CN210918984U - 一种井下节流测试阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种井下节流测试阀。井下节流测试阀包括竖向延伸的柱状阀体，柱状阀体的两端分别设有接头，柱状阀体内设有竖向延伸的流体通道，柱状阀体内在流体通道上设有阀芯，柱状阀体内在流体通道的一侧设有活塞腔，活塞腔内密封滑动装配有活塞，上、下两部分活塞腔的其中一个的腔壁上设有进液孔，另一个的腔壁上设有传压孔，外部环空的高压介质通过进液孔进入活塞腔可带动活塞移动，活塞腔内还设有促使活塞复位的弹性复位结构，活塞与阀芯传动连接且在被高压介质推动时带动阀芯转动实现流体通道通断。活塞腔位于流体通道的一侧，活塞作为驱动体带动阀芯转动，只需要保证活塞与活塞腔之间的滑动密封配合即可，结构简单，使用方便。

Description

一种井下节流测试阀

技术领域

本实用新型涉及一种井下节流测试阀。

背景技术

油气田勘探开发过程中经常需要通过地层测试技术来掌握地层产量和产层压力等参数，而在地层测试技术中，井下测试阀是地层测试器的核心部件，通过控制井下测试阀的打开和关闭来测得地层原始压力和地层流动能量。目前各油气田普遍使用的地层测试工具为MFE多流测试器和APR环空压力测试器。MFE多流测试器利用上提下放管柱来实现井下测试阀的打开和关闭，由于该技术需要频繁提放管柱，因此控制难度较大，使用较为不便。APR环空压力测试器通过环空加压实现井下测试阀的打开和关闭，测试阀的阀体内填充有氮气，由于氮气容易受井下温度、压力等因素的影响，因此会直接影响阀体的开启，同时，高压填充氮气存在一定的安全隐患。

为了解决APR环空压力测试器在使用时需要定时向测试阀内填充氮气的问题，申请公布号为CN107829709A的中国发明专利申请文件中公开了一种新型全通径压控测试阀，该测试阀包括阀体，阀体内设有阀芯和与阀芯传动连接的阀芯驱动体，阀芯驱动体包括驱动臂和传动芯轴，驱动臂和传动芯轴上分别设有过流通道，阀体侧壁上设有控流口，阀体内还设有复位弹簧。由于该测试阀将过流通道开设在阀芯驱动体上，阀芯驱动体本身为活动件，驱动臂和阀体之间需要满足密封滑动配合，且阀芯驱动体与阀芯之间还需要通过传动结构实现传动连接，导致测试阀整体结构复杂、装配要求高且使用可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种井下节流测试阀，以解决现有测试阀整体结构复杂、装配要求高、使用可靠性差的问题。

为实现上述目的，本实用新型井下节流测试阀的技术方案是：

井下节流测试阀包括竖向延伸的柱状阀体，柱状阀体的两端分别设有接头，柱状阀体内设有竖向延伸的流体通道，柱状阀体内还在流体通道上设置有转动轴线垂直于流体通道延伸方向的阀芯，柱状阀体内在流体通道的一侧还设有竖向延伸的活塞腔，活塞腔内密封滑动装配有活塞而将活塞腔分为上、下两部分，上、下两部分活塞腔的其中一个的腔壁上设有与外部环空连通的进液孔，另一个的腔壁上设有与流体通道连通的传压孔，外部环空的高压介质通过进液孔进入活塞腔可带动活塞移动，活塞腔内还设有促使活塞复位的弹性复位结构，活塞与阀芯传动连接且在被外部环空进入活塞腔中的高压介质推动时带动阀芯转动实现流体通道通断。

有益效果：流体通道开设在柱状阀体内，活塞腔位于流体通道的一侧，活塞作为驱动体带动阀芯转动，而流体通道独立于驱动体存在，活塞动作只用于控制流体通道的通断，只需要保证活塞与活塞腔之间的滑动密封配合即可，而活塞与活塞腔的滑动密封配合实现简单，因此使得井下节流测试阀整体结构简单，可靠性强且使用方便。

