CN103982159B - 可投球式反循环阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可投球式反循环阀，包括：由第一管体和第二管体连接而成两端分别形成第一接头和第二接头的阀体，第一管体与第二管体之间形成环空，第二管体的管壁上径向开有连通环空第一通孔；设于阀体内一端插入环空并将环空封堵形成腔室的密封套管，密封套管与第二管体通过剪切销钉固定，密封套管与第一管体和第二管体之间滑动密封，密封套管的外壁开有第一卡槽，内设有开口卡环，第二管体的内壁开有第二卡槽，密封套管的内壁上形成有环形凸起，环形凸起形成与坐封球相配合的坐封面；当投入坐封球进行内部憋压或外部加压后至剪断剪切销钉后，密封套管移动直至循环通道开启，开口卡环同时作用于第一卡槽和第二卡槽。本发明可靠性高。

Description

可投球式反循环阀

技术领域

本发明涉及反循环阀技术领域，尤指一种可通过投球方式开启循环通道的可投球式反循环阀。

背景技术

反循环阀连接于回接管柱中，主要作用是实现油管与套管的串通。反循环阀可用于压裂施工砂堵或更换生产管柱需要压井时建立循环通道，也可以用于施工结束后，连通油管与油套环空，便于生产过程中套压监测，是油气井压裂和酸化增产处理的重要井下工具。在实施酸化压裂增产施工过程中反循环阀既能够保证在正循环过程中的循环密封，同时又能够满足反循环洗井的要求。传统的反循环阀通过环空打压使反循环阀上的剪钉剪断，从而露出循环通道，实现油管与套管的串通。反循环阀可用于：1、深井压裂后的反循环洗井的工具；2、压裂施工砂堵或更换生产管柱需要压井时建立循环通道；3施工结束后，连通油管与油套环空，便于生产过程中套压监测；4、实现解除砂堵的目的。但是，目前由于现场施工的环境复杂，存在反循环阀打不开的现象。

由此可见，上述现有的反循环阀在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。本发明人积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的可投球式反循环阀，使其更具有实用性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可投球式反循环阀，解决了现有技术存在的开启方式单一、开启失败风险高的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

可投球式反循环阀，包括：

阀体，所述阀体由第一管体和第二管体密封连接而成，所述阀体的第一管体一侧的端部形成第一接头，阀体的另一端形成第二接头，所述第一管体部分插入第二管体内，且所述第一管体与第二管体之间形成环空，所述第二管体的管壁上径向开有第一通孔，所述第一通孔连通所述环空；

密封套管，设于所述阀体内，所述密封套管的一端插入所述环空并将所述环空封堵形成腔室，所述第一通孔连通所述腔室，所述密封套管与所述第二管体通过剪切销钉固定，所述密封套管与第一管体之间滑动密封，所述密封套管与第二管体之间滑动密封，所述密封套管的外壁上周向开有第一卡槽，所述第一卡槽内设有开口卡环，所述第二管体的内壁上周向开有第二卡槽，所述密封套管的内壁上形成有环形凸起，所述环形凸起的最小内径小于所述第一管体的最小内径，所述环形凸起在第一接头一侧形成与坐封球相配合的坐封面；

当需要开启循环通道时，投入坐封球进行内部憋压作用于密封套管或外部加压通过第一通孔进入腔室内作用于密封套管，所述密封套管剪断剪切销钉后，密封套管向第二接头方向移动直至阀体内外导通实现循环通道开启，此时开口卡环同时作用于第一卡槽和第二卡槽实现密封套管与第二管体在轴向上相对固定。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的可投球式反循环阀，所述第二管体的管壁上径向还开有第二通孔，所述第二通孔相对于第一通孔靠近第二接头一端；所述密封套管与所述第二管体通过剪切销钉固定时，所述第二管体的第一通孔与第二通孔之间的部位与密封套管之间滑动密封，第二管体的第二通孔至第二接头之间的部位与密封套管之间滑动密封。

