[发明专利]一种新型控压钻井节流阀的阀针

说明书

技术领域

本发明涉及控压钻井井口节流管汇技术领域，特别是一种新型控压钻井节流阀的阀针。

背景技术

控压钻井是通过控压钻井系统装备和工艺实时控制井口套压，实现在整个钻进、接单根、下钻、起钻等过程中对井底环空压力的精确控制。井口套压的控制对控压钻井至关重要，控压节流管汇作为井眼压力控制的关键组成设备，通过产生可调的节流来控制井口回压，实现在静态和动态条件下钻井过程中井底压力的相对稳定，其中井口回压的控制主要体现在控压钻井自动调节节流阀的科学设计与准确测控，而阀针作为控压钻井自动调节节流阀的主要部件，其结构设计直接决定控压钻井自动调节节流阀的节流性能和可控性能。因此，为确保控压钻井自动调节节流阀的节流精度、可控性和使用寿命，阀针的设计变得尤为重要。

目前，国外一些石油公司已拥有较为成熟的控压钻井技术及其配套的节流管汇系统，而我国控压钻井技术起步较晚，尚没有用于控压钻井自动调节节流阀的阀芯。采用常规节流阀阀芯，其控制思路、控制精度与控制效果都无法达到控压钻井作业技术要求，难以满足控压钻井的控制压力要求。

中国专利200910027015.6公开了一种新型针式节流阀的阀针，包括头部、连接部及尾部，头部开有倒锥形的内孔，连接部的上端呈倒锥形，连接部的上端置于头部的内孔中，在连接部上端与头部内孔之间压入胀套，胀套外径的锥角与头部内孔的锥角相一致，从而连接部与头部锲合连接于一体。其中胀套沿纵向均等分解为三块，组装时，依次将每块胀套压入头部的倒锥形内孔中，在压入的过程中，容易出现装配偏差，导致头部和尾部的同轴度误差大，影响节流精度。而且压入头部内孔的胀套很难取出，使得在不损坏头部和连接部的情况下，分开头部和连接部的难度大幅度地增加。

中国专利200910027016.0公开了一种针式节流阀的硬质合金钢件组合阀针，包括头部、连接部及尾部，头部设有倒锥形的内孔，连接部为分体式结构，连接部的中心开有通孔，连接部的上端呈倒锥形，连接部上端的锥角与头部内孔的锥角相一致，分体式连接部拼合于一体置于头部的内孔内，连接部的中心通孔内压入塞棒，使得连接部上端的外径与头部内孔的内径形成过盈配合，从而连接部与头部连接为一体；连接部的下端与尾部相连接。本发明采用的分体式连接部连接头部和尾部，在连接部的中心通孔内压入塞棒，连接牢固，但是在装配和拆卸时难度较大，而且在将塞棒强制塞入连接部的中心通孔内部时，易导致连接部发生变形，从而使得头部和尾部的同轴度误差大，控制精度低，不能满足控压钻井的控制压力要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种连接牢固、密封性好、易于拆卸、控制精度高、线性度好和使用寿命长的新型控压钻井节流阀的阀针。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种新型控压钻井节流阀的阀针，它包括阀芯、阀杆上部、阀杆中部、阀杆下部、流体通道、圆柱销和铅注区，沿阀芯的轴线方向开设有阶梯通孔，阶梯通孔上端的内壁上开设有内螺纹，阶梯通孔的下端为光滑圆孔，阶梯通孔下端的内壁上开设有圆柱销槽；阀杆上部、阀杆中部和阀杆下部一体成型，阀杆上部开设有横向流体通道，阀杆中部的底端面上开设有环形密封槽，阀杆下部为二级环形台阶，靠近阀杆中部的环形台阶的外壁上开设有外螺纹，远离阀杆中部的环形台阶的外壁上开设有圆柱销槽，阀杆上部、阀杆中部和阀杆下部的中心处开设有纵向流体通道，纵向流体通道与横向流体通道连通；阀杆下部与阀芯通过螺纹配合连接，环形密封槽内装填有O型密封圈，在圆柱销槽内部插有一根圆柱销；圆柱销下方还设置有铅注区。

所述的阀芯的材质为YG8合金，阀杆上部、阀杆中部和阀杆下部的材质为12Cr13，圆柱销的材质为铜。

所述的阀芯中部的形面曲线方程为：

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本发明具有以下优点：

1、本发明设计新颖，阀芯与阀杆下部采用螺纹连接，用圆柱销防止阀芯在阀杆上的周向相对转动，并在圆柱销端部采用铅注密封，连接牢固且密封性能好，同时圆柱销的材质选为铜，在拆卸阀芯时，钻除非常方便。

2、阀芯的形面曲线设计使控压钻井自动调节节流阀进出口压降与开度呈线性关系，控制精度高、线性度好。

3、阀芯采用YG8合金，增强了阀芯的耐磨、耐冲蚀性能，提高了阀芯的使用寿命，阀杆采用12Cr13，降低了阀针的制造成本。

4、阀芯内孔平衡了阀芯上下两端压差，大大降低了阀针旋转所需扭矩。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图

图2 为阀杆的结构示意图