所述进液孔设置在上活塞腔的腔壁上，所述传压孔设置在下活塞腔的腔壁上。

所述流体通道偏心设置，在不改变柱状阀体径向尺寸的前提下，在柱状阀体内留出足够用于安装活塞及传动结构的安装空间。

所述流体通道具有喉口结构，所述阀芯位于喉口结构处。

所述阀芯上设有垂直于阀芯转动轴线方向延伸的过流通道。一方面阀芯原位旋转即可实现流体通道的通断，使阀芯占用较小的活动空间，另一方面在阀芯上设置过流通道还能够用于实现井下节流。

所述井下节流测试阀还包括中间传动齿轮，活塞上设有上下延伸的齿条，齿条与中间传动齿轮啮合传动，中间传动齿轮与阀芯通过棘轮棘爪结构单向传动。能够实现阀芯的单向间歇运动，结构简单，不必再通过环空保压来维持阀芯处于常开状态，使测试阀的开关操控更加方便。

所述中间传动齿轮为外齿圈结构，棘轮固定在中间传动齿轮内。这样布置能够减小中间传动齿轮与棘轮相对固定后的整体轴向尺寸，使棘轮不单独占用安装空间。

所述弹性复位结构为复位弹簧。复位弹簧结构简单，安装方便且复位效果好。

所述下活塞腔内设有用于对活塞下移行程进行限位的限位结构。通过设置限位结构来限制活塞的下移行程，保证活塞每次下移结束后阀芯都转过特定角度，从而使测试阀在开启与关闭状态之间的切换更精确。

所述下活塞腔内设有限位块，限位块构成所述限位结构。

附图说明

图1为本实用新型的井下节流测试阀的实施例的结构示意图；

图2为图1中活塞与阀芯通过棘轮棘爪结构传动连接的示意图；

图中：1-上接头；2-柱状阀体；3-流体通道；4-阀芯；5-过流通道；6-密封圈；7-传压孔；8-进液孔；9-挡台；10-活塞；11-棘爪；12-棘轮；13-复位弹簧；14-限位块；15-下接头；16-齿条；17-中间传动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的井下节流测试阀的实施例，如图1所示，包括竖向延伸的柱状阀体2，柱状阀体2的两端分别设有上接头1和下接头15，柱状阀体2内偏心设有竖向延伸的流体通道3，流体通道3中部具有喉口结构，喉口结构处设有阀芯4。柱状阀体2内在流体通道3的一侧设有竖向延伸的活塞腔，活塞腔内密封滑动装配有活塞10而将活塞腔分为上、下两部分，其中上活塞腔的腔壁上设有与外部环空连通的进液孔8，下活塞腔的腔壁上设有与流体通道3连通的传压孔7。活塞10与阀芯4传动连接，外部环空的高压介质可通过进液孔8进入上活塞腔内推动活塞10下移从而带动阀芯4转动、实现流体通道3通断。

如图2所示，传动结构包括齿轮齿条结构和棘轮棘爪结构，具体地，在活塞10上设有上下延伸的齿条16，齿条16与中间传动齿轮17啮合传动，中间传动齿轮17为外齿圈结构，内部固定有棘轮12，阀芯4上设有棘爪11。中间传动齿轮17与阀芯4通过棘轮棘爪结构单向传动，从而实现阀芯4的单向间歇运动，这样就不必通过环空保压来维持阀芯4处于常开状态，在很大程度上节约了测试成本，同时也使测试阀的开关操控更加方便，只需要通过一次打压、泄压，即可实现开井，再通过一次打压、泄压，即可实现关井。

下活塞腔内设有促使活塞10复位的复位弹簧13。环空打压时活塞10下移，复位弹簧13被压缩，环空泄压时活塞10在复位弹簧13的推动下向上移动复位。活塞10在其移动行程内具有上极限位和下极限位，活塞10在活动过程中需要满足与活塞腔密封滑动配合，因此需要保证活塞10在活塞腔内对应上极限位与下极限位之间的位置与活塞腔之间是密封滑动配合的。

