本发明专利技术公开了一种井下安全阀，包括由上接头、中接头、外筒和下接头依次连接构成的本体，所述本体内设置有中心管；所述中接头的管壁中设置有至少一套金属波纹管组件，金属波纹管组件的上端与本体上的与外接油管连接的油路通道连通，金属波纹管组件的下端与固定在所述中心管外周壁上的定位环之间通过伸缩绞架组件相连接，所述外筒下端的内壁上形成有凸台，在所述中心管上位于所述定位环与所述凸台之间套有压簧，所述的外筒的下端设有与所述中心管轴向配合的弹性常闭阀板。本发明专利技术是一种能够在高温、高压、腐蚀环境和深海中使用的井下安全阀，不使用橡胶，并且能够满足高压密封要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气井开采设备，具体涉及一种用于油气开采的井下安全阀。
技术介绍
在石油开采业中，进行井下作业时经常出现由于开采设备发生故障等原因造成烃类流体流速加大却又无法控制，这时就必须及时关闭通道，确保作业安全，避免发生更大的事故。实际生产中，必须要有一种装置(井下安全阀)来关闭流体通道，实现阻断功能。井下安全阀是一种防止井喷、保证生产安全的井下设备。当出现紧急情况时通过从中接头连接到地面的控制管线卸压关闭阀板实现油气井的关闭，需要开启时可以通过管线加液压打开阀板进行开采。世界各国越来越重视环境保护和安全生产，很多国家对油气井的安全生产都有详 细的法律法规，强调位于人口稠密地区、重要经济区、海洋和内陆水域可能发生自喷或外溢的油气井都安装井下安全阀。目前，国内海上有自喷能力的油气井都安装有井下安全阀，陆上油田也越来越多地在油气井中使用井下安全阀。在实际使用中，现有井下安全阀主要需克服的技术困难包括1)高温性能，由于井深度的不断加深和热采技术的运用需要在250甚至350摄氏度高温环境下工作，目前世界上现有安全阀均不同程度使用了橡胶，其工作温度均不能达到上述温度；2)防止结蜡和水合物，现有的井下安全阀动密封机构采用活塞密封，一旦结蜡或生成水合物将导致安全阀不能正常关闭3)超深安装，要求开启和关闭压力达到20. 7MPa(3000psi) ；4)抗高压能力，要求内压指标达到69MPa(IOOOOpsi)。“系统调研了国外最知名的几家大公司的井下安全阀技术，哈里伯顿的耐压最为突出，高压137.9MPa，贝壳休斯的产品耐温最高，达到177°C”——载录于《石油机械》2008年第36卷第7期由江汉油田分公司采油工艺研究院的一篇调查报告“国外井下安全阀的技术现状”。高温下对设备的密封性影响极大，特别是对密封件的老化加快导致密封失效，控制井下安全阀开关的活塞就会失效，井下安全阀就不能正常工作，目前最好的耐温橡胶是美国派克公司生产的全氟橡胶可以在316°C下工作短期时间，也无法满足数年的井下安全阀工作寿命。当今世界上各大公司一直在研究全金属密封结构的井下安全阀，用于到达最佳的可靠性。除了耐温指标外，活塞防沙尘、密封件防老化，用于深海的超深安装和活塞、本体的气密封也是井下安全阀的重要技术指标，因此各大公司也针对这些技术指标进行不断的研究，以提闻广品性能。井下安全阀目前需要解决以下技术问题 I)目前世界上的井下安全阀要么采用活塞式结构，要么采用滑动心轴结构推动阀板的开启和关闭，这两种结构都必须有密封件密封，这就会带来以下缺点a)无法承受350°C高温；b)井下的沙尘一旦进入密封面可能导致卡死；c)反复的开启关闭可能导致密封件损坏，因此使用次数有限。2)传统的井下安全阀由于弹簧的弹力有限，活塞由于杆件的稳定性原因，要求截面面积不能太小，导致开启、关闭压力不能太高，因此很难满足超深安装。3)传统的井下安全阀连接的控制管线是通过卡套连接到管线后用NPT螺纹缠绕胶带拧入进压孔的。这种结构不能摆脱对胶带的依赖，温度会使密封失效，而且NPT螺纹的IOOOOpsi高压密封性能不佳。4)井下安全阀的本体在高温下的静密封问题。5)控制管线和本体在高压下的耐压强度问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能够在高温、高压、腐蚀环境和深海中使用的井下安全阀，不使用橡胶，并且能够满足高压密封要求。 实现本专利技术目的采用的技术方案如下 井下安全阀，包括由上接头、中接头、外筒和下接头依次连接构成的本体，所述本体内设置有中心管；所述中接头的管壁中设置有至少一套金属波纹管组件，金属波纹管组件的上端与本体上的与外接油管连接的油路通道连通，金属波纹管组件的下端与固定在所述中心管外周壁上的定位环之间通过伸缩绞架组件相连接，所述外筒下端的内壁上形成有凸台，在所述中心管上位于所述定位环与所述凸台之间套有压簧，所述的外筒的下端设有与所述中心管轴向配合的弹性常闭阀板。