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  研制旋塞阀拆装专用工具
 

李绪辉 王保三 焦红莉 王克君
胜利油田桩西采油厂生产准备大队 山东 东营

 

前言
随着石油钻采技术的发展,井控技术越来越受到人们的重视,对井控设备的性能和质量也提出了更高的要求。旋塞阀作为井控装置中的手动控制阀,是防止管柱内喷的有效工具之一,它安装在管柱的顶端,当发生溢流或井喷时,用来封闭管柱的中心通孔,防止井液沿管柱水眼向上喷出,并与防喷器配套使用,是井下作业施工中常用的井控装置。按照SY/T5525标准,每半年必须到有资质的单位进行检测,方能继续使用。
1问题的提出
由于旋塞阀结构复杂,检测标准高、维修难度大,至今没有开展对旋塞阀的维修项目,因此在检测过程中每年造成近30%的旋塞阀报废。为提高挖潜增效能力,节约成本。我们决定对旋塞阀进行分析,从而解决这一影响生产的瓶颈问题。
2 对旋塞阀结构分析
旋塞阀由本体(外壳)、弹簧、上下球座、球体、旋块、上下卡套、挡圈和密封圈等组成。其本体为整体结构,所有零部件都要从上接头内孔装入,起到密封和承受高压的作用。
其密封原理是由弹簧支撑下球座,并将球体压紧在上球座上,使球与球座密封面紧密接触,起到密封作用。
旋塞阀承受的工作压力是靠上、下卡套来完成的,为保证能承受高压和拆装顺利,上、下卡套在设计上都采用了直径较大的开口型结构,并按顺序,组装在旋塞阀本体的凹槽内,通过弹簧的向上推力,将上下卡套压紧在旋塞阀本体的凹槽上。
3 拆装工序分析
拆卸时,由于弹簧向上推力较大,造成上下卡套不易取出,因此,只能由一人向下用力压住球体,另一人将卡套按顺序取出。安装时,必须将球体下压到本体凹槽下方,然后将卡套逐个放入凹槽,如果操作不当,还容易使球体弹出,存在不安全因素。
通过对旋塞阀结构的分析,我们决定研制旋塞阀拆装专用工具。
4 提出并实施方案
4.1 设计类型的选择
通过对旋塞阀结构原理的分析,提出了两套设计方案(表1)。
因此选定方案二为实施方案:制作多用途拆装工具。
4.2 设计结构的选择(表2)
通过比较,决定采用方案二为实施方案:设计外置拆装工具。
实施一:设计底座
底座利用回收井下工具接头进行加工,内径和高度是根据旋塞阀的连接螺纹和高度决定的,这样能保证不同型号的旋塞阀可以同时放入所设计的底座内孔,起到固定旋塞阀本体的目的。
实施二:设计支撑架
支撑架采用角铁制作,其高度略大于旋塞阀本体高度,其上部设计有与侧面相通的开口孔,开口孔的直径略大于连接杆的直径,并使连接杆取放灵活。支撑架下部采用合页式活动连接,取放旋塞阀时,可将支撑架向两边展开,保证旋塞阀可以自由取放和安全操作。
实施三:设计旋转顶杆
旋转顶杆采用螺杆制作,其作用是与连接杆上的螺母配合,通过螺杆的旋转,推动旋塞阀球体向下运动,压缩弹簧,并与卡套分离,确保上下卡套不受外力影响,同时保证拆装时旋塞阀球体不会弹出。
5 工作原理
它利用螺纹旋转推进原理,在其内部增加了一个顶杆,通过顶杆的旋转,产生向下推力,压缩球体和弹簧,使内部卡套失去支撑力,即可进行上下卡套和其它各部零件的拆卸。组装时,按反方向进行。
6 效果评价
使用旋塞阀拆装专用工具后,拆卸和组装效率明显提高,而且只需一人既可轻松操作。不但提高了维修效率,节约了成本,而且降低了劳动强度,增加了安全性能,每年可创效16.8万元。
表1 2套设计方案

序号
方案
分析
评估
    效果较好  
1 单一拆装工具 2、成本较低(自己加工)
3、只能拆装一种型号
1、效果好
不选
2 多用拆装工具
2、成本较低(自己加工)
3、可同时拆装不种型号。
选用

表2 设计结构选择表

序号
方案
分析
评估
    制作简单  
1 内置拆装工具 2、操作方便
3、内孔空间小,不易取放零件
1、制作简单
不选
2 外置拆装工具
2、操作方便
3、内部空间大,取放零件方便
选用


 
 
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