CN107304662A - 管式泵开关阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管式泵开关阀，该管式泵开关阀包括：封堵外套，封堵外套的外壁与待密封的管道相适配，封堵外套上设置有第一开口；开关结构，开关结构可滑动地设置在封堵外套内，开关结构具有使第一开口关闭的第一位置和使第一开口开启的第二位置。本发明能够实现在上提和下放油管管柱过程中对油管下端抽油泵进行有效封堵，堵塞成功率高。

Description

管式泵开关阀

技术领域

本发明涉及管式泵技术领域，具体而言，涉及一种管式泵开关阀。

背景技术

带压作业是在带压环境中由专业技术人员操作特殊设备起下管柱的一种作业方法。带压作业是当前国内外油田减少油层污染的主要措施之一，最大优点在于它可以保护地层，避免地层遭受污染，减少酸化和压裂等增产措施的次数，为油气田的长期开发和稳定生产提供良好的基础，从而提高了产能和采收率。

管式泵旋拧式开关阀主要用于高温热采生产井带压检泵作业。以SAGD生产水平井为例，油管内杆柱结构复杂，抽油杆柱除了抽油杆外还需使用扶正器、防脱器、脱接器和加重杆等配套工具，这些工具形状不规则，尺寸变化大，同时井筒温度高，因此带压作业杆柱起下时多尺寸杆径密封难度非常大；一般带压作业中，需向油管内部投入油管堵塞器后，才能实现带压起下油管，而耐高温油管堵塞器的研制难度大，现场使用过程成功率低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种管式泵开关阀，以解决在上提和下放油管管柱过程中密封难度大、堵塞成功率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种管式泵开关阀，包括：封堵外套，封堵外套的外壁与待密封的管道相适配，封堵外套上设置有第一开口；开关结构，开关结构可滑动地设置在封堵外套内，开关结构具有使第一开口关闭的第一位置和使第一开口开启的第二位置。

进一步地，开关结构包括：导通部，导通部的侧壁上设置有第二开口，导通部与封堵外套之间设置有流液空间；开关结构处于第一位置时，第一开口与第二开口位置错开；开关结构处于第二位置时，第二开口与第一开口导通。

进一步地，开关结构还包括：第一传动控制装置，第一传动控制装置可滑动地设置在封堵外套内部，第一传动控制装置与导通部固定连接；第一传动控制装置用于控制开关结构从第一位置切换到第二位置。

进一步地，第一传动控制装置包括：第一固定部，第一固定部包括固定套以及使开关结构固定在第一位置的第一固定组件和使开关结构固定在第二位置的第二固定组件；传动部，传动部的第一端抵接在第一固定部上用于将动力传递给第一固定部。

进一步地，第一固定部还包括密封环，密封环套设在固定套的外周。

进一步地，传动部包括：传动组件，传动组件的第一端抵接在第一固定部上；传动杆，传动杆与传动组件固定连接。

进一步地，传动组件包括连接套，固定套固定套设在连接套的外周。

进一步地，封堵外套的内壁上设置有第一凹槽，第一固定组件包括：第二凹槽，第二凹槽设置在固定套的外壁上；第一卡簧，第一卡簧可伸缩地设置在第二凹槽中；第二固定组件包括：第三凹槽，第三凹槽设置在固定套的外壁上；第二卡簧，第二卡簧可伸缩地设置在第三凹槽中；当开关结构处于第一位置时，第一卡簧卡设在第一凹槽与第二凹槽之间，当开关结构处于第二位置时，第二卡簧卡设在第一凹槽与第三凹槽之间。

进一步地，开关结构还包括：第一密封部，第一密封部设置在导通部第一端。

进一步地，封堵外套的内壁上设置有与第一密封部相适配的环形密封槽，第一密封部包括：至少两个密封圈，至少两个密封圈套设在导通部的外周；隔环，隔环套设在导通部的外周并位于相邻两个密封圈之间；压紧环，压紧环套设在导通部的外周，压紧环用于压紧密封圈和隔环。

