井下杆式周向驱动开关装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种井下杆式周向驱动开关装置，该装置是由上接头、导向槽、固定套、转动套、第一密封圈、换向槽、第一通孔、密封垫环，第二通孔、压圈、轴承、第二密封圈、下接头、杆体、导向销、换向销、杆式周向驱动开关阀和换向杆组成，在使用时，将杆式周向驱动开关阀与油管连接下入井内，需要换向时，向管柱内投入换向杆，对杆式周向驱动开关阀进行开与关的换向。通过投换向杆后打压实现换向，无须钢丝投捞作业，避免了施工过程中因钢丝发生断脱给作业带来的困扰，可以不动管柱作业实现多次开关。换向杆材料的可溶性实现了同一管柱上多级杆式周向驱动开关阀同时使用，达到了不动管柱作业的分层开采、分层注水注气的目的。本装置避免了作业的安全风险，降低事故发生率，提高了施工效率。
【专利说明】
井下杆式周向驱动开关装置
技术领域
[0001]本实用新型属于油田采油设备，尤其涉及一种油田采油气井控制油套环空与油管柱连通的井下杆式周向驱动开关装置。
【背景技术】
[0002]在油气井生产过程中，井内管柱要满足气举、掺稀油、分层采油、分层注采、间断分注等不同工艺的要求，入井管柱则必须连接有井下开关滑套，以连通油管和油套环空。目前，传统的机械开关滑套需进行钢丝投捞，机械开关由外套和堵塞阀组成，外套径向加工有通孔，内圆表面为与堵塞阀外圆相对应的密封面和堵塞阀座落台阶;堵塞阀为一筒状，内孔为通孔，外圆加工有与外套内圆表面匹配的密封沟槽，密封沟槽安装有密封件，上部加工有可捞取的打捞头。入井前，外套与堵塞阀装配好，连接管柱入井。当需要油套连通时，下入专用打捞爪，由专用钢丝车送入井内，打捞爪在管柱内下行至机械开关处，在打捞爪的重力作用下抓住堵塞阀的打捞头，启动钢丝车上提，将堵塞阀从管柱内起出，机械开关打开；当需要关闭机械开关时，再将堵塞阀送入管柱内至机械开关位置，将堵塞阀落座，打捞爪与打捞头分离，起出送入的打捞爪和钢丝，机械开关关闭。
[0003]在使用传统的机械开关装置时，施工过程中钢丝经常发生断脱情况，给后续作业带来困难，需先对井底进行复杂的处理作业，再重新进行施工作业，增加了作业程序和加大了作业成本，导致作业周期长、费用高，同时事故率也较高，作业存在一定的安全风险。传统的液压滑套是一次性常开或常闭阀，不动管柱作业无法实现多次开关，作业程序较为复杂，影响施工效率。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是，针对井内管柱液流换向提供一种井下杆式周向驱动开关装置，该装置是由上接头、导向槽、固定套、转动套、第一密封圈、换向槽、第一通孔、密封垫环，第二通孔、压圈、轴承、第二密封圈、下接头、杆体、导向销、换向销、杆式周向驱动开关阀和换向杆组成，在使用时，将杆式周向驱动开关阀与油管连接下入井内，需要换向时，向管柱内投入换向杆，对杆式周向驱动开关阀进行开与关的换向。该装置通过投换向杆后打压实现换向，无须钢丝投捞作业，避免了施工过程中因钢丝发生断脱给作业带来的困扰，可以不动管柱作业实现多次开关。换向杆材料的可溶性设计实现了同一管柱上多级杆式周向驱动开关阀同时使用，达到了不动管柱作业的分层开采、分层注水注气的目的。本装置避免了作业的安全风险，降低事故发生率。同时降低了生产成本，提高了施工效率。
[0005]本实用新型所述的一种井下杆式周向驱动开关装置，该装置是由上接头、导向槽、固定套、转动套、第一密封圈、换向槽、第一通孔、密封垫环，第二通孔、压圈、轴承、第二密封圈、下接头、杆体、导向销、换向销、杆式周向驱动开关阀和换向杆组成，在杆式周向驱动开关阀(17)的上部设置有上接头(1)，在杆式周向驱动开关阀(17)的中部设置有固定套(3)，在杆式周向驱动开关阀(17)的下部设置有下接头(13)，上接头(I)上端口外部通过外螺纹与油管连接，上接头(I)下端通过内螺纹口与固定套(3)连接，在上接头(I)内壁上加工有两道对称的导向槽(2)，导向槽(2)呈上大下小的结构；固定套(3)上端口通过外螺纹与上接头(I)连接，固定套(3)下端口通过内螺纹与下接头(13)连接，固定套(3)与上接头(I)和下接头(13)之间分别安装有第一密封圈(5)和第二密封圈(12);在固定套(3)上径向加工有对称的第二通孔(9)，第二通孔(9)与导向槽(2)轴向在一直线位置，在第二通孔(9)内安装有密封垫