CN106246138B - 井下机械式开关球阀 - Google Patents
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Abstract
井下机械式开关球阀，涉及石油开采领域。包括外工作筒，外工作筒的上端连接有上接头、外工作筒的下端连接有下接头，所述外工作筒内设置有固定阀、顶杆机构和滑动复位机构；所述顶杆机构包括配合设置在外筒内的滑动座组件，滑动座组件内设置有顶杆；所述滑动复位机构用于驱动顶杆机构的顶杆上下位移，通过顶杆驱动固定阀的开关。本发明利用采油井常用的碰泵操作即完成了球阀的开、关动作,具有操作简单，省时、省力，成本低的优点。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采领域，具体为一种井下机械式开关球阀。
背景技术
目前，在分层采油工艺中，分采混抽工艺管柱结构，可将泵上部的液力传递到下部，使液压座封系列封隔器实现座封，其技术难题是无法实现分层计量，在环空测试的采油井中，因管柱没有可靠的卸油机构，油井捡泵作业时，管柱内大量的原油流入井场，造成环境污染。现有的专利：液压开关（申请号201310052383.2）、一种液压式不压井井下开关（申请号201410187152.7），主要用于井下作业领域，需要投球、液压换向，不适应采油领域。
发明内容
本发明的目的是提供一种井下机械式开关球阀，该开关球阀解决了分层采油工艺中的分层计量问题；又解决了环空测试采油井捡泵作业时的管柱卸油难题，并且还减少了环境污染。
实现上述目的的技术方案是：井下机械式开关球阀，其特征在于：包括外工作筒，外工作筒的上端连接有上接头、外工作筒的下端连接有下接头，所述外工作筒内设置有固定阀、顶杆机构和滑动复位机构。
所述固定阀包括阀外座，阀外座的下端与下接头螺纹连接，所述阀外座的上端口内设置有阀座，阀座上方的阀外座上螺纹连接导向阀罩，阀座和导向阀罩之间设置有与阀座配合的阀球。
所述顶杆机构包括配合设置在阀外座内的滑动座组件，滑动座组件内设置有沿滑动座组件上下滑动的顶杆，并且阀外座位于滑动座组件上方的腔体和位于滑动座组件下方的腔体相互连通。
所述滑动复位机构用于驱动顶杆机构的顶杆上下位移，通过顶杆带动阀球上下运动，实现固定阀的开关。
进一步地，所述滑动座组件包括两种不同技术方案：
1、滑动座组件包括下导流环以及扶套，扶套配合穿置在阀外座内，所述扶套的下端设置有外凸缘，外凸缘卡置在阀外座与下接头之间，所述顶杆穿置在扶套内，顶杆与扶套的上端之间滑动配合，所述下导流环穿置在顶杆上，并与扶套螺纹连接，所述扶套的上端设置有上出油槽，下导流环沿轴向设置有贯通的下流道；
进一步地，所述扶套包括上扶套和下扶套，所述上扶套和下扶套分别与下导流环螺纹连接。
、滑动座组件包括滑动穿置在顶杆上部的上导流环和滑动穿置在顶杆下部的下导流环，所述上、下导流环分别与阀外座螺纹连接，所述上、下导流环的轴向均设置有贯通的导流孔。
进一步地，所述滑动复位机构包括从上向下依次滑动套置在阀外座上的外阀罩、上滑套、下滑套，所述外阀罩的上端面设置有出液孔，并向上支撑在上接头的下端，外阀罩上端的侧壁上还设置有导压孔；
