CN202970559U - 无接箍油管换向阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种无接箍油管换向阀，接设于连续冲砂装置的冲砂管柱的两段油管之间，所述换向阀具有一外径轴向等径的管状中空阀体，阀体内腔设有中空的阀芯，一活塞环滑动设置于阀体与阀芯之间的间隙内，一弹性机构的一端顶抵于该活塞环，另一端固定于该阀芯；阀体具有径向贯穿壁面的外孔，而阀芯上设有能经由活塞环的移动与该外孔连通或与该阀体内腔连通的内孔。通过将密封执行部件的设置位置从换向阀换至衬管密封短接处，使换向阀外壁面不设置其它部件，其阀体的外径上下等径，在冲砂管柱下入油井时与密封机构只产生很小的摩擦；借此，极大提高了密封效果，延长了密封机构的使用寿命，使连续冲砂装置在实际使用中更为可靠。

Description

无接箍油管换向阀

技术领域

本实用新型涉及石油开采领域中井下冲砂作业施工所使用的冲砂装置，特别是一种应用于无接箍油管连续冲砂装置的无接箍油管换向阀。

背景技术

在石油开采过程中，油井出砂会严重影响油井产能，冲砂作业是恢复油井生产的重要手段。常规冲砂作业，在需要加深冲砂管柱时，必须停泵才能连接油管，不能连续冲砂，这样导致冲砂速度慢，接单根时间长，易造成砂卡管柱。

为解决此问题，业者多应用连续冲砂装置，该装置是在不改变冲砂管柱的情况下，进行密闭连续冲砂，其结构为：套管头顶法兰上连接四通；套管内具有衬管，衬管上端通过衬管挂件悬挂于四通内，下端连接导引头；衬管内具有贯穿冲砂装置的冲砂管柱，冲砂管柱通过油管串联换向阀、换向阀再串联多根油管形成；四通上部固定有密封机构，密封机构通过其胶环与贯穿其中的冲砂管柱过盈配合来对冲砂管柱进行固定，同时对冲砂装置进行密封。

在上述连续冲砂装置中，冲砂管柱所使用的油管均为普通油管，如图1所示，油管93与油管93端头的连接是采用油管外套设接箍92的方式，即接箍内螺纹与油管端部外壁的外螺纹相互螺合。在冲砂管柱通过密封机构的胶环的中心孔下入到套管中的工艺流程中，当接箍段通过密封机构的胶环时，由于接箍外径(107.95mm)大于油管外径(88.9mm)，会对胶环产生强烈摩擦，非常容易对密封机构造成损坏；此外，现有的油管换向阀外壁上设置有密封环91，如图2所示，该密封环的外径同样大于冲砂管柱的油管的外径，也会造成通过密封机构的胶环时，对密封机构的胶环以及换向阀的密封环产生双向磨损甚至损坏。损坏的胶环使密封机构失去密封效果，而损坏的密封环使衬管与油管之间失去密封，最终导致整个连续冲砂装置不能实现作业目的。这种连续冲砂装置在作业中的不牢靠性，使其无法得到大面积的推广应用。

综上述，使连续冲砂管柱的外径统一，是解决连续冲砂装置密封机构提前失效问题的关键所在。

实用新型内容

本实用新型的目的，即是提供一种应用于无接箍油管连续冲砂装置的无接箍油管换向阀，通过将现有技术中换向阀的密封部件转移至衬管密封短接，使换向阀上下基本等径，在冲砂管柱下井通过密封机构时，不会对密封机构的胶环以及衬管密封短接的密封部产生额外的摩擦和损坏，极大提高了二者的密封效果，延长其使用寿命，使连续冲砂装置在实际使用中更为可靠，从而克服了背景技术中所述的缺陷。

