用于非常規(guī)油氣田的壓裂泵閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開的用于非常規(guī)油氣田的壓裂泵閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)，涉及壓裂泵閥箱技術(shù)領(lǐng)域，本實(shí)用新型包括從上到下依次設(shè)置的閥保持架、閥體和導(dǎo)向托盤，閥體的上下兩端分別設(shè)置有上導(dǎo)向桿和下導(dǎo)向桿，閥保持架中心設(shè)置有導(dǎo)向孔A，導(dǎo)向托盤中心設(shè)置有導(dǎo)向孔B，所述的上導(dǎo)向桿與導(dǎo)向孔A配合，所述的下導(dǎo)向桿與導(dǎo)向孔B配合，所述的閥體和導(dǎo)向托盤之間設(shè)置有閥座，本實(shí)用新型具有比傳統(tǒng)的四爪導(dǎo)向閥結(jié)構(gòu)閥箱運(yùn)行更穩(wěn)定、更可靠、更耐用的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
用于非常規(guī)油氣田的壓裂累閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及壓裂累閥箱技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是設(shè)及用于非常規(guī)油氣田的壓裂 累閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前，在頁(yè)巖油、頁(yè)巖氣田的開發(fā)中，為了更有效地提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、 更好地提高頁(yè)巖油氣藏的采收率，普遍采用的都是工廠式又稱為平臺(tái)化的井眼分布，也就 是在一個(gè)有限的井場(chǎng)內(nèi)同時(shí)鉆出多口井眼，而且、運(yùn)些井大多是水平分段井或者細(xì)分層直 井。在工廠式井壓裂作業(yè)中，其主要特點(diǎn)是，節(jié)奏快、負(fù)載高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，具體體現(xiàn)在一一 工廠式井每個(gè)工作日要完成多個(gè)設(shè)計(jì)段層的壓裂作業(yè)，當(dāng)完成一個(gè)井眼的某個(gè)設(shè)計(jì)段層作 業(yè)后，會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)完成高壓輸入管匯轉(zhuǎn)接W及設(shè)備檢測(cè)、檢修等工作、然后開始另一 個(gè)井眼又一個(gè)設(shè)計(jì)段層的壓裂作業(yè)，而且各設(shè)計(jì)段層的壓裂注液量、加砂量都相當(dāng)大，施工 主壓相當(dāng)高、施工時(shí)間也很長(zhǎng);運(yùn)種新的壓裂作業(yè)方式，我們稱之為非常規(guī)壓裂作業(yè)。
[0003] 非常規(guī)壓裂作業(yè)運(yùn)種高節(jié)奏、長(zhǎng)時(shí)間、高強(qiáng)度的作業(yè)工況比W往常規(guī)壓裂作業(yè)要 惡劣了很多，運(yùn)導(dǎo)致壓裂累閥箱的疲勞壽命會(huì)出現(xiàn)明顯的下降。并且，在作業(yè)時(shí)，整個(gè)壓裂 車組都處于高負(fù)載的情況，一旦有某一壓裂車出現(xiàn)故障停累，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致其他壓裂車分擔(dān) 更多的負(fù)載繼續(xù)作業(yè)，增加整個(gè)壓裂作業(yè)的安全風(fēng)險(xiǎn)。因而非常規(guī)壓裂作業(yè)，要求壓裂累閥 箱具有更大的適用功率、更高的疲勞強(qiáng)度、更可靠、更安全。
[0004] 現(xiàn)有壓裂累閥箱工作時(shí)，吸入腔內(nèi)的壓力隨著柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)不斷在真空至高壓 之間往復(fù)變化，此時(shí)、壓裂累閥箱的吸入腔承受典型的脈動(dòng)拉伸式交變應(yīng)力;吸入腔內(nèi)孔相 貫線等應(yīng)力集中部位，在交變應(yīng)力的作用下，較容易形成表層疲勞裂紋并最終擴(kuò)展成為導(dǎo) 致閥箱疲勞損壞的貫穿裂紋;所W，壓裂累閥箱超過(guò)80%的疲勞損壞都發(fā)生在吸入腔。
[0005] 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有壓裂累閥箱內(nèi)腔進(jìn)行有限元分析，減小閥箱內(nèi)腔尤其是吸入腔的孔 徑，增大閥箱有效壁厚作為針能獲得更高的安全系數(shù)，提高抗疲勞強(qiáng)度。
[0006] 由于決定壓裂累閥箱內(nèi)腔內(nèi)孔大小的主要因素是柱塞和吸入、排出閥，但是現(xiàn)有 壓裂累閥箱的柱塞已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)化的通用件，3.75"、4"柱塞已經(jīng)是壓裂閥箱的最常規(guī)使用的 柱塞，故改變吸入、排出閥的大小和你有現(xiàn)實(shí)意義，目前，常規(guī)作業(yè)壓裂累閥箱中普遍使用 的四爪導(dǎo)向。
