[发明专利]全液压控制井下安全阀

说明书

技术领域

本发明属于油气田开发领域，具体地，涉及一种全液压控制井下安全阀。

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，活塞杆推动驱动管，密封阀板被驱动管推开，保持地面控制液的压力供应，则密封阀板为常开状态，油管通道连通；当出现紧急情况需要关闭油井时，将地面的控制液卸压，驱动管在回复力的作用下收回，密封阀板在扭簧的作用下封闭油流通道，到达关闭油井的作用。

目前，井下安全阀存在以下问题：现在海上油田部分生产井为超高压油井，井液压力可以达到50兆帕以上，传统安全阀设计在这种油井中使用时，由于控制压力需要大于井压，会导致控制压力管线压力过大，这会显著影响液压控制系统的使用寿命和使用成本；传统的弹簧机构提供回复力的设计在高井压情况下需要增大弹簧的回复力，这造成弹簧机构尺寸过大占用油管空间，使得输油能力的下降；同时，旧有的安全阀设计中缺少缓冲结构，在高压大流量的水下生产系统中使用时，会导致在关阀动作时密封阀板与密封座的严重撞击和水击现象，严重的情况可能使得密封阀板被撞碎和油井设备因水击高压损坏。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种全液压控制井下安全阀，创新性地设计了液压驱动管驱动机构，包括其开阀驱动和关阀驱动结构，增加了液压缓冲结构，设计了开阀压力平衡结构，这大大改善了井下安全阀的总体性能，使得可以使用最高压力为25兆帕的控制压力来控制井压高达70兆帕的 油井。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种全液压控制井下安全阀，采用管柱环空结构，主要部分包括：上阀座体、连接筒、下阀座体、下连接阀座体、中心推管结构、密封座结构、密封阀板、井压平衡结构、推力活塞、回复力活塞；上阀座体、连接筒、下阀座体、下连接阀座体依次固定连接形成中空的壳体，中心推管结构、密封座结构、井压平衡结构、推力活塞、回复力活塞设置在上阀座体、连接筒、下阀座体、下连接阀座体依次固定连接形成中空的壳体中，推力活塞、回复力活塞分别插入上阀座体、下阀座体的推力活塞腔室和回复力活塞腔室，推力活塞、回复力活塞与中心推管结构通过卡口连接，上阀座体上设有缓冲压力腔，用以容纳动力推管结构上的缓冲头以形成缓冲压力，井压平衡结构设置于密封座结构的侧壁上，密封座结构的底部与密封阀板连接；推力活塞、回复力活塞的下端与高压井液隔离，其动作不受井压影响；井压平衡结构在在开安全阀时平衡密封阀板上下压力差，最终减小推开密封阀板所需的力；中心推管结构上的缓冲头在安全阀关闭过程的末段提供缓冲力，使得其上行速度减小，并且由于中心推管结构抵靠在密封阀板上，密封阀板关闭速度减小，从而避免了阀门突然关闭导致的水击现象。

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，由于液压活塞上下端与井液隔绝，因此不受井液压力影响，可以使用压力较低的液压控制系统控制超高井压条件下的安全阀，安全阀在开闭时，运行更为稳定，在关阀时可有效避免密封阀板与密封座的剧烈撞击，能够保证密封的可靠性。延长密封阀板和阀座的使用寿命，同时也能够有效避免油管内水击现象的产生，设计大大提高了井口安全系统的可靠性。

附图说明

图1是全液压控制井下安全阀关闭状态示意图；

图2是全液压控制井下安全阀关闭状态侧视图；

图3是全液压控制井下安全阀打开状态示意图；

图4是全液压控制井下安全阀锁定过程示意图；

图5是中心推管结构卡合示意图；

图6密封座结构在平衡阀关闭时的放大图；

图7是密封阀板轴测图；

图8是锁定工具结构示意图；

图9是下阀体回复力活塞腔密封结构图；

图10是平衡阀装配示意图；

图11密封座结构在平衡阀打开时的放大图；