CN109630049B - 一种反循环阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反循环阀，涉及油田钻完井防砂设备领域。该反循环阀包括主体、定位套和内滑套，定位套套设在主体的外部，内滑套嵌套在主体的内部，内滑套和定位套固定连接，反循环阀的内腔中设置有封堵体，上提管柱反循环过程中，定位套带动所述内滑套向下运动，封堵体与内滑套的上部抵接，内滑套与主体内壁之间具有第一间隙，内滑套的上部侧壁上设置有连通孔，封堵体与主体内壁之间存在第二间隙，反循环阀的内腔通过连通孔、第一间隙和第二间隙连通。该反循环阀，连通孔、第一间隙和第二间隙共同形成微漏结构，少量液体通过微漏结构漏出，避免了上提反循环时抽吸地层的问题，使得上提管柱反循环动作更容易。

Description

一种反循环阀

技术领域

本发明涉及油田钻完井防砂设备领域，具体涉及一种反循环阀。

背景技术

渤海油田大部分油藏属于输送砂岩结构，超过90％的生产井都需要进行防砂作业，逐层充填技术是海上砾石充填或压裂充填防砂作业中较安全、有效的方式之一。

反循环阀是逐层充填防砂工具中的关键部件之一，其使用工作过程如下：充填过程中，反循环阀处于打开状态，为返出液体提供通常的流体通道，砂水混合液体从充填滑套进入筛套环空，砂子被筛管阻挡，携砂液从底部密封带孔管进入冲管，流经反循环阀，进入充填工具小环空，经返出孔进入大环空，从井口返出；上提管柱反循环过程中，反循环阀关闭，从大环空进来的顶替液，一部分从充填孔进入钻杆以顶替钻杆内的砂浆，一部分从返出孔进入充填工具小环空，到达反循环阀后截止，这样就防止了顶替液漏失到地层，有效保证了反循环的液体效率。

现有技术中，具有反循环阀的逐层充填防砂工具一直存在上提反循环时抽吸地层的问题，导致上提管柱反循环动作实现的难度。

发明内容

本发明实施例的目的是，提供一种反循环阀，以解决逐层充填防砂工具存在上提反循环时抽吸地层的问题，降低上提管柱反循环动作的难度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种反循环阀，包括主体、定位套和内滑套，所述定位套套设在所述主体的外部，所述内滑套嵌套在所述主体的内部，所述内滑套和所述定位套固定连接，所述反循环阀的内腔中设置有封堵体，上提管柱反循环过程中，所述定位套带动所述内滑套向下运动，所述封堵体与所述内滑套的上部抵接，所述内滑套与所述主体内壁之间具有第一间隙，所述内滑套的上部侧壁上设置有连通孔，所述封堵体与所述主体内壁之间存在第二间隙，所述反循环阀的内腔通过所述连通孔、所述第一间隙和所述第二间隙连通。

可选地，所述反循环阀的内腔中设置有位于所述内滑套上方的支撑杆，所述封堵体套设在所述支撑杆上，所述封堵体与所述支撑杆的上端之间设置有弹性机构，在充填状态下，所述封堵体与所述内滑套的上部抵接使得所述弹性机构处于压缩状态，上提管柱反循环过程中，所述弹性机构推动所述封堵体向下运动以使得所述封堵体与所述内滑套的上部抵接。

可选地，所述主体具有第一内壁和位于上端的第二内壁，所述第二内壁的尺寸大于所述第一内壁，所述第一间隙位于所述内滑套与所述第一内壁之间，所述第二间隙位于所述封堵体和所述第一内壁之间，在充填过程中，所述连通孔位于所述第一内壁之外的区域，所述反循环阀的内腔通过所述连通孔连通。

可选地，所述主体的下部外表面上设置有直径缩小的台阶部，所述定位套的下端设置有锁环，当所述定位套向下运动使得所述锁环到达所述台阶部时，所述锁环收缩并卡在所述台阶部上。

可选地，所述内滑套和所述定位套通过螺钉固定连接，所述主体的侧壁上设置有与所述螺钉移动范围相对应的长孔。

可选地，所述内滑套与所述主体内壁之间设置有位于所述长孔两侧的第一密封圈和第二密封圈。

可选地，所述定位套上具有凸出的弹性爪，在上提管柱反循环过程中，所述弹性爪触碰到充填滑套的密封筒使得所述定位套带动内滑套向下运动。

可选地，所述定位套通过剪切螺钉固定在所述主体的外壁上而使得所述反循环阀处于打开状态，在上提管柱反循环过程中，所述弹性爪碰到充填滑套的密封筒向下运动而剪断所述剪切螺钉。

