一种高压钻井节流阀的制作方法

本发明涉及油气钻井用节流阀领域，尤其涉及一种高压钻井节流阀。

背景技术：

钻井节流阀以柱塞式结构最为常见，此类节流阀是通过调节阀芯与阀座的相对位移来改变过流面积，以达到控制系统压力和流量的目的，是井控设备中调节井筒压力和有效控制井涌的核心零部件。

现有的钻井节流阀阀芯与阀座均为圆筒形，阀杆与阀芯连接为刚性一体结构，在使用过程中，因阀腔内流场流线复杂，涡流较多，故阀芯振动较大。阀芯的振动直接传导到阀杆上，再由阀杆传递到阀门其他零部件，阀杆直接承受振动易造成阀芯脱落、阀杆断裂、操作扭矩大等问题，造成钻井节流阀失去节流作用，甚至危害到了井控安全。尤其是随着国内超高压油气井的不断开发，使得上述问题更加突出。因此，需要针对节流阀进行改进，以降低阀芯脱落和阀杆断裂几率，减小操作扭矩，保证井控安全。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高压钻井节流阀，解决现有钻井节流阀的阀芯易脱落，阀杆易断裂，操作扭矩大等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种高压钻井节流阀，包括阀体、双法兰、阀盖法兰和阀芯组件，所述阀体的下端与所述双法兰固定连接，所述阀体的上端与所述阀盖法兰固定连接，所述阀盖法兰的上端固定连接有护帽，所述阀体的内部设有能够连通进口通道和出口通道的空腔，所述空腔内设置有阀盖体和阀座，所述阀座的下方设置有衬套，所述阀盖体的下端设置有顶杆，所述阀盖体内设置有与所述阀座配合而控制所述空腔通断状态的阀芯组件，所述阀芯组件的上端通过阀杆销与阀杆接头固定连接，所述阀杆接头通过两个轴承与所述护帽转动连接，所述阀杆接头的上端设置有手轮；

所述阀芯组件包括阀杆、键、连接套、阀芯、固定螺栓，所述阀杆的上端通过阀杆销与阀杆接头固定连接，所述阀杆的下端与所述连接套通过螺纹连接，所述连接套通过所述固定螺栓与所述阀芯固定连接，所述固定螺栓通过第三o型圈与所述阀芯密封配合，所述连接套的外圆键槽内设置有所述键，所述连接套通过所述阀盖体内孔中设置的键槽与所述阀盖体键连接。

进一步的，所述阀杆接头与所述护帽之间设置有显示套，所述显示套的侧面上设有滑槽，所述护帽外壁上设有与所述滑槽配合的定位螺钉。

再进一步的，所述阀盖法兰的下端和所述阀盖体的上端设置有用于销联接的销孔，所述销孔内设置有防转销。

再进一步的，所述阀盖法兰与所述阀杆之间设置有压盖和阀杆密封件，所述压盖通过螺纹固定连接在所述阀盖法兰的上部，所述阀杆密封件设置在所述压盖的下方。

再进一步的，所述连接套的外壁上还设置有至少一个压力通孔。

再进一步的，所述固定螺栓的轴向中心处设置有一压力通孔。

再进一步的，两个所述轴承处均设置有油杯。

再进一步的，所述阀盖法兰的外壁上设置有注脂阀，所述注脂阀与注脂孔相连通，所述注脂孔设置在所述阀杆密封件的下方。

再进一步的，所述阀体的外壁上设置有泄压阀，所述泄压阀与泄压孔相连通，所述泄压孔与所述空腔相连通。

再进一步的，所述阀盖体与所述阀芯之间设置有第一o型圈；所述阀盖体与所述阀体之间设置有第二o型圈。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：1)本发明通过分别设置阀盖法兰与阀盖体，且阀盖法兰与阀盖体之间无刚性连接，减小了介质冲击阀盖体造成的振动直接传导至阀盖法兰；2)通过在阀芯和阀杆之间设置连接套，避免了阀门因节流造成的振动直接传递到阀杆及手轮，有效减小了阀杆断裂的几率，保护了轴承及阀杆销，同时使阀杆运动更加平稳，阀门操作扭矩有效降低；3)通过在阀盖法兰上设置阀杆密封件，实现了阀杆良好的密封效果，同时使阀杆运动更加平稳，进一步降低了阀门操作扭矩，保证了井控安全。综上所述，本发明能够有效降低阀芯脱落和阀杆断裂的几率，同时减小节流阀开关扭矩，提高井控操作的安全性和可靠性。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明高压钻井节流阀结构示意图；

图2为图1中a处放大图；

图3为本发明阀盖体结构示意图；

图4为图3中的k-k剖视图：

附图标记说明：1、双法兰；2、衬套；3、第一垫环；4、阀体；5、第一o型圈；6、阀盖体；7、第二o型圈；8、防转销；9、第二垫环；10、阀盖法兰；11、阀杆密封件；12、压盖；13、护帽；14、阀杆接头；15、手轮；16、显示套；17、定位螺钉；18、轴承；19、油杯；20、阀杆销；21、紧定螺钉；22、第一螺柱；23、第一螺母；24、注脂阀；25、阀芯组件；2501、阀杆；2502、键；2503、连接套；2504、阀芯；2505、固定螺栓；2506、第三o型圈；26、泄压阀；27、顶杆；28、阀座；29、第四o型圈；30、第二螺母；31、第二螺柱。

