单向式井下关井循环阀及其工作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用在油气井测试作业中的循环关断阀，尤其涉及一种单向式井下关井循环阀及其工作方法。
【背景技术】
[0002]试油测试中，在测试期间，需要确保油管内和环空之间隔绝，在测试结束后，需要进行压井循环时，又要求油管内和环空之间能够沟通。因此需要设计一种井下工具，当环空压力达到一个预定的压力值时，该工具就开始运转，在环空和油管内建立起连通通道。
[0003]现有技术中，采用RDS循环阀就可以实现以上功能，RDS循环阀在内芯轴下移过程中，内心轴上的循环孔与外筒上的循环孔沟通，从而实现井筒油套环空之间的沟通，可以实施循环压井等作业，在RDS阀内心轴下移过程中，心轴带动操作臂一起运动，并推动球阀旋转运动，关闭下部通道，实现封闭作业管柱和隔断地层，从而实现井下关断，可以进行压恢测试作业等。但RDS阀为一次性关井阀，测试结束后操作井下RDS阀直接关井，即关井后，井下RDS阀的球阀无法再次打开，管柱内部通道被关闭，双向不连通。这样的管柱结构及配套工具，虽然很好的保证了关井作业的可靠性，却不能适应后续的针对高产气井的压井堵漏工作的需要。由于无法通过油管内栗注堵漏及压井泥浆，只能先行解封封隔器，解封后通过封隔器胶筒与套管之间的环空间隙打堵漏浆进行堵漏，但该间隙非常小，泥浆通过性差，造成堵漏作业时间长，效率低，并且，堵漏材料极易在此搭桥、沉淀，造成管柱卡埋等井下复杂；倘若为了避免因采用一次性井下关井阀带来的后期压井堵漏带来的问题，就贸然将测试管柱结构中的井下一次性关井阀去掉，则不仅减少了井下测试管柱的功能，使井下压力恢复数据资料录取困难，更为关键的是井下测试管柱失去了重要的安全屏障，出现紧急情况下对管柱无法进行有效控制，井控安全将面临巨大风险。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种单向式井下关井循环阀及其工作方法。本发明能通过环空压力控制实现油管内和环空之间隔绝、沟通，油管正眼向上单向关断，以满足易漏失储层压井堵漏施工作业需要，减少因压井堵漏等造成的复杂带来的经济损失；节约试油测试作业周期，降低试油作业成本；降低试油测试作业期间的作业风险，保障施工安全可控。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种单向式井下关井循环阀，其特征在于:包括上接头、压差心轴、压启片、循环外筒、阀座、阀板和下接头，循环外筒一端与上接头固定连接，另一端与下接头固定连接，压差心轴固定限位在循环外筒内，在预定压力下能够破裂的压启片设置在上接头上，阀座固定设置在循环外筒下端，阀板与阀座连接用于控制循环外筒内腔的开关，循环外筒上开有外循环孔，压差心轴上开有内循环孔，当压差心轴未运动时，内循环孔和外循环孔未沟通，且阀板处于开启状态，当压差心轴运动至内循环孔和外循环孔沟通时，内循环孔和外循环孔形成环空和管柱之间的连通通道，且阀板处于关闭状态。
[0006]所述压差心轴外壁和上接头内壁之间形成有密闭的空气腔，空气腔中的压差心轴外壁形成压差面积，当压启片在预定的压力下破裂时，环空压力作用于压差面积上。
[0007]所述压差心轴一端通过销钉与循环外筒固定限位，另一端与挡板心轴固定连接。
[0008]所述挡板心轴上端与压差心轴另一端通过丝扣固定连接，下端将阀板限位在挡板心轴和下接头之间。
[0009]所述阀座设置在循环外筒与挡板芯轴之间空隙处，当压差心轴未运动时，阀板被挡板心轴限位在开启状态。
[0010]所述阀板通过扭簧与扭转转轴的配合传递扭转力，当压差心轴带动挡板芯轴运动至内循环孔和外循环孔沟通时，阀板在扭转力作用下反弹回关闭状态。
