CN214944159U - 一种可控式液压增力器旋转换向阀 - Google Patents

Abstract

一种可控式液压增力器旋转换向阀，包括：上接头、旋转轴、下接头、连接筒和密封组件，上接头与旋转轴连接构成主杆体，连接筒悬挂套置在旋转轴上，下接头连接在连接筒下端，旋转轴与下接头组合构成容置密封组件容腔，密封组件由下密封套、上密封套和密封锥所构成，密封锥安装在上密封套中，可与下密封套配合密封，通过旋转钻具钻杆改变上下密封套对应配合状态可控制钻杆内液流通道进行开启与封闭间的转换，在无需提升钻杆中断打捞进程的情况下，可根据工艺进程状况随时控制液压增力器启动或者停止，具有结构简单新颖，操作简捷方便，适用范围较为广泛的特点，与液压增力器配套使用，能够提高打捞效率和打捞效果。

Description

一种可控式液压增力器旋转换向阀

技术领域

本实用新型涉及一种增力器换向阀，具体涉及一种可控式液压增力器旋转换向阀。

背景技术

在海上油田开采中，生产中后期必需要对部分低产油井实施转注措施,即将这些油井由原油生产井转为水或者聚合物注入井，以优化调整井网布局，提高采油生产效率，然而，一些转注油井在经过一段时期注水或注聚调剖后，井下分注管柱内会产生并集聚大量的结垢体、腐蚀体及其聚合产物，导致井内管柱堵塞，生产中就需要及时更换井内管柱。目前，受海上采油特殊生产环境的制约和海上采油平台特定结构功能的局限，采油平台配置的修井装置额定载荷和极限负荷普遍都相对较低，而且，海上油田的油气井都为丛式分布井，包括定向井、大位移井和水平井等，在井口大力提拉打捞时，打捞管柱与套管内壁发生多点接触具有很大的摩阻作用，这些摩擦阻力反作用于打捞管柱，使现有配套的修井装置有时常规操作无法直接完成打捞上提，倒扣作业效果较差，打捞或者解卡成功率均较低，同时，修井装置的提升能力和采油平台抗震能力也进一步限制了打捞震击器大力上击作业方法的应用，海上油田井内管柱的更换打捞存在效率低、效果差的问题，已经成为海上油田生产的一个明显的制约技术环节，因此，有必要研究开发海上油田管柱更换打捞的辅助增力系统及其配套装置，并可推广应用于陆地油田的修井作业中，助力打捞接卡，提高打捞效率和打捞效果，满足油田生产需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种可通过旋转管柱自主控制开闭的液压增力器换向阀，与液压增力器配套使用，提高增力打捞效率和打捞效果。

一种可控式液压增力器旋转换向阀，包括：上接头、旋转轴、下接头、连接筒和密封组件，所述上接头与所述旋转轴固定连接构成主杆体，上端具有连接内螺纹，用以与液压增力器相连接，所述旋转轴轴体上具有变径外凸台肩，所述连接筒与所述旋转轴结构相互对应，套置在所述旋转轴上，上端内孔中设置有变径内凸台肩，所述内凸台肩与所述外凸台肩相互配合，使所述连接筒悬挂连接在所述旋转轴上，并可相对所述旋转轴转动，所述下接头固定连接在所述连接筒的下端，在所述上接头、所述旋转轴与所述下接头的连接组合体的中心轴线上具有贯通轴向的液流通道，所述旋转轴的下端与所述下接头的上端具有相互对应的配合结构，配合面上具有由所述旋转轴和所述下接头组合构成的用以容置所述密封组件的圆柱形容腔；所述密封组件由下密封套、上密封套和密封锥所构成，所述下密封套和所述上密封套为结构对应的圆筒形结构，所述下密封套的上端和所述上密封套的下端分别开设有对应配合的对称马鞍形结构，所述上密封套配合设置在所述下密封套的上端，所述下密封套可在接触端面上对所述上密封套分别形成波峰与波谷之间交错配合或者波峰与波峰之间对应配合的支撑状态，波峰与波峰之间对应配合的支撑状态较波峰与波谷之间交错配合的支撑状态可使所述上密封套相对所述下密封套抬升行程高度H，所述上密封套由防转销限位连接于所述旋转轴上，所述防转销与开设在所述上密封套上的轴向限位条孔相互配合，限制所述上密封套相对所述旋转轴转动，保持所述上密封套可相对所述旋转轴沿轴向运动，所述下密封套固定连接在所述下接头上，内孔收缩形成圆台形下密封圆周面，所述密封锥整体呈杯状结构，下端设置有径缩锥杆部，所述锥杆部的侧壁上开设有导流孔，下端端头具有与所述下密封圆周面相互对应配合的圆台形上密封圆周面，所述密封锥固定安装在所述上密封套的内孔中，所述锥杆部从所述上密封套的下端延伸出来，使得所述下密封套与所述上密封套呈波峰与波谷之间交错配合支撑状态时，所述上密封圆周面与所述下密封圆周面相互贴合密封，关闭液流通道，而所述下密封套与所述上密封套呈波峰与波峰之间对应配合的支撑状态时，所述上密封圆周面则与所述下密封圆周面相互分离密封打开，导通液流通道，同时，在所述上密封套与所述旋转轴之间设置有助力弹簧，用以在关闭液流通道时使所述上密封圆周面与所述下密封圆周面弹性贴合，保证接触面密封的可靠性。

