本發(fā)明屬于油田水力壓裂設備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型高壓凡爾體。

背景技術(shù)：

頁巖油氣水力壓裂施工是一項系統(tǒng)的油氣田開發(fā)增產(chǎn)措施，綜合地質(zhì)、油藏、工藝技術(shù)多個方面，在先期地質(zhì)油藏的指導下在地下3000～4000米含氣目的層位鉆井形成長達1500米的水平直井段，地面壓裂車組配備總水馬力4萬左右的壓裂泵車，由混砂車將壓裂液與支撐劑混合形成攜砂液，壓裂泵車由臺上發(fā)動機提供動力來源，通過液力端將攜砂液加壓打入高壓管匯和井口，進而進入井底進行造縫。液力端是一種柱塞往復泵，一般由五缸或者三缸組成，每個缸體由柱塞、低壓端、高壓端構(gòu)成，部分液力端還設有維修檢查窗口，攜砂液攜帶支撐劑由低壓端進入液力端內(nèi)腔，經(jīng)柱塞往復運動加壓，由高壓端排出。

液力端每個缸體的低壓端中設計有低壓凡爾體，高壓端設計有高壓凡爾體，與常規(guī)砂巖儲層壓裂施工不同，頁巖油氣水力壓裂施工排量大、壓力高，高壓凡爾體在施工過程中承受長時間的攜砂液高壓、高速水力磨損、沖蝕，高壓凡爾體的耐磨損強度成為制約施工是否能夠正常進行和安全進行的關(guān)鍵影響因素。現(xiàn)有技術(shù)的高壓凡爾體存在以下缺陷。

(一)目前國內(nèi)所使用的高壓凡爾體外形結(jié)構(gòu)設計一般采用四爪導向架正面承受攜砂液的沖擊，經(jīng)常發(fā)生導向架磨損斷裂現(xiàn)象，斷裂后的導向架在高壓、高速攜砂液的帶動下對液力端本體產(chǎn)生強力磨損導致液力端損毀，嚴重威脅施工現(xiàn)場的人員、設備安全。

(二)高壓凡爾體的膠皮密封圈密封效果較差，不僅影響凡爾體承壓性能，還影響施工安全各個方面。

(三)高壓凡爾體的本體和導向體分別鑄造加工，然后焊接組裝到一起，使用壽命短，本體和導向體的同心度難以保證，往往加劇凡爾體本體的磨損。

(四)高壓凡爾體使用壽命短，更換頻繁導致施工成本費用高、勞動強度大，目前在頁巖油氣水平井分段壓裂施工過程中，質(zhì)量較好的高壓凡爾體一般使用7～10段更換一次，個別較差的2～3段就需要進行更換。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種壓裂車用新型高壓凡爾，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。

壓裂車用新型高壓凡爾，包括旋轉(zhuǎn)體、導向桿和密封圈，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)體由一級圓臺階、二級圓臺階、圓倒角、下平面和內(nèi)凹面構(gòu)成，所述導向桿位于旋轉(zhuǎn)體底面并與旋轉(zhuǎn)體一體成型。旋轉(zhuǎn)體設計有兩級臺階面，兩級臺階面在直接承受攜砂液沖蝕的情況下，耐磨損效果更好。在旋轉(zhuǎn)體與密封圈連接處設計圓倒角過渡到旋轉(zhuǎn)體的下平面，有利于密封圈與旋轉(zhuǎn)體緊密接觸。導向桿設計在旋轉(zhuǎn)體的底面，不再直接承受攜砂液的沖蝕磨損，消除了由于導向體的損傷斷裂而導致液力端損傷的潛在安全隱患。

進一步地，所述密封圈由密封圈本體和密封圈倒角構(gòu)成，密封圈上表面與旋轉(zhuǎn)體二級圓臺階相連。密封圈緊密固定在旋轉(zhuǎn)體上，在施工過程中與液力端高壓凡爾座金屬本體的圓弧面反復接觸并承受主要磨損和壓力，攜砂液通過密封圈與高壓凡爾座之間的間隙從液力端中排出并進入高壓管匯和井口。

