本發(fā)明涉及采油設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種解決海上熱采井油管安全閥的耐溫性能和工作可靠性的高溫井下安全閥。

背景技術(shù)：

目前國內(nèi)外的井下安全閥耐溫極限在200℃以下，而海上稠油區(qū)塊的熱采還屬于空白階段，由于要提高稠油區(qū)塊的產(chǎn)量通常需要往井下注入溫度高達(dá)350℃的蒸汽，因此為了提高稠油區(qū)塊的熱采安全性和可靠性而迫切需要全新研發(fā)一種能夠耐高溫的井下安全閥，以滿足上述稠油熱采的需求。此外，熱采的鉆井都深入地平面或海平面幾千米以下，井內(nèi)壓力也非常高，井下安全閥同時還要滿足耐高壓的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種高溫井下安全閥，以解決上述技術(shù)問題中的至少之一。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種井下安全閥，包括殼體、中心管、常閉閥門以及通過液控管線驅(qū)動的活塞桿，其中中心管位于殼體內(nèi)部的空腔中，與活塞桿相連；

當(dāng)液控管線未加壓時，中心管在復(fù)位彈簧作用下不接觸該常閉閥門，使該井下安全閥保持閉合狀態(tài)；當(dāng)液控管線加壓后，中心管在活塞推動下頂開該常閉閥門，使該井下安全閥保持開啟狀態(tài)；

其中，活塞桿與活塞腔之間的密封采用金屬密封。

其中，該金屬密封包括密封套和通過c環(huán)擋圈和c環(huán)壓帽固定的金屬密封c環(huán)，該密封套將該金屬密封c環(huán)、c環(huán)擋圈和c環(huán)壓帽包覆裝配到該活塞桿上，使活塞桿在該金屬密封中能保持密封的往復(fù)運(yùn)動。

其中該金屬密封的材質(zhì)均采用inconel718耐高溫合金。

其中該金屬密封c環(huán)與活塞桿的表面進(jìn)行鍍硬鉻處理。

其中該活塞桿靠近液控管線一端設(shè)置有一第一密封面，在活塞桿受液控管線控制運(yùn)動到最大距離時，該第一密封面與環(huán)繞設(shè)置的密封套之間能夠產(chǎn)生密封。

其中該第一密封面為球形或錐形密封面。

其中該密封套與活塞桿連接中心管的活塞連接件之間以第二密封面形式接觸，當(dāng)活塞桿受液控管線控制運(yùn)動到最大距離時，該密封套的第二密封面與該活塞連接件之間產(chǎn)生金屬密封。

其中該第二密封面為錐面。

其中，該井下安全閥能夠在200～400℃的溫度區(qū)間正常工作而不泄露。

基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的井下安全閥可以滿足超高溫高壓等復(fù)雜的環(huán)境，即使在350℃高溫下在常規(guī)安全閥都失去作用時仍然可以正常工作；本發(fā)明在活塞密封處采用金屬環(huán)代替常規(guī)的軟密封，用金屬密封環(huán)來當(dāng)作活塞運(yùn)動過程的輔助密封，當(dāng)安全閥里面的活塞行程到達(dá)極限后有活塞端部自帶的金屬密封來當(dāng)作主密封，從而實(shí)現(xiàn)了活塞整體密封的可靠性和耐高溫性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的井下安全閥處于開啟狀態(tài)時的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中的耐高溫活塞處于開啟狀態(tài)時的放大示意圖；

圖3是本發(fā)明的井下安全閥處于關(guān)閉狀態(tài)時的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3中的耐高溫活塞處于關(guān)閉狀態(tài)時的放大示意圖；

在上述附圖中，附圖標(biāo)記含義如下：

1---上接頭、2---金屬密封c環(huán)、3---c環(huán)擋圈、4---c環(huán)壓帽、5---活塞桿、6---活塞連接件、7---中心管、8---卡環(huán)、9---彈簧上座、10---殼體、11---大彈簧、12---彈簧下座、13---下接頭、14---閥座、15---閥板、16---閥板銷、17---扭簧、18---平衡閥、19---壓簧、20---密封套。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明主要解決目前海上熱采井油管安全閥的耐溫性能和工作可靠性，解決目前熱采安全閥技術(shù)的空白。具體地，本發(fā)明公開了一種井下安全閥，包括閥體、中心管、常閉閥門以及通過液控管線驅(qū)動的活塞，其中中心管位于閥體內(nèi)，與活塞相連，當(dāng)液控管線未加壓時，中心管在復(fù)位彈簧作用下不接觸該能轉(zhuǎn)動的常閉閥門，使該井下安全閥保持閉合狀態(tài)；當(dāng)液控管線加壓后，中心管在活塞推動下頂開該常閉閥門，使該井下安全閥保持開啟狀態(tài)；

