CN219910713U - 压力操作的双向密封的井下开关井阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压力操作的双向密封的井下开关井阀，包括外筒，外筒内部同轴设有芯轴，芯轴与外筒之间同轴设有套筒，套筒的一端依次同轴安装有锁定螺母和剪销套，剪销套上安装有剪销，剪销的中芯轴线与剪销套的中芯轴线垂直设置，剪销穿透剪销套与芯轴的外壁接触，套筒的另一端通过操作销与芯轴连接，操作销还与球阀机构连接，球阀机构连接在芯轴的一端端部。

Description

压力操作的双向密封的井下开关井阀

技术领域

本实用新型属于石油、天然气井下维修作业设备技术领域，涉及一种压力操作的双向密封的井下开关井阀。

背景技术

目前市场上的具有密封功能的关井阀密封部位多，在使用过程中常常因为密封部位多造成可能的泄漏点也多；同时主要为橡胶密封圈密封，极限高、低温密封性能差，造成作业工具在地面(低温)无法进行高压差试验；另外井下环境复杂，工具因为橡胶密封件无法承受高温及复杂介质的井况发生密封失效的问题，最终引发管柱泄漏，造成井筒污染，造成作业失败或维修频次增加的后果。

另外目前市场现有技术的关井阀在关井状态下球阀不能双向承受高压差，因此在高压、高产井中无法使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种压力操作的双向密封的井下开关井阀，解决了现有井下开关井阀存在的密封效果差及不能双向承压的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，压力操作的双向密封的井下开关井阀，包括外筒，外筒内部同轴设有芯轴，芯轴与外筒之间同轴设有套筒，套筒的一端依次同轴安装有锁定螺母和剪销套，剪销套上安装有剪销，剪销的中芯轴线与剪销套的中芯轴线垂直设置，剪销穿透剪销套与芯轴的外壁环形槽接触，套筒的另一端设有球阀机构，锁定螺母与剪销套之间同轴设有锁环。

本发明的特点还在于：

套筒与芯轴之间设有空气腔，空气腔的相对两侧分别设有密封件。

锁定螺母的外壁设有螺纹，外筒的内壁设有螺纹，锁定螺母通过剪销套顶紧套筒，锁定螺母通过螺纹与外筒连接。

球阀机构包括球阀，球阀的相对两侧分别设有环形球座A和环形球座B，球座A与套筒的一端连接，球座B与外筒连接，球阀的球面上设有两个卡接孔，球阀通过操作销与卡接孔连接。

操作销包括两个卡板，两个卡板的一端设有卡接块，两个卡板的另一端设有卡接球，两个卡接块均卡接在芯轴上，两个卡接球分别卡在两个卡接孔内。

锁环为带有缝隙的非封闭环。

本实用新型的有益效果是，本实用新提供的压力操作的双向密封的井下开关井阀，用于石油天然气井的生产、测试和维修作业过程，作业管柱中通过本专利的使用实现在井下既定位置的油管内双向隔离。可不通过循环压井作业而直接在其上部管柱内通道中携带液垫随管柱入井，大大简化作业程序。也可通过本实用新型的使用在井下实现关井防止地层压力过高时引发的井控风险。与市场同类产品相比存在结构简单，价格低，耐高低温密封性能可靠。

