一種垂直式重力高壓單流閥串的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油鉆采工程、石油化工設備領域，具體涉及一種垂直式重力高壓單流閥串，可用于油田注水、注氣、注泡沫、氣水交替驅調剖堵水、酸化壓裂等施工。也可用于化工、火力發(fā)電、供熱、供水等其它用于低粘度流體傳輸的管道輸送系統(tǒng).
【背景技術】
[0002]常規(guī)單流閥有平式的和垂直式的兩種。無論是平式的還是垂直式的，內部結構均是彈簧，正常輸送流體時，依靠流體壓力頂開彈簧頂針，通道開啟，停輸時，由于單流閥內彈簧的彈力作用，頂針回位堵塞通道，流體不能回流，從而達到單向流的目的。但彈簧式單流閥在設計上有缺憾，若彈簧生銹后彈性減小或失效，閥芯回不到位，在平式閥中由于重力偏移影響和流程中的臟物、污物造成頂針加不到位，導致回流通道不密封。多年來，油田生產系統(tǒng)中的單流閥在用過一段時間后，起不到單向流的目的，導致高壓流體(如水、氣、調剖液、泡沫液等)返吐回流到輸送系統(tǒng)內，進入其它井，導致地層出砂，封隔器解封、調剖液污染其它層和流程。由于返吐造成系統(tǒng)壓力高，不便于注同一口井注水和注氣的交替注入操作，存在安全隱患。
[0003]針對注水井回流問題，目前有一種注水井井口單流閥，由封堵接頭、閥罩、出口接頭、閥球、閥座接頭組成，注入水經地面注水管線進入注水井井口單流閥內，頂起閥球后，從出口接頭流入注水井井口裝置并注入井內；當注水井因故停注后，閥球下落，阻止地層水返回地面注水管線。但由于注入水含雜質原因，在單流閥的閥座與閥球密封面易結垢，或是注入水中含有顆粒物質等，從而發(fā)生單流閥失效故障。同時，這種單流閥因只有一個，一旦失效便無法保證地層水返吐事件的發(fā)生。
[0004]目前油田鉆井、注水、注氣、調剖使用的高壓單流閥，盡管形式、結構千差萬別，但都是一個單流閥，單一密封面(或線)，并非單流閥串由多個密封面復合密封，在注空氣泡沫等復雜的多相流中容易發(fā)生故障。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現有技術存在的容易發(fā)生回流通道密封失效，注入流體倒流，導致井內注入的流體(如水、氣、調剖液、泡沫液等)返吐回流到注入系統(tǒng)內或倒灌到其它井，返吐回流導致地層出砂，封隔器解封、調剖液污染其它層和流程問題；以及現用注水井井口單流閥由于注入水含雜質原因易結垢，或是注入水中含有顆粒物質等易發(fā)生單流閥失效的問題，本發(fā)明提供了一種垂直式重力高壓單流閥串裝置，可以避免在注水、注氣、注泡沫、調剖等作業(yè)施工時，因流體回流原因造成的事故發(fā)生。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術方案實現的:
[0007]一種垂直式重力高壓單流閥串，包括垂直安裝的依次串接的至少2個單流閥，每個單流閥包括閥體1、球座2和鋼球3 ；
[0008]每個單流閥的閥體I均為圓管狀，包括大徑段和小徑段，在所述大徑段的內部設有臺階，所述小徑段安裝到下一個單流閥的閥體I的大徑段的內孔中；
[0009]上一個單流閥的球座2安裝在下一個單流閥的閥體I的所述臺階上，球座2的下端面與臺階接觸，球座2的上端面與上一個單流閥的閥體I的下端面接觸，兩個閥體I將球座2卡??；
[0010]在球座2上放置鋼球3，鋼球3位于上一個單流閥的閥體I的內孔中。
[0011]各個單流閥之間采用絲扣連接。
[0012]所述垂直式重力高壓單流閥串進一步包括限位銷釘5，在每個單流閥的閥體I的大徑段的內部均開有同軸線的盲孔和螺紋孔，兩者位于閥體I的水平直徑方向上；所述盲孔和螺紋孔位于臺階的下方，所述限位銷釘5插入螺紋孔后，水平穿過整個閥體I的內腔，其頂端插入到盲孔內；
[0013]在每個單流閥的閥體I內，限位銷釘5位于鋼球3的上方。
[0014]所述限位銷釘5包括螺紋段和圓柱銷段，螺紋段的外徑大于圓柱銷段的直徑，在兩者之間設置有密封圈；
[0015]在螺紋段的端面設有一字開口。
[0016]每個球座2的上下面均為密封面，在每個球座2的上下面均放置有密封圈4。
[0017]所述垂直式重力高壓單流閥串進一步包括轉接頭7，所述轉接頭7的下端與最頂端的單流閥的閥體I連接，在最上端的單流閥的閥體I內的臺階上設有球座2，所述球座2的上端面與轉接頭7的下端面接觸，在該球座2上方放置有鋼球3，該鋼球3位于轉接頭7的內腔內；
[0018]所述轉接頭的上端通過絲扣、焊接、法蘭或卡箍與系統(tǒng)管道連接。
[0019]在最底端的單流閥的下部連接有一個閥體1，最底端的單流閥的球座2安裝在該閥體I的臺階上，該閥體I的下部通過絲扣、焊接、法蘭或卡箍與系統(tǒng)管線連接。
[0020]所述垂直式重力高壓單流閥串進一步包括限位銷6，在轉接頭7的上部開有同軸線的兩個銷孔，兩者位于轉接頭的水平直徑方向上，所述限位銷6插入到這兩個銷孔內；所述限位銷6位于轉接頭7內的鋼球3的上方；
