專利名稱：井下壓差式多次循環(huán)閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于石油鉆探設備技術(shù)領(lǐng)域，特別是石油完井設備技術(shù)領(lǐng)域。 技術(shù)背景目前使用的井下循環(huán)閥裝置下井前都必須處于循環(huán)孔鎖定關(guān)閉狀態(tài)，工作時主要是通過環(huán)空加壓來實現(xiàn)循環(huán)閥的打開操作。他們主要作用是反循環(huán)閥。既在循環(huán)孔打開后， 完成從套管環(huán)空到油管柱的循環(huán)返液。其特點是操作壓力不確定，循環(huán)閥裝置操作控制壓力隨井深、井溫、井下壓力等因素的變化而改變；循環(huán)閥的循環(huán)孔當從打開狀態(tài)到關(guān)閉位置后，循環(huán)孔將處于鎖定關(guān)閉狀態(tài)，屬一次性操作，不能實現(xiàn)多次打開和關(guān)閉操作。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的設計目的是設計一種壓差式多次循環(huán)閥裝置的壓差式結(jié)構(gòu)和換位結(jié)構(gòu)，用環(huán)形腔靜液柱壓力與油管壓力的壓差操作換位結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對循環(huán)閥的打開和關(guān)閉控制。井下壓差式多次循環(huán)閥裝置，其具有分別位于裝置兩端并用于與井下設備連接的上接頭和下接頭，且上接頭一端通過螺紋與換位外筒一端連接構(gòu)成換位機構(gòu)整體外殼，換位機構(gòu)整體外殼內(nèi)通過芯軸上依次安裝芯軸擦環(huán)、換位銷、換位護套、復位彈簧、換位環(huán)、花鍵套、離合環(huán)、花鍵銷、螺釘，換位外筒另外一端通過螺紋與閥體連接，閥體上安裝正循環(huán)座、正循環(huán)帽、止回球、反循環(huán)座、反循環(huán)帽、止回球，活塞通過螺紋與芯軸連接，下接頭通過螺紋與閥體連接。本實用新型當油管壓力高于環(huán)形腔靜液柱壓力某一設定壓力差值P時，芯軸被向上推動。當環(huán)形腔靜液柱壓力高于油管壓力某一設定壓力差值P時，芯軸被向下推動。加壓換位次數(shù)由循環(huán)閥上端換位系統(tǒng)(Z形槽)決定。工具上的花鍵限制芯軸運動，保持芯軸孔在閥體上下孔之間來回運動。直至達到所需次數(shù)的加壓換位工具才最終開啟、關(guān)閉。適用于套管井內(nèi)各種全通徑壓力控制井下正循環(huán)和反循環(huán)作業(yè)，循環(huán)操作簡單方便、安全可靠。本實用新型原理及結(jié)構(gòu)新穎獨特，實現(xiàn)了循環(huán)閥循環(huán)孔多次循環(huán)開關(guān)功能，并實現(xiàn)了既可進行反循環(huán)(從套管環(huán)空到油管柱的循環(huán))也可進行正循環(huán)(從油管柱到套管環(huán)空的循環(huán))作業(yè)。實現(xiàn)了下井前正反循環(huán)孔開關(guān)任意狀態(tài)的鎖定。實現(xiàn)了循環(huán)閥的壓差操作，降低了操作壓力，操作更加安全可靠。全通徑壓差式多次循環(huán)閥裝置采用的技術(shù)方案是換位銷、換位護套、復位彈簧、 換位環(huán)、芯軸、花鍵套、換位外筒、離合環(huán)、花鍵銷構(gòu)成換位機構(gòu)總成；與套管環(huán)空相通的下接頭、活塞、芯軸構(gòu)成壓差機構(gòu)總成。本實用新型與背景技術(shù)相比具有以下幾個特點1.通過可設定操作動作次數(shù)的換位機構(gòu)，使循環(huán)閥實現(xiàn)了由一次性關(guān)開動作操作到多次循環(huán)關(guān)開動作操作；2、循環(huán)閥下井循環(huán)孔狀態(tài)可任意狀態(tài)的鎖定；3、既可進行反循環(huán)也可進行正循環(huán)作業(yè)；4、壓差操作， 壓差不隨井深、井溫、井下壓力等因素的變化而改變，操作更加安全可靠。
