文档介绍：第期年第页卷石油矿场机械
,:~
文章编号:—
井下套管阀阀芯设计与室内试验
胡东锋,刘贵喜,杨延增,李前春
川庆钻探工程有限公司工程技术研究院,西安
摘要:井下套管阀是全过程欠平衡钻井的核心工具之一,国内尚处于研究和试验阶段,尤其是对套
管阀阀芯的研究尚未完全成熟。研制了一种井下套管阀的阀芯,取得了一定的技术突破。采用金
属密封和弹性元件密封的复合密封结构,确保密封更为可靠;设置了双弹簧的复位机构,确保阀板
复位成功;采用有限元方法对阀板的受力特征进行了分析,根据分析结果对阀芯样机进行了室内承
压试验。试验结果表明:阀芯在低压高压条件下密封可靠,时阀板强度满足要求。
关键词:套管阀;阀芯;设计;有限元;试验
中图分类号:. 文献标识码:
—,—,—,—
,,
’.
:—
.,,
,,
.
:,
;
, ;
,—
.
,,
,
, .
:—;;; ;
欠平衡钻井作为一种新型钻井技术,可降低井现全过程欠平衡钻井成为该艺在国内发展的新要
底压持效应,大幅提高机械钻速。。,所以,它一诞生求,而要实现全过程欠平衡钻井,即实现真正的欠平
就受到钻井工程界的广泛关注和青睐。该技术在国衡钻井,井下套管阀就是一种不可或缺的工具。
外已经作为一项成熟技术广泛应用于油田的开发, 该阀安装于技术套管上,在起下钻过程中可封堵地
在国内也进入了一个快速发展的阶段。目前,实层压力,在该阀以上井段起下钻可按常规方法进行。
收稿日期:——
作者简介:胡东锋一,男,陕西西安人,工程师,硕士研究生,年毕业于西安石油大学机械设计及制造专业,主要
从事石油机械的研制开发工作,—: .。
第卷第期胡东锋,等:井下套管阀阀芯设计与室内试验
与强行起下钻装置相比,井下套管阀安装简单,操作关闭状态,阀板被扭簧托起坐于阀座上,阀板体上的
方便,能快速、安全地进行起下钻作业,大大节约密封曲面与阀座上的密封曲面完全切合,金属密封
了成本,提高了效率。井下套管阀技术最成熟的以曲面和橡胶密封件共同起密封作用。
国外的和公司为代表,国
内已有新疆石油管理局钻井工艺研究院和中国石油
勘探开发研究院展开了对此技术的研究,并生产了
样机,取得了初步成功。本文结合笔者的研究,
对套管阀的最核心部件之一——阀芯的设计和试
验情况进行了详细介绍,对同类研究具有一定的借
鉴意义。
阀芯结构及密封原理
. 阀芯结构
设计的阀芯主要由阀座、阀板、密封件和扭簧等
组成,如图。阀板通过铰链和阀座连接,铰链上装一铰链座;一橡胶密封件; 阀板体
有扭簧,扭簧可以将阀板托起坐于阀座上。图阀板结构
结构特点
. 密封面带有密封角
如图,阀板密封面为空间曲面,密封面带有密
封角。所谓密封角是指以过阀板基准轴的任意
基准面无论基准面、、或更多为剖面剖切阀
板,轮廓线或与基准轴的夹角。无论在
哪一个剖切面上,这个夹角均为定值。恒定的密封
角可以保证阀板和阀座切合时能自动对中,且可使
阀板具有良好的外压助封性,保证阀芯密封可靠。
阀芯结构. 复合密封方式
采用金属密封和弹性元件密封的复合密