环(8)，第二通孔(9)的外端口内加工有内螺纹，压圈(10)的外圈加工有外螺纹，第二通孔(9)与压圈(10)利用螺纹连接将密封垫环(8)压紧和固定;在固定套(3)内部套装有转动套(4)，转动套(4)的内壁斜向加工有4道均匀对称分布的换向槽(6)，换向槽(6)呈上大下小的结构，在其中两道对称的换向槽(6)的下端相应加工有径向对称的第一通孔(7)，第一通孔(7)与第二通孔(9)径向位置相同，孔径一致;在转动套(4)下端与下接头(13)之间安装固定有减小转动套(4)换向力矩的轴承(11);下接头(13)上端口通过外螺纹与固定套(3)连接，下接头(13)下端口通过内螺纹与油管连接;换向杆(18)的杆体(14)为直径略小于上接头(I)内通径的圆柱体，下端为锥形;在杆体(14)的上安装有径向对称的导向销(15)和换向销(16)，导向销(15)和换向销(16) 二者之间的距离略大于换向槽(6)的长度，杆体(14)、导向销(15)和换向销(16)的制作材料为可溶于油水的可溶性材料。
[0006]导向槽(2)和换向槽(6)的深度相同，导向槽(2)和换向槽(6)下部最小宽度略大于导向销(15)和换向销(16)的直径。
[0007]杆体(14)两侧的导向销(15)等长，导向销(15)两端头径向长度大于上接头(I)内通径，小于对称的导向槽(2)槽底之间的径向尺寸，同时小于转动套(4)的内通径。
[0008]杆体(14)两侧的换向销(16)等长，换向销(16)比导向销(15)略长，换向销(16)两端头径向长度大于转动套(4)的内通径，小于对称的换向槽(6)槽底之间的径向尺寸，同时小于下接头(13)的内通径。
[0009]本实用新型所述的一种井下杆式周向驱动开关装置，该装置中的上接头(I)位于杆式周向驱动开关阀(17)的上部，其上端口外部加工有用于与油管连接的外螺纹，其下端口内部加工有用于与固定套(3)连接的内螺纹，其内壁上加工有两道对称的导向槽(2)，导向槽(2 )呈上大下小的结构。
[0010]固定套(3)位于杆式周向驱动开关阀(17)的中部，其上端口外部加工有用于与上接头(I)连接的外螺纹，其下端口内部加工有用于与下接头(13)连接的内螺纹，其与上接头
(I)和下接头(13)之间分别安装有密封圈(5)和密封圈(12)。
[0011]在固定套(3)上径向加工有2个对称的通孔(9)，通孔(9)与导向槽(2)轴向在一直线位置，在其孔内安装有密封垫环(8)，通孔(9)的外端口内加工有内螺纹，压圈(10)的外圈加工有外螺纹，通孔(9)与压圈(10)利用螺纹连接将密封垫环(8)压紧和固定。
[0012]在固定套(3)内部套装有转动套(4)，转动套(4)的内壁斜向加工有4道均匀对称分布的换向槽(6)，换向槽(6)呈上大下小的结构，在其中两道对称的换向槽(6)的下端相应加工有径向对称的两个通孔(7)，通孔(7)与通孔(9)径向位置相同，孔径一致。
[0013]在转动套(4)下端与下接头(13)之间安装和固定有减小转动套(4)换向力矩的轴承(11)0
[0014]下接头(13)位于杆式周向驱动开关阀(17)的下部，其上端口外部加工有用于与固定套(3)连接的外螺纹，其下端口外部加工有用于与油管连接的内螺纹。
[0015]所述的换向杆(18)的杆体(14)为直径略小于上接头(I)内通径的圆柱体，下端加工为锥形。
[0016]杆体(14)、导向销(15)和换向销(16)的制作材料为可溶于油水的可溶性材料。
[0017]在杆体(14)的相应位置上安装有径向对称的两个导向销(15)和两个换向销(16 )，导向销(15)和换向销(16)在杆体(14)上的径向位置相同，二者之间的距离略大于换向槽
(6)的长度。
[0018]导向槽(2)和换向槽(6)的深度相同，下部最小宽度略大于导向销(15)和换向销
(16)的直径。
[0019]杆体(14)两侧的导向销(15)等长，其两端头径向长度大于上接头(I)内通径，小于两端对称的两个导向槽(2)槽底之间的径向尺寸，同时小于转动套(4)的内通径。
[0020]杆体(14)两侧的换向销(16)等长，换向销(16)比导向销(15)略长，其两端头径向长度大于转动套(4)的内通径，小于对称的两个换向槽(6)槽底之间的径向尺寸，同时小于下接头(13)的内通径。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型杆式周向驱动开关阀的结构示意图；
