機械控制油田井下多次開關閥及開關工具的製作方法

2023-10-05 01:24:39

專利名稱：機械控制油田井下多次開關閥及開關工具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種油田採油井生產作業用的機械控制油田井下多次開關 閥及開關工具。
背景技術：
目前，在油田生產的井下作業中， 一般是通過投鋼球蹩壓打開或關閉流體 控制閥以及通過鋼絲作業打開或關閉流體控制閥。這些閥只能打開 一次或關閉 一次，不能實現多次開關，因此無法滿足油水井多層段分層處理或油井分層找 隔水的技術要求，也不能應用於水平井。

實用新型內容
本實用新型的目的在於提供一種機械控制油田井下多次開關閥，其結構簡 單，與開關工具配合使用可以實現井下多次打開和關閉搡作，開關靈活，能夠 滿足油水井多層段分層處理或油井分層找隔水的技術要求，可應用於水平井， 使用方便。
本實用新型的另一個目的是提供一種與所述機械控制油田井下多次開關閥 配套使用的專用開關工具，其結構簡單，易於製造，與開關閥配合使用可以多 次打開和關閉閥門，操作十分方便。
本實用新型的目的是這樣實現的 一種機械控制油田井下多次開關閥，包 括管狀殼體，殼體的兩端具有上、下接頭，殼體上部管壁上設置著外出液孔， 靠近上接頭的殼體內呈滑動密封配合設置著滑套，滑套的上部管壁上由上到下 間隔設置著上、中、下三道密封擋圈，上、中密封擋圈之間的滑套壁上設置著 內出液孔，下密封擋圈下方的滑套外圓周面上設置著二者開口相對間隔交錯布 置的上、下軌道槽，上軌道槽為棘齒形槽，下軌道槽由交錯布置的長槽和短槽 構成；殼體中部外壁上設置著軌道銷，當開關閥處於關閉狀態時，外出液孔位 於中、下密封擋圈之間，軌道銷內側端位於長槽下端內；滑套內設置著環形嵌 槽，嵌槽上端面為圓錐面，嵌槽下端為套裝在滑套內的嵌槽推力軸承，嵌槽推 力軸承的外徑大於嵌槽的內徑，滑套下部內套裝著芯套，二者通過螺紋相連， 芯套上端與嵌槽推力軸承下端面相抵，滑套下端處的芯套外周壁上套裝著上推 力軸承，在上推力軸承與下接頭內端面之間的芯套上套裝著彈簧。
一種與所述開關閥配套使用、對其進行開啟和關閉的專用開關工具，該開 關工具包括一中心管，中心管的上、下端為螺紋接頭，中心管中部的軸向外周 壁上對稱設置著凹槽，凹槽內分別豎直設置著壓縮彈簧，壓縮彈簧上分別扣裝 著嵌瓦，嵌瓦的兩端分別具有向外延伸的定位凸臺，嵌瓦兩端的中心管上分別
通過螺紋連接套裝著上、下壓套，嵌瓦兩端的定位凸臺分別卡入上、下壓套端 部內，嵌瓦頂面之間的距離大於上、下壓套的外徑，嵌瓦的長短及直徑均與所 述嵌槽的長短及內徑相配合。
本實用新型開關閩的使用方法如下(以水平井為列)將若干個處於初始
關閉狀態的開關閩與油管及液壓座封封隔器等配套工具按要求連接下入井中。 座好井口後，從油管蹩壓座封封隔器。下入開關工具，開關工具下入油管後，
