CN112901115A - 一种防砂用选择性单向阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防砂用选择性单向阀，包括滑动筒、固定筒和球阀；在防砂压裂工艺中，上提管柱时，悬挂套上移至外筒第二台肩，心轴上第一导流孔移至连接套密封面，第一导流孔被密封在连接套密封面，选择性单向阀只有单向阀机构实现液体自下而上流动，可以用于坐封封隔器；下压管柱时，连接套下移至外筒上端，第一导流孔移出连接套密封面，液体可通过第一导流孔自上而下、或者自下而上流动，也可以通过单向阀机构自下而上流动，在压裂作业中，当出现地层压穿情况时，套管四通处液体可通过选择性单向阀进入地层，套管四通处压力降低，从而通过监测套管四通处压力实现地层压裂监测，避免压裂事故发生。

Description

一种防砂用选择性单向阀
技术领域
本发明属于石油、天然气完井技术领域，具体来说涉及一种用于防砂压裂充填作业的选择性单向阀。
背景技术
单向阀在油田开发中被广泛用于完井防砂作业中。现有单向阀的主要作用：单向阀连接在防砂服务工具下部，在防砂作业中液体只能自底层进入上层，防砂作业前可进行管柱憋压，实现封隔器坐封；防砂作业中液体可自下而上返出至套管四通处，实现液体循环。但在压裂防砂作业中，套管四通为关闭状态，压裂液自下而上进入套管四通时，出现憋压情况，当出现压漏地层情况时，单向阀下部压力降低，上部压力不变，在套管四通处压力仍不变，无法有效监测地层压力变化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于防砂压裂充填作业的选择性单向阀，解决了由于单向阀只能始终实现单向流通的问题，具有安全可靠的特点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于防砂压裂充填作业的选择性单向阀，包括滑动筒、固定筒和球阀；
所述滑动筒包括由上至下依次连接的上接头、连接短节、连接套和悬挂套，连接短节和连接套的筒内部位于二者连接处设置有挡板；
所述固定筒包括心轴和外筒，所述外筒设置于心轴的外部，外筒与心轴外壁之间形成供悬挂套滑动的滑动腔，所述心轴上半部分设置于滑动筒内，与连接套的密封面、悬挂套相接触且可相同滑动，所述心轴上端筒壁上设置有第一导流孔；
所述球阀包括扶正环、扶正杆、密封球和弹簧，所述扶正杆贯穿所述挡板设置于所述滑动筒内部，上端连接扶正环，下端连接密封球，所述弹簧设置于所述挡板与密封球之间的扶正杆外部，密封球在滑动筒与固定筒相对滑动过程中在弹簧的压力下始终坐封在所述心轴上端管口。
在上述技术方案中，所述外筒筒壁上形成有第二导流孔，第二导流孔数量为四个，沿周向上均匀分布。
在上述技术方案中，所述第一导流孔数量为四个，在所述心轴周向上均匀分布。
在上述技术方案中，所述扶正环外侧紧贴上接头内壁。
在上述技术方案中，所述心轴外壁位于第一导流孔上、下分别设置有密封槽，密封槽安装有O型圈，用于密封心轴与连接套。
在上述技术方案中，所述悬挂套下部具有向外凸起第一台肩，所述外筒上部具有向内凸起第二台肩，所述第一台肩和所述第二台肩为相互配合的斜面。
本发明的优点和有益效果为：
(一)在防砂压裂工艺中，上提管柱时，悬挂套上移动至外筒第二台肩，心轴上第一导流孔移至连接套密封面，第一导流孔被密封在连接套密封面，选择性单向阀只有单向阀机构实现液体自下而上流动，可以用于坐封封隔器；下压管柱时，连接套下移至外筒上端，第一导流孔移出连接套密封面，液体可通过第一导流孔自上而下、或者自下而上流动，也可以通过单向阀机构自下而上流动，在压裂作业中，当出现地层压穿情况时，套管四通处液体可通过选择性单向阀进入地层，套管四通处压力降低，从而通过监测套管四通处压力实现地层压裂监测，避免压裂事故发生。
(二)外筒所开设第二导流孔可使外筒与心轴之间液体快速进入环空，避免管柱下放时外筒与心轴之间出现憋压现象，影响管柱下放。
(三)本发明不但可以用于压裂防砂作业中，还可以用于其他需要实现选择性单向、双向流动作业中。
附图说明
图1为本发明的防砂用选择性单向阀机构下压状态半剖图。
图2为本发明的防砂用选择性单向阀机构上提状态半剖图。