上述本实用新型的目的，是由以下的技术方案所实现的：

如图6所示，一种无接箍油管换向阀，接设于连续冲砂装置的冲砂管柱的两段油管之间，所述换向阀具有一外径轴向等径的管状中空阀体，阀体内腔设有中空的阀芯，一活塞环滑动设置于阀体与阀芯之间的间隙内，一弹性机构的一端顶抵于该活塞环，另一端固定于该阀芯；所述阀体具有径向贯穿壁面的外孔，而阀芯上设有能经由活塞环的移动与该外孔连通或与该阀体内腔连通的内孔。通过将密封执行部件的设置位置从换向阀换至衬管密封短接处，使换向阀外壁面不设置其它部件，其阀体的外径上下等径，在冲砂管柱下入油井时与密封机构只产生很小的摩擦；而衬管密封短接与密封机构位置相对固定，不会产生相对摩擦关系。

如上所述的无接箍油管换向阀的阀芯顶部具有压盖，压盖被一压帽螺合于阀芯顶部固定，而所述弹性机构的一端固定于该阀芯的压盖上。设置压盖可以提供弹性机构一端更稳定的固定。

如上所述的无接箍油管换向阀，所述活塞环的内外两侧面均设有至少一密封圈。多个密封圈使活塞环两侧的密封更紧密可靠。

如上所述的无接箍油管换向阀，所述阀体的下端连接有用于连接下方油管的连接件，因为连接件设在管壁内侧，所以并不会扩大换向阀的外径；而阀体上端的内壁上设有与上方油管端头的外螺纹相螺接的螺纹结合部，如此可以省略接箍部件，并能与无接箍油管直接连接螺合。

如上所述的无接箍油管换向阀，所述弹性机构为弹簧。

本实用新型用于装设于一种无接箍油管连续冲砂装置，该无接箍油管连续冲砂装置是在套管的头顶法兰上固定有四通，四通的上部固定有具有中心孔的密封机构；在套管内设有衬管，衬管上端连接有衬管挂件，并通过衬管挂件悬挂在所述四通上；一冲砂管柱通过油管、换向阀和串联油管组顺序串接形成，且冲砂管柱的上端贯穿所述密封机构的中心孔，下端穿设所述四通、所述衬管而向下伸入套管中；所述密封机构与冲砂管柱的外壁过盈配合而密封所述四通的内腔的上开口，其中：所述衬管下端依序连接有衬管密封短接和导引头，衬管密封短接密封所述冲砂管柱的外壁与衬管内壁之间的环空；所述冲砂管柱的换向阀应用本实用新型的换向阀，换向阀两侧所接设的油管为无接箍油管；换向阀与无接箍油管的端头通过公母扣螺接。如图3所示。通过换向阀与无接箍油管端头的公母扣设计，可以使其二者直接螺接，无需接箍部件，于是只要保证换向阀与油管的外径基本相等，就可以使冲砂管柱在下井通过密封机构时，不会对其产生额外的摩擦和损坏。此外，现有技术的换向阀上设置的密封环结构，在本实用新型中也被移至衬管下方的衬管密封短接处，使换向阀的外径等径且更为光滑，更利于避免与密封机构的摩擦。

如上所述的无接箍油管连续冲砂装置，所述无接箍油管在其一端的外壁一侧设有向内环凹的靠台，且靠台的侧壁部设有外螺纹；所述换向阀的端头内壁一侧设有与上述靠台的侧壁部配合的结合部，结合部具有与上述外螺纹螺合的内螺纹，如图4所示。亦或是，所述换向阀在其一端的外壁一侧设有向内环凹的靠台，且靠台的侧壁部设有外螺纹；所述无接箍油管的端头内壁一侧设有与上述靠台的侧壁部配合的结合部，结合部具有与上述外螺纹螺合的内螺纹。通过设置端部的内凹靠台，使无接箍油管和换向阀的连接部位的外径等径过渡，并无明显突出部位，于是更良好实现了冲砂管柱的等径设计。

