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水下防砂用平板閘閥.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510433963.5

申請日:

2015.07.22

公開號:

CN104989836A

公開日:

2015.10.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||專利申請權的轉移IPC(主分類):F16K 3/02登記生效日:20170905變更事項:申請人變更前權利人:中石化石油工程機械有限公司研究院變更后權利人:中石化石油機械股份有限公司研究院變更事項:地址變更前權利人:430223 湖北省武漢市東湖新技術開發區光谷大道77號金融港A2棟變更后權利人:430223 湖北省武漢市東湖新技術開發區華工園一路5號江漢石油鉆頭股份有限公司辦公樓變更事項:申請人變更后權利人:中石化石油機械股份有限公司|||實質審查的生效IPC(主分類):F16K 3/02申請日:20150722|||公開
IPC分類號: F16K3/02; F16K3/30 主分類號: F16K3/02
申請人: 中石化石油工程機械有限公司研究院
發明人: 車強; 潘靈永; 李新年; 王凌寒
地址: 430223湖北省武漢市東湖新技術開發區光谷大道77號金融港A2棟
優先權:
專利代理機構: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙)11369 代理人: 張云花
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510433963.5

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2018.04.10|||2017.09.22|||2015.11.18|||2015.10.21

法律狀態類型:

授權|||專利申請權、專利權的轉移|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種水下防砂用平板閘閥,包括:閥體,其左端形成介質上游流道,所述閥體的右端形成介質下游流道,所述介質上游流道沿介質的流向內徑依次呈階梯狀增大,形成多個環形的第一臺階,所述介質下游流道的內徑沿介質的流向的反方向依次呈階梯狀增大,依次形成多個環形的第二臺階;第一閥座和第二閥座,所述第一閥座與多個第一臺階配合設置,所述第二閥座與多個第二臺階配合設置。本發明可提高閥座與閥體、閥座與閥板間的密封性,降低水下平板閘閥的啟閉扭矩力,極大改善了平板閘閥在含砂油氣井的性能,增加了水下平板閘閥的使用壽命。

權利要求書

權利要求書
1.  一種水下防砂用平板閘閥,其特征在于,包括:
閥體,其左端形成介質上游流道,所述閥體的右端形成介質下游流道,所述介質上游流道沿介質的流向內徑依次呈階梯狀增大,形成多個環形的第一臺階,所述介質下游流道的內徑沿介質的流向的反方向依次呈階梯狀增大,依次形成多個環形的第二臺階;
第一閥座和第二閥座,所述第一閥座與多個第一臺階配合設置,所述第二閥座與多個第二臺階配合設置。

2.  如權利要求1所述的水下防砂用平板閘閥,其特征在于,第一臺階的個數為兩個,第二臺階的個數也為兩個;
所述第一閥座上形成環形的第一凸臺和第二凸臺,所述第一凸臺外徑大于所述第二凸臺的外徑,所述第一凸臺和所述第二凸臺分別與兩個第一臺階間隙配合;所述第二閥座上形成環形的第三凸臺和第四凸臺,所述第三凸臺的外徑大于所述第四凸臺的外徑,所述第三凸臺和所述第四凸臺分別與兩個第二臺階間隙配合;所述第一凸臺的高度面設置有環形的第一凹槽,所述第一凹槽中設置有第一彈性組件,所述第三凸臺的高度面上設置有環形的第二凹槽,所述第二凹槽中設置有第二彈性組件,所述第一閥座上中部設置有第一通孔并與所述介質上游流道連通,所述第二閥座中部設置有第二通孔并與所述介質下游流道連通;
所述第一閥座和所述第二閥座之間還插設一閥板,所述閥板表面與所述第一閥座和所述第二閥座均貼合,所述第一彈性組件和所述第二彈性組件分別向所述第一閥座和所述第二閥座施加壓迫力,以使所述第一閥座和所述第二閥座均抵壓所述閥板,所述閥板中部設置有第三通孔,所述閥板在所述閥體內上下方向滑動以使所述第三通孔與第一通孔和第二通孔同時連通或同時不連通。

