆破压力值破裂盘的同时，保持了剪切心轴上的较大的液压面积，降低了剪切心轴运动过程中因摩擦阻力而产生的压力，提高了工具的可靠性。提高了工具的可靠性。提高了工具的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种带有氮气室的安全循环阀
[0001]本专利技术属于石油井下探测开采领域，具体涉及一种带有氮气室的安全循环阀。
技术介绍
[0002]传统的安全循环阀存在以下问题：空气室强度偏低的，不能满足高压井的作业需求；空气室强度高的，液压面积小，误差大，动力不足，存在测井工具难以驱动的风险；安全循环阀上使用的高爆破值的破裂盘主要依赖进口，价格高，采购难，作业成本高。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的是提供一种带有氮气室的安全循环阀，解决了现有测井工具空气室强度低，液压面积小和高爆破值的破裂盘价格高、采购难的问题。
[0004]为解决上述问题，本专利技术提供一种带有氮气室的安全循环阀，其包括：
[0005]循环外筒；
[0006]剪切心轴，沿轴向可被推动地设置于循环外筒的内部；
[0007]上空气室，靠近于剪切心轴的上端设置；
[0008]下空气室，靠近于剪切心轴的下端设置；
[0009]氮气室，分别由第一传压通道和第二传压通道连通于上空气室和下空气室；
[0010]破裂盘，通过压帽设置于循环外筒外圆的径向孔中，并位于上空气室的外侧；以及
[0011]球阀，设置于剪切心轴的下侧；
[0012]其中，当破裂盘外侧的环空压力大于破裂盘临界爆破压力与上空气室的氮气压力之和时，破裂盘爆破，使环空压力进入上空气室并推动剪切心轴从上向下地运动至循环工作位置，从而驱动球阀关闭，并打开循环外筒上的循环孔。
[0013]优选地，安全循环阀还包括：
[0014]剪切环，设置在剪切心轴外圆上；以及
[0015]剪销，设置在剪切环外圆径向孔中，并镶入剪切心轴外圆环槽；
[0016]其中，当剪切心轴受到的推动力足以剪断剪销时，剪切心轴相对于循环外筒被推动。
[0017]优选地，安全循环阀还包括：
[0018]单向阀，安装在循环外筒外圆的径向孔中，单向阀包括阀杆和弹簧；
[0019]其中，当上空气室的压力升高时，阀杆能够在弹簧的弹力作用下关闭单向阀上的第二传压通道，以防止环空压力从上空气室传递到下空气室。
[0020]优选地，安全循环阀还包括：
[0021]锁环，设置在剪切心轴的外圆上；
[0022]其中，剪切心轴与锁环彼此相对的面上设计有单向锯齿，当剪切心轴运动到循环工作位置时，锁环与剪切心轴上的单向锯齿相互啮合，实现剪切心轴的轴向位置的锁定，防止剪切心轴在下空气室氮气压力作用下反向运动。
[0023]优选地，安全循环阀还包括：
[0024]连接爪，设置在剪切心轴下端的外圆环槽处；
[0025]连接短节，螺纹连接于连接爪的下端；以及
[0026]操作销，设置于连接短节的下端，用以推动球阀沿预设的方向转动；
[0027]其中，在剪切心轴从上向下地运动至循环工作位置的过程中，剪切心轴从上向下地顺次推动连接爪、连接短节和操作销，从而使球阀关闭。
[0028]优选地，安全循环阀还包括：
[0029]球阀外筒，螺纹连接于心轴外筒的下端；
[0030]下接头，螺纹连接于球阀外筒的下端；
[0031]球笼，设置在连接短节的内孔中；以及
[0032]球座短节，设置于球阀外筒的内部并螺纹连接于下接头的上端内孔；
[0033]其中，球笼与球座短节螺纹连接，且使球阀设置在球笼与球座短节之间。
[0034]优选地，安全循环阀还包括：
[0035]座弹簧，设置于球笼的内部靠近球阀的一侧，为球笼与球阀之间提供弹性支撑；以及
[0036]支撑环，设置于球笼靠近连接短节一侧的环形凹槽内，用以隔离泥浆中的大颗粒杂质。
[0037]优选地，安全循环阀还包括：
[0038]氮腔外筒，螺纹连接于循环外筒的上侧；
[0039]上接头，螺纹连接于氮腔外筒的上侧；
[0040]氮腔心轴，设置在上接头内孔中；以及
[0041]心轴外筒；螺纹连接于循环外筒的下侧；
[0042]其中，上接头、氮腔外筒、氮腔心轴和循环外筒围成氮气室，循环外筒、剪切心轴和心轴外筒围成上空气室，剪切心轴和心轴外筒围成下空气室。
[0043]优选地，的安全循环阀还包括：
[0044]减震垫，设置于剪切心轴与心轴外筒之间，并位于下空气室内的上侧，用于在剪切心轴从上向下地运动至循环工作位置的过程中，为剪切心轴与心轴外筒之间形成轴向缓冲减震。
[0045]优选地，安全循环阀还包括：
[0046]充氮保护塞，安装在循环外筒外圆的径向孔中，用以向氮气室充入氮气；
[0047]充氮针阀，安装在循环外筒外圆的径向孔中，并相对于充氮保护塞伸入循环外筒的方向设置，用以控制氮气的冲入速度；以及
[0048]安全限位螺钉，安装在循环外筒外圆的径向孔中，且垂直于充氮针阀伸入循环外筒的方向设置，以使安全限位螺钉露出于循环外筒的部分阻挡于充氮针阀的外部。
[0049]基于上述各个实施例，本专利技术具有以下有益效果中的至少一个：
