井下末端液压开关的制作方法

本发明涉及石油开采领域，应用在井下油管末端测试装置的开关控制技术。

背景技术：

针对水平井的水平段或大斜度井的深井段，将测井仪器及连接电缆送达井底，针对油井底部状况进行测试，一直是行业内的难题。

在现有技术中，尚无针对井下管道末端装置的控制液压开关，无现有参考技术、结构和应用。为此，本发明提供一种全新的末端液压开关，其属于井下控制技术的新应用和新结构，具有较好的应用前景。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：在石油开采领域的现有技术条件下，受水平井的水平段或大斜度井的深井段条件的限制，无法对井下管道末端测试装置进行开关控制，测试油井底部状况，为此，本发明提供一种井下末端液压开关。针对现有技术的缺陷，本发明利用现有的井下液压控制技术，不改变现有油井作业规范，提供一种全新的井下新型（拓展）液压开关。本发明能够在无电力驱动环境下，实现对井下油管末端测试装置开关进行通断控制，且不影响油井的正常作业。本发明构思巧妙，设计合理，是对井底液压开关结构的全新探索，对于油井的检测，具有显著的进步意义。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

井下末端液压开关，包括壳体、球座液压滑套组合件、推杆、开闭机构，开闭机构包括阀芯、与阀芯相配合的阀芯控制弹簧、套管，套管设置在推杆上；

球座液压滑套组合件设置在壳体的一端且球座液压滑套组合件能相对壳体在限定距离S内移动，球座液压滑套组合件与推杆相连且推杆能够将球座液压滑套组合件的距离S传递给套管；

壳体由内管和外管组成，内管与外管之间设有流道，开闭机构设置在流道的两端且开闭机构能对流道进行开关控制，流道内开闭机构之间为密封腔，所述推杆能触发套管移动距离S使阀芯向壳体内侧移动并打开流道连通内管、外管。

所述球体为钢球。

所述壳体内壁设置有用于对球座液压滑套组合件进行限位的限位结构。

所述推杆包括推杆一段、推杆二段，球座液压滑套组合件通过连接板及推杆一段与第一个套管相连且球座液压滑套组合件通过连接板及推杆一段能推动第一个套管移动，第一个套管通过推杆二段与第二个套管相连且第一个套管通过推杆二段能推动第二个套管与第一套管同步移动。

球座液压滑套组合件包括液压滑套、设置在液压滑套内的球体、球体复位弹簧，所述液压滑套内设置有沉孔且球体复位弹簧能将球体压在沉孔孔底。

还包括连接板，连接板的两侧分别与球座液压滑套组合件、推杆相连，所述壳体内侧设置有与连接板配合的孔。

所述孔内设置有与连接板相配合的压力控制弹簧。

所述推杆、开闭机构构成开关主体，所述开关主体两端分别设置有压力控制弹簧且压力控制弹簧能平衡球座液压滑套组合件传递的推力。

针对前述问题，本发明提供一种井下末端液压开关。本发明是一种在井下只内外管壁间提供压力的前提下，且在非常有限的空间（油管内外壁间）内，打开油管末端测试装置流道开关。

该装置的工作过程如下：当该装置处于正常作业情况下（即向井上抽油作业），如图1所示，阀芯在套管、压力控制弹簧的作用下，使密封腔与油管连接的流道开关处于“关”的状态；如图2所示，当井上施加一控制压力P控制，球体在压力的作用下，阻止流体通过油管，使液压力作用于液压滑套，致使液压滑套强行向井底方向移动，从而推动推杆和套管向井底方向移动，最终使阀芯失去套管的支撑，阀芯在阀芯控制弹簧的作用下，向油管内移动，打开密封腔流道，且阀芯自动锁住套管的复位移动，从而保证流道持续打开状态，完成开关“打开”的控制功能。

本发明中，压力控制弹簧能够平衡由控制压力和井下作业随机扰动压力而引起的误动作，即保证控制准确性。本发明中，当未施加工作压力时，开关处于常闭状态；当施加预设工作压力后，开关准确打开；去除工作压力后，继续保持常开状态。基于结构的改进，本发明开关关闭或打开，不影响油井的正常作业。

基于结构的设计，本发明有效解决了如下问题：1）对处于井下管道末端（球座下方）的测试装置进行开关控制；2）克服了现有技术中开关出现半开半闭的状态；3）克服了现有技术中每个阀芯随压力的增加逐步动作打开的过程中，压力开关范围较宽，造成各阀芯不能保证同步打开的缺陷；4）本发明利用阀芯和阀芯控制弹簧，在打开密封腔流道的同时，锁止套管的复位，可靠保证开关保持“开”的状态，控制开关结构更紧凑合理，省去了专门的锁止装置。

