CN111734360B - 一种机械控制的反循环单流阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种机械控制的反循环单流阀，属油气井井下作业工具领域。它由上接头、下接头、芯轴、指示爪和阀体构成，芯轴的圆周上装有多个指示爪和定位爪，指示爪的一端端头设置有导向销，与导向销对应的芯轴上设置有滑孔，导向销的一端穿过滑孔与球座连接。该单流阀不仅具备开关工具开关充填滑套的作用，而且还具备反循环单流阀单向流动的作用，同时具有联动功能，在打开充填滑套的同时不能进行反循环，在关闭充填滑套的同时可以进行反循环；解决了现有开关工具需要依靠定位器来往复的进行定位，存有操作复杂、效率低、风险高，且不能用于斜度较大的油气井，使用范围狭窄的问题；特别适用于油气井充填作业使用。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械控制的反循环单流阀，属油气井井下作业工具领域。
背景技术
在油田防砂领域，目前常用到的机械防砂方式是砾石充填防砂技术，即，将管柱放至充填位置，正循环进行砾石充填作业，充填完成后反循环冲砂，以洗出滞留在油管内多余的砾石。这一过程是通过反循环单流阀和开关工具配合使用来实现的。反循环单流阀主要功能就是通过阀门的开启来控制流体流动方向。在反循环作业时，球落座在球座上，起到密封作用，环空中的流体进入油管后，在此处被堵住，下部通道被关闭，继而流体改变流动方向通过油管排出井口，实现反循环洗井。开关工具的主要作用是在充填作业过程中能够开关充填滑套的一种服务工具。施工时通过上提下放管柱来实现，当充填作业时，充填滑套要开启，同时要建立正循环功能；当充填作业完成后，需要关闭充填滑套，同时建立反循环功能。往往这种操作需要依靠定位器来往复的进行定位，存有操作复杂、效率低、风险高，且不能用于斜度较大的油气井，使用范围狭窄的不足。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种通过外部弹性爪的移动实现单流阀的开关，且在开关充填滑套的同时可实现反循环通道的开启和关闭，具有操作简单、效率高、风险低，且不会因为井斜过大而失效，应用范围广特点的机械控制的反循环单流阀。
本发明的技术方案是：
一种机械控制的反循环单流阀，它由上接头、下接头、芯轴、指示爪和阀体构成，其特征在于：芯轴的一端螺纹安装有上接头，芯轴的另一端螺纹安装有下接头；芯轴内活动安装有球座，球座一端通过导流板和弹簧装有阀体；球座与阀体同心设置；芯轴的圆周上装有多个指示爪和定位爪，指示爪的一端端头设置有导向销，与导向销对应的芯轴上设置有滑孔，导向销的一端穿过滑孔与球座连接。
所述的球座为管状体，滑孔两侧的球座与芯轴之间设置有密封圈。
所述的球座一端端头圆周上均布有过流孔。
所述的芯轴中心部位设置有阶梯状的中心孔通孔。
所述的导流板为圆盘状，导流板中心部位设置有阀体装配孔，阀体装配孔外围的导流板上均布有导流流孔。阀体通过阀体装配孔滑动安装在导流板上。
所述的阀体呈T型，阀体的端头设置有密封凸缘，密封凸缘的圆周呈坡面。
所述的指示爪中间部位设置有凸起，凸起上设置有卡凹。
所述的指示爪和定位爪之间螺纹连接，指示爪和定位爪之间通过紧定螺钉进行限位固定。
本发明的有益效果在于：
该机械控制的反循环单流阀由于球座与阀体同心设置，阀体能够始终与球座保持同心，不会因为井斜的原因而改变，从而使得密封可靠, 更加有效的隔离上下通道，保证反循环液体流量最大化；该单流阀不仅具备开关工具开关充填滑套的作用，而且还具备反循环单流阀单向流动的作用，同时具有联动功能，在打开充填滑套的同时不能进行反循环，在关闭充填滑套的同时可以进行反循环；具有操作简单、效率高、风险低，安全可靠，应用范围广的特点，解决了现有开关工具需要依靠定位器来往复的进行定位，存有操作复杂、效率低、风险高，且不能用于斜度较大的油气井，使用范围狭窄的问题；特别适用于油气井充填作业使用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的开启状态的示意图；
图3为本发明的关闭状态的示意图；
