专利名称：机械式换位阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田井下作业技术领域，特别涉及一种井下油层转换开采的专用工具，是一种机械式换位阀。
背景技术：
目前，油田井下有多个油层，油田采油时，有时需要更换油层进行采油；油田井下有多个水层，注水时，有时需要更换注水的层位进行注水。在油层或水层之间采用轮采或轮注工艺技术，实现提高采油产量。在井下管柱上需要配套专用工具进行层间转换。专用工具是换位阀，现有的换位阀品种较少。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种机械式换位阀，连接在管柱上，能实现油层或水层之间采用轮采或轮注工艺技术，性能可靠，操作简便、适应性强，特别适应层间压差大的油、水井换层。本实用新型采用的技术方案是机械式换位阀，包括上接头、上密封筒、活塞管、连接管、胶筒上接头、胶筒、胶筒芯管、胶筒下接头、限位环、剪切环、剪钉、外筒总成、换向头、弹簧压环、弹簧、弹簧限位环、限位螺钉、密封环、格莱圈、密封塞和下接头。其特征在于上接头的上端有油管内螺纹；上接头的下端有外螺纹，上接头的下端螺纹连接上密封筒，上接头与上密封筒之间有外密封圈，上接头的上端有横向的螺钉，螺钉将上密封筒固定在上接头上，在上接头下端内有一个活塞管，活塞管与上接头之间有内密封圈，活塞管的下端外壁与上密封筒内壁之间滑动配合，活塞管的下端与连接管连接。活塞管与上密封筒之间有密封圈；在上密封筒壁上有平衡孔，液体可以通过平衡孔进入由上接头、密封筒和活塞管组成的活塞腔；在上密封筒的下端有外螺纹，上密封筒的下端螺纹连接胶筒上接头；胶筒上接头的下端连接胶筒芯管，胶筒芯管外套装胶筒和胶筒下接头，胶筒芯管下端用油管螺纹连接限位环，限位环上端外壁安装有键，键的作用是将限位环连接的上端各件和与胶筒下接头连接的下端各件径向锁定。外筒总成上端有外螺纹，外筒总成上端与胶筒下接头由螺纹连接，在胶筒下接头下端横向固定有固定螺钉，固定螺钉的内端在外筒总成外壁的凹槽内；夕卜筒总成上端横向固定有剪钉，剪钉将外筒总成和剪切环固定在一起。剪切环的位置在限位环的下部；在胶筒下接头与胶筒芯管之间有中密封圈；胶筒下接头与外筒总成之间有下密封圈；外筒总成内有四个浅内槽和四个深内槽，四个浅内槽和四个深内槽间隔排列并对称；连接管的下端螺纹连接环形的换向头；限位环下端有一个弹簧压环，弹簧压环外套装有弹簧，弹簧下端的弹簧限位环由装在外筒总成上的限位螺钉固定。在外筒总成内有一个密封环，密封环与外筒总成滑动配合，弹簧压环的下端与密封环上端固定在一起；在密封环的外壁上有两组格莱圈；外筒总成上有两组相互平行的孔，上一组孔指向胶筒与下配套封隔器之间的上采出或注入层，下一组孔通过与密封塞、下接头组成的桥式机构进入下配套封隔、器下端的下采出或注入层。两组相互平行的孔中始终有一组孔是由装在外筒总成内的密封环和格莱圈密封着。在外筒总成内有一个密封塞，密封塞与外筒总成滑动配合；外筒总成的下端有外螺纹，外筒总成的下端螺纹连接下接头。当密封环和格莱圈密封上一组指向上层的孔时，采出液将由下层通过桥式机构进入到油管内被采出，或注入液由油管通过桥式机构进入到下注入层。活塞管与连接管之间采用弹性分瓣爪连接；弹簧压环与密封环之间采用弹性分瓣爪连接，在保证轴向有效传递载荷的情况下，有效降低了加工难度，除摩擦力外不会形成大的反扭矩，使得换向更加可靠。与液压式封隔器配合使用时根据下封隔器的工作原理，可以分别选择自己先坐封还是下封隔器先坐封，但先坐封下封隔器时外筒总成内的密封环应处于关闭上一组开孔位置，这样液压才能传递到下封隔器，且应配备相应配套工具。由于本换位阀上的胶筒为机械压缩方式坐封，坐封时下端需要有一个支点，因此下部和液压式封隔器配合使用时，不建议下部封隔器支井底然后自己先坐封。简述机械式换位阀的工作原理。工作时接在上部油层射孔顶界以上位置。下面以本实用新型配合卡瓦式封隔器管串为例说明其工作原理。将自下而上接有坐封球座、卡瓦式封隔器、连接油管和本实用新型的管串按要求入井，当下部卡瓦式封隔器位于上、下两层中间、本实用新型位于上部油层射孔顶界以上位置时，按要求坐封下部卡瓦式封隔器，然后继续下放管柱，加压坐封机械式换位阀，使其胶筒在压重的作用下支撑在套管壁上，实现将胶筒上部射孔顶界以上的未射孔段和下部的已射孔段有效隔离。