节流阀阀芯、新型直通式平板节流阀的制作方法

本发明属于流体输送，具体涉及一种节流阀阀芯、新型直通式平板节流阀。

背景技术：

1、在石油钻采开发的相关过程中，经常要进行压井作业，通过给井底施加适当的回压来平衡地层压力，而压井作业的原理是通过调节井控节流阀的开度从而对油气井内流体产生一定的阻力，产生回压。所以井控节流阀在钻井井控管道中有十分重要的作用，调节节流阀的开度来控制井内的压力，进而防止井涌、井喷等安全事故的发生。

2、国内外钻探公司在川渝页岩气、青海、冀东、大港等地区的施工井中，井控风险较大。溢流、井喷的早期监测技术还不成熟，循环排气及溢流处置过程中，压力控制精确度不高。虽然广泛应用了常规控压钻井技术，即安装了旋转控制头和专用简易节流管汇，发生油气侵后将受侵钻井液导流出井，但在应用过程中存在如下问题：1)在用常规控压钻井无流量监测功能，不能及早发现溢流、及时发现井漏，对保障井控安全能力不足；2)在用气控液型节流操控系统复杂、操控性不强；开关度控制精度为3％-5％，误差大，达不到控压排出受侵钻井液和控压堵漏工艺的要求；3)在用角型节流阀全开时的过流面积是管线(φ103mm)的36.3％，压降大、易堵塞。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有的节流阀精度差、易堵塞并且无法及时检测溢漏的问题，本发明提供了一种节流阀阀芯、新型直通式平板节流阀。

2、本发明的第一方面公开了一种节流阀阀芯，所述节流阀阀芯包括阀芯本体、阀孔、第一连接部和第二连接部，所述第一连接部设置于所述阀芯本体的顶部，所述第一连接部具有第一卡槽；所述第二连接部设置于所述阀芯本体的底部，所述第二连接部具有第二卡槽；

3、所述阀孔包括第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述第一孔段为椭圆型通孔；所述第二孔段为长方形通孔；所述第三孔段为半圆型通孔；

4、所述椭圆型通孔的高度为h1，所述长方形通孔的高度为h2，所述半圆型通孔的高度为h3；其中，x1为所述椭圆型通孔上的点到所述阀芯本体纵向中心轴线的距离，y1为所述椭圆型通孔上的点到所述半圆型通孔底部的距离；

5、x2＝h3，y3∈[h3，h2+h3]；其中，x2为所述长方形通孔上的顶点到所述阀芯本体纵向中心轴线的距离，y3为所述长方形通孔通孔的半径竖边上的点到所述半圆型通孔底部的距离；

6、x32+(y3-h3)2＝h32；其中，x3为所述半圆型通孔上的点到所述阀芯本体纵向中心轴线的距离，y3为所述半圆型通孔上的点到所述半圆型通孔底部的距离。

7、在一些优选实施例中，所述椭圆型通孔的顶点到所述阀芯本体顶部的距离等于所述椭圆型通孔的顶点到所述阀芯本体底部的距离。

8、在一些优选实施例中，y1∈[h2+h3，h1+h2+h3]。

9、在一些优选实施例中，y3∈[0，r]，r为所述半圆型通孔的半径。

10、在一些优选实施例中，所述第一孔段、所述第二孔段与所述第三孔段构成盾牌形通孔。

11、在一些优选实施例中，所述阀孔的总高度为预设高度；所述阀孔的总宽度为预设宽度。

12、在一些优选实施例中，所述阀芯本体为板状结构。

13、本发明的第二方面公开了一种新型直通式平板节流阀，包括阀芯，所述阀芯为上面任一项所述的节流阀阀芯；所述新型直通式平板节流阀还包括阀体、阀杆、上法兰、上护套、压紧螺母、阀座、导杆、下法兰和下护套，所述阀体呈圆柱形长条状，且所述阀体的内部具有沿其长度方向贯通的过流通道，所述节流阀阀芯竖直设置于所述过流通道的中部；

