CN111734350B - 一种可重复开启和关闭的分离阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可重复开启和关闭的分离阀，属石油、天然气完井作业工具领域。滑动接头的一端滑动安装有上接头，滑动接头的另一端螺纹安装有连接筒；上接头端头的滑动接头上通过导向环装有滑槽套筒；连接筒内的滑动接头端头通过阀套安装有阀芯；连接筒端头的阀套上安装有下接头。该分离阀通过正旋或反转管柱可使阀芯相对滑动接头轴向产生位移，由此使阀套与阀芯之间的传压孔吻合或错位，实现阀体的开启和关闭，通过阀套与阀芯之间设置有多个密封圈，在开启和关闭该分离阀的过程中，密封环不脱离密封面，从而减小了对密封环的损坏；由此提高了作业的效率，降低了作业的风险。由此提高了作业的效率，降低了作业的风险。

Description

一种可重复开启和关闭的分离阀

技术领域

本发明涉及一种可重复开启和关闭的分离阀，属石油、天然气完井作业工具领域。

背景技术

目前，在油（气）井作业过程中时常由于各种突发原因原因需要临时关闭油气井，而关闭油气井时必定涉及到分离阀；现有分离阀在临时关闭油气井时存在以下两个问题：

其一：由于密封件脱离密封筒后期打开重新进入密封筒时易损坏密封件，且密封件长时间裸露在井内容易老化，导致后期重新开启时出现密封不严影响生产；

其二：常规的用于临时关井的分离阀依靠旋转螺纹来分离管柱和移动阀体控制开启关闭，而这类分离阀由于在井下需要对接螺纹容易损坏螺纹且不易连接，从而影响阀的开启和关闭，甚至可能会影响整体管柱的回取，从而提高了作业的成本及作业的风险；由此，有必要研发一种可重复开启和关闭的分离阀。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种具有便于拆装，结构可靠，只需正旋或反转管柱就可完成阀体的开启和关闭，且在开启和关闭的过程中密封不脱离密封面，从而减小了对密封的损坏，从而提高了作业效率、降低了作业风险的可重复开启和关闭的分离阀。

本发明的技术方案是：

一种可重复开启和关闭的分离阀，包括上接头、下接头、滑动接头和连接筒，其特征在于：滑动接头的一端滑动安装有上接头，滑动接头的另一端螺纹安装有连接筒；上接头端头的滑动接头上通过导向环装有滑槽套筒；连接筒内的滑动接头端头通过阀套安装有阀芯；连接筒端头的阀套上安装有下接头。

所述的上接头一端与滑动接头之间的圆周内壁上装有密封总成；密封总成由装配环和均布在装配环上的密封圈构成。

所述的导向环为变径体，导向环分别与上接头和滑槽套筒螺纹连接；所述的导向环与上接头之间通过紧定螺钉连接，以进行导向环与上接头之间的周向限位。

所述的滑动接头为变径体，滑动接头的小径端的圆周上对称设置有滑键，与滑键对应的滑槽套筒内壁上设置有滑键槽，滑动接头与滑槽套筒之间通过滑键与滑键槽的配合滑动连接。

所述的滑键槽由斜槽和直槽构成，直槽在滑槽套筒上呈轴向设置，直槽一侧倾斜状设置有斜槽，斜槽与直槽连通，斜槽与直槽之间的夹角为45度。

所述的阀套与下接头之间螺纹连接，阀芯与滑动接头螺纹连接， 所述的阀芯上设置有滑槽，阀套上设置有导向销钉，阀套与阀芯之间通过导向销钉与滑槽的配合轴向滑动连接。所述的阀套与阀芯上分别设置有传压孔。