[0050](1)由于氮气压力的存在，环空压力大于破裂盘压力及氮气压力之和后，才会关闭球阀同时打开循环孔，因此工具空气室强度增加；
[0051](2)在相同的使用环境下，本专利技术可选用低临界爆破压力值的破裂盘，成本低，容易采购；
[0052](3)在保持工具能够使用高爆破压力值破裂盘的同时，保持了剪切心轴上的较大的液压面积，降低了剪切心轴运动过程中因摩擦阻力而产生的压力，提高了工具的可靠性；
[0053](4)通过在锁环与剪切心轴相对的面上涉及单向锯齿，增加了剪切心轴锁定机构，使剪切心轴只能单向运动，可以防止工具操作后剪切心轴回弹，造成切法打开，循环孔关闭；
[0054](5)氮气室与上空气室之间采用单向传压结构，氮气压力只能从氮气室传递到上空气室，不能从上空气室传递到氮气室，避免了工具操作时上空气室压力与下空气室、氮气室沟通；
[0055](6)氮气室与下空气室之间采用双向传压，氮气压力可以相互传递。工具操作过程中，下空气室压力可以传递到氮气室，下空气室氮气压力减缓了剪切心轴的运动速度，降低了工具损耗和损伤；
[0056](7)工具操作前，上下空气室压力平衡，避免了工具提前动作的可能。
附图说明
[0057]附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，但并不构成对本申请技术方案的限制。
[0058]图1是本专利技术的带有氮气室的安全循环阀的上半部分结构示意图；
[0059]图2是本专利技术的带有氮气室的安全循环阀的下半部分结构示意图；
[0060]图3是本专利技术的带有氮气室的安全循环阀的上半部分A
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A断面处结构示意图；
[0061]图4是本专利技术的带有氮气室的安全循环阀的上半部分B
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B断面处结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带有氮气室的安全循环阀，其特征在于，包括：循环外筒(4)；剪切心轴(5)，沿轴向可被推动地设置于所述循环外筒(4)的内部；上空气室，靠近于所述剪切心轴(5)的上端设置；下空气室，靠近于所述剪切心轴(5)的下端设置；氮气室，分别由第一传压通道和第二传压通道连通于所述上空气室和所述下空气室；破裂盘(22)，通过压帽(21)设置于所述循环外筒(4)外圆的径向孔中，并位于所述上空气室的外侧；以及球阀(12)，设置于所述剪切心轴(5)的下侧；其中，当所述破裂盘(22)外侧的环空压力大于破裂盘(22)临界爆破压力与所述上空气室的氮气(42)压力之和时，所述破裂盘(22)爆破，使环空压力进入所述上空气室并推动所述剪切心轴(5)从上向下地运动至循环工作位置，从而驱动所述球阀(12)关闭，并打开循环外筒(4)上的循环孔。2.根据权利要求1所述的安全循环阀，其特征在于，还包括：剪切环(25)，设置在所述剪切心轴(5)外圆上；以及剪销(24)，设置在剪切环(25)外圆径向孔中，并镶入剪切心轴(5)外圆环槽；其中，当所述剪切心轴(5)受到的推动力足以剪断所述剪销(24)时，所述剪切心轴(5)相对于所述循环外筒(4)被推动。3.根据权利要求1所述的安全循环阀，其特征在于，还包括：单向阀(17)，安装在循环外筒(4)外圆的径向孔中，所述单向阀(17)包括阀杆(18)和弹簧(19)；其中，当所述上空气室的压力升高时，所述阀杆(18)能够在所述弹簧(19)的弹力作用下关闭所述单向阀(17)上的所述第二传压通道，以防止所述环空压力从所述上空气室传递到所述下空气室。4.根据权利要求3所述的安全循环阀，其特征在于，还包括：锁环(23)，设置在所述剪切心轴(5)的外圆上；其中，所述剪切心轴(5)与所述锁环(23)彼此相对的面上设计有单向锯齿，当所述剪切心轴(5)运动到所述循环工作位置时，所述锁环(23)与所述剪切心轴(5)上的单向锯齿相互啮合，实现所述剪切心轴(5)的轴向位置的锁定，防止剪切心轴(5)在下空气室氮气压力作用下反向运动。5.根据权利要求1所述的安全循环阀，其特征在于，还包括：连接爪(8)，设置在所述剪切心轴(5)下端的外圆环槽处；连接短节(9)，螺纹连接于所述连接爪(8)的下端；以及操作销(10)，设置于所述连接短节(9)的下端，用以推动所述球阀(12)沿预设的方向转动；其中，在所述剪切心轴(5)从上向下地运动至循环工作位置的过程中，所述剪切心轴(5)从上向下地顺次推动所述连接爪(...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐文强，郭钢，
申请(专利权)人：宝鸡市元亨石油设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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