14、所述阀杆设置于所述节流阀阀芯的顶部，并与所述第一卡槽固连；

15、所述导杆设置于所述节流阀阀芯的底部，并与所述第二卡槽连接；

16、所述上法兰的内部开设有用于所述阀杆贯穿的上通孔；

17、所述下法兰的内部开设有容纳所述导杆的下通孔；

18、所述压紧螺母设置于所述阀杆的顶部；

19、所述上法兰的侧部设置有单向阀，所述单向阀用于卸掉所述阀体内部的压力；

20、所述阀杆上设置有与所述上法兰的内壁抵触的倒密封面；

21、所述阀座套设所述节流阀阀芯设置，所述阀座的外侧与所述阀体之间设置有波形弹簧；

22、所述上护套设置于所述阀杆的外侧；所述下护套设置于所述导杆的外侧。

23、在一些优选实施例中，在初始状态下，所述节流阀阀芯下降至与所述下法兰抵紧，所述阀芯本体封闭所述过流通道；

24、在工作状态下，所述节流阀阀芯上升至所述阀孔与所述过流通道连通，以调节所述过流通道的过流截面。

25、在一些优选实施例中，所述过流通道包括流入通道和流出通道，所述流入通道与所述流出通道均为直通型通道，且所述流入通道与所述流出通道之间的夹角为180度。

26、本发明的有益效果为：

27、1)本发明公开的节流阀阀芯、新型直通式平板节流阀，具有可靠的早期精确溢漏发现，具备控制简便可靠、功能实用、压耗低、投入人员少、作业日费低、甲方能广泛应用于溢漏的早期发现以及压力快速控制系统，为井控安全提供坚实的技术保障；

28、2)本发明公开的方案可实现控压钻井技术系列化、应用规模化；在进口流量为32l/s时，流量系数或开度与压降具备线性，且线性程度可达到90.1％，其技术水平达到国内领先。

技术特征：

1.一种节流阀阀芯，其特征在于，所述节流阀阀芯包括阀芯本体、阀孔、第一连接部和第二连接部，所述第一连接部设置于所述阀芯本体的顶部，所述第一连接部具有第一卡槽；所述第二连接部设置于所述阀芯本体的底部，所述第二连接部具有第二卡槽；

2.根据权利要求1所述的节流阀阀芯，其特征在于，所述椭圆型通孔的顶点到所述阀芯本体顶部的距离等于所述椭圆型通孔的顶点到所述阀芯本体底部的距离。

3.根据权利要求2所述的节流阀阀芯，其特征在于，y1∈[h2+h3，h1+h2+h3]。

4.根据权利要求3所述的节流阀阀芯，其特征在于，y3∈[0，r]，r为所述半圆型通孔的半径。

5.根据权利要求4所述的节流阀阀芯，其特征在于，所述第一孔段、所述第二孔段与所述第三孔段构成盾牌形通孔。

6.根据权利要求5所述的节流阀阀芯，其特征在于，所述阀孔的总高度为预设高度；所述阀孔的总宽度为预设宽度。

7.根据权利要求1所述的节流阀阀芯，其特征在于，所述阀芯本体为板状结构。

8.一种新型直通式平板节流阀，包括阀芯，其特征在于，所述阀芯为权利要求1-7中任一项所述的节流阀阀芯；所述新型直通式平板节流阀还包括阀体、阀杆、上法兰、上护套、压紧螺母、阀座、导杆、下法兰和下护套，所述阀体呈圆柱形长条状，且所述阀体的内部具有沿其长度方向贯通的过流通道，所述节流阀阀芯竖直设置于所述过流通道的中部；

9.所述根据权利要求8所述的新型直通式平板节流阀，其特征在于，在初始状态下，所述节流阀阀芯下降至与所述下法兰抵紧，所述阀芯本体封闭所述过流通道；

10.根据权利要求9所述的新型直通式平板节流阀，其特征在于，所述过流通道包括流入通道和流出通道，所述流入通道与所述流出通道均为直通型通道，且所述流入通道与所述流出通道之间的夹角为180度。

技术总结
本发明属于流体输送技术领域，具体涉及一种节流阀阀芯、新型直通式平板节流阀，旨在解决现有的节流阀精度差、易堵塞并且无法及时检测溢漏的问题；其中节流阀阀芯包括阀芯本体、阀孔、第一连接部和第二连接部，第一连接部设置于阀芯本体的顶部，第一连接部具有第一卡槽；第二连接部设置于阀芯本体的底部，第二连接部具有第二卡槽；阀孔包括第一孔段、第二孔段和第三孔段，第一孔段为椭圆型通孔；第二孔段为长方形通孔；第三孔段为半圆型通孔；阀芯本体为板状结构；新型直通式平板节流阀包含该节流阀阀芯；本发明公开的方案可实现溢漏的精确监测、控制简便可靠、压耗低、设备精简、投入人员少、作业日费低。

技术研发人员：魏立明,黄可文,李伟华,郭耀,仝士雨,史永伟,刘高峰,徐海潮,胡友文,马孟磊,江川,晋伟
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13