CN218376413U - 封隔器阀接头径向阀系 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种封隔器阀接头径向阀系，包括本体外壳，本体外壳上顺次设置有开启阀、单向阀以及关闭阀，开启阀的底部设置有开启阀进液通道，井内液体可经开启阀进液通道流至开启阀的底部；单向阀的底部设置有单向阀进液通道，单向阀进液通道与开启阀的中下部相连通；关闭阀的中上部设置有关闭阀进液通道，关闭阀进液通道与单向阀的中部相连通；关闭阀的中部设置有进液通道，关闭阀的中下部设置有返液通道，进液通道和返液通道分别与胶筒相连通。本实用新型结构设计巧妙，可以使阀芯安装和工作时，密封圈不被剪切损坏，密封可靠；关闭阀阀芯结构为分体阶梯状，使关闭阀单向压差控制，关闭压力准确，关闭可靠。

Description

封隔器阀接头径向阀系

技术领域

本实用新型涉及石油天然气固完井工具技术领域，尤其涉及一种封隔器阀接头径向阀系。

背景技术

固井用套管外封隔器实现坐封是由控制阀系通过压力变化，使封隔器胶筒膨胀，实现井眼环密封，达到封隔地层的目的。控制阀系是套管外封隔器的核心控制系统，是封隔器进液通道、压力控制系统和密封系统的集成结构，影响着工具的膨胀效果以及对地层有效封隔的程度，是管外封隔完井工艺技术成功应用的保证。

由控制阀系和封隔器胶筒组成的套管外封隔器，广泛应用在水平井的固完井中，主要是对产层进行有效封隔，避免层段之间互窜，同时为后期的生产控制和增产改造提供基础。常规的封隔器控制阀系繁杂，易造成各阀之间动作不连续，液流通道无法传递或封闭液体；而由二组阀组成的阀系，若一组阀失效，则造成控制阀系整体失效。

授权公告号为CN204082090U的中国专利，公开了一种套管外封隔器控制阀系，包括分别设于阀本体上的锁紧阀、单流阀以及限压阀，锁紧阀阀孔底部与进液通道Ⅰ相通，锁紧阀阀孔通过进液通道Ⅱ与单流阀阀孔底部相通，单流阀阀孔通过进液通道Ⅲ与限压阀阀孔相通，限压阀阀孔与连通封隔器胶筒膨胀腔的进液通道Ⅳ相通，限压阀阀孔的底部与连通胶筒的返液通道相通。此专利的每组阀结构简单，各阀开启灵活；锁紧阀和单流阀的双重断流、单流作用，防止胶筒中液体返流，实现永久密封。但是，此封隔器控制阀系安装不便，另外，在安装及使用时，由于各个阀杆需要在阀孔内移动，因此阀杆上的密封圈容易损坏，从而造成密封不可靠。

实用新型内容

本实用新型提供了一种封隔器阀接头径向阀系，具有安装方便、密封圈不易损坏，密封可靠的效果。具体技术方案如下：

一种封隔器阀接头径向阀系，其中，包括本体外壳，本体外壳上顺次设置有开启阀、单向阀以及关闭阀，开启阀的底部设置有开启阀进液通道，管柱内液体可经开启阀进液通道流至开启阀的底部；单向阀的底部设置有单向阀进液通道，单向阀进液通道与开启阀的中下部相连通；关闭阀的中上部设置有关闭阀进液通道，关闭阀进液通道与单向阀的中部相连通；关闭阀的中部设置有进液通道，关闭阀的中下部设置有返液通道，进液通道和返液通道分别与胶筒相连通。

进一步，本体外壳上设置有开启阀阀孔、单向阀阀孔以及关闭阀阀孔，关闭阀阀孔为通孔，开启阀阀体、单向阀阀体以及关闭阀阀体分别容置在开启阀阀孔、单向阀阀孔以及关闭阀阀孔内，以形成开启阀、单向阀以及关闭阀。

进一步，开启阀阀体包括开启阀阀芯，开启阀阀芯置于开启阀阀孔中，开启阀阀芯上部为杆状，开启阀阀芯上部与开启阀压帽相连，开启阀压帽与开启阀阀孔的入口相连；开启阀压帽上设置有通孔，杆状的上端设置有开启阀弹性挡环，开启阀阀芯的上端和开启阀弹性挡环压容置在开启阀压帽的通孔中；开启阀阀芯的下部为阶梯形状，开启阀阀孔的下端为与开启阀阀芯的下部配合的阶梯孔，开启阀阀芯下部的阶梯形状的两端分别设置有开启阀上密封圈和开启阀下密封圈。