可选地，所述反循环阀还包括密封单元，所述密封单元的一端与所述第二内壁密封连接，所述密封单元的内径大于所述第一内壁的内径。

可选地，所述反循环阀还包括用于固定所述支撑杆的限位套，所述限位套的下端卡设在所述主体与所述密封单元的连接处。

本发明实施例的反循环阀，连通孔、第一间隙和第二间隙共同形成微漏结构。在上提管柱反循环过程中，少量液体通过微漏结构漏出，避免了上提反循环时抽吸地层的问题，同时避免了液锁效应，使得上提管柱反循环动作更容易。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例反循环阀的截面结构示意图；

图2为图1所示反循环阀处于关闭状态时的结构示意图；

图3为图2中A部分的放大示意图。

附图标记说明：

1—密封单元； 2—主体； 3—限位套；

4—定位套； 5—内滑套； 6—锁环盖；

7—锁环； 8—下接头； 9—下端盖；

14—螺钉； 15—剪切螺钉； 16—封堵体；

18—弹性机构； 19—支撑杆； 21—第一内壁；

22—第二内壁； 23—长孔； 24—台阶部；

25—第一间隙； 26—第二间隙； 41—弹性爪；

51—连通孔； 131—第一密封圈； 132—第二密封圈。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。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任意组合。

下面将通过具体的实施例详细介绍本发明的技术内容。

图1为本发明实施例反循环阀的截面结构示意图。图1示出的反循环阀处于打开状态。如图1所示，该循环阀包括主体2、定位套4和内滑套5，定位套4套设在主体2的外部，内滑套5嵌套在主体2的内部。内滑套5和定位套4固定连接。反循环阀的内腔中设置有支撑杆19，支撑杆19位于内滑套5的上方。支撑杆19上套设有封堵体16，封堵体16与支撑杆19的上端之间设置有弹性机构18。封堵体16与内滑套5的上部抵接使得弹性机构18处于压缩状态。上提管柱反循环过程中，定位套4带动内滑套5向下运动，在弹性机构18的推动下，封堵体16向下运动使得反循环阀关闭。

本发明实施例的反循环阀，在上提管柱反循环过程中，依靠弹性机构18的推动作用使得封堵体16运动从而关闭反循环阀，该反循环阀的关闭过程不会受到井斜的影响，在井斜超过60度甚至水平井中，弹性机构18仍然可以推动封堵体16运动使得反循环阀关闭，保证反循环顶替液不会漏失到地层，避免了防砂管柱的砂埋、砂卡现象，大大降低了防砂施工的风险。

图2为图1所示反循环阀处于关闭状态时的结构示意图。图3为图2中A部分的放大示意图。如图2和图3所示，在反循环阀关闭状态下，封堵体16仍旧与内滑套5的上部抵接，内滑套5与主体2内壁之间具有第一间隙25，内滑套5的上部侧壁上设置有连通孔51，封堵体16与主体2内壁之间具有第二间隙26，反循环阀的内腔通过连通孔51、第一间隙25和第二间隙26连通。容易理解的是，第一间隙25和第二间隙26通常很小，因此，连通孔51、第一间隙25和第二间隙26共同形成微漏结构。在上提管柱反循环过程中，少量液体通过微漏结构漏出，避免了上提反循环时抽吸地层的问题，同时避免了液锁效应，使得上提管柱反循环动作更容易。

在本实施例中，封堵体16与支撑杆19之间也存在间隙，该间隙也可形成微漏结构的一部分，少量液体也可以从封堵体16与支撑杆19之间的间隙漏出。

在本实施例中，如图3所示，内滑套5的内侧面的上端具有斜座面52，封堵体16的外表面抵接在斜座面52上，从而实现封堵体16与内滑套5的上部抵接。容易理解的是，为了使得封堵体16可以沿支撑杆19滑动，通常封堵体16与支撑杆19之间存在微小间隙，斜座面52的设置可以为封堵体16的运动提供一定导向作用，保证封堵体16可以准确地抵接在内滑套5的上部，防止由于封堵体16偏移导致封堵体16与内滑套5之间密封不良。

该反循环阀还包括密封单元1和下接头8。密封单元1和下接头8分别与主体2的两端套接连接。主体2具有第一内壁21和位于上端的第二内壁22，第二内壁22的尺寸大于第一内壁21的尺寸，第二内壁22和第一内壁21之间通过锥形壁过渡连接。密封单元1的下端与第二内壁22密封连接。密封单元1的内径大于第一内壁21的内径。下接头8的上端与主体2的下端密封连接。下接头8的下端与下端盖9连接。