安装好井口后即可从所设置开启层实施注入或采出，若需换改变注入或 采出层位，只需从油套环形空间加液压，每升压-降压一次，就实现一次换位，如此反复。开、关换位若入井时处于上开下关位置，则上层产出液通过本实用新型密封胶筒与下部卡瓦封隔器间的环形空间进入外筒总成，然后从油管产出；反之注入液则从油管通过外筒总成进入到上下封隔器间的环形空间，再进入到上注入层。若入井时处于上关下开位置，则下层产出液从下部卡瓦封隔器以下进入到本实用新型，通过下接头在密封塞处拐向外筒总成，绕过密封管进入到密封塞以上进入油管产出。反之注入液通过油管进入到本实用新型，在密封塞处遇阻，通过外筒总成绕过密封塞通过下接头进入到下封隔器以下再进入到下注入层。本实用新型的有益效果本实用新型机械式换位阀，下部连接卡瓦式封隔器或油管锚，连接带自锁的水力式封隔器并配合使用，能够实现在套管液压控制下完成不同层位的多次轮注、轮采，相对于常规轮注、轮采，具有施工操作简便、特别是对层间压差大的油水井适应性好。
图I是本实用新型机械式换位阀上半部分结构剖面示意图。图2是本实用新型机械式换位阀下半部分结构剖面示意图。图中，I -上接头，2-螺钉，3-外密封圈，4-内密封圈，5-上密封筒，6-活塞管，7_连接管，8-胶筒上接头，9-胶筒，10-胶筒芯管，11-中密封圈，12-键，13-胶筒下接头，14-限位环，15-剪切环，16-剪钉，17-下密封圈，18-外筒总成，19-固定螺钉，20-换向头，21-弹簧压环，22-弹簧，23-弹簧限位环，24-限位螺钉，25-密封环，26-格莱圈，27-密封塞，28-下接头。
具体实施方式
实施例I :以一个机械式换位阀为例，对本实用新型作进一步详细说明。参阅图I。本实用新型机械式换位阀，包括上接头I、上密封筒5、活塞管6、连接管7、胶筒上接头8、胶筒9、胶筒芯管10、胶筒下接头13、限位环14、剪切环15、剪钉16、外筒总成18、换向头20、弹簧压环21、弹簧22、弹簧限位环23、限位螺钉24、密封环25、格莱圈26、密封塞27和下接头28。
上接头I的上端有油管内螺纹；上接头I的下端有外螺纹，上接头I的下端螺纹连接上密封筒5，上接头I与上密封筒5之间有两道外密封圈3。上接头I的上端有四个横向的螺钉2，四个横向的螺钉2将上密封筒5固定在上接头I上，在上接头I下端内有一个活塞管6，活塞管6与上接头I之间有两道内密封圈4，活塞管6的下端外壁与上密封筒5内壁之间滑动配合，活塞管6的下端与连接管7之间采用弹性分瓣爪连接。活塞管6与上密封筒5之间有两道密封圈；在上密封筒5壁上有四个平衡孔。在上密封筒5的下端有外螺纹，上密封筒5的下端螺纹连接胶筒上接头8 ;胶筒上接头8的下端连接胶筒芯管10，胶筒芯管10外套装胶筒9和胶筒下接头13，胶筒芯管10下端用油管螺纹连接限位环14，限位环14上端外壁均匀分布有六个键12。外筒总成18上端有外螺纹，外筒总成18上端与胶筒下接头13由螺纹连接，在胶筒下接头13下端横向均匀分布并固定有四个固定螺钉19，固定螺钉19的内端在外筒总成18外壁的凹槽内。外筒总成18上端横向固定有四个剪钉16，四个剪钉16将外筒总成18和剪切环15固定在一起。剪切环15的位置在限位环14的下部；在胶筒下接头13与胶筒芯管10之间有一道中密封圈11。胶筒下接头13与外筒总成18之间有两道下密封圈17。外筒总成18内有四个浅内槽和四个深内槽，四个浅内槽和四个深内槽间隔排列并对称。连接管7的下端螺纹连接环形的换向头20 ；限位环14下端有一个弹簧压环21，弹簧压环21外套装有压缩式的弹簧22，弹簧22下端的弹簧限位环23由装在外筒总成18上的限位螺钉24固定。在外筒总成18内有一个密封环25，密封环25与外筒总成18滑动配合，弹簧压环21的下端与密封环25上端固定在一起，弹簧压环21与密封环25之间采用弹性分瓣爪连接。在密封环25的外壁上有两组格莱圈26 ;外筒总成18上有两组相互平行的孔，上一组孔指向胶筒与下配套封隔器之间的上采出或注入层，下一组孔通过与密封塞27、下接头28组成的桥式机构进入下配套封隔器下端的下采出或注入层。两组相互平行的孔中始终有一组孔是由装在外筒总成18内的密封环25和格莱圈26密封着。在外筒总成18内有一个密封塞27，密封塞27与外筒总成18滑动配合。外筒总成18的下端有外螺纹，外筒总成18的下端螺纹连接下接头28。