优选的，前述的可投球式反循环阀，所述第二通孔开设于第一管体位于第二管体内的端部至第二接头之间的第二管体上。

优选的，前述的可投球式反循环阀，所述第二通孔的边缘与所述第一管体位于第二管体内的端部平齐。

优选的，前述的可投球式反循环阀，所述第二管体的内壁上形成有台阶，所述台阶相对于第二卡槽靠近第二接头一端；当循环通道开启，开口卡环同时作用于第一卡槽和第二卡槽时，所述密封套管的端部抵于所述台阶。

优选的，前述的可投球式反循环阀，所述密封套管由球座和封隔套密封连接而成，所述形成坐封面的环形凸起形成于球座的内壁，所述球座的一端插入所述环空，所述球座和封隔套之间通过螺纹连接。所述球座和封隔套之间还通过紧固螺钉固定。

优选的，前述的可投球式反循环阀，所述密封套管与所述第一管体之间及与第二管体之间分别通过O形圈滑动密封。

优选的，前述的可投球式反循环阀，所述密封套管的外壁上周向开有密封槽，所述密封槽内设有实现密封套管与所述第二管体之间滑动密封的O形圈；第一管体插入所述第二管体的部分的外壁上开有密封槽，所述密封槽内设有实现密封套管与所述第一管体之间滑动密封的O形圈。

优选的，前述的可投球式反循环阀，所述第一管体与所述第二管体之间通过螺纹连接。

优选的，前述的可投球式反循环阀，所述第一管体与所述第二管体之间还通过紧固螺钉固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的可投球式反循环阀既可以投入坐封球进行内部憋压作用于密封套管或外部(油套环空)加压作用于密封套管实现循环通道的开启，提高了反循环阀工作的可靠性，消除了循环通道开启失败的风险，大大降低了施工风险。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明的可投球式反循环阀的结构剖图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的折断式屏蔽罩其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

图1为本发明的可投球式反循环阀的结构剖图。如图1所示，可投球式反循环阀，包括：

阀体1，阀体1由第一管体110和第二管体120密封连接而成，阀体1的第一管体110一侧的端部形成第一接头111，阀体1的另一端形成第二接头121，第一管体110部分插入第二管体120内，且第一管体110与第二管体120之间形成环空130，第二管体120的管壁上径向开有第一通孔122，第一通孔122连通环空130；

密封套管2，设于阀体1内，密封套管2的一端插入环空130并将环空130封堵形成腔室，第一通孔122连通腔室，密封套管2与第二管体120通过剪切销钉3固定，密封套管2与第一管体110之间滑动密封，密封套管2与第二管体120之间滑动密封，密封套管2的外壁上周向开有第一卡槽210，第一卡槽210内设有开口卡环4，第二管体120的内壁上周向开有第二卡槽123，密封套管2的内壁上形成有环形凸起220，环形凸起220的最小内径小于第一管体110的最小内径，环形凸起220在第一接头111一侧形成与坐封球5(图中虚线所示)相配合的坐封面221；

当需要开启循环通道时，投入坐封球5进行内部憋压作用于密封套管2或外部加压通过第一通孔122进入腔室内作用于密封套管2，密封套管2剪断剪切销钉3后，密封套管2向第二接头121方向移动直至阀体1内外导通实现循环通道开启，此时开口卡环4同时作用于第一卡槽210和第二卡槽123实现密封套管2与第二管体120在轴向上相对固定。

本发明的可投球式反循环阀既可以投入坐封球进行内部憋压作用于密封套管或外部(油套环空)加压作用于密封套管实现循环通道的开启，通过两种开启方式提高了反循环阀工作的可靠性，消除了循环通道开启失败的风险，大大降低了施工风险。

上述实施例中第一通孔122既为传压孔，又为循环孔。第一通孔122作为循环孔将油套环空内的高压液体引入密封套管2封堵环空而成的腔室内，密封套管2在压力的作用下对剪切销钉3施加剪切力，当剪切销钉3被剪断后，密封套管2迅速向第二接头121方向滑动，密封套管2完全滑出环空130，第一通孔122作为循环孔经由环空130将阀体1内外连通，实现循环通道导通，此时开口卡环4同时作用于第一卡槽210和第二卡槽123实现密封套管2与第二管体120在轴向上相对固定。第一通孔122为在第二管体120周向上均匀分布的多个。第一通孔122一般为4个。由于液体循环需要达到一定的流量，这就需要循环孔达到一定的开孔尺寸。而为保证开孔本体(本发明中为第二管体120)的稳固，同样的切割面积，以在第二管体120轴向上延伸的条形孔为宜。所以第一通孔122为在第二管体120轴向上延伸的条形孔。这将导致环空130长度增加。另外，循环通道经由环空也可能会限制流量。因此作为上述实施例的一个优选，下面的实施例提供了一种改进。