进一步，优选所述旋转轴的下端端头和所述下接头的上端端头分别具有圆形公接头和圆形母接头，所述圆形公接头和所述圆形母接头相互对应配合并相互套接，在所述圆形母接头的内圆周上开设有旋转限位槽，在所述圆形公接头的外圆周上设置有与所述旋转限位槽对应配合的旋转定位销，所述旋转限位销镶置在所述旋转限位槽中，配合限定所述旋转轴相对所述下接头的最大旋转角度为90°，两个限位端分别对应所述下密封套对所述上密封套的2个不同支撑状态，即：所述下密封套与所述上密封套波峰与波谷之间交错配合和波峰与波峰之间对应配合的支撑状态。

进一步，优选所述下密封套的上端和所述上密封套的下端的对称马鞍形结构圆周展开形状分别为梯形波轮廓线M和梯形波轮廓线N，在所述马鞍形结构的波峰上和波谷中分别设置有形状对应的水平支撑面，以提高所述下密封套对所述上密封套支撑的稳定性，所述水平支撑面为具有圆心角a的扇面形状。

进一步，优选在所述连接筒与所述旋转轴悬挂连接的承力面之间设置有环形压垫，所述环形压垫由高强度耐磨材料制成，上下端面为光滑平面，以减小所述连接筒与所述旋转轴之间的摩擦阻力，提高所述连接筒和所述旋转轴的使用寿命。

本实用新型的有益效果是，提供一种与液控式打捞增力器配套使用的旋转换向阀，采用上下密封套对应配合的马鞍形结构，通过旋转钻具钻杆控制钻杆内液流通道进行开启与封闭间的转换，在无需提升钻杆中断打捞进程的情况下，可根据工艺进程状况随时控制液压增力器启动或者停止，工艺操控性好，控制性能稳定可靠，适用于所有无钻杆转动限制条件的打捞工艺环境，具有结构简单新颖，操作简捷方便，使用劳动强度较低，适用范围较为广泛的特点，与液压增力器配套使用，能够提升井下管柱打捞作业的机械化水平，提高打捞效率和打捞效果，满足海上油田开采生产需求。

附图说明

图1 为打开状态下的可控式液压增力器旋转换向阀结构图。

图2为图1中A-A断面剖视图。

图3为图1中B-B断面剖视图。

图4为关闭状态下的可控式液压增力器旋转换向阀结构图。

图5为图4中C- C断面剖视图。

图6为图4中D-D断面剖视图。

图7为打开状态下的密封组件结构示意图。

图8为打开状态下的密封组件结构示意图。

图9为下密封套俯视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本实用新型请求保护的技术方案做进一步描述。