圖1為本實用新型井下壓差式多次循環(huán)閥裝置總裝配結(jié)構(gòu)示意圖。圖號說明如下1、上接頭；2、芯軸擦環(huán)；3、支撐環(huán)I ；4、O形圈；5、換位銷；6、換位護套；7、彈簧；8、換位環(huán)；9、芯軸；10、花鍵套；11、閥外筒；12、圓錐銷；13、離合環(huán)；14、花鍵銷；15、螺釘；16、閥體；17、支撐環(huán)II ；18、o形圈；19、正循環(huán)座；20、正循環(huán)帽；21、止回球；22、反循環(huán)座；23、反循環(huán)帽；24、支撐環(huán)III ；25、ο形圈；26、下接頭；27、活塞擦環(huán)；28、活塞；29、ο形圈；30、支撐環(huán)IV;31、環(huán)形腔。圖2壓差式多次循環(huán)閥裝置的正循環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。圖3壓差式多次循環(huán)閥裝置的反循環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本實用新型中所述的井下壓差式多次循環(huán)閥裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示，由換位機構(gòu)、 正循環(huán)機構(gòu)、反循環(huán)機構(gòu)、壓差機構(gòu)組成。上接頭1通過螺紋與換位外筒11連接構(gòu)成換位機構(gòu)整體外殼，其內(nèi)通過芯軸9上安裝芯軸擦環(huán)2、換位銷5、換位護套6、復位彈簧7、換位環(huán)8、花鍵套10、離合環(huán)13、花鍵銷14、螺釘15，閥體16通過螺紋與換位外筒11連接，閥體 16上安裝正循環(huán)座19、正循環(huán)帽20、止回球21、反循環(huán)座22、反循環(huán)帽23、止回球21，活塞 28通過螺紋與芯軸9連接，下接頭沈通過螺紋與閥體16連接構(gòu)成本實用新型。換位機構(gòu)如圖1所示，由四部分換位副組成。一副是帶有端面倒齒的換位環(huán)8、和帶有換位銷5的換位護套6 ；—副是帶有端面倒齒的離合環(huán)13和一個花鍵銷14 ；一副是在每端都帶有端面倒齒的花鍵套10和兩組內(nèi)花鍵；一副是芯軸9上有一個周期的Z形槽、一個定位槽和一組外花鍵換組成。其工作原理是在內(nèi)壓作用下芯軸9向上運動，套管施加到活塞觀環(huán)形腔壓力將推動芯軸向下運動。通過閥體上的花鍵銷鑲嵌入芯軸上的直槽來實現(xiàn)芯軸在外筒內(nèi)只做上下運動不做圓周運動。。在芯軸上三個槽中，兩個Z形槽決定換位次數(shù)。換位銷穿過換位護套鑲嵌入芯軸上的Z形槽中，通過芯軸移動來實現(xiàn)換位。當芯軸上下移動時，換位護套將沿著傾斜的Z形槽旋轉(zhuǎn)。換位護套帶動換位環(huán)，換位環(huán)上的端面倒齒與花鍵套端面倒齒嚙合?；ㄦI套用帶有一個彈簧的離合環(huán)固定。當換位環(huán)向某一方向(角度)旋轉(zhuǎn)時，端面倒齒將嚙合花鍵套一起旋轉(zhuǎn)，離合環(huán)端面倒齒與花鍵套端面倒齒脫開(打滑)。當換位環(huán)向另一方向(角度)旋轉(zhuǎn)時，離合環(huán)端面倒齒與花鍵套端面倒齒嚙合使花鍵套固定不旋轉(zhuǎn)，換位彈簧被壓縮，換位環(huán)端面倒齒與花鍵套端面倒齒脫開(打滑)，實現(xiàn)一次換位。這樣用旋轉(zhuǎn)方式讓換位系統(tǒng)實現(xiàn)工作?；ㄦI套有兩組內(nèi)置的換位花鍵。這些花鍵每次移動一定量，并且當端面倒齒脫開(打滑)時花鍵套不回旋。閥體連接一個有同方向端面倒齒的離合環(huán)作為換位環(huán)?；ㄦI套的兩端都有端面倒齒，使花鍵套不得后退。當換位環(huán)回轉(zhuǎn)時，花鍵套受到牽制不會回轉(zhuǎn)，花鍵套另一端的端面倒齒將頂著離合環(huán)的端面倒齒， 保持花鍵套在原位不動?；ㄦI就位以使工具正確地運轉(zhuǎn)，芯軸花健將越過花鍵套的上花鍵，讓芯軸上的孔對準閥體上的反循環(huán)孔。繼續(xù)下個周期，芯軸上的孔將與正循環(huán)孔對齊。