阀芯4的结构有很多，在本实施例中，阀芯4为柱状，阀芯4与柱状阀体2之间间隔设有多个密封圈6从而实现二者的密封转动配合。阀芯4的转动轴线垂直于流体通道3延伸方向，阀芯4上设有垂直于阀芯4转动轴线方向延伸的过流通道5，阀芯4每转动90°可实现流体通道3通断状态的切换。阀芯4的转动角度由活塞10下移行程控制，为了保证测试阀在打开、关闭状态之间的准确切换，需要对活塞10下移行程进行限位，因此，在下活塞腔内设置有限位块14，活塞10在高压介质推动作用下向下移动，当活塞10底部抵住限位块14时停止下移，此时阀芯4正好转动90°。优选地，将限位块14设为柱状，将复位弹簧13套设在限位块14外部。上活塞腔的内腔壁上还设有用于对活塞10上移行程进行限位的挡台9，活塞10被复位弹簧13推动向上移动，当活塞10顶部抵顶挡台9时停止上移，活塞10复位。

本实用新型的井下节流测试阀在使用时通过上、下接头与测试油管连接，并随测试油管下入井内设计深度，坐封井下封隔器，安装油气井采油树，引爆射孔枪，实现地层与井筒连通，使地层内的油气进入测试油管内，此时如果井下节流测试阀处于打开状态，则地层内的油气通过测试油管流出地面，如果井下节流测试阀处于关闭状态，则井口无显示。

假设下井时阀芯4处于关闭状态，当需要开井时，打开套管闸门，向测试油管与套管之间的环空内打入介质液，在下部封隔器的封隔作用下，环空内压力逐渐升高，介质液将通过进液孔8进入活塞腔内推动活塞10下移，齿条16随活塞10一起下行，中间传动齿轮17和棘轮12同步转动，棘轮12推动棘爪11进而带动阀芯4转动，当活塞10移动至下极限位时，阀芯4正好转动90°，流体通道3实现连通，油气可在测试油管内流动，实现开井，此时，复位弹簧13被压缩。环空泄压时，活塞10在复位弹簧13作用下上移，中间传动齿轮17和棘轮12反向转动，棘爪11从棘齿上滑过，阀芯4不发生转动，因此仍然能够保持开井状态。当需要关井时，再次向环空内打压，阀芯4将保持同样的转动方向再次旋转90°，流体通道3被断开，从而实现关井。

另外，本实用新型的井下节流测试阀在实现井下开关测试的同时还可以通过改变阀芯4上的过流通道5的径向尺寸来实现井下节流，具有节流和开关测试双重作用。还可以在阀芯上设置两个垂直于阀芯转动轴线方向延伸的不同直径的过流通道，使两个过流通道的延伸方向相互垂直，通过环空打压实现不同过流通道的切换，进行测试求产。

上述实施例中，阀芯为柱状，在柱状阀芯上开设有垂直于阀芯转动轴线方向延伸的过流通道，阀芯每转过90°可切换流体通道的通断状态。在其他实施例中，还可以将阀芯中部设为板状，阀芯上不再设置过流通道，在阀芯中部转至水平状态时流体通道被断开，在阀芯中部转至竖直状态时流体通道实现连通。

上述实施例中，进液孔设置在上活塞腔的腔壁上，传压孔设置在下活塞腔的腔壁上，活塞下移时带动阀芯旋转。在其他实施例中，还可以将进液孔设置在下活塞腔的腔壁上，将传压孔设置在上活塞腔的腔壁上，使活塞上移时带动阀芯旋转，此时需要将复位弹簧及限位块均设置在上活塞腔内，环空打压时介质液通过进液孔进入下活塞腔内推动活塞上移进而带动阀芯转动，环空泄压时活塞在复位弹簧作用下向下移动，阀芯结构保持不变。

