[发明专利]一种新型压力平衡式旋塞阀

说明书

技术领域

本发明涉及用于油气井的一种新型压力平衡式旋塞阀，特别是一种方钻杆旋塞阀，属于石油天然气钻井井下装置。

背景技术

目前，用于油气井的旋塞阀内防喷工具主要由阀体、上阀座、下阀座、阀球、旋钮开关以及专用旋钮扳手等组成。旋塞阀平时为常开式，当发生井涌或者溢流时，用专用扳手顺时针转动旋钮，通过拨块带动阀球旋转90°，关闭通道，预防高压钻井中井喷事故的发生。

在长期现场使用过程中，阀球关闭之后在遇到井喷高压流体时难以打开，导致了旋塞阀转动失效，因此，设计出一种具有平衡通道的旋塞阀非常必要。目前，平衡旋塞阀上、下腔体压力的主要方法是在阀体上开平衡孔，连通上、下腔体。但是在阀体内部开孔的方式加工难度大，制造工艺复杂，并且会影响阀体的强度，造成阀体断裂事故。因此，需要一种结构简单、自动平衡压力的新型旋塞阀内防喷工具。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种新型压力平衡式旋塞阀，实现平衡旋塞阀关闭时上下腔体的压差，克服目前阀球因压差过大而导致的转动失效以及具有平衡通道导致阀体断裂的问题，提高方钻杆旋塞阀的可靠性和合理性，保障钻井作业的安全。

本发明采取的技术方案为：

本发明一种新型压力平衡式旋塞阀，主要由阀体、上阀座、下阀座、阀球、拨块、旋钮、挡块、挡圈、卡环和弹簧组成。所述阀球上端面与阀体之间具有旋塞阀上腔体，所述阀球下端面与阀体之间具有旋塞阀下腔体；所述下阀座的底端由阀体的台阶定位，在下阀座与阀体定位台阶处设置弹簧；所述阀球和下阀座之间设置挡块限制下阀座向上移动，挡块由旋钮、阀体的台阶定位；所述阀球设平衡孔，连接旋塞阀上腔体和旋塞阀下腔体，平衡阀球关闭时旋塞阀上腔体和旋塞阀下腔体的压差。

本发明的优点及有益效果：1、本发明结构合理，克服了阀体设平衡通道的复杂工艺；2、阀球上设平衡孔连接上、下腔体，避免了下阀座与阀球密封不严时，流体经过其间隙进入阀球和上、下阀座之间的腔体，造成旋钮处于高压状态的现象；3、本发明可以自动平衡压力，阀球关闭之后，下阀座在挡块的限制作用下不能向上移动，阀球在井底高压作用下向上移动一定距离，脱离下阀座，流体经过下阀座与阀球的间隙进入阀球与上、下阀座之间的腔体，通过阀球上开的小孔进入旋塞阀上腔体，自动平衡阀球上下腔体的压差，减小开启力矩；避免旋塞阀转动失效的现象，提高了钻井作业的安全性。

附图说明

图1为本发明一种新型压力平衡式旋塞阀的结构示意图；

图2为本发明的阀球关闭之后在井底高压作用下的局部视图。

图中：1.阀体，2.旋塞阀上腔体，3.卡环，4.挡圈，5.上阀座，6、挡块，7.旋钮，8.拨块，9.阀球，10.挡块，11.下阀座，12.弹簧，13.旋塞阀下腔体，14.平衡孔，15.平衡孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1、图2所示，本发明一种新型压力平衡式旋塞阀，主要由阀体1、旋塞阀上腔体2、卡环3、挡圈4、上阀座5、挡块(6、10)、旋钮7、拨块8、阀球9、下阀座11、弹簧12、旋塞阀下腔体13组成。所述阀球9上端面与阀体1之间具有旋塞阀上腔体2，所述阀球9下端面与阀体1之间具有旋塞阀下腔体13；所述下阀座11的底端由阀体1的台阶定位，在下阀座11与阀体1定位台阶处设置弹簧12，减缓钻井过程中由振动造成的阀球9、上阀座5和下阀座11冲击磨损。

如图1、图2所示，所述阀球9和下阀座11之间设置挡块10限制下阀座11向上移动，所述挡块10由旋钮7、阀体1的台阶定位，在井底高压流体作用下保证阀球9与下阀座11之间的间隙，保证阀球9与上阀座5下端面、下阀座11上端面以及阀体1之间的空隙腔体与旋塞阀下腔体13连通，井底流体能够进入阀球9的中心通道。所述阀球9设平衡孔14，连接旋塞阀上腔体2和旋塞阀下腔体13，平衡阀球9关闭时旋塞阀上腔体2和旋塞阀下腔体13的压差。

如图2所示，所述阀球9上设置平衡孔(14、15)，旋塞阀开启时，平衡孔15的作用为平衡水眼和阀球9与上阀座5、下阀座11之间腔体的压差，减小旋塞阀关闭时的扭矩；旋塞阀关闭之后，阀球9在井底高压流体的作用下会向上移动一定距离，下阀座11受到挡块10的限制不能向上移动，下阀座11与阀球9之间有一定的间隙。在阀球9上设置平衡孔14连接旋塞阀上腔体2，旋塞阀下腔体13的高压经过平衡孔14泄压，降低了旋塞阀上腔体2和旋塞阀下腔体13的压差，减小阀球9的开启力矩，避免旋塞阀出现打不开的现象。所述平衡孔14设置在旋塞9上，制造工艺简单，克服了在阀体1上开孔导致的阀体1强度降低问题。