作为上述实施例的一个优选，第二管体120的管壁上径向还开有第二通孔124，第二通孔124相对于第一通孔122靠近第二接头121一端；密封套管2与第二管体120通过剪切销钉3固定时，第二管体120的第一通孔122与第二通孔124之间的部位与密封套管2之间滑动密封，第二管体120的第二通孔124至第二接头121之间的部位与密封套管之间滑动密封。这样，第一通孔122作为传压孔主要起到传压的作用，第二通孔124作为循环孔承担主要的循环作用。当然第一通孔122在循环通道导通时也承担一定的循环作用。第一通孔122作为传压孔将油套环空内的高压液体引入密封套管2封堵环空而成的腔室内，或者采用投球的方式，投入坐封球进行内部憋压，密封套管2在压力的作用下对剪切销钉3施加剪切力，当剪切销钉3被剪断后，密封套管2迅速向第二接头121方向滑动，密封套管2完全滑出环空130，并露出第二通孔124，实现循环通道导通，此时开口卡环4同时作用于第一卡槽210和第二卡槽123实现密封套管2与第二管体120在轴向上相对固定。同样，第二通孔124为多个，多个第二通孔124在第二管体120周向上均匀分布。第二通孔124一般为4个。由于此时第一通孔122和第二通孔124承担的功能不同，所以，第二通孔124的开孔尺寸一般大于第一通孔122的开孔尺寸。第二通孔124为在第二管体120轴向上延伸的条形孔。由于第二通孔124起到主要的循环作用，所以，第二通孔124开设于第一管体110位于第二管体120内的端部至第二接头121之间的第二管体120上。亦即第二通孔124开设于环空范围之外，这样通过第二通孔124不需经过环空即实现内外连通。进一步，第二通孔124的边缘与第一管体110位于第二管体120内的端部平齐。这样既保证了循环通道的畅通，又尽量缩短了密封套管2的开启行程。

作为上述任一实施例的优选，第二管体120的内壁上形成有台阶125，台阶125相对于第二卡槽123靠近第二接头121一端；当循环通道开启，开口卡环3同时作用于第一卡槽210和第二卡槽123时，密封套管2的端部抵于台阶125。这样可以避免密封套管2在剪断剪切销钉3后速度过快而超过行程范围。

本发明中的密封套管可以为一个整体结构，当然也可以是由多段组装而成。在本优选实施例中，密封套管2由球座22和封隔套21密封连接而成，形成坐封面221的环形凸起220形成于球座22的内壁，球座22的一端插入环空130。球座22和封隔套21之间通过螺纹连接。为了包子两者之间连接的稳固性，球座22和封隔套21之间还通过紧固螺钉6固定。球座22和封隔套21之间的密封可以通过密封圈实现，也可以通过自密封螺纹实现。或者同时采用自密封螺纹和密封圈实现两者之间的密封。

本实施例中，密封套管2与第一管体110之间及与第二管体120之间的滑动密封分别通过O形圈实现滑动密封。采用设置O形圈的方式较为简单，实用。当然也可采用其他适合的方式实现密封套管2与第一管体110及与第二管体120之间的滑动密封，现有技术中的滑动密封技术均可采用。O形圈的具体设置可以是图中所示的方式，也可根据需要进行变化。如图所示，密封套管2的外壁上周向开有密封槽，密封槽内设有实现密封套管2与第二管体120之间滑动密封的O形圈；第一管体110插入第二管体120的部分的外壁上也开有密封槽，该密封槽内设有实现密封套管2与第一管体110之间滑动密封的O形圈。图1中的第二管体120上开设有第一通孔122和第二通孔124，所以，在第一通孔122和第二通孔124之间设置两道O形圈实现密封套管2与第二管体120之间的密封。在第二通孔124和第二接头121之间设置两道O形圈实现密封套管2与第二管体120之间的密封。