图4为本发明打开充填滑套的示意图；
图5为本发明关闭充填滑套的示意图。
图中：1、上接头，2、下接头，3、芯轴，4、指示爪，5、阀体，6、紧定螺钉，7、球座，8、过流孔，9、导流板，10、弹簧，11、定位爪，12、导向销，13、滑孔，14、卡凹；15、充填滑套，16、内滑套，17、充填孔,18、外筒。
具体实施方式
该机械控制的反循环单流阀由上接头1、下接头2、芯轴3、指示爪4和阀体5构成，芯轴3的一端螺纹安装有上接头1，上接头1与芯轴3之间通过紧定螺钉6进行周向限位；上接头1与芯轴3之间通过密封圈保持密封。芯轴3的另一端螺纹安装有下接头2；下接头2与芯轴3之间设置有密封圈。芯轴3为管状体，芯轴3中心部位设置有阶梯状的中心孔通孔。芯轴3内活动安装有球座7，球座7为管状体，球座7一端端头圆周上均布有过流孔8。球座7一端的芯轴3内设置有导流板9，导流板9为圆盘状，导流板9中心部位设置有阀体装配孔，阀体装配孔外围的导流板上均布有导流流孔；导流板9通过芯轴3的中心孔台肩面与上接头1端面的配合固定安装在芯轴3的中心孔内。
导流板9上通过阀体装配孔和弹簧10活动安装有阀体5；阀体5呈T型，阀体5的端头设置有密封凸缘，密封凸缘的圆周呈坡面；球座7与阀体5同心（同轴）设置，导流板9用于限制阀体5运动方向和控制流体的流向，使阀体5只能轴向向上运动，同时也起到扶正的作用。因导流板9的轴向限位，避免了在大斜度井中阀体5偏心管柱，不能很好的落座在密封处，由此使阀体5能始终与球座7保持同心，不会因为井斜的原因而改变，从而使得密封可靠, 更加有效的隔离上下通道。
芯轴3的圆周上装有多个指示爪4和定位爪11，指示爪4和定位爪11之间螺纹连接，指示爪4和定位爪11之间通过紧定螺钉6进行限位固定。指示爪4中间部位设置有凸起，凸起上设置有卡凹14。指示爪4的一端端头设置有导向销12，与导向销12对应的芯轴3上设置有滑孔13，导向销12的一端穿过滑孔13与球座7连接。滑孔13两侧的球座7与芯轴3之间设置有密封圈，以保证球座7与芯轴3之间的密封（参见附图1、2、3）。
该机械控制的反循环单流阀不仅能控制流体流动方向；并能控制充填滑套15的开关，工作时，该反循环单流阀通过上接头1与上部服务工具管柱连接，通过下接头2与下部服务工具管柱连接。充填作业需要将充填滑套15打开时，该反循环单流阀通过管柱下入至充填滑套内，这一过程中，该反循环单流阀呈开启状态，充填滑套17上的充填孔17为关闭状态，芯轴3上的外变径台肩对指示爪4端头形成轴向限位抵触，该反循环单流阀整体下行（依图而言由左至右），由此逐步使充填滑套15的内滑套16上的卡爪滑动进入至该反循环单流阀的卡凹14，从而使内滑套16与指示爪4之间卡接形成一个整体，并随该反循环单流阀整体的下行而下行，使内滑套16对充填孔17的封堵状态解除，进而实现充填滑套15打开的作业目的（参见附图4）。
充填滑套15固定、并完成充填作业后，上提服务工具管柱从而带动该反循环单流阀上行（依图而言由右至左），这一过程中，该反循环单流阀的指示爪4带动内滑套16上行，由此使内滑套16对充填孔17再次形成封堵状态，由此实现充填滑套15关闭的目的。当充填滑套15关闭后，连接充填滑套15的外筒18对内滑套16形成轴向阻挡，内滑套16不在随该反循环单流阀上行，此时，该反循环单流阀的指示爪4与芯轴3之间形成相对滑动，即指示爪4在内滑套16的作用下保持静止不动的状态；芯轴3随服务工具管柱继续上行。
芯轴3随服务工具管柱继续上行的过程中，由于导向销12的作用，指示爪4与球座7之间形成一个整体，芯轴3随服务工具管柱上行的过程中，球座7与芯轴3之间同样形成相对滑动，由此使球座7端头的过流孔8逐步回缩至芯轴3的小径孔内并形成密封；这一过程中，球座7对阀体5形成的挤压力消失，在弹簧10的作用下，阀体5与对芯轴3的小径段的中心孔通孔端口形成密封贴合；由此将该反循环单流阀的流道通道关闭，实现该反循环单流阀的关闭。此时该反循环单流阀具备单向阀功能，即可进行反循环洗井作业，以将油管内多余的砾石从井筒内洗出（参见附图5）。