如上所述的无接箍油管连续冲砂装置，所述衬管密封短接从上至下依序设有上接头、至少一密封部和喇叭口环套，每个密封部外侧环套有缸套，且密封部与所述冲砂管柱的外壁面过盈配合。进一步地，所述衬管密封短接的上接头和喇叭口环套之间沿轴向设有两个密封部，而各密封部包含上压帽、下压帽，以及被上、下压帽挤压于中间、与所述冲砂管柱的外壁面过盈配合的密封胶环。如图5所示。

如上所述的无接箍油管连续冲砂装置，所述密封机构包括与所述四通固接的中空的密封壳体，密封壳体上部通过密封压盖螺合，由密封壳体和密封压盖所界定的内腔中设有弹性的密封胶环，密封胶环上部通过压环顶抵于该密封压盖上；所述密封胶环能经由密封压盖的螺合下压而与贯穿其中的冲砂管柱过盈配合，如图7所示。通过密封胶环实现无接箍油管连续冲砂装置上部的密封。

如上所述的无接箍油管连续冲砂装置，所述密封机构在密封壳体的径向设有贯通所述密封壳体内腔的液流入口，以从此入口处连接冲砂液管线。

如上所述的无接箍油管连续冲砂装置的冲砂管柱的串联油管组为一根油管或沿轴向串接的多根油管。

为令本实用新型的发明目的、技术手段及技术效果有更完整及清楚的揭露，以下进行详细说明，并请一并参阅附图及部件标号。

附图说明

图1为现有技术中接箍与油管连接的剖视图；

图2为现有技术中换向阀的半剖视图；

图3为无接箍油管连续冲砂装置的半剖视图；

图4为图3中无接箍油管与换向阀连接部位的局部剖视图；

图5为图3中衬管密封短接的半剖视图；

图6为本实用新型的换向阀的半剖视图；

图7为图3中密封机构的半剖视图。

具体实施方式

本实用新型应用于一种无接箍油管连续冲砂装置，该无接箍油管连续冲砂装置的整体图示如图3所示，是在套管8头顶法兰上固定有四通1，四通1的上部固定有具有中心孔的密封机构2；在套管8内设有衬管7，衬管7上端连接有衬管挂件71，并通过衬管挂件71悬挂在所述四通1上；一冲砂管柱500通过油管、换向阀4和串联油管组顺序串接形成，且冲砂管柱500的上端贯穿所述密封机构2的中心孔20(如图7)，下端穿设所述四通1、所述衬管7而向下伸入套管8中；所述密封机构2与冲砂管柱500的外壁过盈配合而密封所述四通1的内腔的上开口，其中：所述衬管7下端依序连接有衬管密封短接3和导引头6，衬管密封短接3密封所述冲砂管柱500的外壁与衬管7内壁之间的环空；所述冲砂管柱500的换向阀4外壁面轴向等径，换向阀4两侧所接设的油管为无接箍油管5；换向阀4与无接箍油管5的端头通过公母扣螺接。

如图4所示，所述无接箍油管5在其一端的外壁一侧设有向内环凹的靠台51，且靠台51的侧壁部52设有外螺纹；所述换向阀4的端头内壁一侧设有与上述靠台51的侧壁部52配合的结合部49，结合部49具有与上述外螺纹螺合的内螺纹。但是，靠台51和结合部49的设置位置也可调换，如在换向阀的一端的外壁一侧设有向内环凹的靠台，且靠台的侧壁部设有外螺纹；而在无接箍油管的端头内壁一侧设有与上述靠台的侧壁部配合的结合部，结合部具有与上述外螺纹螺合的内螺纹。

再参阅图5，衬管密封短接3从上至下依序设有上接头31、至少一密封部32和喇叭口环套33，每个密封部32外侧环套有缸套34，且密封部32与所述冲砂管柱500的外壁面过盈配合。较佳地，所述衬管密封短接3的上接头31和喇叭口环套33之间沿轴向设有两个密封部32，而各密封部32包含上压帽321、下压帽323，以及被上、下压帽挤压于中间、与所述冲砂管柱500的外壁面过盈配合的密封胶环322。但本实用新型并不限于此实施例，设置密封部的数量可依实际情况而定，并且每个密封部32也可选择性地省略该上压帽321或下压帽323，例如位于下方的密封部32省略上压帽321，而与位于上方邻接的密封部32的下压帽323相顶抵亦可。