[0007] 故設(shè)計(jì)一種占據(jù)空間更小的閥，用運(yùn)種閥來(lái)取代W前常規(guī)作業(yè)閥箱中使用的四爪 導(dǎo)向閥很有現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本實(shí)用新型為了克服上述技術(shù)不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占據(jù)空間更小、使用壽命 長(zhǎng)的用于非常規(guī)油氣田的壓裂累閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)。
[0009] 本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的具體采用W下技術(shù)方案：
[0010] 用于非常規(guī)油氣田的壓裂累閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)，包括從上到下依次設(shè)置的閥 保持架、閥體和導(dǎo)向托盤，閥體的上下兩端分別設(shè)置有上導(dǎo)向桿和下導(dǎo)向桿，閥保持架中屯、 設(shè)置有導(dǎo)向孔A，導(dǎo)向托盤中屯、設(shè)置有導(dǎo)向孔B，所述的上導(dǎo)向桿與導(dǎo)向孔A配合，所述的下 導(dǎo)向桿與導(dǎo)向孔B配合，所述的閥體和導(dǎo)向托盤之間設(shè)置有閥座。
[0011] 進(jìn)一步地，所述的閥座與壓裂累閥箱內(nèi)的閥座孔過(guò)盈配合，裝配W后，閥座被壓裂 累閥箱體完全包容，對(duì)閥座起到了和那好的保護(hù)作用，從而具有很高的使用壽命。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的閥體與閥座配合面均為120°的錐面。
[0013] 進(jìn)一步地，所述的閥保持架和閥體之間設(shè)置有復(fù)位彈黃。
[0014] 本實(shí)用新型的有益效果如下：
[0015] 1、本實(shí)用新型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在閥體開閉工作時(shí)，上導(dǎo)向桿和下導(dǎo)向桿同時(shí)導(dǎo)向，閥 體的開閉運(yùn)動(dòng)非常穩(wěn)定，有利于閥體及閥座具有更高的可靠性及使用壽命。
[0016] 2、采用雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)的閥箱，其吸入閥、排出閥比傳統(tǒng)的四爪導(dǎo)向閥結(jié)構(gòu)閥箱 運(yùn)行更穩(wěn)定、更可靠、更耐用；可W有效地減少由于吸入閥、排出閥的故障導(dǎo)致的壓裂車故 障停車而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)成本及額外檢修勞動(dòng)量。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[001引附圖標(biāo)記：1-閥體，1-1-上導(dǎo)向桿，1-2-下導(dǎo)向桿，2-導(dǎo)向托盤，2-1-導(dǎo)向孔B，3-閥 座，4-復(fù)位彈黃，5-閥保持架，5-1 -導(dǎo)向孔A。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好的理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和W下實(shí)施例對(duì)本 實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 如圖1所示，本實(shí)施例提供用于非常規(guī)油氣田的壓裂累閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)，其 特征在于，包括從上到下依次設(shè)置的閥保持架5、閥體1和導(dǎo)向托盤2,閥體1的上下兩端分別 設(shè)置有上導(dǎo)向桿1-1和下導(dǎo)向桿1-2,閥保持架5中屯、設(shè)置有導(dǎo)向孔A5-1，導(dǎo)向托盤2中屯、設(shè) 置有導(dǎo)向孔B2-1，所述的上導(dǎo)向桿1-1與導(dǎo)向孔A5-1配合，所述的下導(dǎo)向桿1-2與導(dǎo)向孔B2- 1配合，所述的閥體1和導(dǎo)向托盤2之間設(shè)置有閥座3。
[0022] 所述的閥座3與壓裂累閥箱內(nèi)的閥座孔過(guò)盈配合，裝配W后，閥座被壓裂累閥箱體 完全包容，對(duì)閥座起到了和那好的保護(hù)作用，從而具有很高的使用壽命。
[0023] 所述的閥體1與閥座3配合面均為120°的錐面。
[0024] 所述的閥保持架5和閥體1之間設(shè)置有復(fù)位彈黃4。
[0025] 現(xiàn)有四爪導(dǎo)向閥的閥體通過(guò)下端的導(dǎo)向四爪與閥座的通過(guò)孔配合，確保閥體開閉 時(shí)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向，閥座分為下部裝配過(guò)盈錐度區(qū)和上部閥體120°錐面工作區(qū)，裝配到位后，閥 體錐面工作區(qū)無(wú)需整體沉入。
[0026] 本實(shí)施例中，結(jié)合上面的對(duì)比可見(jiàn)，四爪導(dǎo)向閥的閥總成裝配時(shí)需要的通過(guò)空間 大于雙導(dǎo)向桿閥，具體是:雙導(dǎo)向桿閥比四爪導(dǎo)向閥更有利于減小閥箱內(nèi)腔的孔徑，增加有 效壁厚，同時(shí)還能提高吸入閥、排出閥自身工作的穩(wěn)定性及使用壽命。
