CN201165861Y - 油田井下流体控制阀及开关工具 - Google Patents

油田井下流体控制阀及开关工具 Download PDF

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Abstract

一种油田井下流体控制阀，其下段管壁内滑动配合装有外滑套，其上端为具有倒齿的弹性卡爪，外滑套通过下剪钉与下段管壁固接在一起，外滑套外周壁上间隔套装着上、下外密封圈；外滑套内滑动配合装有内滑套，其下端装有楔紧装置，内滑套中部内开有环形嵌槽，内滑套外周壁上装有上、下内密封圈，内滑套上部与上段管壁滑动配合并由上剪钉固接在一起，下段管壁上开有通孔，下段管壁上端装有棘齿，倒齿与棘齿啮合时，上、下外密封圈分别位于通孔两侧。所用开关工具中心管外周壁上对称开有凹槽，凹槽内分别装有压缩弹簧，其上扣装着嵌瓦，嵌瓦由中心管上的压套定位，嵌瓦与嵌槽相配合。该阀可解决水平井的一趟管柱多层段找隔水等问题，保障油井正常生产。

Description

油田井下流体控制阀及开关工具
技术领域
本实用新型涉及一种油田采油井生产作业用的油田井下流体控制阀及专用开关工具。
背景技术
在现有的油田采油作业生产中常常要用到流体控制阀，对于现有流体控制阀的开启或关闭一般是通过投钢球蹩压打开或关闭的，或通过钢丝作业打开或关闭。由于结构限制，这些阀只能做到要么打开一次，要么关闭一次，不能做到对阀门进行打开和关闭，因而不能应用于水平井，不能实现多层段找隔水技术要求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种油田井下流体控制阀，其结构简单，开关灵活，不仅能够用于直井而且能够应用于水平井，可在井下打开和关闭，能实现多层段找隔水技术要求，使用方便。
本实用新型的另一个目的是提供一种与所述油田井下流体控制阀配套使用的专用开关工具，用其打开或关闭流体控制阀，操作十分方便。
本实用新型的目的是这样实现的：一种油田井下流体控制阀，包括管状壳体，壳体的两端分别为上、下螺纹接头，壳体内壁分为上、下两段管壁，上段管壁短而内径小，下段管壁长而内径大，下段管壁内呈滑动密封配合套装着一只外滑套，外滑套下端与下螺纹接头内端面相抵，外滑套上端设置着弹性卡爪，弹性卡爪外表面上设置着倒齿，外滑套的中部通过下剪钉与下段管壁固接在一起，在下剪钉与弹性卡爪之间的外滑套外周壁上间隔套装着上、下外密封圈；在外滑套内呈滑动密封配合套装着一只内滑套，在内滑套下端外周壁上设置着内滑套楔紧装置，内滑套的中部内周壁上设置着一环形嵌槽，环形嵌槽两侧的内滑套外周壁上均设置着上、下内密封圈，具有上内密封圈的内滑套上部外周壁与上段管壁呈滑动密封配合并通过上剪钉把二者固接在一起，位于弹性卡爪顶端上方的下段管壁上设置着通孔，在下段管壁上端设置着与所说的倒齿相啮合的棘齿，当倒齿与棘齿啮合在一起时，所说的上、下外密封圈分别位于所说的通孔两侧。
一种与所述油田井下流体控制阀配套使用、对其进行开启和关闭的开关工具，该开关工具包括一中心管，中心管的上、下端为螺纹接头，中心管中部的轴向外周壁上对称设置着上、下凹槽，上、下凹槽内分别竖直设置着压缩弹簧，压缩弹簧上分别扣装着上、下嵌瓦，上、下嵌瓦的两端分别具有向外延伸的定位凸台，嵌瓦两端的中心管上分别通过螺纹连接套装着上、下压套，嵌瓦两端的定位凸台分别卡入上、下压套端部内，上、下嵌瓦顶面之间的距离大于上、下压套的外径，嵌瓦与流体控制阀内滑套中部设置的嵌槽相配合。
本实用新型使用时，先将流体控制阀下入油井中，需要打开阀时下入开关工具，当开关工具运行到控制阀内滑套中部时，嵌瓦张开卡入嵌槽中，再继续下放管柱对开关工具施加压力，将上剪钉剪断，内滑套得以下行，直至内滑套的下端抵住下螺纹接头，此时阀门打开。需要关闭流体控制阀则下入开关工具，待工具上的嵌瓦张开卡入嵌槽管柱不能再下行时，上提管柱，开关工具向上运动，内滑套下端的楔紧装置将外滑套楔紧，将上提拉力作用在外滑套上将下剪钉剪断，拉动外滑套向上运动，直至倒齿与棘齿啮合在一起时，所说的上、下外密封圈分别位于所说的通孔两侧，关闭阀门。
本实用新型流体控制阀其结构简单，开关灵活，不仅能够用于直井而且能够应用于水平井，可在井下打开和关闭，能实现多层段找隔水技术要求，使用方便。所用的开关工具与流体控制阀配套使用，可以用其打开和关闭流体控制阀各一次，操作十分方便。
附图说明
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型流体控制阀初始关闭状态的主视半剖面结构示意图；
图2为本实用新型开关工具的主视半剖面结构示意图；
图3为本实用新型流体控制阀打开状态结构示意图；
图4为本实用新型流体控制阀关闭状态结构示意图；
图5为本实用新型的使用状态示意图。
具体实施方式