一种可控式液压增力器旋转换向阀，如图1至图6所示，由上接头1、旋转轴2、下接头3、连接筒4和密封组件所述构成，所述上接头1与所述旋转轴2固定连接构成主杆体，所述旋转轴2轴体上具有变径外凸台肩，所述连接筒4与所述旋转轴2结构相互对应，套置在所述旋转轴2上，上端内孔中设置有变径内凸台肩，所述内凸台肩与所述外凸台肩相互配合，使所述连接筒4悬挂连接在所述旋转轴2上，在所述连接筒4与所述旋转轴2悬挂连接的承力面之间设置有环形压垫11，所述下接头螺纹连接在所述连接筒4的下端，所述旋转轴2的下端端头和所述下接头3的上端端头分别具有圆形公接头和圆形母接头，所述圆形公接头和所述圆形母接头相互对应配合并相互套接，在所述圆形母接头的内圆周上开设有旋转限位槽10a，在所述圆形公接头的外圆周上设置有与所述旋转限位槽10a对应配合的旋转定位销10b，所述旋转限位销10b镶置在所述旋转限位槽10a中，配合限定所述旋转轴2相对所述下接头3的最大旋转角度为90°，所述旋转轴2下端与所述下接头3上端的对接配合面上具有由所述旋转轴2的和所述下接头3组合构成的圆柱形容腔，所述密封组件，如图7和图8所示，由下密封套8、上密封套7和密封锥9所组成，所述下密封套8的上端和所述上密封套7的下端分别开设有对应配合的对称马鞍形结构，所述马鞍形结构圆周展开形状分别为梯形波轮廓线N和梯形波轮廓线M，在所述马鞍形结构的波峰上和波谷中分别设置有形状相同的水平支撑面12，如图9所示，所述水平支撑面12为圆心角a为40°的扇面形状，所述上密封套7配合设置在所述下密封套8的上端，所述下密封套8可在接触端面上对所述上密封套7分别形成波峰与波谷之间交错配合或者波峰与波峰之间对应配合的支撑状态，二者之间具有行程高差H，所述上密封套7由防转销5限位连接于所述旋转轴2上，所述防转销5与开设在所述上密封套7上的轴向限位条孔13相互配合，限制所述上密封套7相对所述旋转轴2转动，保持所述上密封套7可相对所述旋转轴2运动，所述下密封套8利用限位块6固定连接在所述下接头3上，内孔收缩形成圆台形下密封圆周面，所述密封锥9下端设置有径缩锥杆部，所述锥杆部的侧壁上开设有导流孔14，下端端头具有与所述下密封圆周面相互对应配合的圆台形上密封圆周面，所述密封锥9螺纹连接安装在所述上密封套7的内孔中，所述锥杆部从所述上密封套7的下端延伸出来，同时，在所述上密封套7与所述旋转轴2之间设置有助力弹簧15。

应用所述一种可控式液压增力器旋转换向阀进行管柱增力打捞作业，将本实施例所述旋转换向阀连接在配套液压增力器下部，所述液压增力器同时还具有配套的锚定装置，将所述旋转换向阀在如图1和图7所示下密封套8与所述上密封套7马鞍形波峰与波峰之间对应支撑状态下连同所述液压增力器一起随钻杆投送井下，此时，所述旋转换向阀的液流通道与所述液压增力器以及钻杆的液流通道相互连通，可保持井下泥浆液流的正常循环，操纵控制钻杆可进行常规的打捞操作以及其他相关的井下作业操作；当打捞钻杆遇到阻卡并且解卡困难需要启动所述液压增力器时，首先，顺时针旋转所述打捞钻杆，并同时利用配套的所述锚定装置将所述钻杆锚定在油井套管上，经过力矩转递，所述打捞钻杆的旋转带动所述旋转换向阀中由上接头1、旋转轴2、上密封套7和密封锥9组成的连接体共同转动，如图3和图5所示，所述旋转轴2上的旋转限位销10b与所述下接头3上的旋转限位槽10a配合限定了90°的最大旋转角度，所述上限位套7相对所述下限位套旋转90°时后，所述下密封套8与所述上密封套7支撑状态由图7所示的马鞍形波峰与波峰之间对应配合转变为如图4和图8所示的波峰与波谷之间交错对应配合，所述上密封套7和所述密封锥9相对所述下密封套8下落行程高差H距离，使所述密封锥9与所述下密封套8配合封闭所述旋转换向阀的液流通道，阻断井下泥浆液流循环；随后，继续向所述钻杆中施加液流泵压，液流压力将驱动所述液压增力器启动工作，对所述井下管柱实施増力拉拔，直至克服阻碍解卡管柱；之后，再将所述打捞钻杆逆时针旋转90°，将所述旋转换向阀回复到如图1和图7所示所述下密封套8与所述上密封套7马鞍形波峰与波峰之间对应配合的支撑状态，解除所述密封锥9与所述下密封套8的密封配合，恢复井下泥浆液流的正常循环，继续进行常规的打捞操作以及其他相关的井下作业操作，完成一次所述液压增力器的增力拉拔；在打捞过程中如再遇到阻卡时，还可重复通过操控所述打捞钻杆启动所述液压增力器增力拉拔，解卡后恢复进行常规打捞状态，以上过程可反复进行，直至将井下管柱打捞出井。

