CN105003228B - 一种液压控制可重复开关的井下单流阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压控制可重复开关的井下单流阀，属石油井下作业工具领域。该井下单向阀由外套管、上接头、下接头、挡板阀和活塞构成。外套管的一端螺纹安装有上接头，外套管的另一端螺纹安装有下接头；下接头内螺纹安装有挡板阀，挡板阀一侧的外套管内活动安装有活塞，活塞与挡板阀接触连接。该井下单向阀结构简单，实用性好，工作过程中，在单流阀开启状态下，能实现作业管串的全通径。通过投球后施加压力，便能实现单流阀的开启与关闭。在阀板上下压力不相等的情况下可轻松实现阀板上下的压力平衡；并可安装在管柱任意需要位置，满足各种作业环境的需求。同时具有安装方便；适用范围广的特点。

Description

一种液压控制可重复开关的井下单流阀

技术领域

本发明涉及一种液压控制可重复开关的井下单流阀，属石油井下作业工具领域。

背景技术

在常规油气井的完井中，特别是在连续油管作业或者带压油管作业时，为了保证作业连续性、安全性，通常在完井管柱中安装单流阀。常规单流阀都是预先设置流向，在产品内部设计一个球。因球是采用一定的方式固定在管柱内，故管柱的通径受到影响，使压裂或采油时的排量受到限制，从而影响油气井的产量；而且液体流向始终只有一种方向（正向，或者反向），无法做到在特定的作业条件下的双向连通，有较大的使用局限性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种大通径、能按需要开关实现单向或双向连通；并可安装在管柱任意需要位置，能满足更多作业环境的液压控制可重复开关的井下单向阀。

本发明的技术方案是：

一种液压控制可重复开关的井下单向阀；它由外套管、上接头、下接头、挡板阀和活塞构成，其特征在于：外套管的一端螺纹安装有上接头，外套管的另一端螺纹安装有下接头；下接头内螺纹安装有挡板阀，挡板阀一侧的外套管内活动安装有活塞，活塞与挡板阀接触连接；临近挡板阀一侧的活塞上通过弹簧套装有上旋转接头和下旋转接头；上旋转接头上对称状设置有固定槽，下旋转接头上设置有与固定槽对应的固定槽口，外套管的内壁上间隔状设置有内固定凸块A和内固定凸块B，外套管通过内固定凸块A和内固定凸块B与固定槽和固定槽口的配合与上旋转接头和下旋转接头相互固定；弹簧一端的活塞上对称状设置有外凸台，活塞通过外凸台与固定槽的配合与上旋转接头滑动连接。

所述的上旋转接头和下旋转接头连接处的端头分别设置有咬合齿，上旋转接头和下旋转接头之间通过咬合齿的配合呈半咬合状态相互连接；上旋转接头和下旋转接头的咬合齿之间设置有间隙形成的滑槽，滑槽与固定槽连通。

所述的活塞为变径体的管状物，活塞的中心孔内设置有内凸台。

所述的挡板阀由阀体、安装座、阀盖板、平衡球阀和球阀弹簧构成；阀体的端口通过安装座和扭簧活动安装有阀盖板，安装座下方的阀体内设置有连通孔，连通孔内通过球阀弹簧安装有平衡球阀。

所述的连通孔为锥形孔。

本发明的优点在于：

该液压控制可重复开关的井下单向阀结构简单，实用性好，工作过程中，在单流阀开启状态下，能实现作业管串的全通径。通过投球后施加压力，便能实现单流阀的开启与关闭。在阀板上下压力不相等的情况下可轻松实现阀板上下的压力平衡；并可安装在管柱任意需要位置，满足各种作业环境的需求。同时具有安装方便；适用范围广的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1A一A向的截面结构示意图；

图3为本发明的关闭状态示意图；

图4为本发明的上旋转接头和下旋转接头的展开状态及外凸台的移动示意图。

图5为本发明的开启状态示意图；

图6为图3A处的放大结构示意图；

图7为图5B处的放大结构示意图。

图中：1、外套管，2、上接头，3、下接头，4、活塞，5、安装座，6、阀盖板，7、平衡球阀，8、球阀弹簧，9、阀体，10、连通孔，11、弹簧，12、上旋转接头，13、下旋转接头， 14、固定槽，15、固定槽口，16、内固定凸块A，17、内固定凸块B，18、外凸台，19、咬合齿，20、滑槽，21、内凸台；22、憋压球。

