CN107975354A - 压力换向装置 - Google Patents
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Abstract
一种压力换向装置，包括：上接头、安装在上接头下面的筒体、套装在上接头及筒体内的中心管、安装在中心管侧壁上数个轴向孔内的数组液压组件、套装在液压组件上的压环、与中心管连接并安装在液压组件下面的定向套、依次套装在中心管下部的导向环及推环、套装在推环内的第二弹簧、安装在筒体下面的下接头；其中，上接头的外侧中部设有一个液控管线的接口，上接头下端设有与液压组件数量相同的数个液控管线接口，且上接头上所有液控管线接口在上接头内部互相连通。本发明解决了双控井下安全阀管线布置工艺复杂的问题；不仅能够对油气开采通道进行控制，减少了井口管线的数量；而且，大大简化了井口和井下管线布置工艺，提高了作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及压力装置，尤其涉及一种用于简化井口和井下管线布置工艺的压力换向装置。属于石油工程领域。
背景技术
目前，在油气开采过程中，井下油气泄漏是面临的重大安全风险。为了防止这类生产安全事故的发生，在油井生产管柱中，必须采取有效的技术手段对油气开采通道进行开关控制。
公开号为201510896633.X，发明名称为“一种双控井下安全阀”公开了一种双控井下安全阀，其具有两条控制管线，每条控制管线分别控制一组液压系统，一组使用，一组备用，具有较高的工作可靠性。但是，由于其在双控井下安全阀下井时，需要从下入位置引出两条液控管线至井口，并从井口设备穿出，因此，导致管线布置工艺复杂。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种改进的压力换向装置，其使流体压力从一条液控管线输入，并通过切换从两条液控管线单独输出，解决了双控井下安全阀管线布置工艺复杂的问题；不仅能够对油气开采通道进行控制，减少了井口管线的数量；而且，大大简化了井口和井下管线布置工艺，提高了作业效率。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种压力换向装置，其特征在于：包括：上接头、安装在上接头下面的筒体、套装在上接头及筒体内的中心管、安装在中心管侧壁上数个轴向孔内的数组液压组件、套装在液压组件上的压环、与中心管连接并安装在液压组件下面的定向套、依次套装在中心管下部的导向环及推环、套装在推环内的第二弹簧、安装在筒体下面的下接头；其中，上接头的外侧中部设有一个液控管线的接口，上接头下端设有与液压组件数量相同的数个液控管线接口，且上接头上所有液控管线接口在上接头内部互相连通；
液压组件包括：承压筒、设置在承压筒上端的液控管线接口、安装在承压筒下端的焊接头；承压筒的内部同轴安装有固定连接在一起的上帽与芯管；芯管的下端由焊接头内孔伸出；芯管中部的外侧同轴安装有波纹管，波纹管的两端分别与芯管上部和焊接头密封连接；芯管的上端设有阀座结构；芯管内同轴安装有芯轴，且芯轴的上端设有与芯管上端阀座密封配合的阀球结构，下端由芯管内伸出；上帽内部安装有用于推动芯轴的第一弹簧。
所述中心管侧壁上数个轴向孔为均布。
所述上接头下端的液控管线接口通过管线与管线组件分别与液压组件上的液控管线接口连通。
所述导向环外径的上部设有第一台肩，第一台肩上设有用穿过液压组件芯轴的轴向贯通孔；导向环外径上设有导向槽；筒体内径下部设有第二台肩，第二台肩圆周方向上设有均匀分布的数个阀座，阀座上方设有阀球架，阀球架圆周方向还设有对称分布且与阀座密封配合的数个阀球；阀球架在阀球安装位置设有径向和轴向相连通的过流通道；且阀球上端伸出阀球架；所有阀球的下端与分别弹簧接触。
所述推环上部安装有与导向环上的导向槽配合的第一销钉，且推环下端设有推环径向槽。