活塞與液控管線之間、以及活塞與中心管之間的密封均采用金屬密封。

作為優(yōu)選，該金屬密封包括密封套和通過c環(huán)擋圈和c環(huán)壓帽固定的金屬密封c環(huán)，該密封套將該金屬密封c環(huán)、c環(huán)擋圈和c環(huán)壓帽包覆裝配到該活塞桿上，使活塞桿在該金屬密封中能保持密封的往復(fù)運(yùn)動。該金屬密封的材質(zhì)均采用inconel718耐高溫合金，其中金屬密封c環(huán)是采用的具體剖面結(jié)果為c型的空心金屬o圈，這種c型圈可以起到與普通o型圈一樣的效果，有著很好的彈性變形。由于金屬密封c環(huán)會與活塞桿產(chǎn)生相對運(yùn)動，所以對金屬密封c環(huán)和活塞桿做表面鍍硬鉻處理，增加它們之間的耐磨效果。活塞桿前端自帶第一密封面，即球形或錐形密封面，當(dāng)活塞桿處于往復(fù)運(yùn)動狀態(tài)時有金屬密封c環(huán)起到輔助密封，使其活塞桿到達(dá)頂端后再有活塞桿自帶的第一密封面與密封套的接觸面產(chǎn)生密封從而使其可以抗更高的壓力而不泄露。

該密封套與活塞桿連接中心管的活塞連接件之間以第二密封面形式接觸，當(dāng)活塞桿受液控管線控制運(yùn)動到最大距離時，該密封套的第二密封面與該活塞連接件之間產(chǎn)生金屬密封。作為優(yōu)選，該第二密封面為錐面，即以斜坡形式接觸，當(dāng)活塞桿越受力向前擠壓，密封效果越好。

通過上述設(shè)置，該井下安全閥能夠在200～400℃的溫度區(qū)間正常工作而不泄露。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施例，如圖1-4所示，本發(fā)明的井下安全閥，包括殼體10、中心管7、能轉(zhuǎn)動的常閉閥門以及通過液控管線驅(qū)動的活塞桿5，其中，中心管7位于殼體10內(nèi)，殼體10兩端分別連接上接頭1和下接頭13?；钊麠U5位于與液控管線連通的活塞腔中，能夠在液控管線驅(qū)動下往復(fù)運(yùn)動?；钊麠U5通過金屬密封套20與金屬密封c環(huán)2產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動，由于金屬密封c環(huán)具有彈性變形所以當(dāng)活塞桿5與金屬密封c環(huán)配合后會產(chǎn)生密封效果，由于金屬密封c環(huán)內(nèi)腔受力面積最大，所以在原理上壓力越大密封效果就越好。c環(huán)擋圈3、與c環(huán)壓帽4、主要作用是用來固定和鎖緊金屬密封c環(huán)2在與活塞桿產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動時而不會產(chǎn)生位移。密封套20是用來裝配金屬密封c環(huán)2、c環(huán)擋圈3、c環(huán)壓帽和活塞桿的。與殼體10的活塞腔壁之間形成密封，活塞桿5的另一端通過活塞連接件6與中心管7相連。作為復(fù)位彈簧的大彈簧11一端通過卡環(huán)8和彈簧上座9固定在活塞連接件6上，另一端通過彈簧下座12固定在殼體10的內(nèi)壁。

常閉閥門位于殼體10內(nèi)靠近下接頭13處，包括閥座14、閥板15、閥板銷16、扭簧17、平衡閥18和壓簧19，其中閥板15在扭簧17的作用下保持與閥座14緊貼，從而保持常閉狀態(tài)。

當(dāng)液控管線未加壓時，中心管7在作為復(fù)位彈簧的大彈簧11作用下不接觸該能轉(zhuǎn)動的常閉閥門，使該井下安全閥保持閉合狀態(tài)；同時，密封套20與活塞連接件6之間形成斜坡接觸，保證兩者之間的密封狀態(tài)。

當(dāng)液控管線加壓后，中心管7在活塞桿5推動下向前推頂，使閥板15繞閥板銷16向外翻轉(zhuǎn)，從而使該井下安全閥保持開啟狀態(tài)。

在具體使用時，當(dāng)井下安全閥應(yīng)用在350℃的高溫井中時，井下安全閥通過地面的液控管線打壓驅(qū)動安全閥內(nèi)部的活塞桿5來推動內(nèi)部中心管7，中心管7推動平衡閥18使其閥板15下部壓力與上部壓力平衡后，中心管繼續(xù)推動閥板15使其全部打開活塞桿5在運(yùn)動過程中與金屬密封c環(huán)2產(chǎn)生密封效果從而保證在運(yùn)動過程中不發(fā)生泄露，當(dāng)活塞桿5運(yùn)動到極限的時候，這時由活塞桿5末端的金屬錐面與密封套20的錐面產(chǎn)生密封，此時壓力越高密封效果就越強(qiáng)。當(dāng)安全閥關(guān)閉后，活塞桿5彈回活塞腔，這時和活塞桿5連接的活塞連接件6的密封錐面再與密封套20的后端產(chǎn)生金屬密封。從而使安全閥在高溫和高壓下能安全的實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉等功能。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。