热采开关的制作方法

本实用新型涉及油田稠油热采井下工具，具体涉及一种热采开关。

背景技术：

目前稠油热采井中，采用离心泵和螺杆泵进行开采，由于离心泵和螺杆泵的耐温能力有限，需要分别采用两次管柱进行注汽和采油两个过程，先插入注气管柱进行注气操作，再起出注气管柱进行焖井，焖井一定时间后插入采油管柱进行采油操作，才能完成一个吞吐周期。但注汽和放喷结束后，由于热采井还存在自喷能力，起出注汽管柱时，为防止油水上涌、地层能力进一步降低等问题，需要对油井进行压井作业。压井作业时，向井中注入压井液，压井液容易吸收井筒周围热量，使近井地带温度降低，对油层造成冷伤害，转抽后开井困难，甚至将油井压死；另一方面，因压井液容易对油层造成污染，对水敏性稠油油藏来说尤为严重。

专利CN104074493A公开了热采防污染井下开关，属于石油热采技术领域，其主要包括外管和螺纹方式连接在外管上下端的上接头和下接头，外管内部设有通断油路的圆形旋板及对旋板进行复位的弹簧复位机构，旋板一端铰接在上接头上，另一端铰接在推杆上，推杆下端铰接在复位弹簧的弹簧座上，复位弹簧一端顶在弹簧座上，另一端顶在下部的下接头上。使用时，通过插管从上部插入并顶开旋板，旋板旋转时带动推杆下移，带动弹簧座在外管内部向下滑动，压缩复位弹簧；换采油管时，上提插管，复位弹簧的作用下带动旋板复位，关闭气路。该热采防污染井下开关可有效解决起出注气管柱时油水上涌、地层能力进一步降低等问题，并且无需进行压井作业，防止压井液冷伤害及稠油被污染。但也存在以下几个缺陷：因为旋板内外存在极大的压力差，且旋板开启的受力点集中在中心位置，难以将旋板斜向开启，开启十分费力。另外，该开关下接头的上部为平面结构，易沉积落物，导致弹簧砂卡，不能自由伸缩，导致开关开闭功能失效。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种热采开关，以解决热采开关中的旋转开关板开启费力的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型热采开关的技术方案是：热采开关包括外管和上接头，外管内转动装配有将上接头下端封堵的旋板，所述外管内还安装有提供给旋板堵在上接头下开口处的作用力的弹簧复位机构，热采开关还包括上下滑动安装在上接头内的助力顶管，助力顶管的下端具有与旋板上侧面顶推配合的顶推尖端，顶推尖端顶在旋板中心的背离旋转轴线的一侧。

进一步地，所述助力顶管上部设有快速插接的爪形接头，热采开关还包括与爪形接头插接配合并带动爪形接头上下移动的插管。

进一步地，所述上接头的内孔中在所述助力顶管的上方安装有用于与助力顶管挡止配合的挡圈。

进一步地，所述助力顶管外侧设有止转凸键，上接头的内周面上设有与止转凸键滑动配合的止转键槽。

进一步地，所述旋板上部具有自顶推尖端与旋板的接触点向上接头内孔中倾斜的斜坡结构。

进一步地，所述弹簧复位机构包括复位弹簧、设于复位弹簧上端的弹簧座以及分别与所述旋板和弹簧座铰接的推杆，热采开关还包括连接在所述外管下端的下接头，复位弹簧的下端顶装在下接头上，下接头上与复位弹簧下端接触的一面即为弹簧支撑面，下接头上周向间隔设有自弹簧支撑面通向下接头内孔的导砂通道。

进一步地，所述弹簧复位机构包括复位弹簧、设于复位弹簧上端的弹簧座以及分别与所述旋板和弹簧座铰接的推杆，热采开关还包括连接在所述外管下端的下接头组件，下接头组件包括下接头和可拆连接在下接头上的防砂导流环，所述复位弹簧的下端顶在防砂导流环上端面上，所述防砂导流环的内孔与下接头内孔连通，防砂导流环上周向间隔设有自其上端面通向其内孔的导砂通道。

进一步地，所述导砂通道为斜槽。

进一步地，所述下接头上设有安装所述防砂导流环的安装孔，所述防砂导流环的上端面沉入下接头内部，安装孔的位于防砂导流环上侧的内孔面与复位弹簧径向挡止。

本实用新型的有益效果是：采用本实用新型的热采开关，将传统插管与旋板的顶撑位置进行优化，使旋板开关的开启受力点由中心改为远离铰接点的一端，以尽可能增大力臂，使旋板开关开启更加省力，同时也减少了铰接点处的铰轴和旋板所受的拉力，降低铰轴和旋板损坏几率，提高了旋板和铰轴的使用寿命，节省了更换维修旋板和铰轴的工时，节省了时间和成本。

