井下控制阀的制作方法
【专利摘要】本申请公开一种井下控制阀，包括：纵长延伸的外套，其上端设有上接头；连接于所述外套下端的封堵机构，其包括内腔、位于所述内腔内部的阀球；所述内腔具有能被所述阀球封堵的上开口及下开口，所述下开口将所述内腔与外部连通；套设在所述外套内部的滑套，其能够沿所述外套的延伸方向滑动；所述滑套具有通过所述上开口伸入所述内腔的第一位置以及未伸入所述内腔的第二位置；所述滑套位于第二位置时所述阀球能将所述上开口封堵，所述滑套位于第一位置时所述阀球能将所述下开口封堵并将所述内腔与所述滑套内部连通。
【专利说明】
井下控制阀
技术领域
[0001]本申请涉及石油开采中的井下工具领域，尤其涉及一种井下控制阀。
【背景技术】
[0002]在石油开采作业中，地层压力高的油井具有一定自喷能力，作业中常常需要采用一定比重的泥浆或清水进行压井，压井作业有时会因施工或设计不当，造成油层污染，堵塞有效孔隙度和减少渗流面积，减少采油生产时率，降低油井产量，增加作业成本。为了避免对油层的伤害，施工作业常采用井下开关来替代压井作业，将井下开关安装在抽油栗与固定阀之间，依靠抽油杆的上下往复运动控制井下开关液流通道的打开或关闭。但是由于井下开关安装在抽油栗与固定阀之间，使抽油栗在生产过程中余隙体积增大，影响抽油栗密封性，降低栗效;井下开关依靠抽油杆上下往复运动控制液流通道的开启和关闭，一旦抽油杆断脱，井下开关便处于失控状态。
[0003]2003年I月I日公开的《井下控制阀》C CN2528929Y)，包括接箍、外罩、弹簧、球座、球阀、密封件，以及安装在外罩与球座之间的齿条和安装在阀球上的齿轮轴，通过齿轮轴和齿条的啮合，带动阀球转动来打开或关闭油层和地层的通道，可进行闭式采油、不压井作业，具有防喷、防漏功能。2007年2月14日公开的《一种井下控制阀》C CN28693 05Y)，上阀座内装有控制滑套，控制滑套外安装有弹簧，上阀座与下阀座之间的空腔内装有空心浮球，该装置即可以有效防止抽油机井洗井时洗井液漏失污染地层，保证正常生产，又可以起到防喷作用，实现不压井作业。2004年4月14日公开的《一种用于海上油田中的防污染单向阀》(CN2611585Y)，由内管、组合弹簧、单向阀和控制阀组成，集采油生产、洗井、酸化措施实施三个功能于一体，有效防止洗井液侵入井中污染地层。
[0004]上述三项技术虽然都可以不起出管柱完成采油生产二、不压井修井作业，具有防喷、防漏功能，但它们在工具结构复杂或不易进行控制操作，如《井下控制阀》CCN2528929Y)，是通过齿轮轴和齿条的啮合，带动阀球转动来打开或关闭通道，如果带动齿轮转动的力量不够，使齿轮轴和齿条啮合不到位，就难以转换控制阀的开与关;《一种井下控制阀》(CN2869305Y)，工具下入和抽油生产需要两趟管柱才能实现，控制阀是和封隔器、丢手组成第一趟管柱先下入井内，坐封封隔器后将控制阀、封隔器丢在井下，起出丢手头以上的管柱，然后再下入抽油生产管柱，管柱底部带有插入管，经过丢手头插入到控制阀内组成井下生产管柱，实现抽油、洗井等功能；《一种用于海上油田中的防污染单向阀》〈CN2611585Y)同样是向井下下两趟管柱才能实现生产、洗井、酸化措施实施三个功能于一体的效果，不便于现场操作。
【实用新型内容】
[0005]鉴于现有技术的需要，本申请提供一种井下控制阀，以能够实现不压井作业，同时，一趟管柱即可具有防喷、洗井、生产的功能。
[0006]为达到上述目的，本申请提供一种井下控制阀，包括:
[0007]纵长延伸的外套，其上端设有上接头；
[0008]连接于所述外套下端的封堵机构，其包括内腔、位于所述内腔内部的阀球;所述内腔具有能被所述阀球封堵的上开口及下开口，所述下开口将所述内腔与外部连通；
[0009]套设在所述外套内部的滑套，其能够沿所述外套的延伸方向滑动;所述滑套具有通过所述上开口伸入所述内腔的第一位置以及未伸入所述内腔的第二位置;所述滑套位于第二位置时所述阀球能将所述上开口封堵，所述滑套位于第一位置时所述阀球能将所述下开口封堵并将所述内腔与所述滑套内部连通。