所述第二台肩上每个阀座下设有沉孔，每个沉孔下设有过流通道，每个过流通道下端设有一个液控管线接口。
所述下接头内径中部设有第三台肩，第三台肩上设有数个液控管线接口；下接头外侧下部设有第一输出液控管线的接口和第二输出液控管线的接口；且下接头上所有液控管线接口在下接头内部连通。
所述筒体下端的第一液控管线接口和第二液控管线接口分别与下接头上相应的液控管线接口连接；第一输出液控管线与下接头外侧下部的一个液控管线接口连接；第二输出液控管线穿过下接头外侧下部的另外一个液控管线接口及下接头本体并与下接头下部外侧的另外一个液控管线接口和第三台肩上的其中一个液控管线接口连接。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其使流体压力从一条液控管线输入，并通过切换从两条液控管线单独输出，解决了双控井下安全阀管线布置工艺复杂的问题；不仅能够对油气开采通道进行控制，减少了井口管线的数量；而且，大大简化了井口和井下管线布置工艺，提高了作业效率。
附图说明
图1为本发明俯视结构示意图。
图2为图1中A-A剖面示意图。
图3为图1中B-B剖面示意图。
图4为本发明推环导向槽展开示意图。
图5为图2中C-C剖面示意图。
图6为图2中D-D剖面示意图。
图7为图2中E-E剖面示意图。
图8为图2中F-F剖面示意图。
图中主要标号说明：
1：上接头；2：中心管；3：压环；4：液压组件；4-1：承压筒；4-2：第一弹簧；4-3：上帽；4-4：芯管；4-5：波纹管；4-6：芯轴；4-7：焊接头； 5：定向套；6：导向环；7：第一销钉；8：推环；8.1：推环径向槽；9：第二弹簧；10：筒体；11：第三弹簧；12：阀球架；13：第四弹簧；14：下接头；15：第二销钉；16：阀球；17：输入液控管线；18：第一输出液控管线； 19：第二输出液控管线、A1-1：第一液控管线接口、A1-2：第一液控管线接口、A1-3：第一液控管线接口、A1-4：第四液控管线接口、A2-1：第五液控管线接口、A2-2：第六液控管线接口、A2-3：第七液控管线接口。
具体实施方式
如图1—图8所示，本发明包括：上接头1、安装在上接头1下面的筒体10 、套装在上接头1及筒体10内的中心管2、安装在中心管2侧壁上数个轴向孔内的数组液压组件4(本实施例为两组)、套装在液压组件4上的压环3、采用螺钉连接方式与中心管2连接并安装在液压组件4下面的定向套5、依次套装在中心管2下部的导向环6及推环8、套装在推环8内的第二弹簧9和第三弹簧11、安装在筒体10下面的下接头14；其中，上接头1的外侧中部设有一个液控管线的接口，上接头1下端设有与液压组件4数量相同的数个液控管线接口(本实施例为两个)，且上接头1上所有液控管线接口在上接头1内部互相连通；液压组件4包括：承压筒4-1、设置在承压筒4-1上端的液控管线接口、采用焊接密封连接方式安装在承压筒4-1下端的焊接头4-7；承压筒4-1的内部同轴安装有固定连接在一起的上帽4-3与芯管4-4；芯管4-4的下端由焊接头4-7内孔伸出；芯管4-4中部的外侧同轴安装有波纹管4-5，波纹管4-5的两端分别与芯管4-4 上部和焊接头4-7采用焊接方式密封连接；芯管4-4的上端设有阀座结构；芯管4-4内同轴安装有芯轴4-6，且芯轴4-6的上端设有与芯管4-4上端阀座密封配合的阀球结构，下端由芯管4-4内伸出；上帽4-3内部安装有用于推动芯轴 4-6的第一弹簧4-2。
上述中心管2侧壁上数个轴向孔为均布。
上述上接头1下端的液控管线接口通过管线与管线组件分别与液压组件4 上的液控管线接口连通。
上述导向环6外径的上部设有第一台肩，第一台肩上设有用穿过液压组件 4芯轴4-6的轴向贯通孔；导向环6外径上设有导向槽；筒体10内径下部设有第二台肩，第二台肩圆周方向上设有均匀分布的数个阀座(本实施例为四个)，阀座上方设有阀球架12，阀球架12圆周方向还设有对称分布且与阀座密封配合的数个阀球16(本实施例为四个)。
