一种用于砂浆环境的防漏失阀的制作方法

本实用新型涉及石油、天然气完井及生产领域，尤其涉及一种用于砂浆环境的防漏失阀。

背景技术：

目前，在石油、天然气完井或生产过程中，经常需要将防漏失阀作为完井工具的一部分下入到井内，在完井作业过程中防漏失阀处于打开状态，使得完井液可以通过，完井结束时关闭防漏失阀，避免完井液向底层内泄漏污染地层；在生产阶段再次将防漏失阀打开，井底的产液向上通过防漏失阀，并通过采油设备采出到地面。

但是由于井下液体通常含有砂粒等固相成分，使得防漏失阀的开关机构经常被卡死，同时也对球体、球座造成了磨损，降低了防漏失阀的使用寿命。

代号为cn2052251890u的中国专利，在操作臂和上球座上增加了倒角，同时在下球座和球密封座上增加了球面，解决了落物导致球阀不能开启的问题；代号为cn205936520u的中国专利，在上述专利的基础上，提出了利用设置支撑套长度来避免油管接箍误关防漏失阀的方法，但上述二专利都无法解决由砂粒等固相颗粒引起的开关机构的卡阻问题。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于砂浆环境的防漏失阀，解决由砂粒等固相颗粒引起的开关机构的卡阻的问题。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于砂浆环境的防漏失阀，包括上接头、内层组件，外层组件、开关机构和下接头，所述内层组件与所述开关机构螺纹连接，所述外层组件密封套设在所述内层组件与所述开关机构锁形成整体的外侧，所述开关机构与所述外层组件弹性连接，所述上接头与所述下接头分别设置在所述内层组件、外层组件、开关机构锁形成整体的两端，所述上接头、下接头分别与所述外层组件螺纹连接，所述上接头与所述内层组件密封连接，所述下接头与所述开关机构密封连接。

进一步，所述内层组件包括依次密封连接的上坐落接头、下坐落接头、转换接头、上容砂芯轴、下容砂芯轴和芯轴外套，所述上坐落接头与所述上接头密封连接，所述转换接头一端套设在所述下坐落接头一端外侧，所述转换接头另一端与上容砂芯轴螺纹连接，所述芯轴外套套设在所述下容砂芯轴与所述外层组件之间，所述开关机构一端卡设在所述芯轴外套与所述下容砂芯轴之间。

进一步，所述外层组件包括依次螺纹连接的定位接头、容砂外筒、上支撑座、弹性卡爪、下支撑座和球阀外筒，所述定位接头与所述上接头螺纹连接，所述球阀外筒与所述下接头螺纹连接，所述开关机构设置在所述上支撑座与下支撑座之间，所述上支撑座与所述开关机构弹性连接，所述下支撑座与所述开关机构通过弹性组件连接，所述弹性卡爪设置在所述定位接头与所述上坐落接头、下坐落接头之间，所述弹性卡爪分别与所述定位接头、上坐落接头和下坐落接头弹性卡接。

进一步，所述开关机构包括操作臂、导向环、清屑座、活塞内筒、球体、球座和两个耳板，所述导向环安装在所述操作臂内部，所述导向环与所述清屑座可解除式相抵，所述球体设置在所述清屑座与所述球座之间，两个所述耳板贴合设置在所述操作臂外侧表面上，所述球体转动设置在耳板上，所述操作臂与所述球体卡接，两个所述耳板可拆卸安装在上支撑座上，所述球座与所述活塞内筒螺纹连接，所述球座套设在所述下支撑座内部，所述操作臂与所述下支撑座卡接，所述活塞内筒与所述下连接头密封连接。

进一步，所述操作臂包括左端部、右端部、左插板和右插板，所述左端部与所述右端部拼接形成环形结构，所述左插板垂直设置在所述左端部上，所述右插板垂直设置在所述右端部上，所述左端部、右端部均卡设在所述芯轴外套与所述下容砂芯轴之间，所述左插板和右插板均插设在所述下支撑座上，所述左插板与所述右插板上均设置有圆柱头，所述圆柱头上转动设置有传动片，所述传动片与所述球体卡接。

进一步，所述清屑座整体为中空管状结构，所述清屑座的一端为与所述球体相配合的弧面，所述清屑座的侧表面上设置有两个侧剖面和两个弹簧端面，两个所述侧剖面和两个所述弹簧端面交替设置，所述弹簧端面与所述上支撑座弹性连接。