本发明中，当井上施加一控制压力P控制时，球座受力使滑套向下运动S，推杆推动套管也运动S，致使阀芯在阀芯控制弹簧的作用下动作，打开密封通道。本发明将常用液压单向阀和液压滑套巧妙结合在一起，即满足前端的装置能够获得足够液压，又能利用液压滑套将沿油管轴线方向的力和运动传递至油管末端测试装置的控制开关，完成井下无电力驱动控制、高温高压、复杂地质环境下的开关控制。本发明能在油井水平井的水平段或大斜度井的深井段，无电力驱动的环境下，实现对油管末端测试装置的开关可控，使得井下数据采集更准确、可靠。同时，该装置为一个远程液压控制的井下开关，与油管连接，靠油管输送，能够用于直井、水平井，具有较高的应用价值。另外，基于结构的改进，井下液压柱塞开关与自锁保护结构一体设计，开关动作不存在中间过程，为阶跃式，动作后自锁，不存在半开状态。

进一步，基于结构的改进，本发明的装置依靠球座液压滑套组合件推动轴向推杆运动，可以在推杆的运行路径上设置多个开关，实现同时打开，各自实现不同的控制功能，满足相应的测试需求，实现液压柱塞开关在井下的其它开关控制应用拓展。

本发明弥补了井底检测工具应用空白，能有效提高油井检测效率和效果，井下检测数据更加准确、全面。另外，本发明将生产与检测结合在一起，实现了在线检测，有效提升油井作业的效率，降低作业成本。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本发明处于关闭状态时的示意图。

图2为本发明打开时的状态示意图。

图3为本发明的液压开关打开后的流体流动状态示意图。

图中标记：1、壳体，2、球体复位弹簧，3、球体，4、滑套，5、连接板，6、推杆，7、压力控制弹簧，8、套管，9、阀芯控制弹簧，10、阀芯，11、流道。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

本实施例的井下末端液压开关包括壳体、球座液压滑套组合件、连接板、推杆、开闭机构，开闭机构包括阀芯、与阀芯相配合的阀芯控制弹簧、套管，套管设置在推杆上。球座液压滑套组合件包括液压滑套、设置在液压滑套内的球体、球体复位弹簧，液压滑套内设置有沉孔且球体复位弹簧能将球体压在沉孔孔底。连接板的两侧分别与球座液压滑套组合件、推杆相连，壳体内侧设置有与连接板配合的孔；孔内设置有与连接板相作用的压力控制弹簧。

本实施例中，球座液压滑套组合件设置在壳体的一端，球座液压滑套组合件通过连接板与推杆相连，而壳体内壁则设置有用于对球座液压滑套组合件进行限位的限位结构。壳体由内管和外管组成，内管与外管之间设有流道，开闭机构设置在流道的两端；流道内开闭机构之间为密封腔。推杆、开闭机构构成开关主体，开关主体前端设置有压力控制弹簧，压力控制弹簧能平衡球座液压滑套组合件传递的推力。本实施例中，球体可选用钢球。

该结构中，开闭机构能对流道进行开关控制；进一步，球座液压滑套组合件能相对壳体在限定距离S内移动，而推杆则能将球座液压滑套组合件的距离S传递给套管，推杆能触发套管移动距离S使阀芯向壳体内侧移动并打开流道形成对流。

进一步，本实施例的推杆包括推杆一段、推杆二段，球座液压滑套组合件通过连接板及推杆一段与第一个套管相连且球座液压滑套组合件通过连接板及推杆一段推动第一个套管移动，第一个套管通过推杆二段与第二个套管相连且第一个套管通过推杆二段推动第二个套管与第一套管同步移动。该结构中，推杆二段可以为若干个，即可以将推杆构成N段（N为自然数，且≥1）。

该装置的工作过程如下：当该装置处于正常作业情况下（即向井上抽油作业），如图1所示，阀芯在套管、压力控制弹簧的作用下，使密封腔与油管连接的流道开关处于“关”的状态；如图2所示，当井上施加一控制压力P控制，球体在压力的作用下，阻止流体通过油管，使液压力作用于液压滑套，致使液压滑套强行向井底方向移动，从而推动推杆和套管向井底方向移动，最终使阀芯失去套管的支撑，阀芯在阀芯控制弹簧的作用下，向油管内移动，打开密封腔流道，且阀芯自动锁住套管的复位移动，从而保证流道持续打开状态，完成开关“打开”的控制功能。最终如图3所示，处于开的状态。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。