深水套管高压弹簧式泄压阀的制作方法

本发明涉及一种深水生产工具，尤其涉及一种深水套管高压弹簧式泄压阀。

背景技术：

由于深水的海洋环境，海底及浅部地层温度低，而储层流体的温度高。在油气井测试和生产过程中，会使各层套管环空密闭空间内的流体温度显著增加，从而导致密闭空间内的压力剧升的现象。深水采用水下井口，不同于陆地和浅水的干式井口，无法在生产和测试过程中进行环空压力的释放，进而会对井筒完整性带来严重的危害。目前，对于深水环空压力的控制方法，主要采用限制油气井产量的方式，而这严重影响了生产效益，且对于深水套管环空内压力监测准确性不高，容易在生产中出现事故。

目前国内外在深水井筒控制方面多采用可压缩泡沫材料和破裂盘，可压缩泡沫材料易受井身结构和地层高温影响，破裂盘破坏井筒完整性。泄压阀使用较少，其原因是传统泄压阀的结构尺寸较大，开启压力控制不足，且常规泄压阀的易损件多，容易产生失效。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、可靠，满足多种套 管尺寸和环空压力需求的深水套管高压弹簧式泄压阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种深水套管高压弹簧式泄压阀，包括内有轴向通道的阀体、球座以及弹簧座；所述阀体内部设有内径大于所述轴向通道内径且与所述轴向通道相连通的阀体内腔，所述球座设置在所述轴向通道上且其内部分别与所述轴向通道和阀体内腔相连通，所述弹簧座相对所述球座设置在所述阀体内腔中且其内部分别与所述轴向通道和阀体内腔相连通；

所述弹簧座朝向所述球座的一端设有密封球与所述球座形成压力密封，控制泄压阀两端压力；所述密封球内设有与所述弹簧座内部连通的安全孔。

优选地，所述弹簧座包括相对可开合的密封球座和密封盖、以及连接在所述密封球座和密封盖之间的弹簧；所述密封球设置在所述密封球座靠近所述球座的一侧上；

所述密封盖设有轴向贯通至所述阀体内腔的内部通道，所述密封球座设有与所述阀体内腔和内部通道相连通的球座通道，且所述球座通道位于所述密封球外围。

优选地，所述内部通道包括内径较小的第一端和内径较大的第二端，所述第二端靠近所述密封球座；

所述密封球座朝向所述密封盖的一侧上设有与所述第二端相对应的凸台；在所述密封盖闭合在所述密封球座上时，所述凸台置入所述第二端内。

优选地，所述凸台的外围设有内凹的环形槽，所述密封盖朝向所述密封球座的端面可开合到所述环形槽内。

优选地，所述凸台的直径与所述第二端的内径一致。

优选地，所述内部通道的第二端呈锥形，且以内径较小的一端与所述第 一端相接。

优选地，所述弹簧的两端分别焊接在所述密封球座和密封盖上。

优选地，所述球座通过螺纹密封连接在所述阀体内；

所述弹簧座通过螺纹密封连接在所述阀体内。

优选地，所述阀体的外周设有与套管配合的外螺纹。

优选地，所述阀体包括外径较大的第一段和外径较小的第二段，所述弹簧座设置在所述第一段内，所述球座设置在所述第二段上；所述外螺纹位于所述第一段的外周。

本发明结构合理，利于尺寸小化，满足多种套管尺寸和环空压力的需求，通过弹簧座实现阀的自动启闭，调节套管环空内压力，不需降低产量或采用费用高技术难度大的完井方式即可实现对井筒完整性的超压保护，泄压压力可以任意调节，安装、拆卸方便。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一实施例的深水套管高压弹簧式泄压阀的立体结构示意图；