权利要求1.一种机械式换位阀，包括上接头(I)、上密封筒(5)、活塞管￠)、连接管(7)、胶筒上接头(8)、胶筒(9)、胶筒芯管(10)、胶筒下接头(13)、限位环(14)、剪切环(15)、剪钉(16)、外筒总成(18)、换向头(20)、弹簧压环(21)、弹簧(22)、弹簧限位环(23)、限位螺钉(24)、密封环(25)、格莱圈(26)、密封塞(27)和下接头(28);其特征在于上接头(I)的上端有油管内螺纹；上接头(I)的下端有外螺纹，上接头(I)的下端螺纹连接上密封筒(5)，上接头(I)与上密封筒(5)之间有外密封圈(3)，上接头(I)的上端有横向的螺钉(2)，螺钉(2)将上密封筒(5)固定在上接头(I)上，在上接头(I)下端内有一个活塞管￠)，活塞管(6)与上接头(I)之间有内密封圈(4)，活塞管(6)的下端外壁与上密封筒(5)内壁之间滑动配合，活塞管(6)的下端与连接管(7)连接；活塞管(6)与上密封筒(5)之间有密封圈；在上密封筒(5)壁上有平衡孔； 在上密封筒(5)的下端有外螺纹，上密封筒(5)的下端螺纹连接胶筒上接头(8);胶筒上接头(8)的下端连接胶筒芯管(10)，胶筒芯管(10)外套装胶筒(9)和胶筒下接头(13)，胶筒芯管(10)下端用油管螺纹连接限位环(14)，限位环(14)上端外壁安装有键(12)，夕卜 筒总成(18)上端有外螺纹，外筒总成(18)上端与胶筒下接头(13)由螺纹连接，在胶筒下接头(13)下端横向固定有固定螺钉(19)，固定螺钉(19)的内端在外筒总成(18)外壁的凹槽内；外筒总成(18)上端横向固定有剪钉(16)，剪钉(16)将外筒总成(18)和剪切环(15)固定在一起；剪切环(15)的位置在限位环(14)的下部；在胶筒下接头(13)与胶筒芯管(10)之间有中密封圈(11);胶筒下接头(13)与外筒总成(18)之间有下密封圈(17);外筒总成(18)内有四个浅内槽和四个深内槽，四个浅内槽和四个深内槽间隔排列并对称；连接管(7)的下端螺纹连接环形的换向头(20);限位环(14)下端有一个弹簧压环(21)，弹簧压环(21)外套装有弹簧(22)，弹簧(22)下端的弹簧限位环(23)由装在外筒总成(18)上的限位螺钉(24)固定；在外筒总成(18)内有一个密封环(25)，密封环(25)与外筒总成(18)滑动配合，弹簧压环(21)的下端与密封环(25)上端固定在一起；在密封环(25)的外壁上有两组格莱圈(26);外筒总成(18)上有两组相互平行的孔，上一组孔指向胶筒与下配套封隔器之间的上采出或注入层，下一组孔通过与密封塞(27)、下接头(28)组成的桥式机构进入下配套封隔器下端的下采出或注入层；两组相互平行的孔中始终有一组孔是由装在外筒总成(18)内的密封环(25)和格莱圈(26)密封着；在外筒总成(18)内有一个密封塞(27)，密封塞(27)与外筒总成(18)滑动配合；外筒总成(18)的下端有外螺纹，外筒总成(18)的下端螺纹连接下接头(28)。
2.根据权利要求I所述的机械式换位阀，其特征是活塞管(6)与连接管(7)之间采用弹性分瓣爪连接；弹簧压环(21)与密封环(25)之间采用弹性分瓣爪连接。
专利摘要机械式换位阀，应用于油田井下油层转换开采。上接头下端连接上密封筒，在上接头下端内有活塞管；在上密封筒壁上有平衡孔；上密封筒的下端连接胶筒上接头；胶筒上接头下端连接胶筒芯管，胶筒芯管外套装胶筒和胶筒下接头，胶筒芯管下端连接限位环，限位环上端外壁安装有键。外筒总成上端与胶筒下接头连接。外筒总成内焊接固定有四个浅内槽和四个深内槽。在外筒总成内有密封环，在密封环的外壁上有两组格莱圈；外筒总成上有两组相互平行的孔；外筒总成18的下端螺纹连接下接头。效果是下部连接卡瓦式封隔器或油管锚，连接带自锁的水力式封隔器并配合使用，能够实现在套管液压控制下完成不同层位的多次轮注、轮采。
文档编号E21B34/10GK202483512SQ20112056992
公开日2012年10月10日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者张立业, 王俊, 黄新业 申请人:中国石油天然气股份有限公司