[发明专利]井下安全阀

说明书

本发明涉及一种用于形成于地层中的井孔中的安全阀，这种安全阀包括：一个阀体，该阀体具有一条流体通道，用于使烃类流体从地层经过井孔流到地面；一个封闭元件，可以相对于阀体在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，在所说的打开位置流体通道是打开的，在所说的关闭位置封闭元件关闭流体通道。安全阀通过从地面控制来停止开采或在流动状态不合乎需要的情况下自动地停止开采。例如，在由于地面开采设备发生事故而造成烃类流体的流速增大的情况下，就会发生后一种情况，即自动停止开采。因此，通常的目的是要设置一种用于井孔的安全阀，以便一旦井孔内的流速达到一个选定的临界流速时，该阀就关闭。

然而，经验表明，通常，传统的安全阀在阀关闭时的流速精确度低。

本发明的发明目的是提供一种改进的井下安全阀，它克服了传统的井下安全阀的缺陷。

根据本发明，提供了一种用于形成于地层中的井孔中的安全阀，这种安全阀包括：

●  一个阀体，该阀体具有一条流体通道，用于使烃类流体从地层经过井孔流到地面；

●  一个封闭元件，该封闭元件相对于阀体可以在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，在所说的打开位置时流体通道打开，在所说的关闭位置时封闭元件关闭流体通道；

●  一个驱动装置，用于选择性地使所说封闭元件受到一个选定大小的曳力作用，该曳力由流体的流束来施加，使得封闭元件从打开位置移动到关闭位置；

●  控制装置，用于控制驱动装置，使得所说封闭元件受到所说的曳力作用。

通过选择性地使封闭元件受到曳力作用，就可以使作用于封闭元件上的合力产生一种阶梯变化，而不象传统安全阀中那样产生逐渐变化。于是，封闭元件根据作用力的阶梯变化来关闭流体通道。应当知道，曳力能直接作用到封闭元件上或直接作用到与封闭元件相连的拖曳表面上。

驱动装置可以适当地在第一模式和第二模式之间操作，在第一模式中，基本防止了流体的流动作用于封闭元件，在第二种模式中，流体的流动可以作用于封闭元件。

在一个优选的实施例中，封闭元件被设置在一管道中，并且在所说的第一模式中，驱动装置基本阻止了流体流入该管道中，在所说的第二模式中，驱动装置允许流体流入该管道中。

优选地是，驱动装置包括一个舌形阀，该舌形阀具有一个被设置在封闭元件上游的舌门元件，在所说的第一模式中，该舌门元件基本关闭所说管道，在所说的第二模式中，基本使所说管道打开。

下面将参照附图，通过举例的方式来详细描述本发明，在其中的附图中：

图1示意性地表示出了根据本发明的井下安全阀的一个实施例的纵向剖面图；

图2示意性地表示出了沿图1中的2-2的剖面图；

图3示意性地表示出了沿图2中3-3的剖面图；

图4示意性地表示出了沿图2中4-4的剖面图；

图5示意性地表示出了根据本发明的井下安全阀的另一个实施例的详细情况；

图6示意性地表示出了沿图5中6-6的剖面图。

在图1中，表示出了形成于地层中的一个井孔1，用于开采烃类气体。井孔1中利用一层水泥4固定有一个井下套管3。根据本发明的一个井下安全阀6被同心地设置在井下套管3中，并通过一个封隔器8被固定到套管上，其中的封隔器8阻止烃类气体绕过安全阀6。气体的流动方向由图中箭头9所示。

安全阀6包括一管道，该管道呈管状阀体10的形式，并具有许多气体入口和一个气体出口14，其中的这些气体入口以槽12的形式被设置在管状阀体中，其中的气体出口14通过一个阀口16与这些槽12流体连通。一个阀座17延伸在上游侧的阀口16周围。一个封闭元件18被设置在阀体10内，该封闭元件具有一个与阀座17配合的前部表面20。封闭元件18可以沿阀体10的轴向方向在一个打开位置和一个关闭位置之间移动，其中在所说的打开位置(如图1所示)时，前部表面20与阀座17分离，在所说的关闭位置时，前部表面20接触阀座17从而把阀关闭。在封闭元件18的外表面与阀体10的内表面之间具有一个小的径向间隙22。一根螺旋张力弹簧24被设置在管状阀体10内，该弹簧24的一端与封闭元件18连接，另一端与一个被设置在阀体内的止动元件26连接。止动元件26可以沿阀体10的轴向方向调节，以便调节弹簧24的张力。当处于息止位时，弹簧24把封闭元件18保持在打开的位置。