[发明专利]自平衡井下安全阀

说明书

技术领域

本发明属于油气田开发领域，具体地，涉及一种自平衡井下安全阀。

背景技术

井下安全阀是井口安全系统的重要组成部分，其发展经历了约70年的时间。常见安全阀的工作原理如下：在正常工作时，地面的控制液作用在活塞杆上，活塞杆顶推驱动管和中心管、同时弹簧被压缩，阀板打开，保持地面控制液的压力供应，阀板常开，油井上下连通；当出现紧急情况需要关闭油井时，将地面的控制液卸荷，中心管、驱动管在弹簧力的作用下上行，中心管作用在阀板上的力消失，阀板在扭簧的作用下关闭油井。

目前，井下安全阀存在以下问题：当安全阀在一些超深井中使用时，控制管线或者密封圈易出现泄漏，造成油套空间内的高压油液进入活塞腔。则活塞上的作用力居高不下，即使将地面的控制液卸荷，中心管也无法在弹簧力的作用下上行，造成阀板无法关闭的情况；当井下安全阀开闭动作频繁或操作压力过高时，易造成密封圈的失效，这将带来井下安全阀本体泄漏的问题，安全阀因系统失压而关闭时，油井无法正常工作。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种自平衡井下安全阀，创新性地设计了阀板结构，增加了强行打开阀板时用到的永久锁定结构，以及在超深井环境中涉及到的自平衡结构，大大改善了井下安全阀的总体性能，将井下安全阀的下入深度提高到1000米。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种自平衡井下安全阀，采用柱形环空结构，包括：上接头、活塞套、弹簧套、连接接头、下接头、驱动管、中心管、弹簧、阀座结构；上接头、活塞套、弹簧套、连接接头、下接头依次固定连接形成中空的壳体，驱动管、中心管、弹簧、阀座结构设置在上接头、活塞套、弹簧套、连接接头、下接头所形成的壳体内，且驱动管与中心管固定连接，弹簧设在中心管上，弹簧的顶端、底端分别抵靠在驱动管的底部、连接接头的顶部，连接接头的下端设有阀座结构。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：与现有的井下安全阀相比，能出色地完成正常工作状态下的油井开闭动作的同时，设计有较为可靠的后期补救功能，在安全阀因密封圈密封失效或是控制管线泄漏而无法正常工作时，通过永久锁定装置和自平衡装置，完成安全阀的永久关闭或永久打开操作，并为安全阀的维修提供便利，大大提高了井口安全系统的可靠性。

附图说明

图1是自平衡井下安全阀打开状态示意图；

图2是自平衡井下安全阀关闭状态示意图；

图3是自平衡井下安全阀下入永久锁定井下工具后的示意图；

图4是自平衡井下安全阀自平衡动作后的示意图；

图5是阀板的轴测图；

图6是永久锁定井下工具；

图中：1、上接头，2、控制管线，3、第一固定销，4、锁定筒，5、锁簧，6、活塞套，7、第一密封圈，8、第二密封圈，9、活塞杆，10、驱动管，11、第三密封圈，12、剪切销钉，13、弹簧，14、弹簧套，15、中心管，16、第四密封圈，17、连接接头，18、第五密封圈，19、阀座结构，20、支撑筒，21、第二固定销，22、下接头，23、永久锁定井下工具，61、开孔，62、活塞腔，63、锁孔，121、销钉内孔，141、直角凸起，142、弹簧腔，191、阀座，192、第六密封圈，193、阀座插头，194、销钉，195、扭簧，196、阀板，1961、阀板上端面，1962、阀板侧面，231、耳板。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，自平衡井下安全阀，采用柱形环空结构，包括：上接头1、活塞套6、弹簧套14、连接接头17、下接头22、驱动管10、中心管15、弹簧13、阀座结构19。

上接头1为圆柱壳体结构，下端带有外螺纹。

活塞套6为变截面圆柱壳体，上段外径小、下段外径大，上段、下段衔结位置形成一台阶面，下段的壳体壁内设有活塞腔62，在台阶面上设有与活塞腔62贯通的开孔61，控制管线2通过开孔61与活塞腔62连通；活塞腔62内设有活塞杆9；活塞杆9由活塞腔62的下端装入，活塞杆9顶端的外壁上带有三圈密封圈，活塞杆9的下端面与驱动管10的台阶面接触；由控制管线2流入活塞腔62的控制液作用于活塞杆9的上端面，作用力经活塞杆9传递给驱动管10。

活塞套6顶端内壁上设有内螺纹，活塞套6通过该内螺纹与上接头1的外螺纹配合；为增强密封效果，活塞套6下段底部一段外壁车去一定厚度，进行表面精加工后开设共两道的第一密封槽，第一密封槽内装入第一密封圈7，活塞套6下段车去一定厚度部分向上的位置处设有外螺纹。