进一步，所述球体上对称设置有球体轴，所述球体轴与所述球体一体成形，每个所述球体轴周边形成球端面，所述球端面上卡设有传动片槽，所述传动片槽与所述传动片卡接。

进一步，所述耳板中部开设有轴孔，所述球体轴安装在所述所述轴孔内，对应所述轴孔在所述耳板内表面设置有耳板轴，所述耳板轴插设在所述操作臂上，所述耳板延长度方向的两端分布与所述上支撑座、下支撑座可拆卸连接，所述耳板上设置有通水孔。

进一步，所述上支撑座为管状结构，在所述上支撑座的一端包括均匀分布的四个支腿，相对称设置的一组支腿的端面上设置有弹簧孔，相对称设置的另一组支腿的端面上设置有销钉孔，设置有弹簧孔的两个所述支腿与所述清屑座弹性连接，设置有销钉孔的两个所述支腿与所述耳板可拆卸连接。

进一步，所述下支撑座整体为空心管状结构，所述下支撑座的一端为与所述球体相配合的球面，并在球面所在的一端开设有条形槽，所述操作臂的一端插设在所述条形槽内，所述球座套设置所述下支撑座内。

本实用新型提供一种用于砂浆环境的防漏失阀，包括上接头、内层组件，外层组件、开关机构和下接头，所述内层组件与所述开关机构螺纹连接，所述外层组件密封套设在所述内层组件与所述开关机构锁形成整体的外侧，所述开关机构与所述外层组件弹性连接，所述上接头与所述下接头分别设置在所述内层组件，外层组件、开关机构锁形成整体的两端，所述上接头、下接头分别与所述外层组件螺纹连接，所述上接头与所述内层组件密封连接，所述下接头与所述开关机构密封连接。这样，其开关机构设计在一密闭的空间内，从根本上解决了由砂粒等固相颗粒引起的开关机构的卡阻的问题；在球体和球座表面冷喷硬质合金，提高了防漏失阀的耐磨性能；整个工具内表面没有能够容纳27/8"油管接箍的“大肚子”，避免了生产过程中常用的27/8"油管接箍误关、误开防漏失阀的隐患。

附图说明

图1为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀开关机构局部结构示意图；

图3为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀局部结构示意图；

图4为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀定位接头结构示意图；

图5为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀弹性卡爪结构示意图；

图6为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀弹性卡爪卡接位置示意图；

图7为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀上坐落接头结构示意图；

图8为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀下坐落接头结构示意图；

图9为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀弹性组件位置结构示意图；

图10为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀操作臂结构示意图；

图11为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀导向环结构示意图；

图12为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀上支撑座结构示意图；

图13为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀清屑座结构示意图；

图14为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀耳板结构示意图；

图15为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀球体结构示意图；

图16为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀下支撑座结构示意图；

图17为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀固定套结构示意图；

图18为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀锁片结构示意图；

图19为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀密封垫结构示意图；

图20为本实用新型一种用于砂浆环境的防漏失阀球座结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、上接头，2、定位接头，3、弹性卡爪，4、上坐落接头，5、下坐落接头，6、转换接头，7、上容砂芯轴，8、止动销，9、容砂外筒，10、下容砂芯轴，11、上支撑座，12、芯轴外套，13、操作臂，14、导向环，15、球阀外筒，16、弹簧，17、清屑座，18、球体，19、密封垫，20、护圈，21、下支撑座，22、球座，23、活塞内筒，24、浮动活塞，25、下接头，26、c型环，27、承载环，28、阀座弹簧，29、弹簧垫圈，30、定位环，31、隔垫，32、锁片，33、固定套，34、固定销，35、球轴承，36、传动片，37、耳板；