进一步，开启阀阀芯与开启阀压帽通过开启阀销钉相连；开启阀阀芯上部套设有开启阀弹簧，开启阀弹簧的一端与开启阀压帽相连，开启阀弹簧的另一端与开启阀阀芯下部的阶梯形状相连。

进一步，单向阀阀体包括单向阀阀芯，单向阀阀芯容置于单向阀阀孔中；单向阀阀芯上设置有盲孔，盲孔内容置有单向阀弹簧，单向阀弹簧的一端与单向阀阀芯相连，另一端与单向阀压帽相连，单向阀压帽与单向阀阀孔的上端相连。

进一步，单向阀阀芯为阶梯状，单向阀阀芯的小直径端设有单向阀阀芯密封圈，单向阀阀芯的缩径锥面处设有单向阀阀芯密封带，单向阀阀孔的下部为与单向阀阀芯相配合的阶梯孔。

进一步，关闭阀阀体包括相连的关闭阀上阀芯和关闭阀下阀芯，关闭阀上阀芯与关闭阀上压帽相连，关闭阀上压帽与关闭阀阀孔的上端相连；关闭阀下阀芯与关闭阀下压帽相连，关闭阀下压帽与关闭阀阀孔的下端相连。

进一步，关闭阀上阀芯与关闭阀下阀芯相连的一端为上大下小的阶梯状，关闭阀下阀芯远离关闭阀上阀芯的一端为上小下大的阶梯状，关闭阀阀孔为与关闭阀上阀芯和关闭阀下阀芯相配合的双向阶梯通孔。

进一步，关闭阀上阀芯与关闭阀下阀芯的阶梯状表面设置有密封圈，关闭阀上阀芯与关闭阀下阀芯的阶梯状的缩径锥面处设置有密封带。

进一步，关闭阀阀孔最小直径处与关闭阀进液通道相通；关闭阀阀孔下端的缩径锥面处的下方与胶筒进液通道相连通；关闭阀下压帽、关闭阀下阀芯、以及关闭阀阀孔围设形成有关闭阀返液腔室，返液通道与返液腔室相通。

本实用新型结构设计巧妙，可以使阀芯安装和工作时，密封圈不被剪切损坏，阀芯使用密封圈和锥面弹性体密封带的复合密封，密封可靠；关闭阀阀芯结构为分体阶梯状，使关闭阀单向压差控制，关闭压力准确，关闭可靠；关闭阀加工成双向通孔，另一端压帽可更换，试压、压力监测、检测方便。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型的封隔器阀接头径向阀系的初始状态示意图；

图2为本实用新型的封隔器阀接头径向阀系的工作状态示意图；

图3为本实用新型的封隔器阀接头径向阀系的关闭状态示意图；

图4为本实用新型的封隔器阀接头径向阀系的开启阀阀芯的剖面图；

图5为本实用新型的封隔器阀接头径向阀系的单向阀阀芯的剖面图；

图6为本实用新型的封隔器阀接头径向阀系的关闭阀上阀芯和关闭阀下阀芯的连接示意图。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、功能以及具体设计方案，下面结合附图，对本实用新型的封隔器阀接头径向阀系作进一步详细的描述。

如图1-6所示，本实用新型的封隔器阀接头径向阀系包括本体外壳1，本体外壳1上顺次设置有开启阀、单向阀以及关闭阀，开启阀的底部设置有开启阀进液通道22，管柱内液体可经开启阀进液通道22流至开启阀的底部；单向阀的底部设置有单向阀进液通道23，单向阀进液通道23与开启阀的中下部相连通；关闭阀的中上部设置有关闭阀进液通道24，关闭阀进液通道24与单向阀的中部相连通；关闭阀的中部设置有胶筒进液通道25，关闭阀的中下部设置有返液通道26，胶筒进液通道25和返液通道26分别与胶筒相连通。