嵌瓦下的彈簧被壓縮，嵌瓦收縮。當開關工具進入目標閥滑套內的嵌槽時，嵌 瓦在彈簧的作用下張開，嵌入開關閥滑套的嵌槽裡。繼續下放管柱給工具一個 向下(前)的推力，這個推力由嵌瓦傳給嵌槽推力軸承和芯套，芯套通過螺紋 與滑套相連，帶動滑套向前移動。滑套下段外表面上有軌道槽，軌道銷上段插 入軌道槽，下段固定在殼體裡。滑套向前滑動時與軌道銷發生相對運動，當上 軌道槽的上端接觸軌道銷時，由於上軌道槽軌道形狀的限制，滑套要發生一定 角度的轉動，嵌槽推力軸承和上推力軸承使得滑套的轉動容易實現。在此過程 中，軌道銷在滑套的軌道槽裡由原來的長槽下端相對運動至上軌道槽的頂端， 滑套停止移動。此過程也是開關閥彈簧不斷被壓縮的過程。然後上提油管使嵌 瓦離開嵌槽，在開關閥彈簧彈力的作用下，滑套向後移動。在此過程中同樣由 於軌道形狀的限制，滑套要發生一定角度的轉動，最後軌道銷在滑套的軌道槽 裡由上軌道槽的頂端相對運動至短槽的下端，此時滑套上的內出液孔與殼體上 的外出液孔連通，閥處於打開狀態。最後提出開關工具。如果需要關閉此閥， 方法同上。即下入此閥的開關工具，待開關工具進入該閩時管柱停止下行，繼 續下放管柱重量，給滑套施加一定的推力，然後提出開關工具。在此過程中由 於滑套的運動，軌道銷由短槽下端相對運動至另外一個長槽的下端，滑套又回 到開關閥處於關閉狀態時的初始位置，殼體上的外出液孔被封閉，閥又被關上。 如此往復，任何一個閥都可以被多次打開、關閉，因此用這種閥組成的管柱可 以滿足多層段分層處理或找隔水作業要求。本實用新型適用於油田水平井、直 井及大斜度井的一趟管柱多層段分層處理及找水、隔水作業。本實用新型開關 閥結構簡單，與開關工具配合使用可以實現井下多次打開和關閉操作，開關靈 活，能夠滿足油水井多層段分層處理或油井分層找隔水的技術要求，可應用於 水平井，使用方便。本實用新型所述的專用開關工具，其結構簡單，易於製造, 與開關閥配合使用可以多次打開和關閉閥門，操作十分方便。

下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1為本實用新型的主視半剖面結構示意圖； 圖2為圖1中上、下軌道槽的部分展開圖3為本實用新型開關工具的主視半剖面結構示意圖4為本實用新型開關閥用開關工具打開時的結構示意圖5為本實用新型使用狀態圖。
具體實施方式
一種機械控制油田井下多次開關閥，如圖l所示，包括管狀殼體l，殼體l 的兩端具有上、下接頭。殼體1上部管壁上設置著外出液孔5，靠近上接頭的殼 體1內呈滑動密封配合設置著滑套9,滑套9的上部管壁上由上到下間隔設置著 上、中、下三道密封擋圈2、 4、 6，上、中密封擋圈2、 4之間的滑套壁上設置 著內出液孔3。如圖l、圖2所示，下密封擋圈6下方的滑套9外圓周面上設置 著二者開口相對間隔交錯布置的上、下軌道槽，上軌道槽為棘齒形槽18，下軌 道槽由交錯布置的長槽IO和短槽構成。如圖2所示，長、短槽之間的滑套外壁 上端面均為相互平行的斜面，相鄰的長、短槽分別位於棘齒形槽棘齒尖部的兩 側。殼體l中部外壁上設置著軌道銷12。如圖1所示，當開關閥處於關閉狀態 時，外出液孔5位於中、下密封擋圈4、 6之間，軌道銷12內側端位於長槽10 下端內。當滑套9運動時，軌道銷12相對於滑套做反向運動，由於棘齒形槽18 的齒間連接面為斜面，這樣軌道銷12就會沿著該斜面滑動，實際效果是滑套9 與殼體1之間產生相對轉動，長、短槽之間的滑套外壁上端面為相互平行的斜 面便於軌道銷12從長槽內滑動到短槽內。滑套9中部內設置著環形嵌槽7,嵌 槽7上端面為圓錐面，嵌槽7下端為套裝在滑套9內的嵌槽推力軸承8,嵌槽推 力軸承8的外徑大於嵌槽7的內徑，即嵌槽推力軸承8所處的滑套內徑大於嵌 槽7的內徑。滑套9下部內套裝著芯套11，滑套9與芯套11之間通過螺紋相連， 這樣當芯套11運動時就會帶動滑套9運動。芯套11上端與嵌槽推力軸承8下 端面相抵。滑套下端處的芯套ll外周壁上套裝著上推力軸承13,在上推力軸承 13與下接頭16內端面之間的芯套11上套裝著彈簧14。在彈簧14與下接頭16 內端面之間的芯套11上還套裝著下推力軸承15。這樣更便於滑套9的轉動。