所述金属波纹管组件包括波纹管接头、杆状波纹管封头和金属波纹管，所述波纹管接头的上端设有油嘴，所述波纹管封头位于所述波纹管接头内，波纹管封头的上端与所述波纹管接头的上端之间设有弹性钢球，所述金属波纹管套在所述波纹管封头上，其一端与所述波纹管接头的下端口连接，另一端与所述波纹管封头的下端连接；所述波纹管接头的内壁上设有凸环，所述波纹管封头上设有球头台阶与所述波纹管接头内壁上的凸环下端配合，所述弹性钢珠与所述波纹管接头内壁上的凸环上端配合。所述金属波纹管的波峰内设置有内支撑环，金属波纹管的波谷外设置有外支撑环。所述金属波纹管为若干根，金属波纹管之间通过导环连接，金属波纹管与所述波纹管封头之间通过导向环连接。所述的上接头与中接头之间、中接头与外筒之间、以及外筒与下接头之间的连接为螺纹连接，其螺纹连接部分包括内螺纹部分和外螺纹部分，它们之间采用带斜度的锯齿螺纹连接；螺纹连接部分的前端和后端分别设有带锥度的前部密封面和后部密封面，内螺纹部分和外螺纹部分之间通过前密封面和后部密封面的过盈配合实现内外密封。本专利技术的特点是采用耐高温的金属波纹管组件作为动密封件取代现有井下安全阀中的活塞结构，金属波纹管的波峰内和波谷外设置有内支撑环合外支撑环，可防止高压下波纹管的波形屈服从而提高其抗内外压的强度，提高动密封的使用寿命和高温性能。金属波纹管通过弹性钢珠密封保护机构使安全阀在开启后控制管线压力过载时满足69MPa(IOOOOpsi)的强度要求，根据安装深度的要求可以选择普通弹簧或重载荷弹簧。金属波纹管组件采用多个波纹管连接可提高单个波纹管的稳定性。本专利技术是一种能够在高温、高压、腐蚀环境和深海中使用的井下安全阀，不使用橡胶，并且能够满足高压密封要求，可用于370°C高温环境，同时具备IOOOOpsi高压工作等级并且有效实现防水合物、防沙尘。下面结合附图进一步说明本专利技术的技术方案。附图说明图I是本专利技术的结构示意图。图2是图I中II处局部放大图。图3是图2的B— B向视图。图4是图I中III处局部放大图。图5是图I的A— A向视图。·图6是本专利技术中的金属波纹管组件结构示意图。图7是图6中IV处局部放大图。图8是图I中I处局部放大图。图9是本专利技术中上接头与中接头之间、中接头与外筒之间、以及外筒与下接头之间的螺纹连接示意图。图10是图9中V处局部放大图。具体实施例方式如图I一图7所示，本专利技术的井下安全阀，包括有由上接头3、中接头4、外筒6和下接头12依次连接构成的本体,本体的材料是由适合井况的相应金属加工而成,本体是连接油管和其它动作件的载体。本体内设置有中心管9，上接头3的上端和下接头12的下端分别连接外部油管13。中接头4的管壁中设置有金属波纹管组件5，金属波纹管组件5根据设计要求设为I 4套成环形均布在中接头4的管壁中，所述的波纹管组件5的上端与中接头4通过螺纹连接，其密封是通过压帽25压紧顶丝帽251和锁紧环252实现的。金属波纹管组件5下端与固定在中心管9外周壁上的定位环7通过伸缩绞架组件相连接。伸缩绞架组件由多块短板19，长板20，短销21对称排列组成。伸缩绞架组件的上端通过中销22与用螺钉18固定在中接头4上的压板17连接，通过长销23与金属波纹管组件5相连，下端通过螺纹销24与定位环7相连。定位本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种井下安全阀，包括由上接头、中接头、外筒和下接头依次连接构成的本体，所述本体内设置有中心管；其特征是所述中接头的管壁中设置有至少一套金属波纹管组件，金属波纹管组件的上端与本体上的与外接油管连接的油路通道连通，金属波纹管组件的下端与固定在所述中心管外周壁上的定位环之间通过伸缩绞架组件相连接，所述外筒下端的内壁上形成有凸台，在所述中心管上位于所述定位环与所述凸台之间套有压簧，所述的外筒的下端设有与所述中心管轴向配合的弹性常闭阀板。2.根据权利要求I所述的井下安全阀，其特征是所述金属波纹管组件包括波纹管接头、杆状波纹管封头和金属波纹管，所述波纹管接头的上端设有油嘴，所述波纹管封头位于所述波纹管接头内，波纹管封头的上端与所述波纹管接头的上端之间设有弹性钢球，所述金属波纹管套在所述波纹管封头上，其一端与所述波纹管接头的下端口连接，另一端与所述波纹管封头的...
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：湖南唯科拓石油科技服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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