[0021]所述限位銷6為圓柱銷，其與轉接頭7上的銷孔是過盈配合。
[0022]在每個單流閥的閥體I上均開有清洗孔，其設置在大徑段的側面，位于限位銷釘5的下方；在所述清洗孔上連接有支管，在支管的開口端裝有絲堵10。
[0023]在所述閥體I上端開有平行槽，該平行槽的方向與限位銷釘5的方向垂直。
[0024]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:采用本發(fā)明的垂直式重力高壓單流閥串裝置后，由于鋼球的重力作用能自動回落座封，采用多個閥串聯(lián)在一起，達到多重密封的目的，單流閥與系統(tǒng)管道或單流閥串之間的連接方式可以采用絲扣、焊接、法蘭、卡箍等多種方式聯(lián)接。防止注入系統(tǒng)中流體回流，消除在交替注入不同介質時，由于回流的操作不便和在注入作業(yè)過程中的不安全因素。
【附圖說明】
[0025]圖1垂直式重力高壓單流閥串圖。
[0026]圖2垂直式重力高壓單流閥串關閉狀態(tài)圖。
[0027]圖3垂直式重力高壓單流閥串法蘭連接方式。
[0028]圖4垂直式重力高壓單流閥串焊接方式。
[0029]圖5帶清洗孔垂直式重力高壓單流閥串焊接方式。
[0030]圖6垂直式重力高壓單流閥串限位銷釘圖。
[0031]其中，I閥體2球座3鋼球4密封圈5限位銷釘6限位銷7轉接頭8卡箍頭9法蘭10絲堵501 —字開口 502螺紋503頸部504圓柱銷505密封圈。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述:
[0033]針對目前在用的彈簧式單流閥的拆開解剖發(fā)現，不密封的主要原因有四個方面:一是生銹造成彈簧頂針不到位、二是彈簧疲勞造成頂針不到位，三是由于重力影響或臟物造成密封不嚴，四是只有一個單流閥，一旦不密封則整個管路單向不密封。
[0034]經過分析和研究，發(fā)現抽油泵固定凡爾在抽油時，反向關閉效果很好，只要球座不損壞，都能正常關閉。因此本發(fā)明根據抽油泵固定凡爾利用鋼球重力回落密封的原理設計了流體注入的垂直式重力高壓閥，在正向注入流體時，利用流程管道壓力頂開閥座上的鋼球，打開正向通道，在停注時，由于正向壓力小于或等于反向回流壓力，在閥內鋼球回落到閥座上封堵回流通道。
[0035]對于一個閥閥座容易損壞的問題，本發(fā)明改進為閥串，即多個閥串聯(lián)在一起，達到多重密封的目的。
[0036]單流閥與系統(tǒng)管道之間的連接方式可以采用絲扣、焊接、法蘭、卡箍等多種方式聯(lián)接。
[0037]為了清洗鋼球，可以在閥體上開孔連接支管加裝絲堵，在正常注入流體時擰緊絲堵，清洗時擰出絲堵即可清洗單流閥。具體來說，如圖5所示，在每個單流閥的閥體I上均開有清洗孔，有清洗孔的單流閥閥體更為復雜，要增加閥體I大徑段的長度及厚度，在大徑段限位銷下側面開孔引出清洗孔，在所述清洗孔上連接支管，并加裝絲堵10，支管與閥座為一體，工作時支管通道用絲堵封死。清洗時擰出絲堵10，用專用工具取出鋼球，清洗內腔，在正常注入流體時擰緊絲堵。
[0038]具體來說，針對存在的問題，改彈簧彈力封閉反向通道為鋼球重力封閉反向通道。垂直式重力高壓單流閥串裝置不使用彈簧，利用閥內鋼球的重力，在正向注入流體時，利用管道壓力頂開鋼球打開注入通道，停注時，單流閥兩端壓力平衡，鋼球依靠重力回落堵塞通道，反向通道自動封閉。采用垂直式重力高壓單流閥串裝置后，達到多重密封的目的，可以避免此類事故發(fā)生。
[0039]本發(fā)明的垂直式重力高壓單流閥串包括:多個單流閥串接，立式安裝。單流閥包括閥體1、球座2、鋼球3、密封圈4、限位銷釘5、限位銷6和流體通道；閥體I為圓管狀，內部閥腔供安裝球座2、鋼球3、密封圈4及流體通道，閥體上留一個盲孔和一個螺紋孔，安裝限位銷釘5或限位銷6。上下單流閥單元采取絲扣連接。
[0040]垂直式重力高壓單流閥串與系統(tǒng)管道連接可采用卡箍、法蘭和焊接等多種方式連接；推薦連接方式是卡箍連接。圖1和圖2中是采用卡箍頭8連接的，圖3給出的是采用法蘭連接的實施例，采用的是法蘭9，圖4給出的是采用焊接方式連接。
[0041]如圖1所示，所述的垂直式重力高壓單流閥串結構:3個閥體1、3個球座2、3個鋼球3、6個密封圈4、I支限位銷、2支限位銷釘、I個轉接頭及2個卡箍頭組成。上一個單流閥的球座安裝在下一個單流閥的閥體上；上一個單流閥公扣與下一個單流閥母扣相連接。安裝時把底部單流閥體垂直固定在工作臺上，先把I個密封圈放置在內腔底部密封圈槽，然后放置球座，再放置I個密封圈，把鋼球放置在球座上；擰上中間單流閥閥體，同底部單流閥依次放置密封圈、球座、密封圈、鋼球等；擰上中間單流閥閥體，同底部單流閥依次放置密封圈、球座、密封圈、鋼球、轉接頭；安裝限位銷，擰緊限位銷絲扣，最后安裝卡箍頭。
[0042]本發(fā)明設計的閥體結構上有足夠的空間安裝鋼球、球座及流通通道，上緊上下