[0027] 從結(jié)構(gòu)及性能優(yōu)化的目的出發(fā)，完全可W用雙導(dǎo)向桿閥來(lái)取代當(dāng)前用于2500系 列、2800系列壓裂累閥箱上的四爪導(dǎo)向閥。W采用雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)的2500系列、2800系列壓 裂累閥箱為例，具體說(shuō)明如下：
[00%]采用了雙導(dǎo)向桿閥的后的2500系列、2800系列壓裂累閥箱，吸入腔處的最大通孔 從& 133變小成為d) 113,閥箱的有效壁厚增加，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度增加。
[0029] 對(duì)于2500系列壓裂累閥箱，在理論最高工作壓力105M化時(shí)，雙導(dǎo)向桿結(jié)構(gòu)閥箱的 最大內(nèi)孔壁處的最大環(huán)向內(nèi)應(yīng)力由（公式一)可W得到為
[0030]
[0031] 式中127是2500系列壓裂累閥箱的理論外圓半徑。
[0032] 此孔處相貫線的理論應(yīng)力集中系數(shù)按照W下公式計(jì)算：
[0033]
[0034] 可得理論應(yīng)力集中系數(shù)Ki=3.22;經(jīng)有限元模型分析，此處理論應(yīng)力集中值為3.4， 二者接近，取3.4。
[0035] 因此考慮理論應(yīng)力集中系數(shù)值Ki的情況下，雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)的2500系列閥箱的理 論最大拉應(yīng)力值〇emax=534MPa。
[0036] 采用同樣方法計(jì)算后，四爪導(dǎo)向閥結(jié)構(gòu)的2500系列壓力累閥箱的最大拉應(yīng)力oemax =625MPa〇
[0037] 可見(jiàn)雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)的2500系列壓力累閥箱在同等工作壓力下，吸入腔最大拉應(yīng) 力比W前四爪導(dǎo)向閥結(jié)構(gòu)的2500系列壓力累閥箱要低約15%，從而更加安全。
[0038] 對(duì)于2800系列壓裂累閥箱，按照與上面相同方法計(jì)算后，同樣得到結(jié)論雙導(dǎo)向桿 閥結(jié)構(gòu)的2800系列壓裂累閥箱在同等工作壓力下，吸入腔最大拉應(yīng)力比W前四爪導(dǎo)向閥結(jié) 構(gòu)的2800系列閥箱要低約13%。
[0039] 在使用同等聚氨醋材料的情況下，雙導(dǎo)向桿閥的閥體膠皮的使用壽命，較之四爪 導(dǎo)向閥的閥體膠皮壽命，能夠提高30%W上。不僅是閥體膠皮更耐用，雙導(dǎo)向桿閥由于閥座 是整體沉入到閥箱的閥座孔內(nèi)，工作時(shí)處于被閥箱本體包容狀態(tài)，所W其使用壽命更是高 出四爪導(dǎo)向閥的閥座;根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)比較后，雙導(dǎo)向桿閥的閥座工作壽命能高出四爪導(dǎo)向 閥的閥座50% W上。
[0040] W上所述，僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用W限制本實(shí)用新型，本實(shí)用新型 的專利保護(hù)范圍W權(quán)利要求書為準(zhǔn)，凡是運(yùn)用本實(shí)用新型的說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等同 結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于非常規(guī)油氣田的壓裂栗閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括從上到下依 次設(shè)置的閥保持架(5)、閥體（1)和導(dǎo)向托盤(2)，閥體（1)的上下兩端分別設(shè)置有上導(dǎo)向桿 (1-1)和下導(dǎo)向桿（1-2)，閥保持架(5)中心設(shè)置有導(dǎo)向孔A(5-l)，導(dǎo)向托盤(2)中心設(shè)置有 導(dǎo)向孔B(2-l)，所述的上導(dǎo)向桿（1-1)與導(dǎo)向孔A(5-l)配合，所述的下導(dǎo)向桿（1-2)與導(dǎo)向 孔B(2-l)配合，所述的閥體(1)和導(dǎo)向托盤(2)之間設(shè)置有閥座(3)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于非常規(guī)油氣田的壓裂栗閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)，其特征 在于，所述的閥座(3)與壓裂栗閥箱內(nèi)的閥座孔過(guò)盈配合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于非常規(guī)油氣田的壓裂栗閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)，其特征 在于，所述的閥體(1)與閥座(3)配合面均為120°的錐面。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于非常規(guī)油氣田的壓裂栗閥箱的雙導(dǎo)向桿閥結(jié)構(gòu)，其特征 在于，所述的閥保持架(5)和閥體(1)之間設(shè)置有復(fù)位彈簧(4)。
【文檔編號(hào)】F04B53/10GK205663606SQ201620544771
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】蔣仕斌, 吳波, 賈兵兵, 吳燕, 張?zhí)?
【申請(qǐng)人】寶石機(jī)械成都裝備制造分公司