具体实施方式

该液压控制可重复开关的井下单向阀由外套管1、上接头2、下接头3、挡板阀和活塞4构成。外套管1的一端螺纹安装有上接头2，外套管1的另一端螺纹安装有下接3头；下接头3内螺纹安装有挡板阀。

挡板阀由阀体9、安装座5、阀盖板6、平衡球阀7和球阀弹簧8构成；阀体9的端口通过安装座5和扭簧活动安装有阀盖板6，安装座5下方的阀体9内设置有锥形的连通孔10，连通孔10内通过球阀弹簧8安装有平衡球阀7。

挡板阀一侧的外套管1内活动安装有活塞4，活塞4与挡板阀的阀盖板6接触连接。临近挡板阀一侧的活塞4上通过弹簧11套装有上旋转接头12和下旋转接头13；上旋转接头12上对称状设置有固定槽14，下旋转接头13上设置有与固定槽14对应的固定槽口15。

外套管1的内壁上间隔状设置有内固定凸块A16和内固定凸块B17，外套管1通过内固定凸块A16和内固定凸块B17与固定槽14和固定槽口15的配合与上旋转接头12和下旋转接头13相互固定，其目的是防止上旋转接头12和下旋转接头13在工作当中转动。弹簧一端的活塞4上对称状设置有外凸台18，活塞4通过外凸台18与固定槽14的配合与上旋转接头12滑动连接。该井下单向阀的上旋转接头12和下旋转接头13连接处的端头分别设置有咬合齿19，上旋转接头12和下旋转接头13之间通过咬合齿19的配合呈半咬合状态相互连接；上旋转接头12和下旋转接头13之间由于呈半咬合状态相互连接；其咬合齿19之间设置有间隙形成的齿状的滑槽20，滑槽20与固定槽14连通。

该井下单向阀的活塞4为变径体的管状物，活塞4的中心孔内设置有内凸台21。

该井下单向阀工作过程中需要开启时，从井口投入憋压球22，待憋压球22落在活塞4内且与内凸台21接触时，油管开始打压，在压力作用下，活塞4向右滑动并压缩弹簧11，同时，活塞4上的外凸台18沿固定槽14向右滑动并进入至滑槽20内；由于活塞4向右滑动的过程中其在压力的作用下本身具有顺时针转动的趋势，同时也在齿状的滑槽20的导向作用下，外凸台18落在咬合齿19的波谷底部，从而被卡住。在活塞4向右滑动的过程中，活塞4的端头逐步向挡板阀靠拢，当活塞4与平衡球阀7接触时，对平衡球阀7形成挤压，迫使平衡球阀7回缩，从而连通孔10被贯通，挡板阀外端的压力得以泄漏，使挡板阀内外的压力平衡，与此同时，活塞4继续向右滑动并与挡板阀的阀盖板6接触，从而将阀盖板6顶开，由此实现挡板阀的开启，由于活塞4上的外凸台18被卡在咬合齿19的波谷底部，阀盖板6的开启状态从而被保持。阀盖板6开启开启后，憋压球22在井下压力的作用下实现返排。

该井下单向阀工作过程中需要关闭时，从井口再次投入憋压球22并打压，在压力作用下，活塞4向右滑动并压缩弹簧11，同时被卡在咬合齿19波谷底部的外凸台18在滑槽20的导向作用下，以及在压力的作用下其本身具有的顺时针转动趋势的作用下，继续沿滑槽20移动，并重新进入至固定槽14内，此时停止打压，在弹簧11的作用下活塞4上的外凸台18沿固定槽14向左移动复位，活塞4的端头逐步与挡板阀，在扭簧作用下阀盖板6对阀体9形成封堵状态，由此完成井下单向阀的关闭。

该井下单向阀的憋压球22由低密度的树脂材料制成，憋压球22完成打压后能轻松实现返排，从而保证了工具的内通径，方便配套工具作业施工。该井下单向阀结构简单，实用性好，工作过程中可安装在管柱任意需要位置，满足各种作业环境的需求。同时具有安装方便；适用范围广的特点。