[0010]作为一种优选的实施方式，所述滑套外固定套设有轨迹管;所述轨迹管与所述外套之一的壁上设有轨迹槽，另一连接有可沿所述轨迹槽的轨迹移动的轨迹钉;所述轨迹槽包括沿所述外套延伸方向延伸的第一凹槽以及第二凹槽;所述第一凹槽与所述第二凹槽通过切换部相通，所述第一凹槽的端部与所述第二凹槽的端部位于所述外套的不同横截面上。
[0011]作为一种优选的实施方式，所述第一凹槽与所述第二凹槽相间分布且沿所述外套的周向排布。
[0012]作为一种优选的实施方式，所述滑套与所述外套之间还设有弹性件，所述弹性件能够施与所述滑套向上的弹力。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述轨迹管的外壁向外凸起形成有第一台阶，所述外套的内壁向内凸起形成有第二台阶，所述弹性件包括位于所述第一台阶与第二台阶之间的弹貪O
[0014]作为一种优选的实施方式，所述滑套与所述外套之间设有密封件。
[0015]作为一种优选的实施方式，所述轨迹管与所述滑套之间设有固定环及开口环。
[0016]作为一种优选的实施方式，所述滑套的下端设有通孔，所述滑套伸入所述内腔时所述通孔将所述内腔与所述滑套的内部连通。
[0017]所述滑套的上端面与下端面的面积不同。
[0018]作为一种优选的实施方式，所述封堵机构包括连接所述外套下端的上球座，以及连接所述上球座下端的下球座;所述上球座与所述下球座连接形成所述内腔，所述上球座的上端内壁收缩形成所述上开口，所述下球座的下端内壁收缩形成所述下开口。
[0019]作为一种优选的实施方式，所述上球座通过下接头与所述外套连接。
[0020]借由以上技术方案可以看出，本实施方式所提供的井下控制阀通过设有可移动的滑套，通过滑套在第一位置及第二位置的切换来完成阀球不同的封堵状态，进而可以实现不压井作业，同时，一趟管柱即可具有防喷、洗井、生产的功能。
[0021]参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。
[0022]针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0023]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1本申请一种实施方式所提供的井下控制阀反洗状态下结构示意图；
[0026]图2是图1所示井下控制阀在采油状态下结构示意图；
[0027]图3是图1所示井下控制阀在起出管柱时结构示意图；
[0028]图4是图1所示井下控制阀的轨迹槽示意图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
[0030]需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0031]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0032]需要说明的是，在本申请中的上、下位置关系为井下控制阀在井中工作状态下呈现的，其中，井下控制阀的工作状态可以如图1至图3中所示，而下文中所描述的上端、下端均可以为读者面对图1至图3时井下控制阀中的各部件所呈现的上端、下端。
[0033]请参阅图1、图2、图3，为本申请一种实施方式所提供的一种井下控制阀。在本实施方式中，所述井下控制阀包括:纵长延伸的外套10，其上端设有上接头20;连接于所述外套1下端的封堵机构4，其包括内腔40、位于所述内腔40内部的阀球50;所述内腔40具有能被所述阀球50封堵的上开口 41及下开口 42，所述下开口 42将所述内腔40与外部连通;套设在所述外套10内部的滑套60，其能够沿所述外套10的延伸方向滑动;所述滑套60具有通过所述上开口 41伸入所述内腔40的第一位置以及未伸入所述内腔40的第二位置;所述滑套60位于第二位置时所述阀球50能将所述上开口 41封堵，所述滑套60位于第一位置时所述阀球50能将所述下开口 42封堵并将所述内腔40与所述滑套60内部连通。