3.  如權利要求2所述的水下防砂用平板閘閥,其特征在于,所述第一凸臺的曲面上設置有環形的第三凹槽,所述第三凹槽內設置有第一密封件,所述第一密封件包括依次設置的第一環狀金屬墊片、第一環狀U型組件和第一 環狀凸型組件,所述第一環狀金屬墊片與所述第一環狀U型組件的封閉一端緊貼,所述第一環狀凸型組件的凸出部伸入所述第一環狀U型組件的開放端,且使所述第一環狀U型組件的兩個側面分別壓迫所述第一臺階的曲面和所述第一凸臺;
所述第三凸臺的曲面上設置有環形的第四凹槽,所述第四凹槽內設置有第二密封件,所述第二密封件包括依次設置的第二環狀金屬墊片、第二環狀U型組件和第二環狀凸型組件,所述第二環狀金屬墊片與所述第二環狀U型組件的封閉一端緊貼,所述第二環狀凸型組件的凸出部伸入所述第二環狀U型組件的開放端,且使所述第二環狀U型組件的兩個側面分別壓迫所述第二臺階曲面和所述第三凸臺。

4.  如權利要求3所述的水下防砂用平板閘閥,其特征在于,所述第一環狀U型組件和所述第二環狀U型組件的材質均為聚醚醚酮。

5.  如權利要求2所述的水下防砂用平板閘閥,其特征在于,所述第一彈性組件和所述第二彈性組件均為波形彈簧。

6.  如權利要求2所述的水下防砂用平板閘閥,其特征在于,所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔的內徑均相等。

7.  如權利要求2所述的水下防砂用平板閘閥,其特征在于,所述間隙配合中的間隙為1-2毫米。

8.  如權利要求2所述的水下防砂用平板閘閥,其特征在于,還包括:
第一氣孔和第二氣孔,所述第一氣孔開設在所述閥體的上端,所述第二氣孔開設在所述閥體的下端,所述第一氣孔通過第一軟管連通至一充滿空氣的氣囊和所述第二氣孔通過第二軟管連通至所述氣囊所述第一軟管和第二軟管上均設置有電磁閥;
控制器,其與所電磁閥相連,所述控制器控制所述電磁閥每天開啟一次,以使所述氣囊向所述閥體內吹氣,每次開啟5-10秒。

