一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀的制作方法

本实用新型属于石油天然气井用井下开关井阀技术领域，涉及一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀。

背景技术：

井下开关井阀用于石油天然气井的测试、生产和维修作业过程，作为井底防喷器在封隔器上部开、关井实现双向隔离，在前平衡状态下进行作业管柱的脱手及回接。保证在更换作业管柱、临时弃井、修井等作业时使油气流和井液有效阻断隔离，优化作业工艺，防止压井液漏失，减小油气流进入井筒造成的井控风险。

井下作业过程中常常需要传递管柱扭矩，但现有的球阀关井无法传递管柱扭矩，且阀无法将关井、脱手动作分解操作，不能在脱手前对关井的密封隔离效果进行验封，因此可能在关井(球阀关闭)不能密封的情况下使上部管柱脱离，导致因关井失败而管柱已脱开造成的井涌危险。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀，解决了现有技术中存在的球阀关井无法传递管柱扭矩且无法将关井、脱手动作分解操作的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀，包括球阀外筒，球阀外筒内两端分别通过螺纹连接有回接外筒和下接头，球阀外筒内设置有球笼，球笼靠近下接头的一端和下接头通过螺纹连接，球笼内设置有球阀总成，球阀总成内设置有球形阀芯，球形阀芯上设置有径向孔，球笼外圆对应径向孔的位置安装有操作销，操作销靠近球阀总成的一侧设置有一径向球形凸耳，操作销的球形凸耳对应伸入球阀总成的径向孔中，球阀外筒内还设置有弹性爪，弹性爪固定在操作销上端；

脱手机构，脱手机构包括芯轴，芯轴上连接有左旋螺母，左旋螺母通过螺纹连接在回接外筒内，芯轴远离球阀外筒的一端还通过螺纹连接有上接头，芯轴靠近球阀外筒的一端设置有第一环形槽；

回接机构，回接机构包括芯轴a，芯轴a上连接有锚定爪，锚定爪通过螺纹连接在回接外筒内，芯轴a远离球阀外筒的一端还通过螺纹连接有上接头a，芯轴a的另一端还安装有组合密封，芯轴a位于组合密封远离上接头a的一端还通过螺纹连接有导向接头，导向接头远离组合密封的一端设置有第二环形槽；

弹性爪远离操作销的一端的爪部卡扣扣于第一环形槽或第二环形槽中。

本实用新型的特征还在于，

芯轴两端分别设置有第一花键和第二花键，第二花键设置在靠近回接外筒的一端，左旋螺母内设置有内孔花键，左旋螺母的内孔花键与芯轴外圆上的第一花键啮合。

第一花键和第二花键之间设置有台阶。

回接外筒内远离球阀外筒的一端设置有内花键槽。

芯轴上位于第二花键与第一环形槽之间还设置有外圆锥面，回接外筒内设置有与外圆锥面配合的内圆锥面；

导向接头靠近上接头a的一端设置有外圆锥面a，外圆锥面a与内圆锥面配合。

操作销上端有环形槽，弹性爪靠近操作销的一端设置有环形凸耳，环形凸耳镶嵌在环形槽内。

芯轴a上设置花键，锚定爪右端设置有弹性指缝隙，锚定爪右端弹性指缝隙与芯轴a外圆上的花键啮合。

操作销的数量为两个，球形阀芯上的径向孔也为两个，并且两个径向孔以球形阀芯的竖向轴线对轴称分布。

组合密封包括多个间隔设置的密封圈和支撑环。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在井下作业过程能传递管柱扭矩，且能实现关井、脱手动作分解操作，能在验证关井密封效果后再使上部管柱脱离，避免了因关井失败而管柱已脱开造成的井涌危险。

附图说明

图1是本实用新型一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀的结构示意图；

图2是本实用新型一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀中脱手机构的结构示意图；

图3是本实用新型一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀中回接机构的结构示意图；

图4是本实用新型中操作销的安装示意图；

图5是本实用新型中操作销和弹性爪以及球阀总成的安装示意图；

图6是一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀中操作销的结构示意图；

图7是本实用新型一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀中脱手状态结构示意图；

图8是本实用新型一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀中回接状态的结构示意图。

图中，1.上接头，2.芯轴，3.左旋螺母，4.回接外筒，5.球阀外筒，6.弹性爪，7.操作销，8.球笼，9.球阀总成，10.下接头，11.上接头a，12.芯轴a，13.锚定爪，14.组合密封，15.导向接头，16.球形凸耳，17.径向孔，18.环形槽，19.环形凸耳，20.密封圈，21.支撑环，22.第一环形槽，23.第二环形槽；