[0034]使用时，本申请的井下控制阀可以连接于油管上下入井中。其中，该井下控制阀的上方可以设有封隔器、反洗阀，抽油栗可以设置在井下控制阀的下方。将设有该井下控制阀的管柱下入套管中开始反洗、抽油。
[0035]反洗时，滑套60处于第一位置，通过向油套环空内输液打压，液体通过反洗阀进入管柱内，由于井下控制阀位于反洗阀的下方，进入管柱的液体会通过滑套60作用于阀球50上，使阀球50下移进而将下开口42封堵。此时，液体仅能在管柱内上部排出，进而完成反洗工作。
[0036]采油时，滑套60处于第一位置，抽油栗将油液输入，油液通过下开口 42时作用于阀球50并将阀球50顶起，油液进入内腔40，由于滑套60与内腔40相连通，进而油液进入滑套60继续上行，经油管排出井内。
[0037]在起下管柱时，通过油管内打压，阀球50在压力(可以是液压)作用下将下开口 42封堵，此时滑套60在内部压力下移动至第二位置。此时，停止打压，阀球50在井内的压力(地层压力)下将上开口 41封堵，进而可以放喷，实现不压井起下管柱的效果。
[0038]借由以上技术方案可以看出，本实施方式所提供的井下控制阀通过设有可移动的滑套60，通过滑套60在第一位置及第二位置的切换来完成阀球50不同的封堵状态，进而可以实现不压井作业，同时，一趟管柱即可具有防喷、洗井、生产的功能。
[0039]在本实施方式中，外套10为纵长延伸的管体结构，比如，外套10为直管。外套10的上端连接有上接头20。如图1所示，外套10的上端开设有外螺纹，上接头20开设有连接外套10的内螺纹。其中，外套10上端的上接头20可以连接油管或油管上的其他部件，比如反洗阀、封隔器等。外套10的下端可以连接有下接头30，外套10可以通过下接头30连接井下控制阀其他的部件。
[0040]外套10套设于滑套60外。滑套60与外套10同向延伸，均为管体结构，其中，滑套60也可以为直管。滑套60可以滑套60延伸方向移动(比如滑动)。具体的，所述滑套60的上端面61可以与下端面62的面积不同，此时，在管柱内压强一致的情况下，滑套60的上端面61与下端面62的压力不同，通过该压力差可以推动滑套60移动。如图1所示，滑套60的上端面61的面积大于下端面62的面积，在压力作用下滑套60可以下行。
[0041]滑套60具有通过所述上开口41伸入所述内腔40的第一位置以及未伸入所述内腔40的第二位置。部分滑套60(滑套60的下端)伸入内腔40中时，滑套60的下端可以阻止阀球50将上开口 41封堵，进而，此时，阀球50仅能将下开口 42封堵。在滑套60位于第二位置时，阀球50可在内腔40中自由移动，此时，阀球50可以将上开口 41及下开口 42封堵。当然，阀球50将上开口 41及下开口 42封堵需在不同的作业条件下完成。
[0042]所述滑套60与所述外套10之间可以设有密封件，比如，密封圈。进而，使得滑套60与外套10之间可以密封接触滑动，进而避免抽油时油液泄漏至管柱外。滑套60可以在外套10内滑动并具有相应的第一位置及第二位置。可选的，滑套60与外套10之间可以具备一定位机构，通过定位机构将滑套60定位在不同位置。比如，滑套60的外壁上设有轨迹槽、外套10的内壁上设有限位凸起等等。
[0043]具体的，所述滑套60外可以固定套设有轨迹管70，S卩，滑套60与轨迹管70沿外套10的延伸方向不产生相对移动，轨迹管70与滑套60可以共同上下移动。可选的，如图1所示，所述轨迹管70与所述滑套60之间可以设有固定环65及开口环66。其中，滑套60的外壁与轨迹管70的内壁均可设有用于放置固定环65及开口环66的台阶。固定环65位于开口环66的上方。