一种油田井下流体控制阀，如图1所示，包括管状壳体，壳体的两端分别为上、下螺纹接头1、8，用以连接油井作业工具。壳体内壁分为上、下两段管壁，上段管壁短而内径小，下段管壁长而内径大。
下段管壁内呈滑动密封配合套装着一只外滑套4，外滑套4下端与下螺纹接头8内端面相抵；外滑套4上端间隔均布设置着弹性卡爪16，弹性卡爪16外表面上设置着倒齿。
外滑套4的中部通过下剪钉5与下段管壁固接在一起，在下剪钉5与弹性卡爪16之间的外滑套4外周壁上间隔套装着上、下外密封圈18、19；在外滑套4内呈滑动密封配合套装着一只内滑套3，在内滑套3下端外周壁上设置着内滑套楔紧装置。
所说的内滑套楔紧装置为套装在内滑套下端外周壁上的锁环6以及锁环压套7，锁环压套7与锁环6相接触的配合表面为圆锥形面，锁环压套7的内侧端插入在锁环6之中。使用时，内滑套楔紧装置可以将内滑套3与外滑套4相互楔紧，确保内滑套3运动时能够通过楔紧装置向外滑套4施加拉力，使得外滑套4得以随内滑套3一起运动。内滑套楔紧装置还可以采用其他形式的结构。如可以直接在内滑套3的下端外周壁上安装楔子，通过楔子楔紧内滑套3与外滑套4。
内滑套3的中部内周壁上设置着一环形嵌槽17，环形嵌槽17的上端面为锥形表面，环形嵌槽17的下端面为平直表面。环形嵌槽17两侧的内滑套外周壁上均设置着上、下内密封圈21、20，具有上内密封圈21的内滑套3上部外周壁与上段管壁呈滑动密封配合并通过上剪钉2把二者固接在一起。
位于弹性卡爪16顶端上方的下段管壁上设置着通孔10，在下段管壁上端设置着与所说的倒齿相啮合的棘齿9，当倒齿与棘齿9啮合在一起时，所说的上、下外密封圈20、19分别位于所说的通孔10两侧，阀门关闭。
一种与所述油田井下流体控制阀配套使用、对其进行开启和关闭的开关工具，如图2所示，该开关工具包括一中心管11，中心管11的上、下端为螺纹接头，中心管中部的轴向外周壁上对称设置着上、下凹槽，上、下凹槽内分别竖直设置着压缩弹簧14，压缩弹簧14上分别扣装着上、下嵌瓦13，即压缩弹簧14的上部分别插在上、下嵌瓦13上的盲孔内。
上、下嵌瓦13的两端分别具有向外延伸的定位凸台，嵌瓦13两端的中心管11上分别通过螺纹连接套装着上、下压套12、15，嵌瓦13两端的定位凸台分别卡入上、下压套12、15端部内，嵌瓦13由上、下压套12、15固定在上、下凹槽内。
上、下嵌瓦13顶面之间的距离大于上、下压套12、15的外径，嵌瓦13与流体控制阀内滑套中部设置的嵌槽17相配合。
靠近中心管11上端的嵌瓦13端面为锥形表面，靠近中心管11下端的嵌瓦13另一端面为平直表面。
使用方法(以水平井为例)：为了开启和关闭流体控制阀，开关工具内的压缩弹簧14需要具备不同的弹力。作为开启工具使用时，压缩弹簧14的弹力要求较小；作为关闭工具使用时，压缩弹簧14的弹力要求较大。
另外，每个流体控制阀内滑套中嵌槽17的长度都各不相同，嵌槽17越长的阀越靠近井底，每个阀的开关工具上的嵌瓦13长度与对应阀的嵌槽17相匹配。
如图1、图2、图5所示，将若干个处于初始关闭状态的本实用新型流体控制阀28与油管26及液压座封封隔器27等配套工具按要求连接下入井中。座好井口后，从油管26蹩压座封封隔器27，下入与希望打开阀对应的开关工具，开关工具下入油管26后嵌瓦13被压缩。
当开关工具进入目标流体控制阀28时，嵌瓦13在压缩弹簧14的作用下张开，嵌入流体控制阀内滑套3的嵌槽17里。管柱停止下行，继续下放管柱给开关工具一定的向前推力，流体控制阀的上剪钉2被剪断，内滑套3向前移动，当内滑套3上的锁环压套7顶到下螺纹接头8时，内滑套3停止移动，如图3所示，阀被打开。
上提油管26使嵌瓦13离开嵌槽17，由于开关工具里的压缩弹簧14弹力较小，此时虽然流体控制阀的下剪钉5受到剪切力的作用，但不足以使其剪断。随后将开关工具提出油井即可。
生产上层一段时间，并检测该层位是否是出水层位。如果不是水层就开启另一个阀，如果是水层就关闭该处的流体控制阀。
关闭方法是：将与该阀对应的开关工具下入井中，待开关工具进入该阀时，嵌瓦13张开嵌入流体控制阀内滑套的嵌槽17里，此时管柱不能继续下放。然后上提管柱，在压缩弹簧14弹力的作用下，开关工具嵌瓦13的锥形表面顶在流体控制阀内滑套嵌槽17的锥形表面上，给内滑套3一个向后的推力，这个推力通过锁环压套7和锁环6的作用传给外滑套4，作用在下剪钉5上。由于作为关闭工具使用的开关工具的压缩弹簧14弹力大，所产生的推力可以将下剪钉5剪断。
下剪钉5被剪断后，外滑套4和内滑套3一起向后滑动，直到外滑套4弹性卡爪16上的倒齿与在下段管壁上端设置的棘齿9相啮合，外滑套4上的上、下外密封圈18、19将通孔10封闭，如图4所示，阀又被关上。
继续加大上提力，开关工具与阀脱离后被提出油井。其它阀的开、关过程同上。
最终结果是水层被封闭，油层被打开，可以正常生产。