本实施例的本体外壳1上设置有开启阀阀孔19、单向阀阀孔20以及关闭阀阀孔21，关闭阀阀孔21为通孔，开启阀阀体、单向阀阀体以及关闭阀阀体分别容置在开启阀阀孔19、单向阀阀孔20以及关闭阀阀孔21内，以形成开启阀、单向阀以及关闭阀。

具体来说，如图1和图4所示，开启阀阀体包括开启阀阀芯5，开启阀阀芯5置于开启阀阀孔19中，开启阀阀芯5上部为杆状，开启阀阀芯5上部与开启阀压帽3相连，开启阀压帽3与开启阀阀孔19的入口相连；开启阀压帽3上设置有通孔，杆状的上端设置有挡环槽，挡环槽内设置有开启阀弹性挡环18，开启阀阀芯5的上端和开启阀弹性挡环18压缩后一起容置在开启阀压帽3的通孔中，开启阀阀芯5与开启阀压帽3通过开启阀销钉4连接并限制开启阀阀芯5与开启阀压帽3的相对位置；开启阀阀芯5的下部为上大下小的阶梯形状，开启阀阀孔19的下端为与开启阀阀芯5的下部配合的阶梯孔，开启阀阀芯5下部的阶梯形状的两端分别设置有开启阀上密封圈6和开启阀下密封圈27。由于开启阀阀芯5的下端为阶梯形状，因此开启阀阀芯5在安装时和工作过程中，可以避免开启阀下密封圈27被剪切损坏。

值得注意的是，开启阀阀芯5上部套设有开启阀弹簧2，开启阀弹簧2的一端与开启阀压帽3相连，开启阀弹簧2的另一端与开启阀阀芯5下部的阶梯形状相连，当完成液体传递后，开启阀阀芯5和开启阀弹性挡环18在开启阀弹簧2作用下下移，并将开启阀阀芯5推到开启阀阀孔19最下端的位置，实现单向阀进液通道23关闭。

如图1和图5所示，单向阀阀体包括单向阀阀芯10，单向阀阀芯10容置于单向阀阀孔20中；单向阀阀芯10上设置有盲孔，盲孔内容置有单向阀弹簧8，单向阀弹簧8的一端与单向阀阀芯10相连，另一端与单向阀压帽9相连，单向阀压帽9上设置有弹簧固定柱，单向阀弹簧8套设在弹簧固定柱上。单向阀压帽9与单向阀阀孔20的上端螺纹连接。

值得注意的是，本实施例的单向阀阀芯10为阶梯状，单向阀阀芯10的小直径端设有单向阀阀芯密封圈28，单向阀阀芯10的缩径锥面处设有单向阀阀芯密封带32，优选的，单向阀阀芯密封带32采用硫化橡胶或软金属或金属粘接密封。单向阀阀孔20的下部为与单向阀阀芯10相配合的阶梯孔，单向阀阀孔20的缩径处为凡尔座，凡尔座设在单向阀阀孔20与关闭阀进液通道24的下部，关闭阀进液通道24与单向阀阀孔20的中部相通。

单向阀进液通道23与单向阀阀孔20的底部连通，当来自单向阀进液通道23的液体达一定的压力值时，因液体的压力单向阀弹簧8而压缩，此时单向阀阀芯10进行上移，使单向阀进液通道23与关闭阀进液通道24液路相通；高压液体经单向阀进液通道23、单向阀阀孔20以及关闭阀进液通道24进入关闭阀阀孔21内。

如图1和图6所示，关闭阀阀体包括相连的关闭阀上阀芯12和关闭阀下阀芯16，优选的，关闭阀上阀芯12和关闭阀下阀芯16采用螺纹连接。关闭阀上阀芯12上部为杆状，关闭阀上阀芯12上部与关闭阀上压帽11相连，关闭阀上压帽11与关闭阀阀孔21的上端螺纹连接；关闭阀上压帽11上设置有通孔，关闭阀上压帽11的内圆面与关闭阀销钉座14的外圆面相配合；关闭阀销钉座14的内圆面与关闭阀上阀芯12的杆状端部的外圆面相配合，通过关闭阀销钉13把关闭阀销钉座14与关闭阀上阀芯12销接在一起，从而限制关闭阀上阀芯12与关闭阀上压帽11的相对位置。关闭阀下压帽17与关闭阀阀孔21的下端螺纹连接。