進一步地，所述旋轉(zhuǎn)體和導向桿由高碳合金鋼整體鍛造而成。導向桿和旋轉(zhuǎn)體整體鍛造成型，連接強度大，同心率高，耐磨損能力更強。

進一步地，所述密封圈由聚氨酯材料制成。高壓凡爾體的使用壽命與密封圈的使用壽命緊密相連，密封圈采用耐沖擊、耐壓、耐腐蝕的聚氨酯材料制作，耐磨損能力更強，這樣高壓凡爾體的使用壽命延長，更換次數(shù)和施工成本降低。

本發(fā)明主要可以取得以下有益效果：

(一)導向桿設計在旋轉(zhuǎn)體的底面，不再直接承受攜砂液的沖蝕磨損，消除了由于導向體的損傷斷裂而導致液力端損傷的潛在安全隱患。

(二)高壓凡爾體的使用壽命與密封圈的使用壽命緊密相連，密封圈采用耐沖擊、耐壓、耐腐蝕的聚氨酯材料制作，耐磨損能力更強，這樣高壓凡爾體的使用壽命延長，更換次數(shù)和施工成本降低。

(三)導向桿和旋轉(zhuǎn)體整體鍛造，連接強度大，同心率高，耐磨損能力更強。

(四)旋轉(zhuǎn)體設計有兩級臺階面，兩級臺階面在直接承受攜砂液沖蝕的情況下，耐磨損效果更好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的新型高壓凡爾體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的新型高壓凡爾體又一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的新型高壓凡爾體立體示意圖。

圖4為本發(fā)明的新型高壓凡爾體又一立體示意圖。

附圖標記：1-導向桿，2-旋轉(zhuǎn)體，3-密封圈，4-一級圓臺階，5-二級圓臺階，6-密封圈上平面，7-密封圈倒角，8-密封圈本體，9-圓倒角，10-下平面，11-內(nèi)凹面。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。

一種新型高壓凡爾體包括旋轉(zhuǎn)體2、導向桿1和密封圈3，所述導向桿1位于旋轉(zhuǎn)體2底面并與旋轉(zhuǎn)體2一體成型。旋轉(zhuǎn)體2由一級圓臺階4、二級圓臺階5、圓倒角9、下平面10和內(nèi)凹面11構(gòu)成。密封圈3由密封圈本體8和密封圈倒角7構(gòu)成，密封圈上表面6與旋轉(zhuǎn)體二級圓臺階5相連。旋轉(zhuǎn)體2和導向桿1由高碳合金鋼整體鍛造而成，密封圈3由聚氨酯材料制成。

本發(fā)明在頁巖氣開發(fā)過程中累計水力壓裂施工119段，平均每21～30段更換一次，使用壽命顯著延長，耐磨損能力增強，有效降低了施工生產(chǎn)成本和勞動強度。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種壓裂車用新型高壓凡爾，屬于油田水力壓裂設備技術(shù)領(lǐng)域。一種新型高壓凡爾體包括旋轉(zhuǎn)體、導向桿和密封圈，所述導向桿位于旋轉(zhuǎn)體底面并與旋轉(zhuǎn)體一體成型。旋轉(zhuǎn)體由一級圓臺階、二級圓臺階、圓倒角、下平面和內(nèi)凹面構(gòu)成。密封圈由密封圈本體和密封圈倒角構(gòu)成，密封圈上表面與旋轉(zhuǎn)體二級圓臺階相連。旋轉(zhuǎn)體和導向桿由高碳合金鋼整體鍛造而成，密封圈由聚氨酯材料制成。本發(fā)明的高壓密封凡爾體具有使用壽命長、強度大、耐磨損能力強等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：馬收;張志昂;程濤;楊保軍;李劍;王景瑞;喬廷立;劉明明
受保護的技術(shù)使用者：華美孚泰油氣增產(chǎn)技術(shù)服務有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.16
技術(shù)公布日：2017.08.01