一種與所述開關閩配套使用、對其進行開啟和關閉的專用開關工具，如圖3 所示，該開關工具包括一中心管19，中心管19的上、下端為螺紋接頭，中心管 l9中部的軸向外周壁上對稱設置著凹槽，凹槽內分別豎直設置著壓縮彈簧22， 壓縮彈簧22上分別扣裝著嵌瓦21，嵌瓦21的兩端分別具有向外延伸的定位凸 臺，嵌瓦n兩端的中心管19上分別通過螺紋連接套裝著上、下壓套20、 23， 嵌瓦21兩端的定位凸臺分別卡入上、下壓套20、 23端部內，嵌瓦21頂面之間 的距離大於上、下壓套20、 23的外徑，嵌瓦21的長短及直徑均與所述嵌槽7 的長短及內徑相配合。靠近中心管19上端的嵌瓦21端面為錐形表面，靠近中 心管19下端的嵌瓦21另 一端面為平直表面。
本實用新型開關閥的開關原理及使用方法如下(以水平井為列)將若干
個處於初始關閉狀態的(見圖1)本實用新型井下多次開關閥與油管及液壓座封 封隔器等配套工具按要求連接下入井中(每個閥滑套內的嵌槽長度都不相同，
越接近油井底部的嵌槽越長，每個閩28都配有一個開關工具，其嵌瓦長度與對 應閥嵌槽的長度相匹配)，管柱結構如圖5所示。
座好井口後，從油管26蹩壓座封封隔器27。下入希望打開閥的開關工具， 開關工具下入油管26後，嵌瓦21下的彈簧22被壓縮，嵌瓦21收縮。當開關 工具進入目標閥28滑套內的嵌槽7中時，嵌瓦21在彈簧22的作用下張開，嵌 入開關閥滑套的嵌槽7裡。繼續下放管柱給工具一個向下(前)的推力，這個 推力由嵌瓦21傳給嵌槽推力軸承8和芯套11，芯套11通過螺紋與滑套9相連， 帶動滑套9向前移動。滑套9下段外表面上有軌道槽(如圖2所示)，軌道銷12 上段插入軌道槽，下段固定在殼體裡。滑套9向前滑動時與軌道銷12發生相對 運動，當上軌道槽18的頂端接觸軌道銷12時，由於上軌道槽18軌道形狀的限 制，滑套9要發生一定角度的轉動，嵌槽推力軸承8和上推力軸承使得滑套9 的轉動容易實現。在此過程中，軌道銷12在滑套9的軌道槽裡由原來的長槽10 下端相對運動至上軌道槽18的上端，滑套9停止移動。此過程也是開關閥彈簧 14不斷被壓縮的過程。然後上提油管26使嵌瓦21離開嵌槽7,在開關閥彈簧 14彈力的作用下，滑套9向後移動。在此過程中同樣由於軌道形狀的限制，滑 套9要發生一定角度的轉動，最後軌道銷12在滑套的上軌道槽裡相對運動至短 槽的下端，此時滑套9上的內出液孔3與殼體上的外出液孔5連通，如圖4所 示，閥處於打開狀態。最後提出開關工具。
如果需要關閉此閥，方法同上。即下入此閥的開關工具，待開關工具進入 該閥時管柱停止下行，繼續下放管柱重量，給滑套施加一定的推力，然後提出 開關工具。在此過程中由於滑套9的運動，軌道銷12由短槽下端相對運動至另 外一個長槽的下端，滑套9又回到圖1所示的位置，殼體上的外出液孔5被封 閉，閥又被關上。如此往復，任何一個閥都可以被多次打開、關閉，因此用這 種閥組成的管柱可以滿足多層段分層處理或找隔水作業要求，特別適用於水平 井。