该反循环单流阀由于球座7与阀体5同心设置，阀体5能够始终与球座7保持同心，不会因为井斜的原因而改变，从而使得密封可靠, 更加有效的隔离上下通道，保证反循环液体流量最大化。该单流阀通过管柱的下入实现充填滑套15的开启，通过管柱的上提实现充填滑套15的关闭和该单流阀的关闭，不仅具备开关工具开关充填滑套的作用，而且还具备反循环单流阀单向流动的作用，同时具有联动功能，在打开充填滑套15的同时不能进行反循环，在关闭充填滑套15的同时可进行反循环洗井作业；具有操作简单、效率高、风险低，安全可靠，应用范围广的特点，解决了现有开关工具需要依靠定位器来往复的进行定位，存有操作复杂、效率低、风险高，且不能用于斜度较大的油气井，使用范围狭窄的问题；特别适用于油气井充填作业使用。
Claims (4)
1.一种机械控制的反循环单流阀，它由上接头（1）、下接头（2）、芯轴（3）、指示爪（4）和阀体（5）构成，芯轴（3）的一端螺纹安装有上接头（1），芯轴（3）的另一端螺纹安装有下接头（2）；其特征在于：芯轴（3）内活动安装有球座（7），球座（7）一端端头圆周上均布有过流孔（8）；球座（7）一端通过导流板（9）和弹簧（10）装有阀体（5）；阀体（5）呈T型，阀体（5）的端头设置有密封凸缘，密封凸缘的圆周呈坡面，球座（7）与阀体（5）同心设置；导流板（9）用于限制阀体（5）运动方向和控制流体的流向，使阀体（5）只能轴向向上运动，由此使阀体（5）能始终与球座（7）保持同心，不会因为井斜的原因而改变；芯轴（3）的圆周上装有多个指示爪（4）和定位爪（11），指示爪（4）中间部位设置有凸起，凸起上设置有卡凹（14），指示爪（4）的一端端头设置有导向销（12），与导向销（12）对应的芯轴（3）上设置有滑孔（13），导向销（12）的一端穿过滑孔（13）与球座（7）连接，指示爪（4）和定位爪（11）之间螺纹连接，指示爪（4）和定位爪（11）之间通过紧定螺钉（6）进行限位固定；
该反循环单流阀的工作过程为：
1）、该反循环单流阀通过上接头（1）与上部服务工具管柱连接，通过下接头（2）与下部服务工具管柱连接；充填作业需要将充填滑套（15）打开时，该反循环单流阀通过管柱下入至充填滑套（15）内，这一过程中，该反循环单流阀呈开启状态，充填滑套（15）上的充填孔（17）为关闭状态，芯轴（3）上的外变径台肩对指示爪（4）端头形成轴向限位抵触，该反循环单流阀整体下行；
2）、整体下行时，充填滑套（15）的内滑套（16）上的卡爪滑动进入至卡凹（14），从而使内滑套（16）与指示爪（4）之间卡接形成一个整体，并随该反循环单流阀整体的下行而下行，使内滑套（16）对充填孔（17）的封堵状态解除；
3）、充填滑套（15）固定、并完成充填作业后，上提服务工具管柱从而带动该反循环单流阀上行，指示爪（4）带动内滑套（16）上行，由此使内滑套（16）对充填孔（17）再次形成封堵状态；
4）、当充填滑套（15）关闭后，连接充填滑套（15）的外筒（18）对内滑套（16）形成轴向阻挡，内滑套（16）不在随该反循环单流阀上行，此时，该反循环单流阀的指示爪（4）与芯轴（3）之间形成相对滑动，芯轴（3）随服务工具管柱继续上行；
5）、芯轴（3）上行的过程中，由于导向销（12）的作用，指示爪（4）与球座（7）之间形成一个整体，球座（7）与芯轴（3）之间相对滑动，由此使球座（7）端头的过流孔（8）逐步回缩至芯轴（3）的小径孔内并形成密封；球座（7）对阀体（5）形成的挤压力消失，在弹簧（10）的作用下，阀体（5）对芯轴（3）的小径段的中心孔通孔端口形成密封贴合；由此将流道通道关闭，即可进行反循环洗井作业。
2.根据权利要求1所述的一种机械控制的反循环单流阀，其特征在于：所述的球座（7）为管状体，滑孔（13）两侧的球座（7）与芯轴（3）之间设置有密封圈。
3.根据权利要求1所述的一种机械控制的反循环单流阀，其特征在于：所述的芯轴（3）中心部位设置有阶梯状的中心孔通孔。
4.根据权利要求1所述的一种机械控制的反循环单流阀，其特征在于：所述的导流板（9）为圆盘状，导流板（9）中心部位设置有阀体装配孔，阀体装配孔外围的导流板（9）上均布有导流孔，阀体（5）通过阀体装配孔滑动安装在导流板（9）上。
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