[0044]所述轨迹管70与所述外套10之一的壁上设有轨迹槽75，另一连接有可沿所述轨迹槽75的轨迹移动的轨迹钉15。所述轨迹槽75包括沿所述外套10延伸方向延伸的第一凹槽751以及第二凹槽752;所述第一凹槽751与所述第二凹槽752通过切换部753相通，所述第一凹槽751的端部与所述第二凹槽752的端部位于所述外套10的不同横截面上。
[0045]具体的可以如图1所示，所述轨迹管70的外壁上开设有轨迹槽75，外套10的壁上设有轨迹钉15。轨迹钉15部分伸入到轨迹槽75内，进而在外套10固定的情况下，滑套60可以根据轨迹槽75提供的轨迹进行滑动。
[0046]其中，轨迹槽75可以如图4所示，所述第一凹槽751与所述第二凹槽752均沿所述外套10的延伸方向延伸，S卩，第一凹槽751与第二凹槽752的长度方向与外套10的长度方向一致。第一凹槽751与第二凹槽752均为多个，且，所述第一凹槽751与所述第二凹槽752相间分布且沿所述外套10的周向排布。第一凹槽751与第二凹槽752沿外套10的周向排布围构成循环结构。
[0047]由图4可以看出，第一凹槽751与第二凹槽752之间可以通过切换部753相通，并通过切换部753的切换作用使轨迹钉15在第一凹槽751与第二凹槽752之间切换。第一凹槽751的端部与第二凹槽752的端部限定了轨迹钉15的下行程位移，在外套10为固定不动的状态下，第一凹槽751的端部与第二凹槽752的端部限定了滑套60与轨迹管70的上行程位移。可以看出，第一凹槽751的长度长于第二凹槽752，第一凹槽751的端部低于第二凹槽752的端部，也可以认为，第一凹槽751的端部相对于第二凹槽752的端部更靠近于滑套60(或外套
10、或轨迹管70)的一端。
[0048]以图4所示为例，第一凹槽751的端部为A点，第二凹槽752的端部为B点，切换部753的端部为C点(切换部753与第二凹槽752相类似，但凸出方向相反)，当轨迹钉15由A点需切换至B点时，轨迹管70下行，此时，轨迹钉15沿第一凹槽751的轨迹上行至切换部753。轨迹管70继续下行，由于轨迹钉15与切换部753的倾斜设置的侧壁接触，轨迹管70沿外套10的轴线转动(轨迹管70可以单独转动，也可以与滑套60—同转动)直至轨迹钉15位于C点，此时，切换部753的壁将轨迹钉15限位无法继续移动。轨迹管70上行，轨迹钉15下移至第二凹槽752的斜壁，轨迹管70继续转动直至轨迹钉15移至B点，完成轨迹钉15由A点需切换至B点。
[0049]可以看出，轨迹钉15位于A点时，滑套60处于第二位置。轨迹钉15位于B点时，滑套60处于第一位置。
[0050]在本实施方式中，所述滑套60与所述外套10之间还可以设有弹性件80，所述弹性件80能够施与所述滑套60向上的弹力。通过设有弹性件80，弹性件80可以在轨迹钉15位于C点并井外停止打压时将轨迹管70拉动下移。其中，如图1所示，所述轨迹管70的外壁可以向外凸起形成有第一台阶71，所述外套10的内壁可以向内凸起形成有第二台阶11，所述弹性件80可以包括位于所述第一台阶71与第二台阶11之间的弹簧。所述弹簧套设于轨迹管70外且处于压缩状态。通过该弹簧及上述的固定环65可以限制轨迹管70与滑套60之间无法产生相对的轴向位移。
[0051]滑套60位于第一位置时，为保证油液顺利进入滑套60内部，防止阀球50将滑套60的下端封堵的问题，可选的，所述滑套60的下端可以设有通孔63，所述滑套60伸入所述内腔40时所述通孔63将所述内腔40与所述滑套60的内部连通。如图2所示，在所述滑套60伸入所述内腔40时通孔63同样位于内腔40中，此时，即使阀球50将滑套60的下端封堵，油液依然可以通过该通孔63流入滑套60的内部。当然，该通孔63为至少一个。多个通孔63可以沿滑套60的周向排布。
[0052]所述封堵机构4可以包括连接所述外套10下端的上球座45，以及连接所述上球座45下端的下球座46。所述上球座45与所述下球座46连接形成所述内腔40。所述上球座45的上端内壁收缩形成所述上开口 41。所述下球座46的下端内壁收缩形成所述下开口 42。具体的，所述上球座45通过下接头30与所述外套10连接。