本实用新型的具体结构请参阅图6，无接箍油管换向阀4接设于连续冲砂装置的冲砂管柱500的两段油管之间，换向阀4具有一外径轴向等径的管状中空阀体41，阀体41内腔设有中空的阀芯42，一活塞环43滑动设置于阀体41与阀芯42之间的间隙内，一弹性机构44的一端顶抵于该活塞环43，另一端固定于该阀芯42；所述阀体41具有径向贯穿壁面的外孔410，而阀芯42上设有能经由活塞环43的移动与该外孔410连通或与该阀体42内腔连通的内孔420。

较佳地，换向阀4的阀芯42顶部具有压盖47，压盖47被一压帽46螺合于阀芯42顶部固定，而所述弹性机构44的一端固定于该阀芯42的压盖47上。当然，也可以不设置压盖47，而是在阀芯42上一体成型出一凸台，亦可固定和顶抵弹性机构44的一端，所以理应包含在本实用新型的保护范围内。

较佳地，所述活塞环43的内外两侧面均设有至少一密封圈431。

较佳地，所述阀体41的下端连接有用于连接下方无接箍油管5的连接件45。

较佳地，所述弹性机构为弹簧，也可为气压件或弹簧阻尼机构。

再请参阅图7，所述密封机构2包括与所述四通1固接的中空的密封壳体21，密封壳体21上部通过密封压盖22螺合，由密封壳体21和密封压盖22所界定的内腔中设有弹性的密封胶环23，密封胶环23上部通过压环24顶抵于该密封压盖22上；所述密封胶环23能经由密封压盖22的螺合下压而与贯穿其中的冲砂管柱500过盈配合。

进一步地，所述密封机构2在密封壳体21的径向设有贯通所述密封壳体21内腔的液流入口25，以从此入口处连接冲砂液管线，冲砂液留入密封壳体21内腔的流向如图3左侧箭头所示；而冲砂液经过冲砂，通过四通的液流出口15流出，其流出方向如图3右侧箭头所示。

上述的冲砂管柱500的串联油管组，可为一根油管，也可以是沿轴向串接的多根油管。

上述无接箍油管连续冲砂装置的安装及工作过程如下：

1、套下衬管

下冲砂管到预计砂面位置以上20m左右时，套下衬管。先将三节衬管、衬管密封短接和导引头连接紧固；选择一根Φ88.9mm无接箍油管和备用的Φ88.9mm无接箍油管短接相连，再与提升短接相连；将提升短接一端对着导引头穿过衬管，然后套过提升短接上紧衬管悬挂变扣；用吊卡缓慢提起套在一起的衬管和无接箍油管，此时无接箍油管公扣露出衬管外一段距离，用管钳和井内管柱连接紧固后，提起井内管柱，卸掉井口吊卡，将导引头扶正下入四通内，当全部衬管进入四通，衬管挂件压入四通内时，顶紧四个顶丝；卸开上端衬管悬挂变扣，提出提升短接和Φ88.9mm无接箍油管短接，并卸下来，即完成了套下衬管作业。

2、倒坐无接箍油管密封机构

用Φ73.02mm提升短接(下端配Φ88.9mm公扣)穿过无接箍油管专用密封胶环，用吊卡倒坐密封机构，砸紧各条螺栓，提出提升短接及变扣。

3、连接冲砂管线

密封机构的液流入口处连接冲砂液进口管线，四通一侧液流出口连接返出液管线。

4、下无接箍油管连续冲砂

将换向阀连接在无接箍油管的下端，并上紧丝扣。将换向阀短接下入衬管内后，然后开泵洗井冲砂，如同下管一样正常冲砂洗井(冲砂管的上端不需要连接油任、活动弯头和水龙带)。冲砂液从密封机构的液流入口进入衬管、换向阀和衬管密封短接构成的密封环空，打开换向阀内部的活塞环，使液流导入油管内部到达冲砂笔尖，然后携带泥砂上返，通过衬管和油井套管的环空进入四通的液流出口，返出到地面池子。