关闭阀上阀芯12与关闭阀下阀芯16相连的一端为上大下小的阶梯状，关闭阀下阀芯16远离关闭阀上阀芯12的一端为上小下大的阶梯状，关闭阀阀孔21为与关闭阀上阀芯12和关闭阀下阀芯16相配合的双向阶梯通孔，即关闭阀阀孔21的中间部位的直径小于两端的直径，在安装时，分别从关闭阀阀孔21两端装入关闭阀上阀芯12和关闭阀下阀芯16。

关闭阀上阀芯12上部设有关闭阀上阀芯密封圈15，在关闭阀上阀芯12下端缩径锥面处设有关闭阀上阀芯密封带33。关闭阀下阀芯16的中部设有关闭阀下阀芯上密封圈29和关闭阀下阀芯下密封圈30；在关闭阀下阀芯16的缩径锥面处设有关闭阀下阀芯密封带34。

关闭阀阀孔21与关闭阀上阀芯12和关闭阀下阀芯16所形成的空间通道构成关闭阀进液腔室；关闭阀进液通道24和胶筒进液通道25分别与关闭阀进液腔室相通，本实施例的关闭阀进液通道24设置在关闭阀阀孔21最小直径处，胶筒进液通道25设置在关闭阀阀孔21下端的缩径锥面处的下方；关闭阀下压帽17、关闭阀下阀芯16、以及关闭阀阀孔21围设形成有关闭阀返液腔室，返液通道26与返液腔室相通。

本体外壳1的两端设有螺纹，所述螺纹一端与套管外封隔器的胶筒端部连接，另一端与套管连接。

本实用新型在使用时，本体外壳1与封隔器胶筒组成一体，形成一套完整的套管外封隔器，与套管串连接下入井中，参照图1，开启阀、单向阀均处于关闭状态，关闭阀处于打开状态，此时，开启阀进液通道22和单向阀进液通道23不连通，关闭阀进液通道24和胶筒进液通道25连通，返液通道26与关闭阀中下部连通，没有液体进入。

工作状态参照图2，当套管外封隔器下入工作位置后，用高压泵通过井口打压固井液后，液体流经开启阀由进液通道进入开启阀底部，对开启阀阀芯5底部产生向上的推力，开启阀阀芯5在固井液压力达到一定压力值时，开启阀销钉4将被剪断，开启阀阀芯5与开启阀弹性挡环18将上移，进液通道与单向阀进液通道23连通，液体再经单向阀进液通道23流向单向阀，固井液流至单向阀阀芯10的底部，单向阀弹簧8因固井液的压力而压缩，单向阀阀芯10上移，液体通过单向阀阀孔20流入关闭阀进液通道24，然后流入关闭阀进液腔室，再经过关闭阀进液腔室进入胶筒进液通道25后，最终进入封隔器胶筒膨胀腔，使胶筒膨胀与井壁紧密接触形成坐封，使关闭阀进液工作，胶筒内的固井液经返液通道26进入关闭阀底部。

所述的关闭阀的关闭状态如图3所示，胶筒内固井液经返液通道26进入关闭阀下阀芯16底部，固井液使关闭阀下阀芯16的底部压力增大，使关闭阀下阀芯16与关闭阀上阀芯12下端的压力大于关闭阀下阀芯16上端的压力，当固井液的压力达到一定值时，关闭阀销钉13被关闭阀销钉座14剪断，此时关闭阀上阀芯12和关闭阀下阀芯16上移，关闭阀进液通道24与胶筒进液通道25被关闭阀下阀芯16分开，胶筒进液通道25被关闭，固井液被阻断。

此时，开启阀阀芯5和开启阀弹性挡环18在开启阀弹簧2的压力作用下进行下移，开启阀阀芯5到达开启阀阀孔19最下端时，由开启阀阀孔19下端的端面限位，此时，单向阀进液通道23关闭，开启阀弹性挡环18下移后，开启阀弹性挡环18移出开启阀压帽3下端的端面，开启阀弹性挡环18恢复弹性，开启阀弹性挡环18的外径增大后使开启阀压帽3下端挡住开启阀弹性挡环18后，使开启阀弹性挡环18不能上移，同时开启阀弹性挡环18卡住开启阀阀芯5也不能上移，也致使开启阀不能再次打开从而形成关闭。同时，单向阀阀芯10在单向阀弹簧8的压力作用下，使单向阀阀芯10下移后回到初始位置，从而单向阀关闭。