2-1环形槽，2-2环形槽，2-3环形槽，2-4斜面；

3-1、上提凸台，3-2、三面槽，3-3、承载凸台，3-4、直槽，3-5、下压凸台，3-6、上提斜面，3-7、下压斜面；

4-1、上提台阶，4-2、上提斜面；

5-1、下压斜面，5-2、下压台阶；

11-1、支腿，11-3、弹簧孔，11-4、销钉孔；

13-1、左端部、13-2、右端部，13-3、左插板，13-4、右插板；13-5、上切面，13-6、下切面；

14-3、圆柱体、14-4、端面，14-5、锥面；

17-1、上下面，17-2、球面，17-3、传动片槽，17-4、左右侧面，17-5、弹簧端面；

18-1、球面，18-2、球端面，18-3、球体轴，18-4、传动片槽，18-5、环形槽，18-6、内孔；

21-1、球面，21-3、内侧面，21-4、外侧面，21-5、端面，21-6、销钉孔；

22-1、球面，22-2、端面；

32-1、锁片块，32-2、螺钉孔，33-1、锁片槽，33-2、通水槽；

37-1、内侧面，37-2、销钉孔，37-3、耳板轴，37-4、通水孔，37-5轴端面。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“中心”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图20所示，本实用新型提供一种用于砂浆环境的防漏失阀，包括上接头、内层组件，外层组件、开关机构和下接头，所述内层组件与所述开关机构卡接，所述外层组件密封套设在所述内层组件与所述开关机构锁形成整体的外侧，所述开关机构与所述外层组件弹性连接，所述上接头与所述下接头分别设置在所述内层组件，外层组件、开关机构锁形成整体的两端，所述上接头、下接头分别与所述外层组件螺纹连接，所述上接头与所述内层组件密封连接，所述下接头与所述开关机构密封连接。这样，其开关机构设计在一密闭的空间内，从根本上解决了由砂粒等固相颗粒引起的开关机构的卡阻的问题；在球体和球座表面冷喷硬质合金，提高了防漏失阀的耐磨性能；整个工具内表面没有能够容纳27/8"油管接箍的“大肚子”，避免了生产过程中常用的27/8"油管接箍误关、误开防漏失阀的隐患。

本实用新型的用于砂浆环境的防漏失阀，如图1-图13所示，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：定位接头2连接设有环形槽2-1，2-2，2-3和斜面2-4。弹性卡爪3上设有上提凸台3-1、三面槽3-2、承载凸台3-3、直槽3-4和下压凸台3-5，另外还设有上提斜面3-6和下压斜面3-7。在球阀关闭位置，上提凸台3-1与定位接头的环形槽2-1对应，承载凸台3-3与环形槽2-2对应；在球阀全开位置，承载凸台3-3与环形槽2-3对应，下压凸台3-5与定位接头的斜面2-4对应。

在上接头1和转换接头6内部设有上坐落接头4和下坐落接头5，二者之间通过螺纹连接，并设有紧定螺钉38和o型圈47。上坐落接头4设有上提台阶4-1和上提斜面4-2，下坐落接头5设有下压斜面5-1和下压台阶5-2。

转换接头6套设在下坐落接头5外，上端通过螺纹和紧定螺钉38与弹性卡爪3连接，下端通过螺纹和紧定螺钉38与上容砂芯轴7连接。

容砂外筒9上端通过螺纹与定位接头2连接，二者之间设有紧定螺钉38；容砂外筒9上端套设在上容砂芯轴7上，止动销8穿过容砂外筒9的销钉孔插入到上容砂芯轴的销钉槽7-1内，防止二者之间相对转动。

由上接头1、定位芯轴2的内表面、容砂外筒9的左端面、上容砂芯轴7、转换接头6、下坐落接头5、上坐落接头4的外表面组成了密闭空间，且在运动过程中，密闭空间的体积保持不变，其中上坐落接头4与下坐落接头5之间的螺纹连接处、转换接头6与下容砂芯轴7之间的螺纹连接处不设o型圈，目的是保持密闭空间与外界空间压力平衡，但砂粒无法进入上述密闭空间。

上容砂芯轴7下端通过螺纹连接和o型圈45连接下容砂芯轴10，下容砂芯轴10下端通过螺纹连接芯轴外套12。

传动组件由操作臂13、导向环14、传动片36和圆柱头螺钉40组成，其中操作臂13加工后对称地切除成两半，操作臂13的左端部13-1和右端部13-2紧贴在导向环的端面14-4上，4个圆柱头紧定螺钉穿过螺钉孔把上述两个零件连接在一起，导向环14的左右面与操作臂13的内侧面形成配合。传动片36为正方形，套设在操作臂13的圆柱头上，并且可以围绕圆柱头旋转。传动组件通过操作臂13左端的内螺纹连接在下容砂芯轴10的下端。

上支撑座11的上下内侧面与导向环14的上下面配合，也与清屑座17的上下面17-1配合，上支撑座11的左右内侧面与操作臂13的外侧面配合，上支撑座11的上下端面与清屑座17的弹簧端面17-5配合，清屑座17的左右侧面17-4与操作臂13的内侧面配合，传动片槽17-3的作用是容纳传动片36。