上述阀球架12在阀球16安装位置设有径向和轴向相连通的过流通道；且阀球16上端伸出阀球架12；所有阀球16的下端与分别第四弹簧13接触。
上述第一台肩外径上设有径向安装且与定向套5上键槽数量相同的第二销钉15。
上述推环8上部安装有与导向环6上的导向槽配合的第一销钉7，且推环8 下端设有推环径向槽8.1。
上述第二台肩上每个阀座下设有用于安装第四弹簧13的沉孔，每个沉孔下设有过流通道，每个过流通道下端设有一个液控管线接口，(本实施例分别为：第一液控管线接口A1-1、第二液控管线接口A1-2、第三液控管线接口A1-3和第四液控管线接口A1-4)。
上述下接头14内径中部设有第三台肩，第三台肩上设有三个液控管线接口，分别为第五液控管线接口A2-1、第六液控管线接口A2-2和第七液控管线接口A2-3。
上述下接头14外侧下部设有第一输出液控管线18的接口和第二输出液控管线19的接口；上述下接头14上所有液控管线接口在下接头14内部连通。
上述第一液控管线接口A1-1、第二液控管线接口A1-2通过液控管线与下接头14内径中部的第三台肩上的两个液控管线接口(本实施例为第五液控管线接口A2-1和第六液控管线接口A2-2)连接；筒体10下端的第三液控管线接口A1-3和第四液控管线接口A1-4不连接；第一输出液控管线18与下接头14外侧下部的一个液控管线接口连接；第二输出液控管线19穿过下接头14外侧下部的另外一个液控管线接口及下接头14本体与下接头14下部外侧的另外一个液控管线接口和第三台肩上的第七液控管线接口A2-3连接。
使用时，将本发明内充满液压介质，然后，再将输入液控管线引至井口并与控制压力源连接。当输入液控管线内没有压力时，液压组件4内芯轴4-6 上端阀球在第一弹簧4-2的作用下，与芯管4-4上端的阀座结构形成密封配合，阀球16则在第四弹簧13的作用下与筒体10内部的第二台肩上阀座结构分离。
当流体压力经输入液控管线17流入并作用在液压组件4时，液压组件4 中的芯管4-4与芯轴4-6同时向下移动；芯管4-4推动导向环6克服第二弹簧9弹力向下移动。
此时，推环8及第二销钉15在导向环6上导向槽的作用下，沿设计方向旋转45°，推环8下端的两个对称分布的推环径向槽8.1旋转至一组对称分布的阀球16位置，本实施例中为旋转至第一液控管线接口A1-1和第二液控管线接口A1-2上方位置。
而芯管4-4、芯轴4-6、导向环6、第二弹簧9和推环8克服第三弹簧11 的弹力继续下移，推环8下端无径向通槽处与阀球16上端接触，并驱动阀球 16克服第四弹簧13弹力下移，直至被驱动的阀球16与筒体10内部第二台肩上阀座结构密封配合。此时，筒体10下端第一液控管线接口A1-1和第二液控管线接口A1-2位置的过流通道为开启状态，第三液控管线接口A1-3和第四液控管线接口A1-4位置的过流通道为关闭状态，并且，推环8下移至最低位置。
芯管4-4、芯轴4-6推动导向环6克服第二弹簧9的弹力继续下移，直至芯轴4-6下端与推环8上端接触，此时，芯轴4-6下移至最低位置。
随着流体压力增大，芯轴4-6保持最低位置不变，流体压力再次驱动芯管4-4和导向环6克服第二弹簧9弹力微量下移，此时，芯管4-4与芯轴4-6 上端的阀座结构分离，流体从芯管4-4与芯轴4-6间的环空进入液压组件4 的下部空间，并经第一液控管线接口A1-1和第二液控管线接口A1-2、第五液控管线接口A2-1和第六液控管线接口A2-2、第一输出液控管线18输出。
随着流体压力输出，芯管4-4与芯轴4-6上端密封配合处内外压差减小，芯管4-4与芯轴4-6密封配合处恢复密封状态。在流体压力输出过程中，芯管4-4与芯轴4-6的阀球和阀座处于密封和分离的交替变换。
流体压力消失时，各部件在各弹簧的作用下上移，其中，推环8在上移过程中，沿设计方向再次旋转45°，直至所有运动部件回归至原始的上下位置。