權利要求1、一種機械控制油田井下多次開關閥，包括管狀殼體(1)，其特徵是殼體(1)的兩端具有上、下接頭，殼體(1)上部管壁上設置著外出液孔(5)，靠近上接頭的殼體(1)內呈滑動密封配合設置著滑套(9)，滑套(9)的上部管壁上由上到下間隔設置著上、中、下三道密封擋圈(2)、(4)、(6)，上、中密封擋圈(2)、(4)之間的滑套壁上設置著內出液孔(3)，下密封擋圈(6)下方的滑套(9)外圓周面上設置著二者開口相對間隔交錯布置的上、下軌道槽，上軌道槽為棘齒形槽(18)，下軌道槽由交錯布置的長槽(10)和短槽構成；殼體(1)中部外壁上設置著軌道銷(12)，當開關閥處於關閉狀態時，外出液孔(5)位於中、下密封擋圈(4)、(6)之間，軌道銷(12)內側端位於長槽(10)下端內；滑套(9)內設置著環形嵌槽(7)，嵌槽(7)上端面為圓錐面，嵌槽(7)下端為套裝在滑套(9)內的嵌槽推力軸承(8)，嵌槽推力軸承(8)的外徑大於嵌槽(7)的內徑，滑套下部內套裝著芯套(11)，二者通過螺紋相連，芯套(11)上端與嵌槽推力軸承(8)下端面相抵，滑套下端處的芯套(11)外周壁上套裝著上推力軸承(13)，在上推力軸承(13)與下接頭(16)內端面之間的芯套(11)上套裝著彈簧(14)。
2、 根據權利要求l所述的開關閥，其特徵是在彈簧(14)與下接頭(16) 內端面之間的芯套(11)上還套裝著下推力軸承(15)。
3、 一種與權利要求l所述開關閥配套使用、對其進行開啟和關閉的專用開關 工具，其特徵是該開關工具包括一中心管(19),中心管(19)的上、 下端為螺紋接頭，中心管(19)中部的軸向外周壁上對稱設置著凹槽，凹 槽內分別豎直設置著壓縮彈簧(22),壓縮彈簧(22)上分別扣裝著嵌瓦(n)，嵌瓦(21)的兩端分別具有向外延伸的定位凸臺，嵌瓦(21)兩 端的中心管(19)上分別通過螺紋連接套裝著上、下壓套(20)、 (23), 嵌瓦(n)兩端的定位凸臺分別卡入上、下壓套(20)、 (23)端部內，嵌 瓦(n)頂面之間的距離大於上、下壓套(20)、 (23)的外徑，嵌瓦(21) 的長短及直徑均與所述嵌槽(7)的長短及內徑相配合。
4、 根據權利要求3所述的開關工具，其特徵是靠近中心管(19)上端的嵌 瓦(n)端面為錐形表面，靠近中心管(19)下端的嵌瓦(21)另一端面 為平直表面。
專利摘要一種機械控制油田井下多次開關閥，其殼體上開有外出液孔，殼體內套裝著滑套，其管壁上設有三道密封擋圈，上、中密封擋圈之間開有內出液孔，滑套外圓周面上設置著上、下軌道槽，殼體外壁上裝有沿軌道槽滑動的軌道銷；滑套內設置有嵌槽，其下端為嵌槽推力軸承，滑套內套裝連接著芯套，滑套下端處的芯套上套裝著上推力軸承，其與下接頭之間的芯套上套裝著彈簧。一種專用開關工具，其中心管外周壁上設置著內裝壓縮彈簧的凹槽，壓縮彈簧上扣裝著嵌瓦，中心管通過螺紋連接套裝著上、下壓套，嵌瓦兩端的定位凸臺卡入上、下壓套端部內，嵌瓦與開關閥內的嵌槽相配合。本實用新型能解決水平井的一趟管柱多層段分層處理等技術問題，保障油井正常生產。
文檔編號E21B34/00GK201190554SQ200820103458
公開日2009年2月4日 申請日期2008年2月3日 優先權日2008年2月3日
發明者毛萬裡 申請人:毛萬裡