第一管体110与第二管体120之间的密封可以通过密封圈实现，也可以通过自密封螺纹实现。或者同时采用自密封螺纹和密封圈实现两者之间的密封。第一管体110与第二管体120之间通过螺纹连接。进一步，第一管体110与第二管体120之间还通过紧固螺钉7固定。

一般来说，本发明中的第一接头111为具有内螺纹的母接头，第二接头121为具有外螺纹的公接头。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.可投球式反循环阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体由第一管体和第二管体密封连接而成，所述阀体的第一管体一侧的端部形成第一接头，阀体的另一端形成第二接头，所述第一管体部分插入第二管体内，且所述第一管体与第二管体之间形成环空，所述第二管体的管壁上径向开有第一通孔，所述第一通孔连通所述环空，所述第一管体与所述第二管体之间通过螺纹连接；

密封套管，设于所述阀体内，所述密封套管的一端插入所述环空并将所述环空封堵形成腔室，所述第一通孔连通所述腔室，所述密封套管与所述第二管体通过剪切销钉固定，所述密封套管与第一管体之间滑动密封，所述密封套管与第二管体之间滑动密封，所述密封套管的外壁上周向开有第一卡槽，所述第一卡槽内设有开口卡环，所述第二管体的内壁上周向开有第二卡槽，所述密封套管的内壁上形成有环形凸起，所述环形凸起的最小内径小于所述第一管体的最小内径，所述环形凸起在第一接头一侧形成与坐封球相配合的坐封面；

所述密封套管与所述第一管体之间及与第二管体之间分别通过O形圈滑动密封；

当需要开启循环通道时，投入坐封球进行内部憋压作用于密封套管或外部加压通过第一通孔进入腔室内作用于密封套管，所述密封套管剪断剪切销钉后，密封套管向第二接头方向移动直至阀体内外导通实现循环通道开启，此时开口卡环同时作用于第一卡槽和第二卡槽实现密封套管与第二管体在轴向上相对固定。

2.根据权利要求1所述的可投球式反循环阀，其特征在于，所述第二管体的管壁上径向还开有第二通孔，所述第二通孔相对于第一通孔靠近第二接头一端；所述密封套管与所述第二管体通过剪切销钉固定时，所述第二管体的第一通孔与第二通孔之间的部位与密封套管之间滑动密封，第二管体的第二通孔至第二接头之间的部位与密封套管之间滑动密封。

3.根据权利要求2所述的可投球式反循环阀，其特征在于，所述第二通孔开设于第一管体位于第二管体内的端部至第二接头之间的第二管体上。

4.根据权利要求3所述的可投球式反循环阀，其特征在于，所述第二通孔的边缘与所述第一管体位于第二管体内的端部平齐。

5.根据权利要求1所述的可投球式反循环阀，其特征在于，所述第二管体的内壁上形成有台阶，所述台阶相对于第二卡槽靠近第二接头一端；当循环通道开启，开口卡环同时作用于第一卡槽和第二卡槽时，所述密封套管的端部抵于所述台阶。

6.根据权利要求1所述的可投球式反循环阀，其特征在于，所述密封套管由球座和封隔套密封连接而成，所述形成坐封面的环形凸起形成于球座的内壁，所述球座的一端插入所述环空，所述球座和封隔套之间通过螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的可投球式反循环阀，其特征在于，所述球座和封隔套之间还通过紧固螺钉固定。

8.根据权利要求1所述的可投球式反循环阀，其特征在于，所述密封套管的外壁上周向开有密封槽，所述密封槽内设有实现密封套管与所述第二管体之间滑动密封的O形圈；第一管体插入所述第二管体的部分的外壁上开有密封槽，所述密封槽内设有实现密封套管与所述第一管体之间滑动密封的O形圈。

9.根据权利要求1所述的可投球式反循环阀，其特征在于，所述第一管体与所述第二管体之间还通过紧固螺钉固定。