冲完一根无接箍油管单根，直接用卡盘卡住无接箍油管，卸下提升短接，用另一根提升短接连接一根接有换向阀的无接箍油管，连接到井内管柱上继续冲砂，不需要停泵再接冲砂单根，当换向阀进入衬管后，液流自动换向进入第二个换向阀导入油管内，关闭第一级换向阀，液流到达冲砂笔尖，从而完成不停泵套管内换向连续冲砂洗井。

5、提冲砂管，慢慢提出冲砂管柱

使用提升短接依次将无接箍油管起出，到最后一根时，用提升短接穿过衬管悬挂变扣并上紧与衬管之间的扣，将衬管一起提出。提出部分冲砂管后，要及时倒下无接箍油管连续冲砂密封机构，提出衬管，以减缓密封胶环，延长其使用寿命。注意：起出的衬管要拆卸开，便于回收使用。

本实用新型的换向阀的作用在于，当换向阀处于连续冲砂装置的密封机构和衬管密封短接之间时，泵车连接密封机构的液流入口，冲砂液通过密封机构进入由密封胶环与衬管密封短接形成的空间，由于压力作用通过所述阀体的外孔推动活塞环上行带动阀芯打开换向阀，冲砂液通过所述阀芯的内孔进入管柱实现冲砂作业；当换向阀向下移出衬管密封短接后，弹性机构由于弹性势能推动活塞环带动阀芯关闭所述内孔，液流从阀体内部通过，实现冲砂作业。接单根时，将无接箍油管坐到卡盘上，用专用短接连接一根带换向阀的无接箍油管，连接到卡盘上的无接箍油管上，实现换单根。整个过程换向阀靠压力打开，靠弹性机构弹性作用关闭，阀体本身无变径，连续冲砂过程密封效果良好。

本实用新型的优点在于：

1.本实用新型的换向阀结构新颖，设计合理，工作可靠，适用于油水井实现不停泵连续冲砂换向，解决现有连续冲砂换向阀通过密封机构易造成密封胶环和换向阀密封环损坏的问题，避免冲砂施工卡管柱事故，有利于油水井恢复正常生产。

2.本实用新型的换向阀阀体外径无变径，保证连续冲砂管柱通过无接箍油管连续冲砂密封机构和衬管密封短接的密封性能，满足不停泵连续冲砂的需要。

3.本实用新型的换向阀开启关闭工作可靠，能很好地满足连续冲砂施工的需要。

以上所举仅为本实用新型示意性的部分实施例，并非用以限制本实用新型的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无接箍油管换向阀，接设于连续冲砂装置的冲砂管柱的两段油管之间，其特征在于，所述换向阀具有一外径轴向等径的管状中空阀体，阀体内腔设有中空的阀芯，一活塞环滑动设置于阀体与阀芯之间的间隙内，一弹性机构的一端顶抵于该活塞环，另一端固定于该阀芯；所述阀体具有径向贯穿壁面的外孔，而阀芯上设有能经由活塞环的移动与该外孔连通或与该阀体内腔连通的内孔。

2.根据权利要求1所述的无接箍油管换向阀，其特征在于，所述换向阀的阀芯顶部具有压盖，压盖被一压帽螺合于阀芯顶部固定，而所述弹性机构的一端固定于该阀芯的压盖上。

3.根据权利要求1或2所述的无接箍油管换向阀，其特征在于，所述活塞环的内外两侧面均设有至少一密封圈。

4.根据权利要求1或2所述的无接箍油管换向阀，其特征在于，所述阀体的下端连接有用于连接下方油管的连接件，而阀体上端的内壁上设有与上方油管端头的外螺纹相螺接的螺纹结合部。

5.根据权利要求1或2所述的无接箍油管换向阀，其特征在于，所述弹性机构为弹簧。

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