当压力再次进入时，各部件重复上述动作，此时，筒体10下端第一液控管线接口A1-1和第二液控管线接口A1-2位置的过流通道为关闭状态，第三液控管线接口A1-3和第四液控管线接口A1-4位置的过流通道为开启状态，流体从芯管4-4与芯轴4-6间的环空进入液压组件4下部空间，并经第三液控管线接口A1-3和第四液控管线接口A1-4、第七液控管线接口A2-3、第二输出液控管线19输出。
可见，本实施例实现流体压力从一条液控管线输入，并可切换式从两条液控管线单独输出。另外，因其所有零部件均为金属制成，耐温等级较高，既可以应用于一般温度的井况，也可以应用在井下温度较高的井况中。
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，凡是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 (8)
1.一种压力换向装置，其特征在于：包括：上接头、安装在上接头下面的筒体、套装在上接头及筒体内的中心管、安装在中心管侧壁上数个轴向孔内的数组液压组件、套装在液压组件上的压环、与中心管连接并安装在液压组件下面的定向套、依次套装在中心管下部的导向环及推环、套装在推环内的第二弹簧、安装在筒体下面的下接头；其中，上接头的外侧中部设有一个液控管线的接口，上接头下端设有与液压组件数量相同的数个液控管线接口，且上接头上所有液控管线接口在上接头内部互相连通；
液压组件包括：承压筒、设置在承压筒上端的液控管线接口、安装在承压筒下端的焊接头；承压筒的内部同轴安装有固定连接在一起的上帽与芯管；芯管的下端由焊接头内孔伸出；芯管中部的外侧同轴安装有波纹管，波纹管的两端分别与芯管上部和焊接头密封连接；芯管的上端设有阀座结构；芯管内同轴安装有芯轴，且芯轴的上端设有与芯管上端阀座密封配合的阀球结构，下端由芯管内伸出；上帽内部安装有用于推动芯轴的第一弹簧。
2.根据权利要求1所述的压力换向装置，其特征在于：所述中心管侧壁上数个轴向孔为均布。
3.根据权利要求1所述的压力换向装置，其特征在于：所述上接头下端的液控管线接口通过管线与管线组件分别与液压组件上的液控管线接口连通。
4.根据权利要求1所述的压力换向装置，其特征在于：所述导向环外径的上部设有第一台肩，第一台肩上设有用穿过液压组件芯轴的轴向贯通孔；导向环外径上设有导向槽；筒体内径下部设有第二台肩，第二台肩圆周方向上设有均匀分布的数个阀座，阀座上方设有阀球架，阀球架圆周方向还设有对称分布且与阀座密封配合的数个阀球；阀球架在阀球安装位置设有径向和轴向相连通的过流通道；且阀球上端伸出阀球架；所有阀球的下端与分别弹簧接触。
5.根据权利要求4所述的压力换向装置，其特征在于：所述推环上部安装有与导向环上的导向槽配合的第一销钉，且推环下端设有推环径向槽。
6.根据权利要求1或4所述的压力换向装置，其特征在于：所述第二台肩上每个阀座下设有沉孔，每个沉孔下设有过流通道，每个过流通道下端设有一个液控管线接口。
7.根据权利要求4所述的压力换向装置，其特征在于：所述下接头内径中部设有第三台肩，第三台肩上设有数个液控管线接口；下接头外侧下部设有第一输出液控管线的接口和第二输出液控管线的接口；且下接头上所有液控管线接口在下接头内部连通。
8.根据权利要求7所述的压力换向装置，其特征在于：所述筒体下端的第一液控管线接口和第二液控管线接口分别与下接头上相应的液控管线接口连接；第一输出液控管线与下接头外侧下部的一个液控管线接口连接；第二输出液控管线穿过下接头外侧下部的另外一个液控管线接口及下接头本体与下接头下部外侧的另外一个液控管线接口和第三台肩上的其中一个液控管线接口连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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