限位结构除了采用限位块之外，还可以在活塞腔的内腔壁上设置环形挡台或者限位销。弹性复位结构除了采用复位弹簧外也可以采用气囊。

上述实施例中流体通道在柱状阀体内偏心设置，在其他实施例中，还可以使流体通道的中心轴线与柱状阀体的中心轴线重合，此时需要增大柱状阀体的用于安装传动结构的部位的径向尺寸，导致柱状阀体上存在鼓起部分，在随测试油管下井时容易发生磕碰、造成损坏。

上述实施例中，流体通道具有喉口结构，阀芯安装在喉口结构处。在其他实施例中，流体通道也可以不设置喉口结构，此时在保证密封效果的前提下需要将阀芯整体轴向尺寸增大，相应地，柱状阀体对应部位的尺寸也要增大。

上述实施例中，中间传动齿轮为外齿圈结构，棘轮固定在中间传动齿轮内，好处是能够减小中间传动齿轮与棘轮相对固定后的整体轴向尺寸，使棘轮不再额外占用安装空间。在其他实施例中，也可以将棘轮固定在中间传动齿轮的一侧。

上述实施例中，活塞上设有上下延伸的齿条，齿条与中间传动齿轮啮合传动，中间传动齿轮与阀芯通过棘轮棘爪结构单向传动从而实现阀芯的单向间歇运动。在其他实施例中，还可以通过齿轮齿条机构配合单向离合器来实现活塞与阀芯的传动连接，具体地，可将齿条固定在活塞上，将齿轮通过单向离合器与阀芯固定连接，活塞向下移动时齿条随之下移，齿轮带动阀芯转动从而实现测试阀开关状态的切换；活塞向上移动时齿条随之上移，由于单向离合器的存在，齿轮反向转动将不会带动阀芯转动。

Claims (10)

1.一种井下节流测试阀，其特征是，包括竖向延伸的柱状阀体，柱状阀体的两端分别设有接头，柱状阀体内设有竖向延伸的流体通道，柱状阀体内还在流体通道上设置有转动轴线垂直于流体通道延伸方向的阀芯，柱状阀体内在流体通道的一侧还设有竖向延伸的活塞腔，活塞腔内密封滑动装配有活塞而将活塞腔分为上、下两部分，上、下两部分活塞腔的其中一个的腔壁上设有与外部环空连通的进液孔，另一个的腔壁上设有与流体通道连通的传压孔，外部环空的高压介质通过进液孔进入活塞腔可带动活塞移动，活塞腔内还设有促使活塞复位的弹性复位结构，活塞与阀芯传动连接且在被外部环空进入活塞腔中的高压介质推动时带动阀芯转动实现流体通道通断。

2.根据权利要求1所述的井下节流测试阀，其特征是，所述进液孔设置在上活塞腔的腔壁上，所述传压孔设置在下活塞腔的腔壁上。

3.根据权利要求1所述的井下节流测试阀，其特征是，所述流体通道偏心设置。

4.根据权利要求1或2或3所述的井下节流测试阀，其特征是，所述流体通道具有喉口结构，所述阀芯位于喉口结构处。

5.根据权利要求1或2或3所述的井下节流测试阀，其特征是，所述阀芯上设有垂直于阀芯转动轴线方向延伸的过流通道。

6.根据权利要求1或2或3所述的井下节流测试阀，其特征是，所述井下节流测试阀还包括中间传动齿轮，活塞上设有上下延伸的齿条，齿条与中间传动齿轮啮合传动，中间传动齿轮与阀芯通过棘轮棘爪结构单向传动。

7.根据权利要求6所述的井下节流测试阀，其特征是，所述中间传动齿轮为外齿圈结构，棘轮固定在中间传动齿轮内。

8.根据权利要求1或2或3所述的井下节流测试阀，其特征是，所述弹性复位结构为复位弹簧。

9.根据权利要求2所述的井下节流测试阀，其特征是，所述下活塞腔内设有用于对活塞下移行程进行限位的限位结构。

10.根据权利要求9所述的井下节流测试阀，其特征是，所述下活塞腔内设有限位块，限位块构成所述限位结构。

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