图2是本发明一实施例的深水套管高压弹簧式泄压阀的俯视图及沿B-B线的剖视图；

图3是本发明一实施例的深水套管高压弹簧式泄压阀的侧视图及沿G-G线的剖视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、2所示，本发明一实施例的深水套管高压弹簧式泄压阀，包括内有轴向通道11的阀体10、球座20以及弹簧座30，阀体10内部设有内径大于轴向通道11内径且与轴向通道11相连通的阀体内腔12，球座20设置在轴向通道11上且其内部分别与轴向通道11和阀体内腔12相连通，弹簧座30相对球座20设置在阀体内腔12中且其内部分别与轴向通道11和阀体内腔12相连通。其中，弹簧座30朝向球座20的一端设有密封球31与球座20形成压力密封，控制泄压阀两端压力；该泄压阀安装于套管上，控制套管两侧压力，保证套管不发生挤毁。密封球31内设有与弹簧座30内部连通的安全孔32，安全孔32的深度和半径尺寸根据设计的井筒压力设计，组成破裂机构，防止堵塞或压力异常造成的泄压阀两端压力严重失衡，满足现场工程的实际需要。

又如图1、2所示，阀体10的外周设有与套管配合的外螺纹13。

阀体10可包括外径较大的第一段14和外径较小的第二段15，阀体内腔12位于第一段14内，从而弹簧座30设置在第一段14内，球座20设置在第二段15上。外螺纹13位于第一段14的外周，将泄压阀安装到套管上时，将外螺纹13与套管的内螺纹配合。

球座20可通过螺纹密封连接在阀体10内。具体地，如图2中(2)所示，球座20紧密配合在阀体10的轴向通道11上。球座20朝向弹簧座30的一端端面为与密封球31配合的弧面，从而在弹簧座30闭合在球座20上时，密封球31可将球座20的一端封闭。

弹簧座30也可通过螺纹密封连接在阀体10内。

弹簧座30包括相对可开合的密封球座33和密封盖35、以及连接在密封球座33和密封盖35之间的弹簧34，密封球31设置在密封球座33靠近球座20(远离密封盖35)的一侧上。在阀体10一端受压时，弹簧座30中弹簧34压缩，密封盖35可闭合到密封球座33上，且密封球座33可移动带动密封球31配合到球座20上。压力撤去时，弹簧34回复，带动密封盖35自密封球座33上移动开。

优选地，密封球31和密封球座33为一体结构。

如图2中(2)所示，密封盖35设有轴向贯通至阀体内腔12的内部通道，密封球座33设有与阀体内腔12和内部通道相连通的球座通道331，且球座通道331位于密封球31外围。

进一步地，内部通道可包括内径较小的第一端351和内径较大的第二端352，第二端352靠近密封球座33。内部通道的第二端352呈锥形，且以内径较小的一端与第一端351相接。

密封球座33朝向密封盖35的一侧上设有与第二端352相对应的凸台332；在密封盖35闭合在密封球座33上时，凸台332置入第二端352内。凸台332的外周侧面可对应第二端352的锥形面为斜面，两者相吻合。

凸台332的外围设有内凹的环形槽333，密封盖35朝向密封球座33的端面可开合到环形槽333内。

凸台332的直径与第二端352的内径一致，在凸台332置入第二端352内时，可将该第二端352封闭；同时，密封盖35的端面配合到环形槽333内。

如图2、3所示，凸台332位于密封球座33的中部位置，安全孔32开设在凸台332的中心处。球座通道331可设有多个，间隔均匀分布在安全孔32的外围。该安全孔32不贯穿密封球31，安全孔32深度和半径尺寸根据设计 的井筒压力设计，组成破裂机构，主要用于防止球座通道331堵塞或压力异常造成的泄压阀两端压力严重失衡。

弹簧34固定连接在密封盖35和密封球座33之间。优选地，弹簧34的两端分别焊接在密封球座33和密封盖35上。弹簧34在弹簧座30上的设置，不与轴向通道11接触，不会发生因外来杂质导致的弹簧失效问题。

本发明使用时，确定环空控制压力大小，按照确定控制压力选择开启压力合适的弹簧34和安全孔32，将弹簧座30和球座20安装于阀体10上组成深水套管高压弹簧式泄压阀，然后安装于套管上。

本发明的深水套管高压弹簧式泄压阀，能够实现深水高温高压套管内流体压力控制，可以根据不同压力方便更换各种弹簧和密封球座33组合，满足现场工程的实际需要。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。