进一步地，开关结构还包括：第三开口，第三开口设置在导通部的第二端，第三开口与第二开口相连通，第三开口处设置有固定阀座；导通腔，导通腔设置在连接套内；封堵球，封堵球可滚动地设置在导通腔中，封堵球用于使第三开口关闭或开启。

进一步地，传动部还包括顶帽，顶帽套设在传动杆的靠近封堵球的一端。

进一步地，传动组件还包括：旋拧组件，旋拧组件与传动杆连接；第一连接件，旋拧组件与连接套通过第一连接件固定连接。

进一步地，第一连接件为切向平键。

进一步地，传动杆的远离导通部的一端设置有传动花键，传动杆的靠近导通部一侧的外壁上设置有外螺纹，旋拧组件包括：旋拧块，旋拧块上设置有与外螺纹相适配的内螺纹。

进一步地，旋拧组件还包括：密封安装架，旋拧块安装在密封安装架上。

进一步地，密封安装架包括：第一安装套，旋拧块安装在第一安装套上；第二安装套，第二安装套通过第一连接件与连接套连接；第一紧固件，第一安装套、第二安装套以及旋拧块通过第一紧固件连接；第一安装套与第二安装套螺纹连接。

进一步地，第一紧固件为紧固螺丝。

进一步地，密封安装架还包括：密封盘根，密封盘根套设在传动杆上并位于第一安装套的远离封堵球的一端；压盖，压盖与第一安装套螺纹连接用于压住密封盘根。

应用本发明的技术方案，在下放管柱的操作中，一开始本发明的开关结构处于使第一开口关闭的第一位置，将本发明的管式泵开关阀下放到油井中，通过本发明中的封堵外套对油管下端抽油泵进行封堵，当完成封堵操作之后下放管柱，完成管柱下放后，将开关结构移动至使第一开口开启的第二位置，从而进行下一步生产。在上提管柱的操作中，本发明的开关结构自身切换到关闭状态，从而保证上提管柱的过程中对管道的密封，完成带压作业。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了柱塞泵的下游动阀安装在本发明的管式泵开关阀上时的半剖图；

图2示意性示出了本发明的管式泵开关阀在开关结构处于第一位置时的半剖图；

图3示意性示出了本发明的管式泵开关阀在开关结构处于第二位置时的半剖图；

图4示意性示出了图3中的M区的放大图；

图5示意性示出了柱塞泵的下游动阀与本发明中的传动杆对接的结构图；

图6示意性示出了柱塞泵的下游动阀与本发明中的第一传动控制装置30对接的结构图；

图7示意性示出了图1从旋拧块处径向剖开到连接套处的剖视图；

图8示意性示出了本发明中的封堵外套在第一开口位置处的截面图；以及

图9示意性示出了本发明中的导通部在第二开口位置处的截面图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、封堵外套；11、第一开口；13、第一凹槽；14、环形密封槽；20、开关结构；21、导通部；211、第二开口；22、第一密封部；221、密封圈；222、隔环；223、压紧环；30、第一传动控制装置；31、固定套；32、第一固定组件；321、第二凹槽；322、第一卡簧；323、第三凹槽；324、第二卡簧；33、传动部；331、传动组件；3311、连接套；3312、第一连接件；3313、旋拧块；3314、内螺纹；3315、第一安装套；3316、第二安装套；3317、密封盘根；3318、压盖；3319、第一紧固件；332、传动杆；3321、传动花键；3322、外螺纹；34、密封环；35、顶帽；40、第二开关结构；41、第三开口；42、导通腔；43、封堵球。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1至图9所示，本发明提供了一种管式泵开关阀，该管式泵开关阀包括封堵外套10和开关结构20，其中，封堵外套10的外壁与待密封的管道相适配，封堵外套10上设置有第一开口11，开关结构20可滑动地设置在封堵外套10内，开关结构20具有使第一开口11关闭的第一位置和使第一开口11开启的第二位置。在下放管柱的操作中，一开始本发明的开关结构20处于使第一开口11关闭的第一位置，将本发明的管式泵开关阀下放到油井中，通过本发明中的封堵外套10对油管下端抽油泵进行封堵，当完成封堵操作之后下放管柱，完成管柱下放后，将开关结构20移动至使第一开口11开启的第二位置，从而进行下一步生产。在上提管柱的操作中，本发明的开关结构20自身切换到关闭状态，从而保证上提管柱的过程中对管道的密封，完成带压作业。