2-1.第一花键；2-2.第二花键，2-3.台阶，2-4.外圆锥面；

4-1.内花键槽，4-2.内圆锥面；

15-1.外圆锥面a。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀，如图1所示，包括球阀外筒5，球阀外筒5内两端分别通过螺纹连接有回接外筒4和下接头10，球阀外筒5内设置有球笼8，球笼8靠近下接头10的一端和下接头10通过螺纹连接，球笼8内设置有球阀总成9，球阀总成9内设置有球形阀芯，球形阀芯上设置有径向孔17，如图4所示，球笼8外圆对应径向孔17的位置安装有操作销7，如图6所示，操作销7靠近球阀总成9的一侧设置有一径向球形凸耳16，操作销7的球形凸耳16对应伸入球阀总成9的径向孔17中，球阀外筒5内还设置有弹性爪6，弹性爪6固定在操作销7上端；

如图2所示，脱手机构，脱手机构包括芯轴2，芯轴2上连接有左旋螺母3，左旋螺母3通过螺纹连接在回接外筒4内，芯轴2远离球阀外筒5的一端还通过螺纹连接有上接头1，芯轴2靠近球阀外筒5的一端设置有第一环形槽22；

如图3所示，回接机构，回接机构包括芯轴a12，芯轴a12上连接有锚定爪13，锚定爪13通过螺纹连接在回接外筒4内，芯轴a12远离球阀外筒5的一端还通过螺纹连接有上接头a11，芯轴a12的另一端还安装有组合密封14，芯轴a12位于组合密封14远离上接头a11的一端还通过螺纹连接有导向接头15，导向接头15远离组合密封14的一端设置有第二环形槽23；

弹性爪6远离操作销7的一端的爪部卡扣扣于第一环形槽22或第二环形槽23中。

芯轴2两端分别设置有第一花键2-1和第二花键2-2，第二花键2-2设置在靠近回接外筒4的一端，左旋螺母3内设置有内孔花键，左旋螺母3的内孔花键与芯轴2外圆上的第一花键2-1啮合。

第一花键2-1和第二花键2-2之间设置有台阶2-3。

回接外筒4内远离球阀外筒5的一端设置有内花键槽4-1。

芯轴2上位于第二花键2-2与第一环形槽22之间还设置有外圆锥面2-4，回接外筒4内设置有与外圆锥面2-4配合的内圆锥面4-2；

导向接头15靠近上接头a11的一端设置有外圆锥面a15-1，外圆锥面a15-1与内圆锥面4-2配合。

如图5所示，操作销7上端有环形槽18，弹性爪6靠近操作销7的一端设置有环形凸耳19，环形凸耳19镶嵌在环形槽18内。

芯轴a12上设置花键，锚定爪13右端设置有弹性指缝隙，锚定爪13右端弹性指缝隙与芯轴a12外圆上的花键啮合。

操作销7的数量为两个，球形阀芯上的径向孔17也为两个，并且两个径向孔17以球形阀芯的竖向轴线对轴称分布。

组合密封14包括多个间隔设置的密封圈20和支撑环21。

本实用新型一种能传递扭矩的机械操作的井下开关井阀的工作原理：

(1)传递管柱扭矩

传递管柱扭矩时，上提上接头1将芯轴2外圆上的台阶2-3与左旋螺母3的右端面顶紧，回接外筒4的内花键槽4-1与芯轴2上的第二花键2-2啮合，即可传递管柱扭矩。

(2)关井、脱手工作原理

如图7所示，关井操作时，只需要将上接头1下放，左旋螺母3的右端面与芯轴2外圆上的台阶2-3脱离，使芯轴2的外圆锥面2-4与回接外筒4的内圆锥面4-2与挤紧，在此过程中芯轴2的第二花键2-2也向下脱离回接外筒4的内花键槽4-1，然后正转管柱通过芯轴2的第一花键2-1将左旋螺母3从回接外筒4的左旋螺纹上旋出一半长度，然后再上提上接头1，芯轴2的台阶2-3与左旋螺母3的右端面顶紧，在此过程中芯轴2下端外圆上的第一环形槽将弹性爪6向上拖动，从而带动操作销7的球形凸耳16拖动球阀总成9的球形阀芯旋转90°，完成关闭球阀实现双向关井，需要验封关井效果时，继续保持关井上提状态可进行管内加压操作，对关井的密封效果进行验封，验封合格后继续上提、再旋转管柱使左旋螺母3从回接外筒4的左旋螺纹中完全脱出，最后上提脱手管柱。

(3)回接、开井工作原理

如图8所示，回接操作只需要将回接机构直接插入回接外筒4直至导向接头15的外圆锥面a15-1与回接外筒4的内圆锥面4-2挤紧，此时回接到位。在插入过程中，导向接头15先进入回接外筒4由组合密封14对油套进行隔离，然后锚定爪3会收缩插入到回接外筒4孔口的左旋螺纹中，插入到位后锚定爪5会张开与回接外筒4的左旋螺纹啮合实现管柱连接，同时在插入回接的过程中导向接头17外圆上的第二环形槽推动弹性爪6向下，带动操作销7推动球阀总成9的球形阀芯旋转90°，开启球阀，实现开井、管柱内全通径状态。