[0017]正循環(huán)機構(gòu)由閥體16上安裝的正循環(huán)座19、正循環(huán)帽20、止回球21和芯軸9組成。其工作原理是循環(huán)閥在關(guān)閉位置隨著油管下井并且填充與環(huán)形腔一樣的流體。保持油管內(nèi)外壓力一致，循環(huán)閥將停留在關(guān)閉(裝配)位置。當油管壓力高于環(huán)形腔靜液柱壓力P以上時，芯軸被向上推動。反復加壓換位，直至達到所需次數(shù)開啟正循環(huán)。反循環(huán)機構(gòu)由閥體16上安裝的反循環(huán)座22、反循環(huán)帽23、止回球21和芯軸9組成。其工作原理是循環(huán)閥在關(guān)閉位置隨著油管下井并且填充與環(huán)形腔一樣的流體。保持油管內(nèi)外壓力一致，循環(huán)閥將停留在關(guān)閉(裝配)位置。當環(huán)形腔靜液柱壓力高于油管壓力P以上時，芯軸被向下推動。反復加壓換位，直至達到所需次數(shù)開啟反循環(huán)。
權(quán)利要求1.井下壓差式多次循環(huán)閥裝置，其特征是具有分別位于裝置兩端并用于與井下設備連接的上接頭(1)和下接頭(26)，且上接頭(1) 一端通過螺紋與換位外筒(11) 一端連接構(gòu)成換位機構(gòu)整體外殼，換位機構(gòu)整體外殼內(nèi)通過芯軸(9)上依次安裝芯軸擦環(huán)O)、換位銷(5)、換位護套(6)、復位彈簧(7)、換位環(huán)(8)、花鍵套(10)、離合環(huán)(13)、花鍵銷(14)、 螺釘(15)，換位外筒(11)另外一端通過螺紋與閥體(16)連接，閥體(16)上安裝正循環(huán)座 (19)、正循環(huán)帽(20)、止回球(21)、反循環(huán)座(22)、反循環(huán)帽(23)、止回球(21)，活塞(28) 通過螺紋與芯軸(9)連接，下接頭06)通過螺紋與閥體(16)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下壓差式多次循環(huán)閥裝置其特征是所述換位機構(gòu)由四部分換位副組成，一副是帶有端面倒齒的換位環(huán)(8)和帶有換位銷(5)的換位護套(6)；—副是帶有端面倒齒的離合環(huán)(1 和一個花鍵銷(14)；一副是在每端都帶有端面倒齒的花鍵套(10)和兩組內(nèi)花鍵；一副是芯軸(9)上有一個周期的Z形槽、一個定位槽和一組外花鍵組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差式多次循環(huán)閥裝置，其特征是閥體(16)上安裝的正循環(huán)座(19)、正循環(huán)帽(20)、止回球和芯軸(9)組成正循環(huán)機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓差式多次循環(huán)閥裝置，其特征是閥體(16)上安裝的反循環(huán)座(22)、反循環(huán)帽(23)、止回球和芯軸(9)組成反循環(huán)機構(gòu)。
專利摘要井下壓差式多次循環(huán)閥裝置屬于石油完井設備，其具有分別位于裝置兩端并用于與井下設備連接的上接頭和下接頭，且上接頭一端通過螺紋與換位外筒一端連接構(gòu)成換位機構(gòu)整體外殼，換位機構(gòu)整體外殼內(nèi)通過芯軸上依次安裝芯軸擦環(huán)、換位銷、換位護套、復位彈簧、換位環(huán)、花鍵套、離合環(huán)、花鍵銷、螺釘，換位外筒另外一端通過螺紋與閥體連接，閥體上安裝正循環(huán)座、正循環(huán)帽、止回球、反循環(huán)座、反循環(huán)帽、止回球，活塞通過螺紋與芯軸連接，下接頭通過螺紋與閥體連接。本實用新型適用于套管井內(nèi)各種全通徑壓力控制井下正循環(huán)和反循環(huán)作業(yè)，循環(huán)操作簡單方便、安全可靠。
文檔編號E21B34/14GK202266240SQ20112029774
公開日2012年6月6日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者葛旭, 趙婕 申請人:寶雞瑞林石油機電設備有限責任公司