所述的阀芯端头的阀套端口内通过剪切销钉装有堵塞。

所述的连接筒与滑动接头之间设置有紧定螺钉，滑动接头与阀芯与之间设置有限位机构。

所述的限位机构由滑动接头3端头的止转销钉和阀芯11上间隔设置的止转块构成，止转块与止转销钉间歇接触连接。

所述的连接筒与下接头之间的阀套上装有顶部支撑环。所述的下接头与阀套之间设置有紧定螺钉。

所述的阀套与阀芯和堵塞之间、连接筒与滑动接头和阀套之间、下接头与阀套之间分别设置有密封圈。

本发明的有益效果在于：

该可重复开启和关闭的分离阀工作时，通过正旋或反转管柱可使阀芯相对滑动接头轴向产生位移，由此使阀套与阀芯之间的传压孔吻合或错位，实现阀体的开启和关闭，通过滑动接头与阀芯与之间设置的限位机构；可有效防止在关闭该分离阀时，螺纹出现脱扣导致的无法再次打开分离阀的情况；同时，滑动接头与滑槽套筒之间通过采用滑键与滑键槽配合的滑动连接方式；使得管柱分离和回接操作更加简单可靠；通过阀套与阀芯之间设置有多个密封环，在开启和关闭该分离阀的过程中，密封环不脱离密封面，从而减小了对密封环的损坏；由此提高了作业的效率，降低了作业的风险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图（关闭状态）；

图2为本发明的开启状态示意图；

图3为本发明的丢手状态示意图；

图4为本发明的紧急开启状态示意图；

图5为本发明的滑键槽的展开图。

图中：1、上接头，2、下接头，3、滑动接头，4、连接筒，5、导向环，6、滑槽套筒，7、紧定螺钉，8、密封总成，9、滑键，10、阀套，11、阀芯，12、导向销钉，13、传压孔，14、剪切销钉，15、堵塞，16、顶部支撑环， 17、直槽，18、斜槽，19、止转销钉，20、止转块，21、密封环。

具体实施方式

该可重复开启和关闭的分离阀包括上接头1、下接头2、滑动接头3和连接筒4。滑动接头3的一端滑动安装有上接头1，滑动接头3的另一端螺纹安装有连接筒4；连接筒4与滑动接头3之间设置有密封圈。上接头1端头的滑动接头3上通过导向环5装有滑槽套筒6。导向环5用于该分离阀在下井过程中起一个扶正导向的作用。导向环5为变径体，导向环5分别与上接头1和滑槽套筒6螺纹连接导向环5与上接头1之间通过紧定螺钉7连接固定，以进行导向环5与上接头1之间的周向限位。上接头1一端与滑动接头3之间的圆周内壁上装有密封总成8；密封总成8由装配环和装置在装配环上的密封圈构成。滑动接头3为变径体，滑动接头3的小径端圆周上对称设置有滑键9，与滑键9对应的滑槽套筒6内壁上设置有滑键槽，滑键槽由斜槽18和直槽17构成，直槽17在滑槽套筒6上呈轴向设置，直槽17一侧倾斜状设置有斜槽18，斜槽18与直槽17连通，斜槽18与直槽17之间的夹角为45度；滑动接头3与滑槽套筒6之间通过滑键9与滑键槽的配合滑动连接。

工作过程中，同过右旋滑槽套筒6使其90度转动并上提，可使滑键9脱离与滑键槽的配合，由此可使滑槽套筒6与滑动接头3的连接关系解除。

连接筒4内的滑动接头3端头通过阀套10安装有阀芯11，阀芯11与滑动接头3螺纹连接，阀套10与阀芯11之间设置有多个密封圈21，在开启和关闭该分离阀的过程中，密封环21不脱离密封面，从而减小了对密封环21的损坏。连接筒4与阀套之间设置有密封圈。连接筒4端头的阀套10上螺纹安装有下接头2，下接头2与阀套10之间设置有紧定螺钉7；下接头2与阀套10之间设置有密封圈。阀芯11上设置有滑槽（导向销钉槽），阀套10上设置有导向销钉12，阀套10与阀11之间通过导向销钉12与滑槽的配合轴向滑动连接，同时在阀套10与阀11的周向之间形成限位；阀套10与阀芯11上分别设置有传压孔13。阀套10的传压孔13与阀芯11的传压孔13之间间歇连通。

阀芯11端头的阀套10端口内通过剪切销钉14装有堵塞15。连接筒4与下接头2之间的阀套10上装有顶部支撑环16。顶部支撑环16起一个隔离作用，以防止工作时下接头2随连接筒4转动。

该分离阀的连接筒4与滑动接头3之间设置有紧定螺钉7，滑动接头3与阀芯11与之间设置有限位机构。限位机构由滑动接头3端头的止转销钉19和阀芯11上间隔设置的止转块20构成，止转块20与止转销钉19间歇接触连接，以对滑动接头3和阀芯11进行限位，防止滑动接头3和阀芯11之间脱离啮合状态。