Claims (4)

1.一种可控式液压增力器旋转换向阀，其特征在于，包括：上接头（1）、旋转轴（2）、下接头（3）、连接筒（4）和密封组件，所述上接头（1）与所述旋转轴（2）固定连接构成主杆体，上端具有连接内螺纹，所述旋转轴（2）轴体上具有变径外凸台肩，所述连接筒（4）与所述旋转轴（2）结构相互对应，套置在所述旋转轴（2）上，上端内孔中设置有变径内凸台肩，所述内凸台肩与所述外凸台肩相互配合，使所述连接筒（4）悬挂连接在所述旋转轴上，所述下接头（3）固定连接在所述连接筒（4）的下端，在所述上接头（1）、所述旋转轴（2）与所述下接头的连接组合体的中心轴线上具有贯通轴向的液流通道，所述旋转轴（2）的下端与所述下接头（3）的上端具有相互对应的配合结构，配合面上具有由所述旋转轴（2）和所述下接头（3）组合构成的用以容置所述密封组件的圆柱形容腔；所述密封组件由下密封套（8）、上密封套（7）和密封锥（9）所构成，所述下密封套（8）和所述上密封套（7）为结构对应的圆筒形结构，所述下密封套（8）的上端和所述上密封套（7）的下端分别开设有对应配合的对称马鞍形结构，所述上密封套（7）配合设置在所述下密封套（8）的上端，所述下密封套（8）可在接触端面上对所述上密封套（7）分别形成波峰与波谷之间交错配合或者波峰与波峰之间对应配合的支撑状态，波峰与波峰之间对应配合的支撑状态较波峰与波谷之间交错配合的支撑状态可使所述上密封套（7）相对所述下密封套（8）抬升行程高度H，所述上密封套（7）由防转销（5）限位连接于所述旋转轴上，所述防转销（5）与开设在所述上密封套（7）上的轴向限位条孔（13）相互配合，限制所述上密封套（7）相对所述旋转轴（2）转动，保持所述上密封套（7）可相对所述旋转轴（2）沿轴向运动，所述下密封套（8）固定连接在所述下接头（3）上，内孔收缩形成圆台形下密封圆周面，所述密封锥（9）整体呈杯状结构，下端设置有径缩锥杆部，所述锥杆部的侧壁上开设有导流孔（14），下端端头具有与所述下密封圆周面相互对应配合的圆台形上密封圆周面，所述密封锥（9）固定安装在所述上密封套的内孔中，所述锥杆部从所述上密封套的下端延伸出来，同时，在所述上密封套（7）与所述旋转轴（2）之间设置有助力弹簧（15）。

2.如权利要求1所述一种可控式液压增力器旋转换向阀，其特征在于：所述旋转轴（2）的下端端头和所述下接头（3）的上端端头分别具有圆形公接头和圆形母接头，所述圆形公接头和所述圆形母接头相互对应配合并相互套接，在所述圆形母接头的内圆周上开设有旋转限位槽（10a），在所述圆形公接头的外圆周上设置有与所述旋转限位槽（10a）对应配合的旋转定位销（10b），所述旋转定位销（10b）镶置在所述旋转限位槽（10a）中，配合限定所述旋转轴（2）相对所述下接头（3）的最大旋转角度为90°，两个限位端分别对应所述下密封套（8）对所述上密封套（7）波峰与波谷之间交错配合和波峰和波峰之间对应配合的支撑状态。

3.如权利要求1所述一种可控式液压增力器旋转换向阀，其特征在于：所述下密封套（8）的上端和所述上密封套（7）的下端的对称马鞍形结构圆周展开形状分别为梯形波轮廓线M和梯形波轮廓线N，在所述马鞍形结构的波峰上和波谷中分别设置有形状对应的水平支撑面（12），所述水平支撑面（12）为具有圆心角a的扇面形状。

4.如权利要求1所述一种可控式液压增力器旋转换向阀，其特征在于：在所述连接筒（4）与所述旋转轴（2）悬挂连接的承力面之间设置有环形压垫（11），所述环形压垫（11）由高强度耐磨材料制成，上下端面为光滑平面。

Images