說明書

說明書水下防砂用平板閘閥
技術領域
本發明涉及一種平板閘閥,尤其是一種水下防砂用平板閘閥。
背景技術
隨著海洋石油工業技術的發展和海上油田水深的增加,水下生產系統因其自身優勢:開發成本低、建設周期短、開發效益高和安全性較高等,已越來越受到世界各國的青睞。水下平板閘閥是水下生產系統的通用部件,也是水下井口裝置、水下采油樹和水下管匯系統中控制海底油氣開關的關鍵單元設備。其閥座密封的可靠性和穩定性直接影響水下平板閘閥的壽命和開關力矩。
與傳統陸用閥門不同,水下平板閘閥設計壽命一般是20年以上,需要滿足API 6A、API 17D性能測試要求,目前水下平板閘閥對稱結構,一般包括閥體、兩個閥座以及閘板,閥板在兩個閥座間上下滑動以打開或關閉平板閘閥。但是油氣中經常含有砂礫,沙礫容易進入閥體與閥座之間的間隙,沙礫積累過多時,會造成閥座不能浮動,增大平板閘閥開啟與關閉扭矩力,加快閥座與閥板間的磨損,縮短平板閘閥的使用壽命。
發明內容
本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷,并提供至少后面將說明的優點。
本發明還有一個目的是提供一種水下防砂用平板閘閥,其能夠有效阻止油氣中的砂礫進入閥座與閥體間隙中,具有很長的使用壽命。
為了實現根據本發明的這些目的和其它優點,提供了一種水下防砂用平板閘閥,包括:
閥體,其左端形成介質上游流道,所述閥體的右端形成介質下游流道, 所述介質上游流道沿介質的流向內徑依次呈階梯狀增大,形成多個環形的第一臺階,所述介質下游流道的內徑沿介質的流向的反方向依次呈階梯狀增大,依次形成多個環形的第二臺階;
第一閥座和第二閥座,所述第一閥座與多個第一臺階配合設置,所述第二閥座與多個第二臺階配合設置。
優選的是,所述的水下防砂用平板閘閥,第一臺階的個數為兩個,第二臺階的個數也為兩個;
所述第一閥座上形成環形的第一凸臺和第二凸臺,所述第一凸臺外徑大于所述第二凸臺的外徑,所述第一凸臺和所述第二凸臺分別與兩個第一臺階間隙配合;所述第二閥座上形成環形的第三凸臺和第四凸臺,所述第三凸臺的外徑大于所述第四凸臺的外徑,所述第三凸臺和所述第四凸臺分別與兩個第二臺階間隙配合;所述第一凸臺的高度面設置有環形的第一凹槽,所述第一凹槽中設置有第一彈性組件,所述第三凸臺的高度面上設置有環形的第二凹槽,所述第二凹槽中設置有第二彈性組件,所述第一閥座上中部設置有第一通孔并與所述介質上游流道連通,所述第二閥座中部設置有第二通孔并與所述介質下游流道連通;
所述第一閥座和所述第二閥座之間還插設一閥板,所述閥板表面與所述第一閥座和所述第二閥座均貼合,所述第一彈性組件和所述第二彈性組件分別向所述第一閥座和所述第二閥座施加壓迫力,以使所述第一閥座和所述第二閥座均抵壓所述閥板,所述閥板中部設置有第三通孔,所述閥板在所述閥體內上下方向滑動以使所述第三通孔與第一通孔和第二通孔同時連通或同時不連通。
優選的是,所述的水下防砂用平板閘閥,所述第一凸臺的曲面上設置有環形的第三凹槽,所述第三凹槽內設置有第一密封件,所述第一密封件包括依次設置的第一環狀金屬墊片、第一環狀U型組件和第一環狀凸型組件,所述第一環狀金屬墊片與所述第一環狀U型組件的封閉一端緊貼,所述第一環狀凸型組件的凸出部伸入所述第一環狀U型組件的開放端,且使所述第一環狀U型組件的兩個側面分別壓迫所述第一臺階的曲面和所述第一凸臺;
所述第三凸臺的曲面上設置有環形的第四凹槽,所述第四凹槽內設置有 第二密封件,所述第二密封件包括依次設置的第二環狀金屬墊片、第二環狀U型組件和第二環狀凸型組件,所述第二環狀金屬墊片與所述第二環狀U型組件的封閉一端緊貼,所述第二環狀凸型組件的凸出部伸入所述第二環狀U型組件的開放端,且使所述第二環狀U型組件的兩個側面分別壓迫所述第二臺階曲面和所述第三凸臺。
優選的是,所述的水下防砂用平板閘閥,所述第一環狀U型組件和所述第二環狀U型組件的材質均為聚醚醚酮。
優選的是,所述的水下防砂用平板閘閥,所述第一彈性組件和所述第二彈性組件均為波形彈簧。
優選的是,所述的水下防砂用平板閘閥,所述第一通孔、所述第二通孔和所述第三通孔的內徑均相等。
優選的是,所述的水下防砂用平板閘閥,所述間隙配合中的間隙為1-2毫米。
優選的是,所述的水下防砂用平板閘閥,還包括:
第一氣孔和第二氣孔,所述第一氣孔開設在所述閥體的上端,所述第二氣孔開設在所述閥體的下端,所述第一氣孔通過第一軟管連通至一充滿空氣的氣囊和所述第二氣孔通過第二軟管連通至所述氣囊所述第一軟管和第二軟管上均設置有電磁閥;
控制器,其與所電磁閥相連,所述控制器控制所述電磁閥每天開啟一次,以使所述氣囊向所述閥體內吹氣,每次開啟5-10秒。
本發明至少包括以下有益效果:
本發明可提高閥座與閥體、閥座與閥板間的密封性,減少砂進入閥座與閥體、閥座與閥板的間隙中,降低水下平板閘閥的啟閉扭矩力,極大改善了平板閘閥在含砂油氣井的性能,增加了水下平板閘閥的使用壽命。
本發明的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現,部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖;
圖2為本發明的第一閥座結構的示意圖;
圖3為本發明的第二閥座的結構示意圖;
圖4為本發明的第一密封件的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明,以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
應當理解,本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術語并不配出一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。
圖1、圖2、圖3和圖4示出了根據本發明的一種實現形式,其中包括:
閥體1,其左端形成介質上游流道,所述閥體1的右端形成介質下游流道,所述介質上游流道沿介質的流向內徑依次呈階梯狀增大,形成多個環形的第一臺階11,所述介質下游流道的內徑沿介質的流向的反方向依次呈階梯狀增大,依次形成多個環形的第二臺階12;
第一閥座2和第二閥座3,所述第一閥座2與多個第一臺階11配合設置,所述第二閥座3與多個第二臺階12配合設置。
在上述技術方案中,平板閥的閥體1內部一般形成一個類十字形的腔體,具有上端、下端、左端和右端四個端,介質如油氣從閥體1的左端向閥體1的右端移動,這里將閥體1的左端稱為介質上游流道,將閥體1的右端稱為介質下游流道。在平板閥閘中,閥座與閥體1的密封性和閥座與閥板4的密封性均很重要。在這里,介質上游流道的內徑增大,形成多個第一臺階11,介質下游流道中形成多個第二臺階12,這里的第一臺階11和第二臺階12均為環形,具有一個環形的高度面和一個曲面,第一閥座2插入介質上游流道與多個第一臺階11配合,第二閥座3插入介質下游流道與多個第二臺階12配合,這里的配合可以是無間隙配合或小間隙配合,小間隙配合即間隙為0-2毫米。由于具有多個臺階,閥體1與第一閥座2和第二閥座3配合的路徑很長,提高了閥座與閥體1間的密封性,油氣中的沙礫不容易進入閥座與閥體1的間隙,也不容易在間隙中積累,這使第一閥座2和第二閥座3始終可以浮動,降低了水下平板閘閥的啟閉扭矩力。
在另一種實例中,所述的水下防砂用平板閘閥,第一臺階11的個數為兩個,第二臺階12的個數也為兩個;
所述第一閥座2上形成環形的第一凸臺22和第二凸臺21,所述第一凸臺22外徑大于所述第二凸臺21的外徑,所述第一凸臺22和所述第二凸臺21分別與兩個第一臺階11間隙配合;所述第二閥座3上形成環形的第三凸臺32和第四凸臺31,所述第三凸臺32的外徑大于所述第四凸臺31的外徑,所述第三凸臺32和所述第四凸臺31分別與兩個第二臺階12間隙配合;所述第一凸臺22的高度面設置有環形的第一凹槽23,所述第一凹槽23中設置有第一彈性組件231,所述第三凸臺32的高度面上設置有環形的第二凹槽33,所述第二凹槽33中設置有第二彈性組件331,所述第一閥座2上中部設置有第一通孔24并與所述介質上游流道連通,所述第二閥座3中部設置有第二通孔34并與所述介質下游流道連通;
所述第一閥座2和所述第二閥座3之間還插設一閥板4,所述閥板4表面與所述第一閥座2和所述第二閥座3均貼合,所述第一彈性組件231和所述第二彈性組件331分別向所述第一閥座2和所述第二閥座3施加壓迫力,以使所述第一閥座2和所述第二閥座3均抵壓所述閥板4,所述閥板4中部設置有第三通孔,所述閥板4在所述閥體1內上下方向滑動以使所述第三通孔與第一通孔24和第二通孔34同時連通或同時不連通。
在上述技術方案中,提供了第一臺階11和第二臺階12優選的個數,即兩個第一臺階11和兩個第二臺階12即可提供良好的防沙礫效果。為了與兩個第一臺階11和兩個第二臺階12配合,第一閥座2上設第一凸臺22和第二凸臺21,第二閥座3上設第三凸臺32和第四凸臺31,并在第一凸臺22與閥體1間設第一彈性組件231,在第三凸臺32與閥體1間設第二彈性組件331,第一閥座2與第二閥座3背向設置,并在中間插入一閥板4,閥板4可以上下滑動,用于將介質上游流道與介質下游流道連通或不連通。閥板4與第一閥座2和第二閥座3均密貼,第一彈性組件231和第二彈性組件331處于壓縮狀態,給予第一閥座2和第二閥座3相反方向的壓迫力,以使閥板4與第一閥座2和第二閥座3始終密貼,保持閥板4與第一閥座2和第二閥座3間緊密的金屬密封,加強了閥板4與閥座的密封性,使沙礫無法進入閥座與閥 板4間的間隙中而造成表面的磨損,而減少閘閥的使用壽命。因此,在本發明中閥座與閥體1、閥板4與閥體1均保持了良好的密封性。在實際運用中,第一臺階11和第二臺階12的拐角處均設置圓角便于安裝。