附图说明

图1是本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀的结构示意图；

图2是本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀中套筒的结构示意图；

图3是本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀中操作阀的结构示意图；

图4是本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀中球阀机构的结构示意图；

图5是本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀中球阀机构打开状态示意图；

图6是本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀中球阀机构关闭状态示意图；

图7是本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀中操作销与套筒配合的结构示意图；

图8是本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀中球阀机构打开时与芯轴的装配示意图；

图9是本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀中球阀机构关闭时与芯轴的装配示意图。

图中，1.上接头，2.外筒，3.锁定螺母，4.锁环，5.剪销，6.密封件，7.密封圈，8.套筒，9.芯轴，10.球座A；

11.操作销，11-1.卡板，11-2.卡接球，11-3.卡接块；

12.球阀，13.球座B，14.剪销套，15.空气腔，17.卡接孔，18.槽口，19.卡孔，20.定位槽，21.卡槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀，包括球阀机构和动力部分。如图1所示，动力部分由芯轴9及套筒8在左右两处密封件6之间形成一个空气腔15作为芯轴9位移的空间。芯轴9与外筒2之间同轴设有套筒8，套筒8上依次同轴安装有锁定螺母3和剪销套14，剪销套14上安装有剪销5，剪销5的中芯轴线与剪销套14的中芯轴线垂直设置，剪销5穿透剪销套14与芯轴9的环形槽底外壁接触，通过锁定螺母3将剪销套14、套筒8、球座A10、球阀12、球座B13压紧并安装在外筒2内，锁定螺母3与外筒2通过螺纹连接。外筒2的一端连接上接头1。锁定螺母3与剪销套14之间同轴设有锁环4。锁环4为带有缝隙的非封闭环。芯轴9的外壁上还设有用于对锁环4进行定位的定位槽20。球阀机构由球阀12、球座A10、球座B13及密封圈7、操作销11组成。

操作销11与球阀机构连接，球阀机构连接在芯轴9的一端端部环形卡槽21处。同时通过锁定螺母3上的剪销5将芯轴9与套筒8及球阀12的初始相对位置固定。

如图2所示，套筒8与球阀机构连接的一端侧壁上分别开设有两个槽口18，两个槽口18的端部设有卡孔19，球座A10安装在卡孔19内，球座B13与外筒2的连接处设有密封圈7。

如图3所示，操作销11包括两个卡板11-1，两个卡板11-1的一端设有卡接块11-3，两个卡板11-1的另一端设有卡接球11-2。

如图4所示，球阀12的相对两侧分别设有环形球座A10和环形球座B13，球座A10与套筒8的一端端部连接，球座B13与外筒2连接，球阀12的端部设有两个卡接孔17，两个卡接球11-2分别卡在两个卡接孔17内。

通过动力部分芯轴9向右位(图1中水平方向右侧)移推动操作销11从而带动球阀12转动90°实现球阀关闭；

入井前初始状态为可为球阀机构打开状态，如图5所示；也可为球阀机构关闭状态，如图6所示。

如图7所示，两个卡板11-1分别嵌装在两个槽口18处，两个卡接块11-3卡接在开设在芯轴9上的卡槽21内。

本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀的工作原理为：在球阀机构关闭状态下入井，入井前需要根据井下液柱压力等情况选择恰当的剪销5数量以固定芯轴9，以保持固定芯轴9与套筒8的相对位置不变，防止因为液柱压力或其它原因造成剪销5意外剪断。当需要打开球阀时，则需要向油管内实施加压操作，由于空气腔15的存在，所施加的压力作用在芯轴9两处密封件6处(存在压力作用面积差)将剪销5剪断芯轴9向右移动推动操作销11从而带动球阀转动90°关闭。此时芯轴9运动至最右端且锁环4收缩卡在定位槽20处，芯轴9的最终位置就被锁环4锁定无法移动了，阀12的状态也不会因为芯轴9的移动而转动。

当球阀以打开状态入井时，需要关闭球阀时工作过程中与上述球阀以关闭状态入井过程相同。

球阀12打开状态如图8所示，球阀12关闭状态如图9所示。

实施例1

压力操作的双向密封的井下开关井阀，包括外筒2，外筒2内部同轴设有芯轴9，芯轴9与外筒2之间同轴设有套筒8，套筒8的一端依次同轴安装有锁定螺母3和剪销套14，剪销套14上安装有剪销5，剪销5的中芯轴线与剪销套14的中芯轴线垂直设置，剪销5穿透剪销套14与芯轴9的外壁环形槽接触，套筒8的另一端设有球阀机构，锁定螺母3与剪销套14之间同轴设有锁环4。