具体来说，为了实现下放管柱时对油管下端抽油泵进行封堵，从而实现带压作业，本发明中的开关结构20包括导通部21，该导通部21的侧壁上设置有第二开口211，导通部21与封堵外套10之间设置有流液空间；封堵外套10的通道截面与导通部21的通道截面如图8和图9所示，开关结构20处于第一位置时，第一开口11与第二开口211位置错开；开关结构20处于第二位置时，第二开口211与第一开口11导通。当下放本发明的管式泵开关阀的过程中，第二开口211与第一开口11错开，导通部21的外壁阻隔第一开口11与第二开口211。本发明的管式泵开关阀下放到指定位置后，进行打压，使导通部21运动到使第一开口11与第二开口211导通的第二位置，外部压力油液通过第一开口11进入到流液空间中之后，从第二开口211流过本发明的管式泵开关阀，进行下一步生产。

为了使本发明中的开关结构20从第一位置切换到第二位置，本发明中的开关结构20还包括第一传动控制装置30，该第一传动控制装置30可滑动地设置在封堵外套10内部，第一传动控制装置30与导通部21固定连接。第一传动控制装置30用于控制开关结构20从第一位置切换到第二位置。工作时，第一传动控制装置30与柱塞泵连接，工作人员通过控制外部柱塞泵使第一传动控制装置30，使开关结构20从第一位置到第二位置实现切换。

具体来说，本发明中的第一传动控制装置30包括第一固定部和传动部33，第一固定部包括固定套31以及使开关结构20固定在第一位置的第一固定组件32和使开关结构20固定在第二位置的第二固定组件；传动部33的第一端抵接在第一固定部上用于将动力传递给第一固定部。工作时，开关结构20通过第一固定组件32固定在第一位置，工作人员通过传动部33将动力传递给第一固定部，使开关结构20从第一位置移动到第二位置，并通过第二固定组件固定在第二位置。

为了保证本发明的管式泵开关阀的密封性能，优选地，本发明的第一固定部还包括密封环34，密封环34套设在固定套31的外周。

本发明中的传动部33包括传动组件331和传动杆332，传动组件331的第一端抵接在第一固定部上，传动杆332与传动组件331固定连接。在进行下放管柱操作时，传动组件331抵接在第一固定部上，传动杆332带动传动组件331运动，进而使第一固定部运动，完成对第一开口11的关闭。

具体来说，本发明中的传动组件331包括连接套3311，固定套31固定套设在连接套3311的外周。工作时，通过连接套3311将动力传递给固定套31，完成对第一开口11的关闭。

为了完成开关结构20在第一位置和第二位置的固定，本发明中的封堵外套10的内壁上设置有第一凹槽13，第一固定组件32包括第二凹槽321和第一卡簧322，第二凹槽321设置在固定套31的外壁上，第一卡簧322可伸缩地设置在第二凹槽321中。另外，第二固定组件包括第三凹槽323和第二卡簧324，第三凹槽323设置在固定套31的外壁上，第二卡簧324可伸缩地设置在第三凹槽323中。当开关结构20处于第一位置时，第一卡簧322卡设在第一凹槽13与第二凹槽321之间，当开关结构20处于第二位置时，第二卡簧324卡设在第一凹槽13与第三凹槽323之间。固定套31通过第一卡簧322卡在第一凹槽13中，使开关结构20固定在第一位置。在下放管柱操作完成后，推动固定套31，此时第一卡簧322从第一凹槽13中滑出，第二卡簧324卡在第一凹槽13中，使开关结构20固定在第二位置。