在另一種實例中,所述的水下防砂用平板閘閥,所述第一凸臺22的曲面上設置有環形的第三凹槽25,所述第三凹槽25內設置有第一密封件26,所述第一密封件26包括依次設置的第一環狀金屬墊片261、第一環狀U型組件262和第一環狀凸型組件263,所述第一環狀金屬墊片261與所述第一環狀U型組件262的封閉一端緊貼,所述第一環狀凸型組件263的凸出部伸入所述第一環狀U型組件262的開放端,且使所述第一環狀U型組件262的兩個側面分別壓迫所述第一臺階11的曲面和所述第一凸臺22;
所述第三凸臺32的曲面上設置有環形的第四凹槽35,所述第四凹槽35內設置有第二密封件36,所述第二密封件36包括依次設置的第二環狀金屬墊片、第二環狀U型組件和第二環狀凸型組件,所述第二環狀金屬墊片與所述第二環狀U型組件的封閉一端緊貼,所述第二環狀凸型組件的凸出部伸入所述第二環狀U型組件的開放端,且使所述第二環狀U型組件的兩個側面分別壓迫所述第二臺階12曲面和所述第三凸臺32。
這里提供了一種加強第一閥座2和第二閥座3與閥體1之間密封的一種方式,保證水下平板閥閘關閉時的密封性。以第一閥座2為例,在第一凸臺22的曲面中設一個第三凹槽25,并在第三凹槽25中放置第一密封件26,該第一密封件26包括第一環狀金屬墊片261、第一環狀U型組件262和第一環狀凸型組件263,使用時將第一環狀凸型組件263的凸出部伸入第一環狀U型組件262,使第一環狀凸型組件263的凸出部始終將第一環狀U型組件262的兩側緊密擠壓在閥體1和第一凸臺22上,這里的第一環狀U型組件262可以為塑料,具有彈性,實現閥體1的和第一閥座2的非金屬密封,進一步加強第一閥座2與閥體1的密封性。同理,第二環狀金屬墊片、第二環狀U型組件和第二環狀凸型組件加強了第二閥座3與閥體1的密封性。
在另一種實例中,所述的水下防砂用平板閘閥,所述第一環狀U型組件262和所述第二環狀U型組件的材質均為聚醚醚酮。聚醚醚酮耐輻照性、絕緣性穩定、耐水解,抗壓,耐腐蝕,其制作成的機械零件具有自潤滑效果, 并具有一定的彈性完全滿足U型組件的材質要求。
在另一種實例中,所述的水下防砂用平板閘閥,所述第一彈性組件231和所述第二彈性組件331均為波形彈簧。這里提供了第一彈性組件231和第二彈性組件331優選的方案。
在另一種實例中,所述的水下防砂用平板閘閥,所述第一通孔24、所述第二通孔34和所述第三通孔的內徑均相等。第一通孔24、第二通孔34和第三通孔用于導流介質,內徑均相等為宜。
在另一種實例中,所述的水下防砂用平板閘閥,所述間隙配合中的間隙為1-2毫米。間隙配合既可以保證第一閥座2和第二閥座3與閥體1具有密封性,又可以使第一閥座2和第二閥座3在閥體1內部可以有一定程度的浮動,減少閥板4與第一閥座2和第二閥座3接觸面間的摩擦力,使閥板4在第一閥座2和第二閥座3間的滑動更加容易。
在另一種實例中,所述的水下防砂用平板閘閥,還包括:
第一氣孔和第二氣孔,所述第一氣孔開設在所述閥體1的上端,所述第二氣孔開設在所述閥體1的下端,所述第一氣孔通過第一軟管連通至一充滿空氣的氣囊和所述第二氣孔通過第二軟管連通至所述氣囊所述第一軟管和第二軟管上均設置有電磁閥;
控制器,其與所電磁閥相連,所述控制器控制所述電磁閥每天開啟一次,以使所述氣囊向所述閥體1內吹氣,每次開啟5-10秒。
在上述技術方案中,在類十字形腔體的上端和下端分別開設第一氣孔和第二氣孔,第一氣孔和第二氣孔均連通至一氣囊,氣囊每天向閥體1腔中吹氣一次,以將進入閥板4與第一閥座2和第二閥座3間隙和閥體1與第一閥座2和第二閥座3間隙的沙礫吹入介質上游流道或介質下游流道中,避免沙礫在間隙中積累,每天吹氣量可根據介質的壓力和介質上游流道、介質下游流道的內徑來確定。
盡管本發明的實施方案已公開如上,但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用。它完全可以被適用于各種適合本發明的領域。對于熟悉本領域的人員而言,可容易地實現另外的修改。因此在不背離權利要求及等同范 圍所限定的一般概念下,本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。

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