具体实施方式

如图1-4所示，一种高压钻井节流阀，包括阀体4、双法兰1、阀盖法兰10和阀芯组件25，所述阀体4的下端与所述双法兰1通过第二螺母30和第二螺柱31固定连接，并且所述阀体4的下端与所述双法兰1之间设置有第一垫环3，所述阀体4的上端与所述阀盖法兰10通过第一螺柱22和第一螺母23固定连接，所述阀体4的上端与所述阀盖法兰10之间设置有第二垫环9，所述阀盖法兰10的上端通过螺纹连接有护帽13，并通过设置在所述护帽13侧面的紧定螺钉21卡入所述阀盖法兰10的凹槽中限制所述护帽13可能因振动产生的松动，所述阀体4的内部设有能够连通进口通道和出口通道的空腔，所述空腔内设置有阀盖体6和阀座28，所述阀座28通过第四o型圈29与所述阀体4密封连接，所述阀座28的下方设置有衬套2，所述衬套2与所述阀体4和所述双法兰1的内孔配合连接，所述阀盖体6的下端设置有顶杆27，所述顶杆27与设置在所述阀盖体6下端面的圆孔过盈连接，所述阀盖体6内设置有与所述阀座28配合而控制所述空腔通断状态的阀芯组件25，所述阀芯组件25的上端通过阀杆销20与阀杆接头14固定连接，所述阀杆接头14通过两个轴承18与所述护帽13转动连接，所述阀杆接头14的上端通过螺纹固定连接有手轮15；

所述阀芯组件25包括阀杆2501、键2502、连接套2503、阀芯2504、固定螺栓2505，所述阀杆2501的上端通过阀杆销20与阀杆接头14固定连接，所述阀杆2501的下端与所述连接套2503通过左旋螺纹连接，所述连接套2503通过所述固定螺栓2505与所述阀芯2504固定连接，所述固定螺栓2505通过第三o型圈2506与所述阀芯2504密封配合，所述连接套2503的外圆键槽内通过螺钉固定连接有所述键2502，所述连接套2503通过所述阀盖体6内孔中设置的键槽与所述阀盖体6键连接，使所述连接套2503只能作轴向位移。

所述阀杆接头14与所述护帽13之间设置有显示套16，所述显示套16与所述阀杆接头14通过螺纹连接，所述显示套16的侧面上设有滑槽，所述护帽13外壁上设有与所述滑槽配合的定位螺钉17，所述定位螺钉17穿过所述护帽13后卡入所述显位套侧面设置的所述滑槽中，使所述手轮15带动所述阀杆接头14旋转时可带动所述显示套16上下移动，可以直观地显示阀门开度情况。

所述阀盖法兰10的下端和所述阀盖体6的上端设置有用于销联接的销孔，所述销孔内设置有防转销8，防止所述阀盖体6绕自身轴线旋转，所述阀盖法兰10和所述阀盖体6之间无刚性连接，避免了高压流体冲击所述阀盖体6造成的振动直接传递到所述阀盖法兰10，并且降低了制造成本，减小了零部件加工难度。

所述阀盖法兰10与所述阀杆2501之间设置有压盖12和阀杆密封件11，所述压盖12通过螺纹固定连接在所述阀盖法兰10的上部，所述阀杆密封件11设置在所述压盖12的下方，所述阀杆密封件11实现了所述阀杆2501良好的密封效果，同时使所述阀杆2501运动更加平稳，阀门操作扭矩有效降低，所述阀杆密封件11优选为合金弹簧复合密封件。

所述连接套2503的外壁上还设置有至少一个压力通孔，所述固定螺栓2505的轴向中心处设置有一压力通孔，压力通孔的设置避免了所述阀芯2504两端产生压差，使所述阀杆2501轴向力的受力面积仅等于其螺纹端圆截面面积，最大程度的优化了所述阀杆2501的受力状况。

两个所述轴承18处均设置有油杯19，所述油杯19用于保证所述轴承18润滑良好。

所述阀盖法兰10的外壁上设置有注脂阀24，所述注脂阀24与注脂孔相连通，所述注脂孔设置在所述阀杆密封件11的下方，所述注脂阀24用于润滑所述阀芯组件25。

所述阀体4的外壁上设置有泄压阀26，用于维修或保养阀门时泄放所述阀体4内部残余压力，保证人身安全，所述泄压阀26与泄压孔相连通，所述泄压孔与所述空腔相连通。

所述阀盖体6与所述阀芯2504之间设置有第一o型圈5；所述阀盖体6与所述阀体4之间设置有第二o型圈7，所述第一o型圈5、第二o型圈7不仅能够起到密封作用，还能降低振动，使阀门操作更稳定。

本发明的使用过程如下：

开启过程：逆时针旋转手轮15，阀杆接头14带动阀杆2501旋转，连接套2503由于键2502的限制作用，将阀杆2501传递的旋转运动全部转化为直线向上运动，由此带动阀芯2504向上移动，阀芯2504与阀座28之间的节流孔面积增大，节流阀开启。

关闭过程：顺时针旋转手轮15，阀杆接头14带动阀杆2501旋转，连接套2503由于键2502的限制作用，将阀杆2501传递的旋转运动全部转化为直线向下运动，由此带动阀芯2504向下移动，阀芯2504与阀座28之间的节流孔面积减小，节流阀关闭。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。