该分离阀按其结构可分为上接头1、滑动接头3、连接筒4、导向环5和滑槽套筒6构成的主动整体，下接头2、阀套10和阀芯11构成的被动整体，主动整体整体相对被动整体转动，其中，滑动接头3可相对滑槽套筒6轴向滑动，阀芯11可相对滑动接头3轴向移动；阀套10和阀芯11之间可相对轴向滑动。

该分离阀工作时（需要关闭油气井时），首先通过上接头1与上部油管（钻杆）连接，通过下接头2与下部油管连接从而下入至油气井内，正常状态下，阀套10的传压孔13与阀芯11的传压孔呈吻合连通状态；高压流体经上接头1进入滑动接头3的中心孔，再经阀芯11的中心孔、阀芯11的传压孔13、阀套10的传压孔13进入阀套10与下接头2之间的环空，然后经下接头2的端口流出，由此绕开堵塞15继续下行（参见图1、图2）。

隔离阀下入到预定位置后，上提油管并左旋，此时滑键9位于直槽17底部，随着油管的左旋，上接头1、滑动接头3、连接筒4、导向环5和滑槽套筒6构成的主动整体跟随转动；随着主动整体的转动，滑动接头3与阀芯11之间相对转动，在滑动接头3内螺纹和阀芯11的外螺纹作用下，阀芯1相对滑动接头3发生轴向移动，这一过程中，阀套10与阀11之间相对轴向滑动，由此使阀套10的传压孔13与阀芯11的传压孔13之间形成错位密封；高压流体流道被截断，流体不能继续下行；此时可向隔离阀内部加压（2,000PSI），不漏压则证明该隔离阀密封良好，此时该隔离阀处于关闭状态（参见图2）。此时,如果反向转动上提，在滑动接头3内螺纹和阀芯11的外螺纹作用下，阀套10与阀11之间相对轴向滑动复位，阀套10的传压孔13与阀芯11的传压孔13之间再次形成重合，该隔离阀恢复开启状态。

该隔离阀处于关闭状态时，下压油管并同时右旋，此时，滑键9由直槽17底部向上滑动，这一过程中，由于油管右旋的同时使滑槽套筒6保持一个右旋的趋势；当滑键9滑动至直槽17与斜槽18的连接处时，在滑槽套筒6右旋的趋势的作用下；滑键9经直槽17与斜槽18的连接处进入至斜槽18内，此时上提油管，即可带动上接头1、滑槽套筒6向上运动，由此使滑键9沿斜槽18下行退出，使得滑动接头3与滑槽套筒6之间通过滑键9与滑键槽配合的滑动连接状态解除，上、下管柱脱离，实现丢手（参见图3）。

该隔离阀重新开启时通过油管连接上接头1、导向环5、滑槽套筒6并送入井内，使滑键9进入斜槽18并左旋，由此使滑键9进入直槽17内，这一过程中，如果上提左旋时悬重增加，则表明滑动接头3与滑槽套筒6之间的回接正常，回接正常后，右旋油管，随着油管的右旋，上接头1、滑动接头3、连接筒4、导向环5和滑槽套筒6构成的主动整体跟随转动；随着主动整体的转动，滑动接头3与阀芯11之间相对转动，在滑动接头3内螺纹和阀芯11的外螺纹作用下，阀芯1相对滑动接头3发生轴向相向移动，这一过程中，阀套10与阀11之间相向轴向滑动，由此使阀套10的传压孔13与阀芯11的传压孔13之间相互重合；该隔离阀恢复开启状态。

该隔离阀处于关闭状态，遇到紧急情况不能再次开启时，可以通过在阀体内部加压，使剪切销钉14剪断，堵塞15与阀套10脱离，堵塞15与阀套10脱离后，高压流体经上接头1进入滑动接头3的中心孔，再经阀芯11的中心孔、阀套10的端口，然后经下接头2的端口流出，从而达到该隔离阀紧急开启的目的。紧急开启后，该隔离阀会处于永久开启状态，不能关闭。