上滑套上套置有上端向上顶压在外阀罩下端的上顶套，上顶套与上滑套之间设置有上弹簧，下滑套与下接头之间设置有下弹簧，上滑套与下滑套之间螺纹连接，并且之间设置有导滑环，所述导滑环的侧壁上沿径向穿置有与上滑套连接的导滑块，所述下滑套上部的内壁上连接有沿径向设置的联动销；
所述阀外座设置有轨道槽，所述导滑块配合设置在轨道槽内；所述阀外座和扶套上设置有竖向的条形滑槽，所述联动销可上下滑动地穿过阀外座和扶套上的条形滑槽，并与顶杆连接；通过导滑块在轨道槽内位移，带动顶杆上下移动，通过顶杆顶开或松开阀球，实现固定阀的开和关。
进一步地，所述轨道槽包括呈上下布置的关位点和开位点，在关位点和开位点之间设置有换开位点和换关位点，所述关位点通过第一轨道连接换开位点，所述换开位点通过第二轨道连接开位点，所述开位点通过第三轨道连接换关位点，所述换关位点通过第四轨道连接关位点；导滑块位于开位点时，固定阀处于打开状态，导滑块位于关位点时，固定阀处于关闭状态，所述换开位点用于在固定阀由关闭状态向打开状态转换过程中的转换点，所述换关位点用于在固定阀由打开状态向关闭状态转换过程中的转换点。
进一步地，所述顶杆包括相互之间通过顶杆接头连接为一体的上顶杆和下顶杆，所述顶杆接头的中部设置径向孔，所述联动销穿置与顶杆接头中部的径向孔内。
进一步地，所述阀外座与上滑套、下滑套以及下接头之间分别设置有密封圈。
本发明的有益效果：
1、 本发明与分采混抽泵配套使用，解决了分层采油工艺的技术瓶颈既分层计量，拓宽该技术应用范围。
2、本发明与普通采油泵配套使用，解决了环空测试采油井捡泵作业时的管柱卸油技术难题，避免原油流入井场地面，减少了环境污染。
3、本发明利用采油井常用的碰泵操作即完成了球阀的开、关动作,具有操作简单，省时、省力，成本低的优点。
附图说明
图1为第一实施例的结构示意图；
图2为阀外座上轨道槽的平面展开图；
图3为第二实施例的局部示意图。
具体实施方式
第一实施例
如图1、2所示，本发明包括外工作筒1，外工作筒1的上端连接有上接头2、外工作筒1的下端连接有下接头3，外工作筒1内设置有固定阀4、顶杆机构5和滑动复位机构6。
固定阀4包括阀外座4-1，阀外座4-1的下端与下接头2螺纹连接，阀外座4-1的上端口内设置有阀座4-2，阀座4-2上方的阀外座4-1上螺纹连接导向阀罩4-3，阀座4-2和导向阀罩4-3之间设置有与阀座4-2配合的阀球4-4。
顶杆机构5包括相互连接的上顶杆5-1、下顶杆5-2、相互连接的上扶套5-3、下扶套5-4以及下导流环5-5，相互连接的上扶套5-3、下扶套5-4配合穿置在阀外座4-1内，下扶套5-4的下端设置有外凸缘5-6，外凸缘5-6卡置在阀外座4-1与下接头3之间；上顶杆5-1、下顶杆5-2之间通过顶杆接头5-7连接为一体，顶杆接头5-7的中部设置有通孔5-10，相互连接的上顶杆5-1、下顶杆5-2滑动穿置在上扶套5-3、下扶套5-4内，上顶杆5-1与上扶套5-3的上端之间滑动配合，下导流环5-5穿置在下顶杆5-2上，上扶套5-3、下扶套5-4与下导流环5-5螺纹连接，上扶套5-3的上端设置有上出油槽5-8，下导流环5-5沿轴向设置有贯通的下流道5-9。