本实用新型结构设计巧妙，可以使阀芯安装和工作时，密封圈不被剪切损坏，阀芯使用密封圈和锥面弹性体密封带的复合密封，密封可靠；关闭阀阀芯结构为分体阶梯状，使关闭阀单向压差控制，关闭压力准确，关闭可靠；关闭阀加工成双向通孔，另一端压帽可更换，试压、压力监测、检测方便。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，包括本体外壳，本体外壳上顺次设置有开启阀、单向阀以及关闭阀，开启阀的底部设置有开启阀进液通道，井内液体可经开启阀进液通道流至开启阀的底部；单向阀的底部设置有单向阀进液通道，单向阀进液通道与开启阀的中下部相连通；关闭阀的中上部设置有关闭阀进液通道，关闭阀进液通道与单向阀的中部相连通；关闭阀的中部设置有进液通道，关闭阀的中下部设置有返液通道，进液通道和返液通道分别与胶筒相连通。

2.如权利要求1所述的封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，本体外壳上设置有开启阀阀孔、单向阀阀孔以及关闭阀阀孔，关闭阀阀孔为通孔，开启阀阀体、单向阀阀体以及关闭阀阀体分别容置在开启阀阀孔、单向阀阀孔以及关闭阀阀孔内，以形成开启阀、单向阀以及关闭阀。

3.如权利要求2所述的封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，开启阀阀体包括开启阀阀芯，开启阀阀芯置于开启阀阀孔中，开启阀阀芯上部为杆状，开启阀阀芯上部与开启阀压帽相连，开启阀压帽与开启阀阀孔的入口相连；开启阀压帽上设置有通孔，杆状的上端设置有开启阀弹性挡环，开启阀阀芯的上端和开启阀弹性挡环压容置在开启阀压帽的通孔中；开启阀阀芯的下部为阶梯形状，开启阀阀孔的下端为与开启阀阀芯的下部配合的阶梯孔，开启阀阀芯下部的阶梯形状的两端分别设置有开启阀上密封圈和开启阀下密封圈。

4.如权利要求3所述的封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，开启阀阀芯与开启阀压帽通过开启阀销钉相连；开启阀阀芯上部套设有开启阀弹簧，开启阀弹簧的一端与开启阀压帽相连，开启阀弹簧的另一端与开启阀阀芯下部的阶梯形状相连。

5.如权利要求2所述的封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，单向阀阀体包括单向阀阀芯，单向阀阀芯容置于单向阀阀孔中；单向阀阀芯上设置有盲孔，盲孔内容置有单向阀弹簧，单向阀弹簧的一端与单向阀阀芯相连，另一端与单向阀压帽相连，单向阀压帽与单向阀阀孔的上端相连。

6.如权利要求5所述的封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，单向阀阀芯为阶梯状，单向阀阀芯的小直径端设有单向阀阀芯密封圈，单向阀阀芯的缩径锥面处设有单向阀阀芯密封带，单向阀阀孔的下部为与单向阀阀芯相配合的阶梯孔。

7.如权利要求2所述的封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，关闭阀阀体包括相连的关闭阀上阀芯和关闭阀下阀芯，关闭阀上阀芯与关闭阀上压帽相连，关闭阀上压帽与关闭阀阀孔的上端相连；关闭阀下压帽与关闭阀阀孔的下端相连。

8.如权利要求7所述的封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，关闭阀上阀芯与关闭阀下阀芯相连的一端为上大下小的阶梯状，关闭阀下阀芯远离关闭阀上阀芯的一端为上小下大的阶梯状，关闭阀阀孔为与关闭阀上阀芯和关闭阀下阀芯相配合的双向阶梯通孔。

9.如权利要求8所述的封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，关闭阀上阀芯与关闭阀下阀芯的阶梯状表面设置有密封圈，关闭阀上阀芯与关闭阀下阀芯的阶梯状的缩径锥面处设置有密封带。

10.如权利要求8所述的封隔器阀接头径向阀系，其特征在于，关闭阀阀孔最小直径处与关闭阀进液通道相通；关闭阀阀孔下端的缩径锥面处的下方与胶筒进液通道相连通；关闭阀下压帽、关闭阀下阀芯、以及关闭阀阀孔围设形成有关闭阀返液腔室，返液通道与返液腔室相通。

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