为了保证本发明中的开关结构20在第一位置时导通部21的密封性能，本发明中的开关结构20还包括第一密封部22，该第一密封部22设置在导通部21第一端。工作时，开关结构20处于第一位置，第一密封部22对导通部21与封堵外套10之间的间隙进行封堵，使油液无法通过第一密封部22对导通部21与封堵外套10之间的间隙进入流液空间。

具体来说，本发明中的封堵外套10的内壁上设置有与第一密封部22相适配的环形密封槽14，第一密封部22包括至少两个密封圈221、隔环222和压紧环223，安装时，至少两个密封圈221套设在导通部21的外周；隔环222套设在导通部21的外周并位于相邻两个密封圈221之间；通过隔环222将至少两个密封圈221隔开，使每个密封圈221能充分与导通部21外周接触，发挥每个密封圈221最佳的密封性能。

为了保证开关结构20在第一位置与第二位置之间进行切换时，密封圈221不发生脱落，本发明的第一密封部22包括有压紧环223，压紧环223套设在导通部21的外周，压紧环223用于压紧密封圈221和隔环222。工作时，通过压紧环将密封圈221及隔环222进行压紧在固定套31上。

为了实现上提管柱操作过程中对油管下端抽油泵进行封堵，本发明中的开关结构20还包括第三开口41、导通腔42和封堵球43，其中，第三开口41设置在导通部21第二端，第三开口41与第二开口211相连通，第三开口41处设置有固定阀座，导通腔42设置在连接套3311内。封堵球43可滚动地设置在导通腔42中，封堵球43用于使第三开口41关闭或开启。在进行上提管柱操作时，先将封堵球43移动至第三开口41的固定阀座处固定，使封堵球43对第三开口41进行封堵，此时油液无法经过本发明的管式泵开关阀，从而实现上提管柱时对管道的密封。

本发明的管式泵开关阀通过传动杆332将封堵球43移动至固定阀座处进行封堵密封，为了更稳定地推动封堵球43，同时使封堵球43准确定位在固定阀块上，本发明中的传动部33还包括顶帽35，顶帽35套设在传动杆332的靠近封堵球43的一端。顶帽35与封堵球43的外周相适配，工作时，传动杆332推动封堵球43向第三开口处移动，顶帽35顶着封堵球43向固定阀块处移动并最终准确定位在固定阀块上。

具体来说，本发明中的传动组件331还包括旋拧组件和第一连接件3312，安装时，旋拧组件与传动杆332连接；旋拧组件与连接套3311通过第一连接件3312固定连接。

当开关结构20处在第二位置时，油液从第二开口211流入，为了提供足够的流液空间，同时实现对旋拧组件的定位固定，本发明中的连接套3311内部设置有板筋结构。工作时，开关结构20处在第二位置时，油液通过板筋间的间隙。

优选地，为了使旋拧组件与连接套3311之间的连接更稳固，本发明中的第一连接件3312为切向平键。

为了将柱塞泵的扭矩传递给传动杆332，本发明中的传动杆332的远离导通部21的一端设置有传动花键3321。工作时，柱塞泵的下游动阀与本发明中的传动花键3321相配合，转动柱塞泵的下游动阀使传动花键3321发生转动，进而使传动杆332转动。同时，本发明的管式泵开关阀通过传动花键3321传递来自柱塞泵的下游动阀的扭矩，方便上提和下放管柱的过程中的柱塞泵与本发明的管式泵开关阀的对接和脱开。

为了使传动杆332能够向封堵球43的方向移动，本发明中的传动杆332的靠近导通部21一侧的外壁上设置有外螺纹3322，旋拧组件包括旋拧块3313，旋拧块3313上设置有与外螺纹3322相适配的内螺纹3314。工作时，传动花键3321将扭矩传递给传动杆332使其沿第一旋向转动，传动杆332上的外螺纹3322与旋拧块3313的内螺纹配合，旋拧块3313固定在连接套3311上。传动杆332转动，旋拧块3313固定不动，实现传动杆332向靠近封堵球43的方向运动。优选地，本实施例中的外螺纹3322与内螺纹为单线梯形螺纹，螺纹升角为5°12′，使传动杆332具有自锁功能。