该分离阀通过正旋或反转管柱可使阀芯11相对滑动接头3轴向产生位移，由此使阀套10与阀芯11之间的传压孔13吻合或错位，实现阀体的开启和关闭，通过滑动接头3与阀芯11与之间设置的限位机构；可有效防止在关闭该分离阀时，螺纹出现脱扣导致的无法再次打开分离阀的情况；同时，滑动接头3与滑槽套筒6之间通过采用滑键9与滑键槽配合的滑动连接方式；使得管柱分离和回接操作更加简单可靠；通过上接头1内壁上的密封总成8，在开启和关闭该分离阀的过程中，在装配环的作用下密封总成不脱离密封面，从而减小了对密封总成的损坏，由此提高了作业的效率，降低了作业的风险。

Claims (6)

1.一种可重复开启和关闭的分离阀，包括上接头（1）、下接头（2）、滑动接头（3）和连接筒（4），滑动接头（3）的一端滑动安装有上接头（1），其特征在于：滑动接头（3）的另一端螺纹安装有连接筒（4）；上接头（1）端头的滑动接头（3）上通过导向环（5）装有滑槽套筒（6）；滑动接头（3）为变径体，滑动接头（3）的小径端的圆周上对称设置有滑键（9），与滑键（9）对应的滑槽套筒（6）内壁上设置有滑键槽，滑动接头（3）与滑槽套筒（6）之间通过滑键（9）与滑键槽的配合滑动连接；通过右旋滑槽套筒（6）使其90度转动并上提，可使滑键（9）脱离与滑键槽的配合，由此可使滑槽套筒（6）与滑动接头（3）的连接关系解除；连接筒（4）内的滑动接头（3）端头通过阀套（10）安装有阀芯（11）；阀芯（11）上设置有滑槽，阀套（10）上设置有导向销钉（12），阀套（10）与阀芯（11）之间通过导向销钉（12）与滑槽的配合轴向滑动连接；阀芯（11）端头的阀套（10）端口内通过剪切销钉（14）装有堵塞（15）；阀套（10）与阀芯（11）上分别设置有传压孔（13）；连接筒（4）端头的阀套（10）上安装有下接头（2）；连接筒（4）与滑动接头（3）之间设置有紧定螺钉（7），滑动接头（3）与阀芯（11）之间设置有限位机构；连接筒（4）与下接头（2）之间的阀套（10）上装有顶部支撑环（16）；下接头（2）与阀套（10）之间设置有紧定螺钉（7）；该分离阀按其结构可分为上接头（1）、滑动接头（3）、连接筒（4）、导向环（5）和滑槽套筒（6）构成的主动整体，下接头（2）、阀套（10）和阀芯（11）构成的被动整体，主动整体整体相对被动整体转动，其中，滑动接头（3）可相对滑槽套筒（6）轴向滑动，阀芯（11）可相对滑动接头（3）轴向移动；阀套（10）和阀芯（11）之间可相对轴向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种可重复开启和关闭的分离阀，其特征在于：所述的上接头（1）一端与滑动接头（3）之间的圆周内壁上装有密封总成（8）；密封总成（8）由装配环和均布在装配环上的密封圈构成。

3.根据权利要求1所述的一种可重复开启和关闭的分离阀，其特征在于：所述的导向环（5）为变径体，导向环（5）分别与上接头（1）和滑槽套筒（6）螺纹连接；所述的导向环（5）与上接头（1）之间通过紧定螺钉（7）连接，以进行导向环（5）与上接头（1）之间的周向限位。

4.根据权利要求1所述的一种可重复开启和关闭的分离阀，其特征在于：所述的滑键槽由斜槽（18）和直槽（17）构成，直槽（17）在滑槽套筒（6）上呈轴向设置，直槽（17）一侧倾斜状设置有斜槽（18），斜槽（18）与直槽（17）连通，斜槽（18）与直槽（17）之间的夹角为45度。

5.根据权利要求1所述的一种可重复开启和关闭的分离阀，其特征在于：所述的阀套（10）与下接头（2）之间螺纹连接，阀芯（11）与滑动接头（3）螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的一种可重复开启和关闭的分离阀，其特征在于：所述的限位机构由滑动接头（3）端头的止转销钉（19）和阀芯（11）上间隔设置的止转块（20）构成，止转块（20）与止转销钉（19）间歇接触连接。

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