滑动复位机构6包括从上向下依次滑动套置在阀外座4-1上的外阀罩6-1、上滑套6-2、下滑套6-3，外阀罩6-1的上端面设置有出液孔6-4，并向上支撑在上接头3的下端，外阀罩6-1上端的侧壁上还设置有导压孔6-5，上滑套6-2上还套置有上端向上顶压在外阀罩6-1下端的上顶套6-6、上顶套6-6与上滑套6-2之间设置有上弹簧6-7，下滑套6-3与下接头3之间设置有下弹簧6-8，上滑套6-2与下滑套6-3之间螺纹连接，并且之间设置有导滑环6-9，导滑环6-9的侧壁上沿径向穿置有与上滑套6-2连接的导滑块6-10，下滑套6-3上部的内壁上连接有沿径向设置的联动销6-11。
阀外座4-1与上滑套6-2、下滑套6-3以及下接头3之间分别设置有密封圈。
阀外座4-1设置有轨道槽4-5，导滑块6-10配合设置在轨道槽4-5内；阀外座4-1和上扶套5-5上设置有竖向设置的条形滑槽4-6，联动销6-11穿过阀外座4-1和上扶套5-3上的条形滑槽4-6内，并穿置在顶杆接头5-7中部的通孔5-10内，联动销6-11可以沿阀外座4-1和上扶套5-3上的条形滑槽4-6上下滑动；通过导滑块6-10在轨道槽4-5内位移，带动相互连接的上顶杆5-1、下顶杆5-2上下移动，通过上顶杆5-1顶开或松开阀球4-4，实现固定阀4的开和关。
轨道槽4-5包括呈上下布置的关位点4-5-1和开位点4-5-2，在关位点4-5-1和开位点4-5-2之间设置有换开位点4-5-3和换关位点4-5-4，关位点4-5-1通过第一轨道4-5-5连接换开位点4-5-3，换开位点4-5-3通过第二轨道4-5-6连接开位点4-5-2，开位点4-5-2通过第三轨道4-5-7连接换关位点4-5-4，换关位点4-5-4通过第四轨道4-5-8连接关位点4-5-1；导滑块6-10位于开位点4-5-2时，固定阀4处于打开状态，导滑块6-10位于关位点4-5-1时，固定阀4处于关闭状态，换开位点4-5-3用于在固定阀4由关闭状态向打开状态转换过程中的转换点，换关位点4-5-4用于在固定阀4由打开状态向关闭状态转换过程中的转换点。
本发明的工作原理：
1、施工及抽油生产：将井下机械式开关球阀连接在分采泵（或普通抽油泵）的下部，并且将井下机械式开关球阀的导滑块6-10设置在轨道槽4-5的开位点4-5-2，使固定阀4处于打开状态，泵的上下为连通状态，从油管内加压使泵下的封隔工具座封；卸压后，下入泵柱塞、抽油杆，柱塞进入泵筒后，在杆柱自重的作用下，推动外阀罩6-1下行，使导滑块6-10止于轨道槽4-5的换关位点4-5-4；杆柱上行时，在下弹簧6-8作用下，使导滑块6-10到达轨道槽4-5的关位点4-5-1，带动上顶杆5-1、下顶杆5-2下行，使阀球4-4可落入阀座4-2上，按要求提好防冲距，此时井下机械式开关球阀随柱塞在泵筒内往返运动进行开关动作。
2、分层计量：当导滑块6-10到达轨道槽4-5的关位点4-5-1时，地面计量的单井产量为分采泵采出的两个油层的产量；下放杆柱，使导滑块6-10进入轨道槽4-5并止于换开位点4-5-3，按要求提好防冲距时，上顶杆5-1顶起阀球4-4，柱塞在泵筒内往返运动时，球阀4-4始终处于开启状态，地面计量的单井产量为一个油层的产量，计量完成后再恢复两层同时生产。
3、泄油：下放杆柱，将导滑块6-10恢复到轨道槽4-5的开位点4-5-2，泵上、下连通，提出柱后管柱内的原油泄入井筒内。
第二实施例
第二实施例与第一实施例的结构基本相同，不同点主要在顶杆机构。
第二实施例的顶杆机构包括滑动穿置在相互连接的上顶杆20、下顶杆21上的上导流环22和下导流环23，上、下导流22、23环分别与阀外座24螺纹连接，上、下导流环22、23的轴向均设置有贯通的导流孔25。
