[实用新型]一种高压大口径压裂闸阀

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高压大口径压裂闸阀，用于油田压裂作业，属于油气田钻井后井下作业设备技术领域。

背景技术

油田为增加油井产量，需要对油井地层进行压裂作业。常规的压裂作业的压力会高于正常生产的设备额定压力，特别是高压大口径油井，如4-1/16″15,000psi，至9″5,000psi，对设备提出以下要求：在现场作业中频繁开启和关闭时，人员可以顺利地操作；能够防止压裂使用的药品和海砂等对阀门内部结构，特别是密封处的冲损。传统的压裂闸阀不能满足上述要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可以在高压大口径油气田压裂作业时使用的阀门。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种大口径压裂闸阀，其特征在于，包括阀体，阀体上固定密封连接有阀盖，阀盖通过轴承压帽与滚珠丝杠密封连接，滚珠丝杠通过连接套与手轮固定连接，轴承压帽内部设有轴承，滚珠丝杠靠轴承的一端与阀杆连接，轴承下侧设有盘根压帽，盘根压帽、阀盖与阀杆之间通过杆密封来密封，阀体中部设有阀座，阀座中部设有阀板，阀板通过T形连接块连接阀杆，阀板侧面设有导向板，阀体与阀座间密封。

进一步地，阀板下侧设有平衡阀杆，平衡阀杆外侧设有下盘根压帽护套，平衡阀杆的截面积与阀杆相同。

进一步地，阀座在与阀体的装配结合面上堆焊有镍基或者钴基合金。

本实用新型采用明杆结构的平板闸阀，并且设置平衡阀杆和滚珠丝杠。由于普通闸阀只有上部的单个阀杆，高压工况下造成很大的压差，这个压差使作用在阀板传动螺旋上的力增加，从而加大了阀门操作的难度。结构上采用了下部的平衡阀杆，由于平衡阀杆的直径与阀杆的一样，这样，在高压阀腔里就消除了施加在传动螺旋上的力；滚珠丝杠把滑动摩擦改变为滚动摩擦，理论上把摩擦力降低一个数量级，是一个普通操作者在高压情况下可以轻松地打开或者关闭阀门来进行压裂作业。

为了防止压裂药物和海砂对密封面冲损需要采取一个综合的措施：首先对阀板、阀座与阀体之间的刚性装配间隙进行优化选择，既不能使间隙过于松而造成密封面容易被冲损，也不能过于紧密易造成装配困难或者直接形成密封面损伤，对于每一种作为压裂用的阀门的规格，其装配间隙有特定的数值；对于容易造成冲损而造成密封失效的阀体上的阀座密封面，采用硬度相对较高，有良好抗腐蚀能力的镍基合金如Inconel 625合金或者钴基合金如Stellite 6合金堆焊后加工，形成的表面既抗腐蚀又抗冲损。

本实用新型具有以下优点：

1.传动摩擦力小，便于操作，是高压大口径压裂作业阀门的唯一选择；

2.装配简单；

3.阀座抗冲损能力高，使用寿命长。

附图说明

图1为一种大口径压裂闸阀结构示意图；

图2为一种大口径压裂闸阀局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1所示，为一种大口径压裂闸阀，其由手轮1、连接套2，螺栓3，垫圈4，滚珠丝杠5、轴承压帽6、阀杆7、T形连接块8、阀盖螺母9、阀盖10、阀体11、平衡阀杆12、轴承13、盘根压帽14、销15、上座16、杆密封17、密封垫环18、导向板19、阀板20、阀座外密封21、阀座内密封22、阀座23和下盘根压帽护套24组成。

阀体11上固定密封连接有阀盖10，阀盖10通过轴承压帽6与滚珠丝杠5密封连接，滚珠丝杠5通过螺栓3和垫圈4固定连接连接套2，连接套2固定连接手轮1，如图2所示，为大口径压裂闸阀局部放大图，轴承压帽6内部设有轴承13，滚珠丝杠5靠轴承13的一端通过销15与阀杆7连接，轴承13下侧设有盘根压帽14，盘根压帽14、阀盖10和阀杆7的间隙通过上座16和杆密封17密封，阀体11中部设有阀座23，阀座23中部设有阀板20，阀板20通过T形连接块8连接阀杆7，阀板20侧面设有导向板19，阀体11与阀座23间密封。

阀板20下侧设有平衡阀杆12，平衡阀杆12外侧设有下盘根压帽护套24，平衡阀杆12的截面积与阀杆7相同。

阀座23在与阀体11的装配结合面上堆焊有Inconel 625合金。

通过手轮1转动使得滚珠丝杠(螺母)5转动，滚珠丝杠5做相对直线运动，通过阀杆7和T形连接块8，带动阀板20上下运动，形成阀门的开启或者关闭。

阀板20下部有平衡阀杆12，由于其截面积与上阀杆7相同，可以抵消阀门内部压力造成的压差，也就抵消了作用在滚珠丝杠5上的轴向力。