Claims (1)

1.一种液压控制可重复开关的井下单流阀；它由外套管（1）、上接头（2）、下接头（3）、挡板阀和活塞（4）构成，其特征在于：外套管（1）的一端螺纹安装有上接头（2），外套管（1）的另一端螺纹安装有下接头（3）；下接头（3）内螺纹安装有挡板阀，挡板阀由阀体（9）、安装座（5）、阀盖板（6）、平衡球阀（7）和球阀弹簧（8）构成；阀体（9）的端口通过安装座（5）和扭簧活动安装有阀盖板（6），安装座（5）下方的阀体（9）上设置有连通孔（10），连通孔（10）为锥形孔；连通孔（10）内通过球阀弹簧（8）安装有平衡球阀（7）；挡板阀一侧的外套管（1）内活动安装有活塞（4），活塞（4）与挡板阀接触连接；临近挡板阀一侧的活塞（4）上通过弹簧（11）套装有上旋转接头（12）和下旋转接头（13）；上旋转接头（12）上对称状设置有固定槽（14），下旋转接头（13）上设置有与固定槽（14）对应的固定槽口（15），外套管（1）的内壁上间隔状设置有内固定凸块A（16）和内固定凸块B（17），外套管（1）通过内固定凸块A（16）和内固定凸块B（17）与固定槽（14）和固定槽口（15）的配合与上旋转接头（12）和下旋转接头（13）相互固定；以防止上旋转接头（12）和下旋转接头（13）在工作中转动；弹簧（11）一端的活塞（4）上对称状设置有外凸台（18），活塞（4）通过外凸台（18）与固定槽（14）的配合与上旋转接头（12）滑动连接；

所述的上旋转接头（12）和下旋转接头（13）连接处的端头分别设置有咬合齿（19），上旋转接头（12）和下旋转接头（13）之间通过咬合齿（19）的配合呈半咬合状态相互连接；上旋转接头（12）和下旋转接头（13）的咬合齿（19）之间设置有间隙形成的滑槽（20），滑槽（20）与固定槽（14）连通；所述的活塞（4）为变径体的管状物，活塞（4）的中心孔内设置有内凸台（21）；

该液压控制可重复开关的井下单流阀工作过程中需要开启时，从井口投入憋压球（22），待憋压球（22）落在活塞（4）内且与内凸台（21）接触时，油管开始打压，在压力作用下，活塞（4）向右滑动并压缩弹簧（11），同时，活塞（4）上的外凸台（18）沿固定槽（14）向右滑动并进入至滑槽（20）内；由于活塞（4）向右滑动的过程中其在压力的作用下本身具有顺时针转动的趋势，同时也在齿状的滑槽（20）的导向作用下，外凸台（18）落在咬合齿（19）的波谷底部，从而被卡住；在活塞（4）向右滑动的过程中，活塞（4）的端头逐步向挡板阀靠拢，当活塞（4）与平衡球阀（7）接触时，对平衡球阀（7）形成挤压，迫使平衡球阀（7）回缩，从而连通孔（10）被贯通，挡板阀外端的压力得以泄漏，使挡板阀内外的压力平衡，与此同时，活塞（4）继续向右滑动并与挡板阀的阀盖板（6）接触，从而将阀盖板（6）顶开，由此实现挡板阀的开启，由于活塞（4）上的外凸台（18）被卡在咬合齿（19）的波谷底部，阀盖板（6）的开启状态从而被保持；阀盖板（6）开启开启后，憋压球（22）在井下压力的作用下实现返排；

需要关闭时，从井口再次投入憋压球（22）并打压，在压力作用下，活塞（4）向右滑动并压缩弹簧（11），同时被卡在咬合齿（19）波谷底部的外凸台（18）在滑槽（20）的导向作用下，以及在压力的作用下其本身具有的顺时针转动趋势的作用下，继续沿滑槽（20）移动，并重新进入至固定槽（14）内，此时停止打压，在弹簧（11）的作用下活塞（4）上的外凸台（18）沿固定槽（14）向左移动复位，活塞（4）的端头逐步与挡板阀，在扭簧作用下阀盖板（6）对阀体（9）形成封堵状态，由此完成井下单向阀的关闭。