[0053]如图1至图3所示，上球座45与下球座46相对设置，上球座45与下球座46的内部空间组合形成内腔40。其中，上开口 41为上球座45的锥形收缩内壁的上端口，下开口 42为下球座46的锥形收缩内壁的下端口。
[0054]本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从I到90，优选从20至IJ80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
[0055]除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
[0056]披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
[0057]多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
[0058]应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。
【主权项】
1.一种井下控制阀，其特征在于，包括: 纵长延伸的外套，其上端设有上接头； 连接于所述外套下端的封堵机构，其包括内腔、位于所述内腔内部的阀球;所述内腔具有能被所述阀球封堵的上开口及下开口，所述下开口将所述内腔与外部连通； 套设在所述外套内部的滑套，其能够沿所述外套的延伸方向滑动;所述滑套具有通过所述上开口伸入所述内腔的第一位置以及未伸入所述内腔的第二位置;所述滑套位于第二位置时所述阀球能将所述上开口封堵，所述滑套位于第一位置时所述阀球能将所述下开口封堵并将所述内腔与所述滑套内部连通。2.如权利要求1所述的井下控制阀，其特征在于:所述滑套外固定套设有轨迹管;所述轨迹管与所述外套之一的壁上设有轨迹槽，另一连接有可沿所述轨迹槽的轨迹移动的轨迹钉;所述轨迹槽包括沿所述外套延伸方向延伸的第一凹槽以及第二凹槽;所述第一凹槽与所述第二凹槽通过切换部相通，所述第一凹槽的端部与所述第二凹槽的端部位于所述外套的不同横截面上。3.如权利要求2所述的井下控制阀，其特征在于:所述第一凹槽与所述第二凹槽相间分布且沿所述外套的周向排布。4.如权利要求3所述的井下控制阀，其特征在于:所述滑套与所述外套之间还设有弹性件，所述弹性件能够施与所述滑套向上的弹力。5.如权利要求4所述的井下控制阀，其特征在于:所述轨迹管的外壁向外凸起形成有第一台阶，所述外套的内壁向内凸起形成有第二台阶，所述弹性件包括位于所述第一台阶与第二台阶之间的弹簧。6.如权利要求1所述的井下控制阀，其特征在于:所述滑套与所述外套之间设有密封件。7.如权利要求2所述的井下控制阀，其特征在于:所述轨迹管与所述滑套之间设有固定环及开口环。8.如权利要求1所述的井下控制阀，其特征在于:所述滑套的下端设有通孔，所述滑套伸入所述内腔时所述通孔将所述内腔与所述滑套的内部连通。9.如权利要求1所述的井下控制阀，其特征在于:所述滑套的上端面与下端面的面积不同。10.如权利要求1所述的井下控制阀，其特征在于:所述封堵机构包括连接所述外套下端的上球座，以及连接所述上球座下端的下球座;所述上球座与所述下球座连接形成所述内腔，所述上球座的上端内壁收缩形成所述上开口，所述下球座的下端内壁收缩形成所述下开口。11.如权利要求10所述的井下控制阀，其特征在于:所述上球座通过下接头与所述外套连接。
【文档编号】E21B34/06GK205532476SQ201620244936
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】田野, 韩福柱, 梁美琪, 潘赫, 吴, 吴一, 丁超, 安岩, 金璐, 胡祎, 王晓亮
【申请人】中国石油天然气股份有限公司