弹簧16安装在上支撑座11的弹簧孔11-3内，另外一端顶在清屑座17的弹簧端面上；

耳板37设有内侧面37-1，销钉孔37-2，耳板轴37-3，通水孔37-4和轴端面37-5，其内侧面37-1与操作臂13的外侧面配合，耳板上端紧靠上支撑座11的左右端面，固定销钉34插入销钉孔11-4和37-2，球轴承35安装在耳板的内孔中。

下支撑座21设有球面21-1，内侧面21-3，外侧面21-4，端面21-5，销钉孔21-6，其端面21-5与耳板14下端靠紧，固定销钉34插入销钉孔21-6和37-2，内侧面21-3与操作臂13的内侧面13-7配合，外侧面21-5与操作臂13的外侧面配合。

球体轴18-3插入在球轴承35的内孔中并可在内孔中旋转，球端面18-2与耳板14的轴端面37-5配合，传动片36可在传动片槽18-4内滑动，环形槽18-5的作用是刮除清屑座17的球面内的泥沙。

球阀外筒15的上端通过螺纹连接上支撑座11，二者之间设有紧定螺钉38和o型圈43，下端通过螺纹连接下接头25，二者之间设有紧定螺钉38和o型圈43，c型环26安装在球阀外筒15的环形槽15-1内。

固定套33通过螺纹连接在下支撑座21的下端，锁片32的锁片块32-1与固定套33的锁片槽33-1配合，紧定螺钉40穿过锁片32的螺钉孔32-3和下支撑座21的螺钉孔把锁片固定在下支撑座21上。

球座22设有球面22-1和端面22-2，其中球面22-1与球体18的球面18-1具有相同的直径和材料，表面均喷涂硬质合金，二者之间配对研磨。

密封垫19设有球面19-1和端面19-2，端面19-2与球座22的端面22-2配合，护圈20通过螺纹和紧定螺钉39连接球座22并固定密封垫19。

活塞内筒23上端通过螺纹连接球座22的下端，其下端插入浮动活塞24和下短节25的内孔。在活塞内筒下部自上而下依次套设弹性垫圈29、阀座弹簧28和承载环27。

具体工作原理

如图1-图20所示，该防漏失阀作为完井管柱的一部分，连同其他完井工具和防漏失阀的开关工具一同下井，下井过程及完井过程中，该防漏失阀一直处于开启状态，完井作业完成后，上提开关工具可以关闭防漏失阀，避免完井液向底层内泄漏污染地层；在生产阶段，生产管柱上的开关工具再次将防漏失阀打开，井底的产液向上通过防漏失阀，并通过采油设备采出到地面，修井时上提生产管柱，开关工具再次关闭防漏失阀。

当防漏失阀处于开启状态时，承载凸台3-3与环形槽2-3对应，下压凸台3-5与定位接头的斜面2-4对应。球阀外筒15、下支撑座21、耳板37都是固定的，球体18的轴心也是固定的，开启状态时，操作臂13向下运动到下死点位置，右插板13-4的上切面13-5与耳板轴37-3相切。

上提开关工具，开关工具通过上坐落接头4的上提台阶4-1、上提斜面4-2、弹性卡爪3的上提斜面3-6带动弹性卡爪3、转换接头6、上容砂芯轴7、下容砂芯轴10及传动组件向上运动，直到运动到上死点位置，防漏失阀处于关闭状态，此时上提凸台3-1与定位接头的环形槽2-1对应，承载凸台3-3与环形槽2-2对应；操作臂13的左插板13-3的下切面13-6与耳板轴37-3相切。

下压开关工具，开关工具通过下坐落接头5的下压台阶5-2、下压斜面5-1、弹性卡爪3的下压斜面3-7带动弹性卡爪3、转换接头6、上容砂芯轴7、下容砂芯轴10及传动组件向下运动，直到运动到下死点位置，防漏失阀回到开启状态。

由上接头1、定位芯轴2的内表面、容砂外筒9的左端面、上容砂芯轴7、转换接头6、下坐落接头5、上坐落接头4的外表面组成了密闭空间，且在运动过程中，密闭空间的体积保持不变，其中上坐落接头4与下坐落接头5之间的螺纹连接处、转换接头6与下容砂芯轴7之间的螺纹连接处不设o型圈，目的是保持密闭空间与外界空间压力平衡，但砂粒无法进入上述密闭空间。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。