在反循环阀关闭状态，如图2和图3所示，内滑套5嵌套在主体2的内部，从而，第一间隙25位于内滑套5与第一内壁21之间，第二间隙26位于封堵体16和第一内壁21之间。在反循环阀打开状态即充填过程中，如图1所示，连通孔51位于第一内壁21之外的区域，此时，反循环阀的内腔通过连通孔51连通。

为了防止内滑套5和主体2之间向外泄漏液体，内滑套5与主体2内壁之间设置有第一密封圈131和第二密封圈132。在本实施例中，第一密封圈131和第二密封圈132均设置在内滑套5的外表面上，第一密封圈131和第二密封圈132使得内滑套5和第一内壁21之间密封，避免流经反循环阀的液体从内滑套5和第一内壁21之间的第一间隙25泄漏。

如图1所示，定位套4套设在主体2的外部，定位套4通过剪切螺钉15固定在主体2的外壁上。从图1中还可以看出，定位套4和内滑套5通过螺钉14固定连接，为了避免主体2对内滑套5的移动产生影响，主体2的侧壁上设置有长孔23，长孔23与螺钉14的移动范围相对应。螺钉14可以沿内滑套5的周向均匀布置，相应地设定长孔23的数量和位置。长孔23位于第一密封圈131和第二密封圈132之间，从而，液体不会从长孔23处泄露。定位套4和内滑套5通过穿过长孔23的螺钉14固定连接，从而，内滑套5被固定在如图1所示的位置，使得反循环阀处于打开状态。在图1中，内滑套5的上端部凸出第一内壁21之外。连通孔51靠近内滑套5的上端，在图1所示状态，连通孔51位于第一内壁21之外，反循环阀的内腔通过连通孔51连通。

反循环阀还包括位于内腔的封堵体16，在本实施例中，封堵体16为钢球，在其它实施例中，封堵体还可以为圆锥体等其它形状。反循环阀的内腔中设置有支撑杆19，封堵体16套设在支撑杆19上。封堵体16的上端与支撑杆19的上端之间设置有可压缩弹性机构18，例如弹簧等。在弹性机构18的作用下，封堵体16可以沿支撑杆19移动，从而，支撑杆19为封堵体16的运动提供导向作用，保证封堵体16可以准确关闭反循环阀。封堵体16的下部表面与内滑套5的上端面抵接接触，在内滑套5的抵接作用下，弹性机构18处于压缩状态，如图1所示。

在图1所示的打开状态下，携砂液从位于反循环阀下方的密封带孔管进入冲管，自反循环阀下端进入反循环阀内。进入反循环阀内的携砂液通过连通孔51流至反循环阀的上端，如图1所示，从而流经反循环阀进入充填工具小环空，并经返出孔进入大环空，返出井口。在此过程中，反循环阀为返出液体提供了通畅的流体通道。

如图1和图2所示，定位套4的外表面上具有凸出的弹性爪41。在上提管柱反循环过程中，弹性爪41会碰到充填滑套的密封筒，从而剪断剪切螺钉15。剪切螺钉15被剪断后，在弹性爪和密封筒的相互作用下，定位套4沿主体2的轴向方向向下运动。由于内滑套5和定位套4通过螺钉14固定连接，从而，内滑套5也会随着定位套4一起向下运动。长孔23与螺钉14的移动范围相适应，因此，定位套4可以带动内滑套5顺场地向下移动，保证了反循环阀的顺利关闭。

在内滑套5随着定位套4向下移动过程中，在弹性机构18的作用下，封堵体16沿着支撑杆19向下移动，使得封堵体16的下部表面始终抵接在内滑套5的上端面上。在本实施例中，如图2所示，当反循环阀处于关闭状态时，内滑套5的上端位于第一内壁21范围内。在本实施例中，封堵体16的最大直径小于第一内壁21的尺寸，因此，在弹性机构18的推动作用下，封堵体16进入第一内壁21范围内并始终抵接在内滑套5的上端面上。在图2状态下，连通孔51被第一内壁21阻挡，实现了反循环阀的关闭。

在本实施例中，封堵体16在弹性机构18的推动作用下实现了反循环阀的关闭，不再依靠钢球的重力实现关闭，从而，该反循环阀的关闭过程不会受到井斜的影响，在井斜超过60度甚至水平井中，弹性机构18仍然可以推动封堵体16运动以保证封堵体16始终与内滑套5的上端面有效抵接，进而实现反循环阀的关闭，保证反循环顶替液不会漏失到地层，避免了防砂管柱的砂埋、砂卡现象，大大降低了防砂施工的风险。

