[發明專利]一種換閥堵

有效

• 申請號: 201710888932.8
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107762434A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 吳建勇;孫國安;劉聚才;劉麗佳
• 申請（專利權）人: 蘇州優力克流體控制科技有限公司
• 主分類號: E21B23/00
• 分類號: E21B23/00
• 代理公司: 蘇州六一專利代理事務所(普通合伙)32314
• 代理人: 顧傳虎

技術領域

本發明涉及石油修井技術作業領域，尤其涉及一種井口帶壓換閥門用堵塞器。

背景技術

隨著油氣田的開采進入中后期，采油樹及其閥門的工作環境惡化，H₂S的腐蝕，頻繁開關加之日曬雨淋，致使閥門損壞，因而需要頻繁更換閥門。然而當采油樹的某些閥門發生損壞后，更換比較困難，一種方法是將井壓住后更換，這樣會使開采中后期的中低壓井被壓死或污染產層，而壓死后的復活費用昂貴且困難，排除壓井對產層的污染更困難；高壓井的壓井也很困難。為避免壓井換閥門作業，行業內普遍使用換閥堵。

換閥堵是被用于井口裝置在緊急情況下更換旁側閥門的一種應急工具，換閥堵借助于適配法蘭和換閥工具能夠將載體內部的壓力通過換閥堵自身的導流孔將壓力引導到換閥堵的后端，使換閥堵前端壓力與后端壓力達到平衡,起到快速安裝和拆卸換閥堵的作用，換閥堵通過自身密封以及與載體之間的密封，借助換閥工具泄放換閥堵后端壓力，可以進行更換和維護井口裝置旁側閥門的操作，換閥堵屬于API6A規范領域中的超高壓裝置，在API6A的規范領域中，載體指的是油管頭四通、套管頭四通、閥門，參見說明書附圖圖1。

在API6A的井口裝置中，換閥堵是一個不可缺少的重要工具，它不但要具備抗硫化氫、二氧化碳腐蝕的能力，還要有承受與載體連接密封的能力以及自身承受高壓(液體壓力或氣體壓力)密封的能力，在材料的選用上還要符合API6A和NACE MR0175規范的要求，如果在使用中一旦失效，將會發生災難性損失，所以換閥堵在使用安全上顯得非常重要。

目前常見的換閥堵主要有兩種，一種是整體式換閥堵，另一種是導流孔式換閥堵。

其中，整體式換閥堵是利用一定形狀螺紋將換閥堵安裝在載體上，并通過錐面上的“O”型密封圈起到了錐面與錐面之間的密封。由于沒有導流孔，當換閥堵錐面與載體內錐面將要接觸的時候，由于“O”型圈的存在此時建立了密封，載體內的壓力對換閥堵的端面就產生了一個推力，該推力的大小可按公式計算F＝πD²P/4(F—作用在端面上的力、D—與介質接觸的面積、P—單位面積上承受的壓強)，從公式中可以看出壓強與作用力是成正比的，壓強越大作用力也越大，當載體內的壓強達到20000Psi時，其作用在換閥堵端面的力達到了最大值，換閥堵左右運動是靠一定形狀螺紋相對轉動傳遞的，此時螺紋處的摩擦力也達到了最大值，要想換閥堵繼續朝著載體內錐面運動必須要用很大的操作扭矩才能實現，否則無法使換閥堵運動。同樣要想拆除換閥堵也必須要用很大的操作扭矩。因此，該種換閥堵不具備快速安裝與拆卸的能力。

而導流孔式換閥堵中由于鋼球與換閥堵體的接觸是線接觸，該處的密封屬于金屬對金屬密封，對接觸的區域其表面粗糙度要求非常高，否則會發生滲漏，所以對制造設備要求很高。另外，通常井內的介質不是很純凈，介質中含有石油、天然氣、流砂、硫化氫、二氧化碳，特別是流砂，當介質通過導流孔時，流砂會對鋼球、密封面進行沖刷，鋼球和密封面的表面就會產生磨損和嚴重的凹槽，這種缺陷的發生會導致密封失效，會發生嚴重滲漏。尤其是當介質是重油時，由于重油中含有砂，一旦重油和砂積聚在密封機構處也會影響密封質量。因此，該種換閥堵對介質的敏感度很高，這樣就影響導流孔換閥堵自身在承受載體內部壓力的狀態下絕對密封的能力。

發明內容

為克服上述問題，本發明提供了一種換閥堵，其解決了傳統產品對介質敏感度高，不易安裝與拆卸的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種換閥堵，具有與載體密封配合的前端，以及工作時可與換閥工具相配合的后端，包括：換閥堵體、推桿、閥芯、彈簧、“O”型密封圈、彈簧墊和擋圈。

其中，換閥堵體的中心設有從前端向后端方向延伸的導流孔，該導流孔為換閥堵提供了壓力平衡通道。在換閥堵體對應前端位置處設有與載體內錐面之間密封的第一錐面，對應后端位置處設有外六角。在第一錐面上開有凹槽，“O”型密封圈安裝在凹槽中進而與載體內錐面實現密封。在換閥堵體的外壁上開設有與載體內螺紋相配合的螺紋。在導流孔內靠近前端位置處裝設有擋圈，彈簧安裝于擋圈靠近后端方向的一側，彈簧的另一端連接有閥芯。所述導流孔中設置有可與閥芯錐面密封的第二錐面，在不受到其他外力時，閥芯在彈簧作用下可與導流孔的第二錐面實現密封。在擋圈和彈簧之間還設有彈簧墊。推桿設置在閥芯遠離彈簧的一側，當換閥工具安裝于換堵閥的后端時，推桿會推動閥芯擠壓彈簧并與密封面脫開，實現導流孔的導通。