[發明專利]一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥

在審

• 申請號: 202011099740.7
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112096939A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 郭龍龍;周洋;師俊輝;高林朋;雷寬成
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: F16K17/04
• 分類號: F16K17/04;F16K17/06;F16K27/04;F16K37/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明公開了一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥，包括調壓手輪、壓蓋、針閥彈簧、上殼體、針閥芯、中間殼體、彈簧、彈簧底座套筒、彈簧底座、閥桿、閥芯座和下殼體等。所述調壓手輪、壓帽、上殼體通過螺紋依次連接，調壓手輪下端依次安裝壓蓋、針閥彈簧、針閥芯；閥桿和彈簧底座螺紋連接、安裝于閥芯座內，彈簧底座套筒下端安裝閥芯座、上端與中間殼體連接，彈簧安裝于彈簧底座、上殼體間；上殼體、中間殼體、閥桿、閥芯座、下殼體內設有泄壓通道；若管道壓力超過許用值，針閥芯先開啟，液體壓力差促使閥桿沿軸線運動，導致閥桿的泄壓孔與泄壓口內腔連通，實現迅速泄壓。本發明避免壓裂泵的頻繁啟停，確保管道壓力不超過許用壓力值。

技術領域

本發明涉及一種油田壓裂管道安全工具，具體涉及一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥。

背景技術

油田壓裂作業時，通過壓裂車上的柱塞泵向井下輸送壓裂液。然而，壓裂過程中會發生各種故障，如：封隔器不解封、噴砂器堵塞、壓裂管柱被卡、砂堵、油管堵塞等，從而導致管道壓力異常升高。

現有避免壓力過高的措施有：壓裂車上的柱塞泵出口處安裝彈簧式安全閥、輔助式安全閥、補充載荷式安全閥；壓裂管道上裝有壓力傳感器，實時監測管道的壓力，當管道壓力高于預設許用壓力值時，控制壓裂車的柱塞泵停止工作。第一種措施的主要作用是保護柱塞泵，故許用壓力值遠高于管道、井下壓裂工具的許用壓力，無法有效地保護管道、井下工具等，且彈簧式安全閥體積大、壓力調節精度低，動力輔助式安全閥和補充載荷式安全閥結構復雜、制造成本高。第二種措施中柱塞泵的頻繁啟停會造成電動機發熱、縮短電機元器件的使用壽命；此外，柱塞泵啟動瞬間各運動部件由靜止到運動會產生較大的加速度，產生的合外力會造成泵軸、活塞、曲軸和連桿等主要零部件的損壞。

因此，需要發明一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用安全閥，在不停止壓裂車柱塞泵工作的情況下，實現對管道壓力的調節和監測，確保壓裂設備的安全運行。

發明內容

本發明克服現有壓裂管道過壓保護裝置的不足，提供一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥，從而實現對管道壓力的監測和調節，確保壓裂管道的安全運行。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥，包括調壓手輪、壓帽、擋環、壓蓋、針閥彈簧、上殼體、針閥芯、螺釘、第一O型密封圈、中間殼體、壓力表、彈簧、彈簧底座套筒、彈簧底座、閥桿、閥芯座、第二O型密封圈、第三O型密封圈、下殼體和泄壓接口。

下殼體的兩端與壓裂管道通過螺紋連接；泄壓接口左側與泄壓管道連接，泄壓接口的右側通過焊接連接在中間殼體的側面，下殼體與中間殼體通過焊接連接。

所述閥桿和彈簧底座通過螺紋連接組成閥芯、并安裝于閥芯座中；彈簧底座套筒通過螺紋與中間殼體連接，彈簧的一端安裝在彈簧底座的環型槽內，彈簧另一端連接在上殼體的底面；閥桿設有與下殼體的修井液通道連通的軸向通孔，所述上殼體和中間殼體之間形成中部腔室，中間殼體的側壁上設置有壓力測量孔，軸向通孔與中部腔室、壓力測量孔連通，壓力測量孔的右側安裝壓力表；當壓裂管道內的修井液的壓力低于預設許用壓力值時，壓裂管道內的修井液經閥桿內的軸向通孔流入中部腔室，經壓力測量孔流至壓力表的測量端，從而實時測得、并顯示壓裂管道內的修井液的壓力。

上殼體與中間殼體通過螺釘連接，調壓手輪與壓帽通過螺紋連接，壓帽通過螺紋與上殼體連接，擋環安裝在壓帽與上殼體之間，調壓手輪的下端與壓蓋接觸，壓蓋安裝于上殼體的中間，壓蓋下端安裝針閥彈簧，針閥彈簧的下端連接針閥芯，針閥芯的錐面與上殼體的端面線接觸，旋轉調壓手輪驅動壓蓋沿軸線方向運動，改變針閥彈簧的預緊力，從而調節管路的許用壓力值。