实施例2

在实施例1的基础上，套筒8与芯轴9之间设有空气腔15，空气腔15的相对两侧分别设有密封件6。

实施例3

在实施例1的基础上，锁定螺母3的外壁设有螺纹，外筒2的内壁设有螺纹，锁定螺母3通过剪销套14顶紧套筒8，锁定螺母3通过螺纹与外筒2连接。

实施例4

在实施例3的基础上，球阀机构包括球阀12，球阀12的相对两侧分别设有环形球座A10和环形球座B13，球座A10与套筒8的一端连接，球座B13与外筒2连接，球阀12的球面上设有两个卡接孔17，球阀12通过操作销11与卡接孔17连接。

本实用新型采用整体式结构，油管与环控隔离密封仅上接头1与外筒2处金属密封，密封部位少，同时避免了非金属密封的不可靠性。井下连续工作时间至≥3年，工作温度≥230℃。球阀机构可保证球阀双向工作压差≥105MPa。

本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀，是一种双向密封的开关阀，随作业管柱入井，在下入过程中可在本实用新型上部携带液垫，无需循环替液作业，管柱入井后的油管试压后即可油管内继续加压操作本工具开井，因此可简化作业工艺、缩短作业时间，从而降低作业成本。同时也可通过本实用新型装置的关闭状态防止管柱入井及正式作业前因地层压力过高时引发的井控风险。

本实用新型通过油管内加压操作开/关井。通常入井时内通道为关/开状态，管柱入井到位后需要操作本装置时管内加压即可完成开/关井动作。

本实用新型压力操作的双向密封的井下开关井阀的特点为：

1.因为球阀的外部结构只有上接头1和外筒2，减少了密封位置，且上接头1和外筒2采用金属螺纹密封，提高了密封效果。

2.通过锁定螺母3和外筒2的螺纹连接，将球阀12顶紧在外筒2内部，使球阀12能够双向承压，从而使本实用新型提供的一种压力操作的双向密封的井下开关井阀能够在高压、高产井中使用。

Claims (6)

1.压力操作的双向密封的井下开关井阀，其特征在于：包括外筒(2)，外筒(2)内部同轴设有芯轴(9)，芯轴(9)与外筒(2)之间同轴设有套筒(8)，套筒(8)的一端依次同轴安装有锁定螺母(3)和剪销套(14)，剪销套(14)上安装有剪销(5)，剪销(5)的中芯轴线与剪销套(14)的中芯轴线垂直设置，剪销(5)穿透剪销套(14)与芯轴(9)的外壁环形槽接触，套筒(8)的另一端设有球阀机构，锁定螺母(3)与剪销套(14)之间同轴设有锁环(4)。

2.根据权利要求1所述的压力操作的双向密封的井下开关井阀，其特征在于：所述套筒(8)与芯轴(9)之间设有空气腔(15)，空气腔(15)的相对两侧分别设有密封件(6)。

3.根据权利要求1所述的压力操作的双向密封的井下开关井阀，其特征在于：所述锁定螺母(3)的外壁设有螺纹，外筒(2)的内壁设有螺纹，锁定螺母(3)通过剪销套(14)顶紧套筒(8)，锁定螺母(3)通过螺纹与外筒(2)连接。

4.根据权利要求3所述的压力操作的双向密封的井下开关井阀，其特征在于：所述球阀机构包括球阀(12)，球阀(12)的相对两侧分别设有环形球座A(10)和环形球座B(13)，球座A(10)与套筒(8)的一端连接，球座B(13)与外筒(2)连接，球阀(12)的球面上设有两个卡接孔(17)，球阀(12)通过操作销(11)与卡接孔(17)连接。

5.根据权利要求4所述的压力操作的双向密封的井下开关井阀，其特征在于：所述操作销(11)包括两个卡板(11-1)，两个卡板(11-1)的一端设有卡接块(11-3)，两个卡板(11-1)的另一端设有卡接球(11-2)，两个卡接块(11-3)均卡接在芯轴(9)上，两个卡接球(11-2)分别卡在两个卡接孔(17)内。

6.根据权利要求1所述的压力操作的双向密封的井下开关井阀，其特征在于：所述锁环(4)为带有缝隙的非封闭环。