其中，1为上接头，2为连接短节，3为连接套，4为心轴，41为第一导流孔，5为悬挂套，51为第一台肩，6为外筒，61为第二导流孔，62为第二台肩，7为挡板，8为扶正杆，9为扶正环，10为密封球，11为弹簧，12为O型圈。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例
如图1和图2所示，一种用于防砂压裂充填作业的选择性单向阀，包括滑动筒、固定筒和球阀；
所述滑动筒包括由上至下依次连接的上接头1、连接短节2、连接套3和悬挂套5，连接短节2和连接套3的筒内部位于二者连接处设置有挡板7；
所述固定筒包括心轴4和外筒6，所述外筒6设置于心轴4的外部，外筒6与心轴4 外壁之间形成供悬挂套5滑动的滑动腔，所述心轴4上半部分设置于滑动筒内，与连接套3的密封面、悬挂套5相接触且可相同滑动，所述连接套3最小内径处为密封面，所述心轴4上部为密封面，所述心轴4上端筒壁上设置有第一导流孔41，所述第一导流孔 41数量为四个，在所述心轴4周向上均匀分布，所述心轴4外壁位于第一导流孔上、下分别设置有密封槽，密封槽安装有O型圈12，用于密封心轴4与连接套3。所述外筒6 筒壁上形成有第二导流孔61，第二导流孔61数量为四个，沿周向上均匀分布。所述悬挂套5下部具有向外凸起第一台肩54，所述外筒6上部具有向内凸起第二台肩62，所述第一台肩51和所述第二台肩62为相互配合的斜面。
所述球阀包括扶正环8、扶正杆9、密封球10和弹簧11，所述扶正杆9贯穿所述挡板7设置于所述滑动筒内部，上端连接扶正环8，所述扶正环9外侧紧贴上接头1内壁，下端连接密封球10，所述弹簧11设置于所述挡板7与密封球10之间的扶正杆8外部，密封球10在滑动筒与固定筒相对滑动过程中在弹簧11的压力下始终坐封在所述心轴4 上端管口。
在防砂压裂工艺中，上述选择性单向阀连接在服务工具中，上提服务工具时，悬挂套5第一台肩51上移至外筒6第二台肩62，心轴4上第一导流孔41移至连接套3密封面，第一导流孔41被密封在连接套3密封面，选择性单向阀只有单向阀机构实现液体自下而上流动；下压管柱时，连接套3下移至外筒6上端，第一导流孔41移出连接套3密封面，液体可通过第一导流孔41自上而下、或者自下而上流动，也可以通过单向阀机构自下而上流动。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种防砂用选择性单向阀，其特征在于：包括滑动筒、固定筒和球阀；
所述滑动筒包括由上至下依次连接的上接头、连接短节、连接套和悬挂套，连接短节和连接套的筒内部位于二者连接处设置有挡板；
所述固定筒包括心轴和外筒，所述外筒设置于心轴的外部，外筒与心轴外壁之间形成供悬挂套滑动的滑动腔，所述心轴上半部分设置于滑动筒内，与连接套的密封面、悬挂套相接触且可相同滑动，所述心轴上端筒壁上设置有第一导流孔；
所述球阀包括扶正环、扶正杆、密封球和弹簧，所述扶正杆贯穿所述挡板设置于所述滑动筒内部，上端连接扶正环，下端连接密封球，所述弹簧设置于所述挡板与密封球之间的扶正杆外部，密封球在滑动筒与固定筒相对滑动过程中在弹簧的压力下始终坐封在所述心轴上端管口。
2.根据权利要求1所述的一种防砂用选择性单向阀，其特征在于：所述外筒筒壁上形成有第二导流孔，第二导流孔数量为四个，沿周向上均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种防砂用选择性单向阀，其特征在于：所述第一导流孔数量为四个，在所述心轴周向上均匀分布。
4.根据权利要求1所述的一种防砂用选择性单向阀，其特征在于：所述扶正环外侧紧贴上接头内壁。
5.根据权利要求1所述的一种防砂用选择性单向阀，其特征在于：所述心轴外壁位于第一导流孔上、下分别设置有密封槽，密封槽安装有O型圈，用于密封心轴与连接套。
6.根据权利要求1所述的一种防砂用选择性单向阀，其特征在于：所述悬挂套下部具有向外凸起第一台肩，所述外筒上部具有向内凸起第二台肩，所述第一台肩和所述第二台肩为相互配合的斜面。
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