[0022]图2为本实用新型杆式周向驱动开关阀的截面图；
[0023]图3为本实用新型杆式周向驱动开关阀的局部放大图A;
[0024]图4为本实用新型换向杆的结构示意图；
[0025]图5为本实用新型换向杆的截面图。
[0026]图例:
[0027]1、上接头，2、导向槽，3、固定套，4、转动套，5、密封圈，6、换向槽，7、通孔，8、密封垫环，9、通孔，10、压圈，11、轴承，12、密封圈，13、下接头，14、杆体，15、导向销，16、换向销，17、杆式周向驱动开关阀，18、换向杆。
【具体实施方式】
[0028]本实用新型结合附图进一步描述，不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0029]本实用新型所述的一种井下杆式周向驱动开关装置，该装置是由上接头、导向槽、固定套、转动套、第一密封圈、换向槽、第一通孔、密封垫环，第二通孔、压圈、轴承、第二密封圈、下接头、杆体、导向销、换向销、杆式周向驱动开关阀和换向杆组成，在杆式周向驱动开关阀17的上部设置有上接头I，在杆式周向驱动开关阀17的中部设置有固定套3，在杆式周向驱动开关阀17的下部设置有下接头13，上接头I上端口外部通过外螺纹与油管连接，上接头I下端通过内螺纹口与固定套3连接，在上接头I内壁上加工有两道对称的导向槽2，导向槽2呈上大下小的结构；固定套3上端口通过外螺纹与上接头I连接，固定套3下端口通过内螺纹与下接头13连接，固定套3与上接头I和下接头13之间分别安装有第一密封圈5和第二密封圈12;在固定套3上径向加工有对称的第二通孔9，第二通孔9与导向槽2轴向在一直线位置，在第二通孔9内安装有密封垫环8，第二通孔9的外端口内加工有内螺纹，压圈10的外圈加工有外螺纹，第二通孔9与压圈10利用螺纹连接将密封垫环8压紧和固定;在固定套3内部套装有转动套4，转动套4的内壁斜向加工有4道均匀对称分布的换向槽6，换向槽6呈上大下小的结构，在其中两道对称的换向槽6的下端相应加工有径向对称的第一通孔7，第一通孔7与第二通孔9径向位置相同，孔径一致;在转动套4下端与下接头13之间安装固定有减小转动套4换向力矩的轴承11;下接头13上端口通过外螺纹与固定套3连接，下接头13下端口通过内螺纹与油管连接;换向杆18的杆体14为直径略小于上接头I内通径的圆柱体，下端为锥形;在杆体14的上安装有径向对称的导向销15和换向销16，导向销15和换向销16二者之间的距离略大于换向槽6的长度，杆体14、导向销15和换向销16的制作材料为可溶于油水的可溶性材料。
[0030]导向槽2和换向槽6的深度相同，导向槽2和换向槽6下部最小宽度略大于导向销15和换向销16的直径。
[0031]杆体14两侧的导向销15等长，导向销15两端头径向长度大于上接头I内通径，小于对称的导向槽2槽底之间的径向尺寸，同时小于转动套4的内通径。
[0032]杆体14两侧的换向销16等长，换向销16比导向销15略长，换向销16两端头径向长度大于转动套4的内通径，小于对称的换向槽6槽底之间的径向尺寸，同时小于下接头13的内通径。
[0033]如图1，4所示，本实用新型的井下杆式周向驱动开关装置包括杆式周向驱动开关阀17和换向杆18，生产作业时，利用杆式周向驱动开关阀17和换向杆18两套装置组合使用，控制油套环空与油管柱连通和关闭;先将杆式周向驱动开关阀17与油管及其它工具一同连接入井，入井时杆式周向驱动开关阀17为图1所示关闭状态，即第一通孔7与第二通孔9周向间隔90°，处于未连通状态;需要打开杆式周向驱动开关阀17时，向管柱内投入换向杆18，换向杆18下行至预定位置时，换向销16被导入到导向槽2中，换向杆18继续下行，导向销15再进入到导向槽2中，随着换向杆18再继续下行，换向销16被导入到换向槽6;换向杆18在下行过程中，导向销15在导向槽2中周向固定、轴向下行;换向销16在下行的同时，在换向销16下行力和换向槽6的共同作用下，产生推动转动套4进行周向转动的推力；当换向销16下行离开换向槽6时，正好推动转动套4周向转动90°，导致第一通孔7与第二通孔9径向处于同一位置，相互连通，第二通孔9开启，即杆式周向驱动开关阀17打开;导向槽2和换向槽6设计为上大下小的扇形结构，有利于作业时将导向销15和换向销16顺畅地导入到导向槽2和换向槽6中。重复上述步骤，可使转动套4再次周向转动90°，使第一通孔7与第二通孔9产生周向90°错位，即可实现杆式周向驱动开关阀17关闭。反复进行上述作业，即可实现杆式周向驱动开关阀17的多次开关。