在反循环阀的关闭状态，如图2所示，由于封堵体16的直径小于第一内壁21的尺寸，内滑套5的外壁与主体2的第一内壁21之间形成第一间隙25，因此，仍旧会有少量的液体通过连通孔51、第一间隙25、封堵体16与主体2之间的第二间隙26泄漏，从而在封堵体16附近形成微漏结构。在上提管柱反循环过程中，少量液体通过微漏结构漏出，避免了上提反循环时抽吸地层的问题，同时避免了液锁效应，使得上提管柱反循环动作更容易。

当反循环阀关闭后，为了避免外力引起内滑套5和定位套4向上窜动导致反循环阀关闭不稳定，如图1和图2所示，主体2的下端外表面上设置有直径缩小的台阶部24。定位套4的下端设置有锁环7和用于封盖锁环7的锁环盖6。当定位套4向下运动直至锁环7运动到台阶部24处时，锁环7收缩并卡在台阶部24上，从而防止定位套4向上窜动，保证了反循环阀关闭状态的稳定性。

从图1中还可以看出，在本实施例中，反循环阀还包括限位套3，支撑杆19通过限位套3设置在密封单元1的内腔中，限位套3的下端卡设在主体2与密封单元1的连接处，这样就保证了限位套3的稳定性，进而保证了支撑杆19的稳定性。限位套3的内径大于第一内壁21的直径，因此，在反循环阀的打开状态，当内滑套5的上端位于第一内壁21之外的区域时，连通孔51不会受到限位套3的干扰而影响打开效果。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种反循环阀，其特征在于，包括主体、定位套和内滑套，所述定位套套设在所述主体的外部，所述内滑套嵌套在所述主体的内部，所述内滑套和所述定位套固定连接，所述反循环阀的内腔中设置有封堵体，上提管柱反循环过程中，所述定位套带动所述内滑套向下运动，所述封堵体与所述内滑套的上部抵接，所述内滑套与所述主体内壁之间具有第一间隙，所述内滑套的上部侧壁上设置有连通孔，所述封堵体与所述主体内壁之间存在第二间隙，所述反循环阀的内腔通过所述连通孔、所述第一间隙和所述第二间隙连通。

2.根据权利要求1所述的反循环阀，其特征在于，所述反循环阀的内腔中设置有位于所述内滑套上方的支撑杆，所述封堵体套设在所述支撑杆上，所述封堵体与所述支撑杆的上端之间设置有弹性机构，在充填状态下，所述封堵体与所述内滑套的上部抵接使得所述弹性机构处于压缩状态，上提管柱反循环过程中，所述弹性机构推动所述封堵体向下运动以使得所述封堵体与所述内滑套的上部抵接，

所述主体的下部外表面上设置有直径缩小的台阶部，所述定位套的下端设置有锁环，当所述定位套向下运动使得所述锁环到达所述台阶部时，所述锁环收缩并卡在所述台阶部上。

3.根据权利要求2所述的反循环阀，其特征在于，所述主体具有第一内壁和位于上端的第二内壁，所述第二内壁的内径大于所述第一内壁的内径，所述第一间隙位于所述内滑套与所述第一内壁之间，所述第二间隙位于所述封堵体和所述第一内壁之间，在充填过程中，所述连通孔位于所述第一内壁之外的区域，所述反循环阀的内腔通过所述连通孔连通。

4.根据权利要求1所述的反循环阀，其特征在于，所述内滑套和所述定位套通过螺钉固定连接，所述主体的侧壁上设置有与所述螺钉移动范围相对应的长孔。

5.根据权利要求4所述的反循环阀，其特征在于，所述内滑套与所述主体内壁之间设置有位于所述长孔两侧的第一密封圈和第二密封圈。

6.根据权利要求1所述的反循环阀，其特征在于，所述定位套上具有凸出的弹性爪，在上提管柱反循环过程中，所述弹性爪碰到充填滑套的密封筒使得所述定位套带动内滑套向下运动。

7.根据权利要求6所述的反循环阀，其特征在于，所述定位套通过剪切螺钉固定在所述主体的外壁上而使得所述反循环阀处于打开状态，在上提管柱反循环过程中，所述弹性爪碰到充填滑套的密封筒向下运动而剪断所述剪切螺钉。

8.根据权利要求3所述的反循环阀，其特征在于，所述反循环阀还包括密封单元，所述密封单元的一端与所述第二内壁密封连接，所述密封单元的内径大于所述第一内壁的内径。

9.根据权利要求8所述的反循环阀，其特征在于，所述反循环阀还包括用于固定所述支撑杆的限位套，所述限位套的下端卡设在所述主体与所述密封单元的连接处。

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