[0011]所述阀板和阀座之间采用金属密封方式密封。
[0012]一种单向式井下关井循环阀的工作方法，其特征在于:压启片在预定的压力下破裂，环空压力作用于压差心轴的压差面积上，剪断销钉后压差心轴向上运动，压差心轴上移至内循环孔与循环外筒上的外循环孔沟通，使环空和管柱之间连通；同时，压差心轴向上运动后，阀板向上反弹，贴合阀座，阀板处于关闭状态，阻止地层流体向上继续流入油管上部空间，在地层压力大于油管内静液柱压力时关断油管内部与地层的通道，实现封闭作业管柱和隔离地层。
[0013]所述方法还包括:当压井期间地层漏失严重，从油管正眼直接栗注堵漏浆，当油管内静液柱压力高于阀板下部地层压力时，推开阀板，直接将堵漏浆推向地层实现正眼堵漏作业。
[0014]所述单向式井下关井循环阀在使用之前，应当预先计算出操作压力，以便选择具备适当承压能力的压启片。
[0015]所述单向式井下关井循环阀与其它环空压力驱动阀一起下井使用时，单向式井下关井循环阀的作业压力应该与其它测试阀的操作压力间隔至少7个MPa以上。
[0016]采用本发明的优点在于:
1、本发明能够实现在测试后循环压井、井下关断、再次向井内单向开启等功能，以满足压井堵漏施工作业需要，保障测试期间管柱的安全可靠和可直推式压井堵漏，提高试油安全施工效率，降低试油作业成本。
[0017]2、本发明通过环空压力控制实现油管内和环空之间隔绝、沟通，油管正眼向上单向关断，可以满足循环压井、井下压力恢复测试、易漏失储层正眼直推法压井堵漏作业需要，减少因压井堵漏等造成的复杂带来的经济损失；节约试油测试作业周期，降低试油测试作业期间的作业风险，保障试油测试施工作业安全可控。
【附图说明】
[0018]图1为本发明结构示意图
图中标记为:1、上接头，2、压差心轴，3、压启片，4、销钉，5、循环外筒，6、外循环孔，7、内循环孔，8、挡板心轴，9、阀座，10、阀板，11、下接头。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
一种单向式井下关井循环阀，包括上接头1、压差心轴2、压启片3、循环外筒5、阀座9、阀板10和下接头10，循环外筒5 —端与上接头I固定连接，另一端与下接头11固定连接，压差心轴2固定限位在循环外筒5内，在预定压力下能够破裂的压启片3设置在上接头I上，阀座9固定设置在循环外筒5下端，阀板10与阀座9连接用于控制循环外筒5内腔的开关，循环外筒5上开有外循环孔6，压差心轴2上开有内循环孔7，当压差心轴2未运动时，内循环孔7和外循环孔6未沟通，且阀板10处于开启状态，当压差心轴2运动至内循环孔7和外循环孔6沟通时，内循环孔7和外循环孔6形成环空和管柱之间的连通通道，且阀板10处于关闭状态。
[0020]本实施例中，所述压差心轴2外壁和上接头I内壁之间形成有密闭的空气腔，空气腔中的压差心轴2外壁形成压差面积，当压启片3在预定的压力下破裂时，环空压力作用于压差面积上。
[0021]本实施例中，所述压差心轴2 —端通过销钉4与循环外筒5固定限位，另一端与挡板心轴8固定连接。
[0022]本实施例中，所述挡板心轴8上端与压差心轴2另一端通过丝扣固定连接，下端将阀板10限位在挡板心轴8和下接头11之间。
[0023]本实施例中，所述阀座设置在循环外筒与挡板芯轴之间空隙处，当压差心轴未运动时，阀板被挡板心轴限位在开启状态。
[0024]本实施例中，所述阀板10通过扭簧与扭转转轴的配合传递扭转力，当压差心轴2带动挡板芯轴8运动至内循环孔7和外循环孔6沟通时，阀板10在扭转力作用下反弹回关闭状态。
[0025]本实施例中，所述阀板10和阀座9之间采用金属密封方式密封。
[0026]一种单向式井下关