本发明中的旋拧组件还包括密封安装架，旋拧块3313安装在密封安装架上。工作时，旋拧块3313通过密封安装架安装在连接套3311上。

参见图6所示，具体来说，本发明中的密封安装架包括第一安装套3315、第二安装套3316和第一紧固件3319，旋拧块3313安装在第一安装套3315上；第二安装套3316通过第一连接件3312与连接套3311连接，第一安装套3315、第二安装套3316以及旋拧块3313通过第一紧固件3319连接，第一安装套3315与第二安装套3316螺纹连接。安装时，旋拧块3313与第一安装套3315螺纹连接，第一安装套3315与第二安装套3316螺纹连接，第一紧固件3319进一步地将第一安装套3315、第二安装套3316以及旋拧块3313固定连接在一起。工作时，密封安装架使旋拧块3313稳固地固定在连接套3311上。

优选地，第一紧固件3319为紧固螺丝。

为了进一步地防止油液进入密封安装架对传动杆332与旋拧块3313的配合造成影响，本发明中的密封安装架还包括密封盘根3317和压盖3318，密封盘根3317套设在传动杆332上并位于第一安装套3315的远离封堵球43的一端，压盖3318与第一安装套3315螺纹连接用于压住密封盘根3317。工作时，压盖3318将密封盘根3317压紧在第一安装套3315上，密封盘根3317对密封安装架实现进一步密封。

本发明主要配合高温热采井管式泵带压检泵作业，可通过控制本发明的管式泵开关阀，实现抽油泵固定阀的开启和关闭，相当于在管式泵内安装可控制、免投捞的堵塞器，有效解决耐高温油管堵塞器可靠性差的技术问题，同时不需要井口的抽油杆密封装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种管式泵开关阀，其特征在于，包括：

封堵外套(10)，所述封堵外套(10)的外壁与待密封的管道相适配，所述封堵外套(10)上设置有第一开口(11)；

开关结构(20)，所述开关结构(20)可滑动地设置在所述封堵外套(10)内，所述开关结构(20)具有使所述第一开口(11)关闭的第一位置和使所述第一开口(11)开启的第二位置。

2.根据权利要求1所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述开关结构(20)包括：

导通部(21)，所述导通部(21)的侧壁上设置有第二开口(211)，所述导通部(21)与所述封堵外套(10)之间设置有流液空间；

所述开关结构(20)处于第一位置时，所述第一开口(11)与所述第二开口(211)位置错开；

所述开关结构(20)处于第二位置时，所述第二开口(211)与所述第一开口(11)导通。

3.根据权利要求2所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述开关结构(20)还包括：

第一传动控制装置(30)，所述第一传动控制装置(30)可滑动地设置在所述封堵外套(10)内部，所述第一传动控制装置(30)与所述导通部(21)固定连接；所述第一传动控制装置(30)用于控制所述开关结构(20)从所述第一位置切换到所述第二位置。

4.根据权利要求3所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述第一传动控制装置(30)包括：

第一固定部，所述第一固定部包括固定套(31)以及使所述开关结构(20)固定在所述第一位置的第一固定组件(32)和使所述开关结构(20)固定在所述第二位置的第二固定组件；

传动部(33)，所述传动部(33)的第一端抵接在所述第一固定部上用于将动力传递给所述第一固定部。

5.根据权利要求4所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述第一固定部还包括密封环(34)，所述密封环(34)套设在所述固定套(31)的外周。

6.根据权利要求4所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述传动部(33)包括：

传动组件(331)，所述传动组件(331)的第一端抵接在所述第一固定部上；

传动杆(332)，所述传动杆(332)与所述传动组件(331)固定连接。

7.根据权利要求6所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述传动组件(331)包括连接套(3311)，所述固定套(31)固定套设在所述连接套(3311)的外周。

8.根据权利要求7所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述封堵外套(10)的内壁上设置有第一凹槽(13)，所述第一固定组件(32)包括：