进一步地，爪形接头的设置使其与插管可以快速连接，以便于插管带动其上下运动。

进一步地，挡圈的设置使得插管与爪形接头脱离时十分方便，只需要上提插管，挡圈即可挡住助力顶管，以实现两者分离。

进一步地，助力顶管外侧的止转凸键和上接头上的止转键槽的设置，使得助力顶管在上下移动的过程中，其顶推尖端始终顶在旋板远离旋转轴线的一侧，以便于省力。

进一步地，旋板与推杆的铰接点位置的改进，相对于铰接点位于端部的布置方式，旋板开启时受到推杆的阻力更小，以便于助力顶管顶开旋板时更省力。

进一步地，旋板的上表面斜面的设置使得助力顶管的顶推尖端顶住旋板上表面运动时，摩擦阻力更小，进一步减少助力顶管顶开旋板时的阻力。

进一步地，防砂导流环的设置不仅可以顶住复位弹簧，而且具有疏导落砂流出热采开关的作用，以防止弹簧砂卡的问题。

进一步地，防砂导流环与下接头形成的圆柱形腔室不仅可以顶撑复位弹簧的下端，而且可以防止复位弹簧的径向位移，达到扶正复位弹簧的作用。

附图说明

图1为本实用新型热采开关具体实施例结构示意图；

图2为助力顶管的顶推尖端的实施例2结构示意图；

图3为助力顶管的顶推尖端的实施例3结构示意图；

图4为助力顶管的顶推尖端的实施例4结构示意图；

图5为助力顶管的顶推尖端的实施例5结构示意图；

图6为助力顶管的顶推尖端的实施例6结构示意图；

图7为助力顶管的顶推尖端的实施例7结构示意图；

图8为助力顶管的顶推尖端的实施例8结构示意图；

图9为防砂导流环上的导砂通道及其与复位弹簧对应位置的实施例2结构示意图；

图10为防砂导流环上的导砂通道及其与复位弹簧对应位置的实施例3结构示意图；

图11为防砂导流环上的导砂通道及其与复位弹簧对应位置的实施例4结构示意图；

图12为防砂导流环上的导砂通道及其与复位弹簧对应位置的实施例5结构示意图；

图13为图12的防砂导流环及导砂通道实施例5的俯视图；

图中：1-上接头；2-挡环；3-助力顶管；31-顶推尖端；4-固定销座；5-高温密封件；6-旋板；7-固定销；8-推杆；9-弹簧座；10-复位弹簧；11-外管；12-防砂导流环；13-下接头；14-导砂通道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的热采开关的具体实施例，如图1所示，热采开关包括上接头1、下接头13、外管11、旋板开关机构、复位弹簧机构和助力顶管3。

助力顶管3位于上接头1内部，并且靠其外周的止转凸键与上接头1内孔上的上下方向的止转键槽的配合，实现助力顶管3与上接头1的相对滑动。在其他实施例中，助力顶管3与上接头1相对滑动的方式也可为在助力顶管3外侧设置沿上下方向的止转键槽，在上接头1内孔中设相应的止转凸键，两者配合实现助力顶管3与上接头1的相对滑动。

助力顶管3下部具有顶推尖端31，顶推尖端31为钢笔尖形结构，以便于用其顶开旋板6时受力点位于一侧，方便旋板6开启，同时钢笔尖形结构具有一个斜面，可便于旋板开口逐渐变大。在其他实施例中，顶推尖端31并不仅仅是尖锐的端部，也可以是如图2至图5所示的相对的尖端；顶推尖端31也不仅仅是图1所示的一个台阶的尖锐端部，也可以是如图3和图8所示的多个台阶的尖端，当然，也可以是如图4至图7所示的无台阶的尖端；顶推尖端31也不仅仅是由一侧具有斜面组成的尖端，也可以是如图5和图6所示的两侧斜面所组成的尖端，或者两侧台阶面形成的尖端。

顶推尖端31为将圆管倾斜削去一个角形成的一个整体的尖端，使得顶推时仅一个点受力。在其他实施例中，顶推尖端31也可以为多个分叉的尖端，多个尖端可同时作用在旋板上，也可以在顶推过程中依次作用在旋板6上。

顶推尖端31顶在旋板中心的背离旋转轴线最远的点上，此处力臂最大，开启旋板6时最省力。在其他实施例中，顶推尖端31与旋板6的顶推配合的点也不仅仅限制在最省力的点上，也要考虑是否方便安装等因素，只需要将顶推尖端31顶在旋板中心的背离旋转轴线的一侧即可起到省力的作用。