联动销26只需要穿过阀外座24上的条形滑槽后，再穿置在顶杆接头27中部的通孔内。
Claims (6)
1.井下机械式开关球阀，其特征在于：包括外工作筒，外工作筒的上端连接有上接头、外工作筒的下端连接有下接头，所述外工作筒内设置有固定阀、顶杆机构和滑动复位机构；
所述固定阀包括阀外座，阀外座的下端与下接头螺纹连接，所述阀外座的上端口内设置有阀座，阀座上方的阀外座上螺纹连接导向阀罩，阀座和导向阀罩之间设置有与阀座配合的阀球；
所述顶杆机构包括配合设置在阀外座内的滑动座组件，滑动座组件内设置有沿滑动座组件上下滑动的顶杆，并且阀外座位于滑动座组件上方的腔体和位于滑动座组件下方的腔体相互连通；
所述滑动座组件包括下导流环以及扶套，扶套配合穿置在阀外座内，所述扶套的下端设置有外凸缘，外凸缘卡置在阀外座与下接头之间，所述顶杆穿置在扶套内，顶杆与扶套的上端之间滑动配合，所述下导流环穿置在顶杆上，并与扶套螺纹连接，所述扶套的上端设置有上出油槽，下导流环沿轴向设置有贯通的下流道；
所述滑动复位机构用于驱动顶杆机构的顶杆上下位移，通过顶杆带动阀球上下运动，实现固定阀的开关。
2.根据权利要求1所述的井下机械式开关球阀，其特征在于：所述扶套包括上扶套和下扶套，所述上扶套和下扶套分别与下导流环螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的井下机械式开关球阀，其特征在于：所述滑动复位机构包括从上向下依次滑动套置在阀外座上的外阀罩、上滑套、下滑套，所述外阀罩的上端面设置有出液孔，并向上支撑在上接头的下端，外阀罩上端的侧壁上还设置有导压孔；
上滑套上套置有上端向上顶压在外阀罩下端的上顶套，上顶套与上滑套之间设置有上弹簧，下滑套与下接头之间设置有下弹簧，上滑套与下滑套之间螺纹连接，并且之间设置有导滑环，所述导滑环的侧壁上沿径向穿置有与上滑套连接的导滑块，所述下滑套上部的内壁上连接有沿径向设置的联动销；
所述阀外座设置有轨道槽，所述导滑块配合设置在轨道槽内；所述阀外座和扶套上设置有竖向的条形滑槽，所述联动销可上下滑动地穿过阀外座和扶套上的条形滑槽，并与顶杆连接；通过导滑块在轨道槽内位移，带动顶杆上下移动，通过顶杆顶开或松开阀球，实现固定阀的开和关。
4.根据权利要求3所述的井下机械式开关球阀，其特征在于：所述轨道槽包括呈上下布置的关位点和开位点，在关位点和开位点之间设置有换开位点和换关位点，所述关位点通过第一轨道连接换开位点，所述换开位点通过第二轨道连接开位点，所述开位点通过第三轨道连接换关位点，所述换关位点通过第四轨道连接关位点；导滑块位于开位点时，固定阀处于打开状态，导滑块位于关位点时，固定阀处于关闭状态，所述换开位点用于在固定阀由关闭状态向打开状态转换过程中的转换点，所述换关位点用于在固定阀由打开状态向关闭状态转换过程中的转换点。
5.根据权利要求4所述的井下机械式开关球阀，其特征在于：所述顶杆包括相互之间通过顶杆接头连接为一体的上顶杆和下顶杆，所述顶杆接头的中部设置径向孔，所述联动销穿置与顶杆接头中部的径向孔内。
6.根据权利要求3所述的井下机械式开关球阀，其特征在于：所述阀外座与上滑套、下滑套以及下接头之间分别设置有密封圈。
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