Claims (5)

1、一种油田井下流体控制阀，包括管状壳体，壳体的两端分别为上、下螺纹接头(1)、(8)，其特征是：壳体内壁分为上、下两段管壁，上段管壁短而内径小，下段管壁长而内径大，下段管壁内呈滑动密封配合套装着一只外滑套(4)，外滑套(4)下端与下螺纹接头(8)内端面相抵，外滑套(4)上端设置着弹性卡爪(16)，弹性卡爪(16)外表面上设置着倒齿，外滑套(4)的中部通过下剪钉(5)与下段管壁固接在一起，在下剪钉(5)与弹性卡爪(16)之间的外滑套(4)外周壁上间隔套装着上、下外密封圈(18)、(19)；在外滑套(4)内呈滑动密封配合套装着一只内滑套(3)，在内滑套(3)下端外周壁上设置着内滑套楔紧装置，内滑套(3)的中部内周壁上设置着一环形嵌槽(17)，环形嵌槽(17)两侧的内滑套外周壁上均设置着上、下内密封圈(21)、(20)，具有上内密封圈(21)的内滑套上部外周壁与上段管壁呈滑动密封配合并通过上剪钉(2)把二者固接在一起，位于弹性卡爪(16)顶端上方的下段管壁上设置着通孔(10)，在下段管壁上端设置着与所说的倒齿相啮合的棘齿(9)，当倒齿与棘齿(9)啮合在一起时，所说的上、下外密封圈(18)、(19)分别位于所说的通孔(10)两侧。
2、根据权利要求1所述的油田井下流体控制阀，其特征是：环形嵌槽(17)的上端面为锥形表面，环形嵌槽(17)的下端面为平直表面。
3、根据权利要求1所述的油田井下流体控制阀，其特征是：所说的内滑套楔紧装置为套装在内滑套(3)下端外周壁上的锁环(6)以及锁环压套(7)，锁环压套(7)与锁环(6)相接触的配合表面为圆锥形面，锁环压套(7)的内侧端插入在锁环(6)之中。
4、一种与权利要求1所述油田井下流体控制阀配套使用、对其进行开启和关闭的开关工具，其特征是：该开关工具包括一中心管(11)，中心管(11)的上、下端为螺纹接头，中心管(11)中部的轴向外周壁上对称设置着上、下凹槽，上、下凹槽内分别竖直设置着压缩弹簧(14)，压缩弹簧(14)上分别扣装着上、下嵌瓦(13)，上、下嵌瓦(13)的两端分别具有向外延伸的定位凸台，嵌瓦(13)两端的中心管(11)上分别通过螺纹连接套装着上、下压套(12)、(15)，嵌瓦(13)两端的定位凸台分别卡入上、下压套(12)、(15)端部内，上、下嵌瓦(13)顶面之间的距离大于上、下压套(12)、(15)的外径，嵌瓦(13)与流体控制阀内滑套(3)中部设置的嵌槽(17)相配合。
5、根据权利要求4所述的开关工具，其特征是：靠近中心管(11)上端的嵌瓦(13)端面为锥形表面，靠近中心管(11)下端的嵌瓦(13)另一端面为平直表面。
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