[0034]换向杆18的杆体14、导向销15和换向销16采用的可溶性材料为高分子材料和注塑棒材，比重1.5-1.8g/cm3，承压70-105 MPa，采用机械加工成形。可以在油水环境中溶解，溶解速度与温度有关，环境温度越高溶解速度越快，在KCl、NaCl溶液中溶解速度会更快。利用其这一特性，使得换向杆14在完成其开关任务后，下落入管柱中，在油水中溶解消失。可根据作业需要，实现多次、连续投入，同时，避免了因作业事故而产生的井下残留物影响正常生产。
[0035]以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要技术特征，来满足不同情况的需要。
【主权项】
1.一种井下杆式周向驱动开关装置，其特征在于该装置是由上接头、导向槽、固定套、转动套、第一密封圈、换向槽、第一通孔、密封垫环，第二通孔、压圈、轴承、第二密封圈、下接头、杆体、导向销、换向销、杆式周向驱动开关阀和换向杆组成，在杆式周向驱动开关阀(17)的上部设置有上接头(I)，在杆式周向驱动开关阀(17)的中部设置有固定套(3)，在杆式周向驱动开关阀(17)的下部设置有下接头(13)，上接头(I)上端口外部通过外螺纹与油管连接，上接头(I)下端通过内螺纹口与固定套(3 )连接，在上接头(I)内壁上加工有两道对称的导向槽(2)，导向槽(2)呈上大下小的结构；固定套(3)上端口通过外螺纹与上接头(I)连接，固定套(3)下端口通过内螺纹与下接头(13)连接，固定套(3)与上接头(I)和下接头(13)之间分别安装有第一密封圈(5)和第二密封圈(12);在固定套(3)上径向加工有对称的第二通孔(9)，第二通孔(9)与导向槽(2)轴向在一直线位置，在第二通孔(9)内安装有密封垫环(8)，第二通孔(9)的外端口内加工有内螺纹，压圈(10)的外圈加工有外螺纹，第二通孔(9)与压圈(10)利用螺纹连接将密封垫环(8)压紧和固定;在固定套(3)内部套装有转动套(4)，转动套(4)的内壁斜向加工有4道均匀对称分布的换向槽(6 )，换向槽(6 )呈上大下小的结构，在其中两道对称的换向槽(6)的下端相应加工有径向对称的第一通孔(7)，第一通孔(7)与第二通孔(9)径向位置相同，孔径一致;在转动套(4)下端与下接头(13)之间安装固定有减小转动套(4)换向力矩的轴承(11);下接头(13)上端口通过外螺纹与固定套(3)连接，下接头(13)下端口通过内螺纹与油管连接;换向杆(18)的杆体(14)为直径略小于上接头(I)内通径的圆柱体，下端为锥形；在杆体(14)的上安装有径向对称的导向销(15)和换向销(16)，导向销(15)和换向销(16) 二者之间的距离略大于换向槽(6)的长度，杆体(14)、导向销(15)和换向销(16)的制作材料为可溶于油水的可溶性材料。2.如权利要求1所述的井下杆式周向驱动开关装置，其特征在于导向槽(2)和换向槽(6)的深度相同，导向槽(2)和换向槽(6)下部最小宽度略大于导向销(15)和换向销(16)的直径。3.如权利要求1所述的井下杆式周向驱动开关装置，其特征在于杆体(14)两侧的导向销(15)等长，导向销(15)两端头径向长度大于上接头(I)内通径，小于对称的导向槽(2)槽底之间的径向尺寸，同时小于转动套(4)的内通径。4.如权利要求1所述的井下杆式周向驱动开关装置，其特征在于杆体(14)两侧的换向销(16)等长，换向销(16)比导向销(15)略长，换向销(16)两端头径向长度大于转动套(4)的内通径，小于对称的换向槽(6)槽底之间的径向尺寸，同时小于下接头(13)的内通径。
【文档编号】E21B43/20GK205689173SQ201620620368
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月22日 公开号201620620368.2, CN 201620620368, CN 205689173 U, CN 205689173U, CN-U-205689173, CN201620620368, CN201620620368.2, CN205689173 U, CN205689173U
【发明人】欧如学, 王海坤, 徐丰岭
【申请人】新疆康和达石油技术服务有限公司