第二凹槽(321)，所述第二凹槽(321)设置在所述固定套(31)的外壁上；

第一卡簧(322)，所述第一卡簧(322)可伸缩地设置在所述第二凹槽(321)中；

所述第二固定组件包括：

第三凹槽(323)，所述第三凹槽(323)设置在所述固定套(31)的外壁上；

第二卡簧(324)，所述第二卡簧(324)可伸缩地设置在所述第三凹槽(323)中；

当所述开关结构(20)处于第一位置时，所述第一卡簧(322)卡设在所述第一凹槽(13)与所述第二凹槽(321)之间，当所述开关结构(20)处于第二位置时，所述第二卡簧(324)卡设在所述第一凹槽(13)与所述第三凹槽(323)之间。

9.根据权利要求8所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述开关结构(20)还包括：

第一密封部(22)，所述第一密封部(22)设置在所述导通部(21)第一端。

10.根据权利要求9所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述封堵外套(10)的内壁上设置有与所述第一密封部(22)相适配的环形密封槽(14)，所述第一密封部(22)包括：

至少两个密封圈(221)，至少两个所述密封圈(221)套设在所述导通部(21)的外周；

隔环(222)，所述隔环(222)套设在所述导通部(21)的外周并位于相邻两个所述密封圈(221)之间；

压紧环(223)，所述压紧环(223)套设在所述导通部(21)的外周，所述压紧环(223)用于压紧所述密封圈(221)和所述隔环(222)。

11.根据权利要求10所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述开关结构(20)还包括：

第三开口(41)，所述第三开口(41)设置在所述导通部(21)的第二端，所述第三开口(41)与所述第二开口(211)相连通，所述第三开口(41)处设置有固定阀座；

导通腔(42)，所述导通腔(42)设置在所述连接套(3311)内；

封堵球(43)，所述封堵球(43)可滚动地设置在所述导通腔(42)中，所述封堵球(43)用于使所述第三开口(41)关闭或开启。

12.根据权利要求11所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述传动部(33)还包括顶帽(35)，所述顶帽(35)套设在所述传动杆(332)的靠近所述封堵球(43)的一端。

13.根据权利要求12所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述传动组件(331)还包括：

旋拧组件，所述旋拧组件与所述传动杆(332)连接；

第一连接件(3312)，所述旋拧组件与所述连接套(3311)通过所述第一连接件(3312)固定连接。

14.根据权利要求13所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述第一连接件(3312)为切向平键。

15.根据权利要求13所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述传动杆(332)的远离所述导通部(21)的一端设置有传动花键(3321)，所述传动杆(332)的靠近所述导通部(21)一侧的外壁上设置有外螺纹(3322)，所述旋拧组件包括：

旋拧块(3313)，所述旋拧块(3313)上设置有与所述外螺纹(3322)相适配的内螺纹(3314)。

16.根据权利要求15所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述旋拧组件还包括：

密封安装架，所述旋拧块(3313)安装在所述密封安装架上。

17.根据权利要求16所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述密封安装架包括：

第一安装套(3315)，所述旋拧块(3313)安装在所述第一安装套(3315)上；

第二安装套(3316)，所述第二安装套(3316)通过所述第一连接件(3312)与所述连接套(3311)连接；

第一紧固件(3319)，所述第一安装套(3315)、所述第二安装套(3316)以及所述旋拧块(3313)通过所述第一紧固件(3319)连接；

所述第一安装套(3315)与所述第二安装套(3316)螺纹连接。

18.根据权利要求17所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述第一紧固件(3319)为紧固螺丝。

19.根据权利要求17所述的管式泵开关阀，其特征在于，所述密封安装架还包括：

密封盘根(3317)，所述密封盘根(3317)套设在所述传动杆(332)上并位于所述第一安装套(3315)的远离所述封堵球(43)的一端；

压盖(3318)，所述压盖(3318)与所述第一安装套(3315)螺纹连接用于压住所述密封盘根(3317)。