[发明专利]用于高撞击率应用的补偿挡板

说明书

技术领域

本发明一般来说涉及用作例如井下安全阀的补偿挡板式阀。

背景技术

井眼通常包括用来在紧急情况下封堵一部分生产油管的井下安全阀。挡板阀组件长期以来一直作为安全阀。挡板阀组件典型由弯曲金属阀元件构成，弯曲金属阀元件的形状设计成承座在管道流孔内部的环形阀座上，以阻断穿过流孔的流体流。阀元件铰接地附着于管道内部，其绕打开位置与关闭位置之间的铰接点转动。关闭的挡板阀通常由可轴向移动的致动套筒打开，致动套筒接触挡板阀的下游面，并朝着打开位置推动阀元件。但是，打开由高的压差关闭的挡板阀是很困难的。可能很难克服将阀元件保持在关闭位置的流体压力。所以，在打开挡板之前，必须减少(即，补偿)压差。这可以通过将补偿或排放阀元件结合到挡板阀元件中来进行。

这种类型的先有补偿挡板阀是已知的。授权给Fineberg的美国专利号4,478,286以及授权给Ives的美国专利号6,644,408是补偿阀的两个例子。这两个专利都由本发明的受让人拥有，两个专利在此引入作为参考。两个专利都描述了挡板阀组件，其具有保持在其中的提升式补偿阀，以在打开挡板阀组件之前，从挡板阀的上游侧释放压力。虽然行之有效，但是这些阀配置不能很好地适用于高撞击率的应用，在这些应用中，动态力如此显著以致于在挡板关闭(即，撞击)其间，它们会损坏补偿阀元件。针对先有补偿阀组件，已经发现的具体问题在于，当挡板被流体流动撞击而关闭时，会损坏用于补偿阀组件的提升阀部件。结果，挡板阀不能像希望的那样，完全封堵流体流动。

授权给Leismer的美国专利号6,296,061描述了一种补偿挡板装置，其使用了位于先导孔内部、并仅仅靠铰接弹簧保持在适当位置的先导激励器。授权给Johnston等的美国专利号6,079,497描述了一种具有保持元件的补偿挡板组件，保持元件由一悬臂梁形成。在高撞击率应用期间，这两种配置的稳固都不足以有效抵抗潜在损坏。另外，悬臂梁不适于有效地偏压关闭补偿阀，因为梁元件没有足够的形状记忆，在这点上，压缩弹簧具有足够的形状记忆。结果，在缺少显著压差的情况下，不能完全关闭补偿口，在任何情况下势必会泄漏流体。

有关传统补偿挡板组件的问题归因于致动套筒接触挡板阀元件的上面(下游面)所引起的损坏。挡板阀元件的轴向面是弯曲的，作为形成阀元件的固有后果，其形状大体上符合在打开位置时的环绕的流动管。当较小的、弯曲的金属区域接触致动套筒的下端时，打开挡板元件所必须的力常常使挡板元件的金属变形。因为补偿阀正常情况下与致动套筒的下端对齐，所以，变形的金属可能会流到补偿阀元件本身上，导致阀元件失去功能。

本发明解决了(addresses)先有技术的问题。

发明内容

本发明提供了一种改进的补偿挡板阀结构，其可以在地下井眼或其它流动情形内部使用。本发明的挡板阀尤其能很好地适于在具有高的流体流速和高的压差的流孔(flowbores)中使用。

本发明描述了一种示例性的挡板阀组件，其中，补偿口组件结合到挡板阀元件中。补偿口组件包括可在打开位置与关闭位置之间移动的提升式排放阀元件，在打开位置，流体可以通过挡板阀体，在关闭位置，穿过挡板阀体的流体流动被阻断。示例性的补偿口组件特征还在于保持器键形式的结构支撑元件，保持器键在轴向和径向上都固定到挡板阀元件上。在本优选实施例中，保持器键保持于在挡板阀元件的上游面形成的一组凹槽内，以阻止保持器键相对于阀元件轴向移动。一保持器螺钉固定保持器键，以防止其相对于挡板阀体径向运动。另外，一可压缩弹簧坐落在结构支撑元件与挡板阀元件之间，其提供对挡板阀元件的偏压力，以朝着关闭位置推动挡板阀元件。

在所述的实施例中，挡板阀元件在其下游面上具有一对升高的、大体上平的致动器接触部分。接触部分是当移动挡板阀元件以打开挡板阀组件时挡板阀元件接触致动器管的第一部分。因为接触部分大体上是平的，所以，它们以匹配接触配置会合下端，并抵抗导致阻塞或阻断补偿流体流动口的材料变形。

在进一步所希望的方面，补偿口组件的流体流动口特征在于双埋头孔(counterbore)结构，其有助于防止被致动套筒的下端变形的金属流到补偿阀元件上。

应当相信，与在此以前挡板阀使用的传统补偿阀组件相比，本发明的补偿阀组件提供了在高撞击应用中更适宜和更可靠的阀配置。

附图说明

图1是依照本发明构造的示例性挡板阀组件的侧剖视图，其中挡板阀元件位于关闭位置。

图2是依照本发明构造的示例性挡板阀组件的侧剖视图，其中挡板阀元件位于打开位置。

图3是示例性补偿挡板阀元件的立体图。