热采开关还包括插管，插管的下端具有周向间隔设置的凹槽，助力顶管3的上部具有爪形的快速接头，以方便与插管快速连接和脱离，爪形接头为指形爪，每根指爪具有类似手指的指肚的凸起以便于与插管的凹槽配合。在其他实施例中，插管上可以设置为凸起，相应的在爪形接头上设凹槽，以实现两者的快速插接。

热采开关还包括设在助力顶管3的上部并与上接头1内孔螺纹配合的挡环2，用于在插管上提时挡住助力顶管3，以实现助力顶管3与插管的脱离。在其他实施例中，挡环2与上接头1的连接方式也可替换成焊接或销柱等方式，当连接方式为焊接时，热采开关在组装时需要将助力顶管从下部穿过外管至助力顶管3的止转凸键与上接头的止转键槽相配。

外管11的上下两端设有内螺纹段，分别与上接头1和下接头13螺纹连接，外管11与上接头1和下接头13连接处还设有高温密封件5，以更好密闭油路。上接头1和下接头13具有通透的内孔，以便与外管11形成连通的油路。

旋板开关机构包括控制油路通断的旋板6、与旋板6一端铰接的固定销座4、与旋板6通过固定销7铰接的推杆8。旋板6可绕与固定销座4的铰接点旋转以开启和关闭油路。旋板6为上部具有斜坡结构的圆板，其斜坡自旋板6与顶推尖端31的接触点向上接头1的内孔中倾斜。旋板6的中部底部铰接有推杆8，以将复位弹簧10的推力作用给旋板6，使旋板6向上运动。在其他实施例中，推杆8与旋板6的铰接点位置可在旋板6与固定销座4铰接点与旋板6与助力顶管3接触点之间调整，以旋板6向下开启和旋板6向上关闭时所受力大小合适为标准调整。固定销座4为环形座，通过螺纹方式与上接头1连接。在其他实施例中，也可采用顶丝、螺栓等方式连接。固定销座4与旋板6之间设有高温密封件5，以达到更好的密闭油路的效果。

弹簧复位机构包括与推杆8铰接的弹簧座9和上部顶在弹簧座9内的复位弹簧10。弹簧座9为在外管11内上下滑动的圆柱套管，其上部一侧与推杆8铰接，下部开有容纳复位弹簧10上端部的腔室，以防止复位弹簧10上端径向错位。

热采开关还包括防砂导流环12，防砂导流环12上具有从复位弹簧的弹簧支撑面通向下接头13的内孔的导砂通道14，以便于复位弹簧下端的落砂可以流出，以避免在复位弹簧下端形成堆积造成复位弹簧砂卡，在其他实施例中，也可不设置防砂导流环，直接将导砂通道14设在下接头13上。如图1所示，导砂通道14为设置在防砂导流环上自防砂导流环上端面向下接头13内孔倾斜并连通下接头13内孔的斜槽，斜槽在防砂导流环周向间隔布置。在其他实施例中，导砂通道14也可为图9至图10所示的连通下接头13内孔的孔道；当然，导砂通道14也可为图12和图13所示的在周向上间隔布置的台阶孔槽。如图1所示，防砂导流环为环状结构，在其他实施例中，防砂导流环也可为图10和图11所示的阶梯环状结构。防砂导流环12位于下接头13的内孔中，并与下接头13螺纹配合。防砂导流环12上端面和下接头13的内孔形成容纳复位弹簧10下端的柱形腔室，以防止复位弹簧10下端径向错位。防砂导流环12上部具有分瓣的斜向开槽结构，以便于导流地层出砂，防止弹簧砂卡。

本实用新型的热采开关在使用过程中：注气时，下入插管，插管端部与助力顶管3上部的爪形快速接头连接，带动助力顶管3下行，助力顶管3外周的止转凸键在上接头1的止转键槽内滑动保证助力顶管3不会旋转，助力顶管3下部的顶推尖端31顶在旋板6远离与固定销座4铰接的一端，推开旋板6，推动的过程中因尖端是顺着旋板6上表面的斜面“下坡”运动，阻力更小，旋板6推动下部的推杆8下行，以压缩复位弹簧10，插管进一步下行完全推开旋板6，实现油路完全连通，进行注汽操作；焖井时，上提插管，复位弹簧10推动弹簧座9上行，带动推杆8复位，推杆8推动旋转开关关闭，旋板6压紧高温密封件5形成密封；将注汽管柱更换为生产管柱，当达到生产温度后，下入插管放喷生产。