拉压式全通径井下开关阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油气井储层改造与完井工具，具体是一种拉压式全通径井下开关阀。
【背景技术】
[0002]目前，在油气井储层改造与完井技术领域，对大段储层普遍采用分段改造完井工艺。目的是使改造液较均衡地挤入被改造井段，避免大段笼统改造工艺中改造液集中进入渗透性较好的井段，而真正需要改造的渗透性较差的井段却得不到有效的改造。其中，拖动管柱分段改造是分段改造的一种方式。
[0003]要实现拖动管柱分段改造，管柱中就要设置一个井下开关阀，以便在拖动管柱时使管内关闭以防井喷，在分段改造及完井生产时管内打开，使改造液能够通过管内挤入地层、地层流体通过管内采出地面。该井下开关阀要求打开时要有足够的流体通道，而在关闭时不能意外打开，同时具有可靠的密封性。
[0004]与之最接近的是应用于地层测试技术领域的全通径LPR-N阀。全通径LPR-N阀是美国哈里伯顿的产品，它采用球阀翻转开关原理，打开后具有全通功能，可以提供足够的流体通道。但全通径LPR-N阀是通过环空加压的方式来控制球阀开关的，给环空施加一定的压力球阀打开，环空释放压力球阀关闭。它的地面操作压力是根据氮气腔充氮压力和该阀在井下的环空静液柱压力及温度决定的，氮气腔充氮压力也取决于该阀在井下的环空静液柱压力和温度。而拖动管柱分段改造时，井下开关阀所处的位置、压力和温度都不确定，所以全通径LPR-N阀不太适用于拖动管柱分段改造，而且结构复杂、造价昂贵。
【实用新型内容】
[0005]为了适应拖动管柱分段改造工艺的要求，同时简化结构、降低成本，本实用新型提供了一种拉压式全通径井下开关阀，以达到拖动管柱时管内关闭，作业生产时管内打开的目的。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种拉压式全通径井下开关阀，该拉压式全通径井下开关阀包括:外管组件，沿竖直方向设置，该外管组件内设有沿轴向贯通的内流道;球阀开关，设置在该外管组件内，该球阀开关包括球阀，球阀能够转动到开启状态和关闭状态;操作组件，设置在该外管组件内并且与球阀连接，该操作组件能够上下移动并推动球阀转动至该开启状态的极限位置或关闭状态的极限位置;球阀锁定机构，设置在该外管组件的内流道中并且与该操作组件连接，该球阀锁定机构能够通过该操作组件将球阀锁定在该关闭状态的极限位置。
[0007]进一步地，该操作组件包括上下固定连接的操作臂和棘爪，操作臂为沿竖直方向设置条状结构，棘爪为筒状结构，棘爪的轴线沿竖直方向设置，操作臂设置于该外管组件和该球阀开关之间，操作臂的内侧表面设置有用于插入球阀的突出部，棘爪的下端设有多个沿竖直方向设置的条形爪，该条形爪的下端能够沿棘爪的径向收缩。
[0008]进一步地，该外管组件包括上下固定连接的球阀外筒和棘爪外筒，球阀外筒套设于操作臂和该球阀开关外，棘爪的上端设置于球阀外筒内，棘爪的下端设置于棘爪外筒内，操作臂的下端与棘爪的上端卡接，球阀外筒能够防止操作臂与棘爪分离，棘爪的下端外侧设有外卡接凸起，棘爪外筒的内表面设有与该外卡接凸起相匹配的环形凹槽，当球阀位于关闭状态的极限位置时，棘爪下端的该外卡接凸起位于该环形凹槽内。
[0009]进一步地，棘爪外筒的上端的内径小于球阀外筒的内径，棘爪外筒的上端固定插接于球阀外筒的下端内，棘爪与棘爪外筒间隙配合或过渡配合，棘爪的上端外设有环形凸起，该环形凸起位于操作臂的下方，当球阀位于关闭状态的极限位置时，该环形凸起下端面与棘爪外筒的上端抵接。
[0010]进一步地，该球阀锁定机构包括弹簧和自锁套，自锁套能够上下移动，自锁套套设于棘爪内，自锁套的轴线与棘爪的轴线重合，自锁套的外周面呈顶端朝下的锥台状，棘爪的下端内侧设有内卡接凸起，弹簧的上下两端分别与该球阀开关和自锁套连接，该内卡接凸起到自锁套的轴线的距离小于自锁套上端外径的一半，当自锁套向下移动时，自锁套的外周面能够与棘爪下端的该内卡接凸起接触并将棘爪下端的该外卡接凸起挤压于该环形凹槽内。
[0011]进一步地，该外管组件内还设有棘爪开关和筒状的延时心轴，该外管组件还包括花键外筒和延时外筒，该延时心轴的轴线沿竖直方向设置，花键外筒的上端与棘爪外筒的下端固定连接，花键外筒的下端与延时外筒的上端固定连接，花键外筒和延时外筒均套设于该延时心轴外，棘爪开关为筒状结构，棘爪开关的轴线与自锁套的轴线重合，棘爪开关固定于该延时心轴的上端，该延时心轴能够上下移动，棘爪开关能够向上移动并推动棘爪使球阀位于该开启状态的极限位置。
[0012]进一步地，棘爪开关的外部含有上下设置的小径段和大径段，该小径段的外径小于该大径段的外径，该小径段和大径段之间为环形过渡面，该小径段的上端的外径大于自锁套的下端的内径且小于自锁套的下端的外径，该大径段的外表面为花键结构，棘爪的该条形爪的下端到棘爪开关的轴线的距离小于该环形过渡面的外径的一半。
[0013]进一步地，花键外筒的上端插接于棘爪外筒的下端内，棘爪外筒的下部的内表面设有过渡台阶段，花键外筒的上端和棘爪外筒的下部的该过渡台阶之间形成了该环形凹槽。
[0014]进一步地，该外管组件还包括密封短节，密封短节固定于延时外筒的下端，密封短节套设于该延时心轴外，延时外筒与该延时心轴之间设有环形的密闭空间，密闭空间内设有延时阀，延时阀能够随该延时心轴移动，延时阀还能够限制该延时心轴向上移动的速度。
[0015]进一步地，延时外筒内的上段的内径大于延时外筒内的下段的内径，当延时阀随该延时心轴向上移动离开延时外筒内的下段时，棘爪开关能够推动自锁套的下端离开棘爪的下端的该内卡接凸起。
[0016]进一步地，该延时心轴的下端外套设有筒形的下接头，下接头设置在延时外筒的下端外，密封短节的下端与该延时心轴之间形成用于下接头插入的环形插接槽，密封短节的下端设有用于安装剪切销的剪销孔，下接头的上端能够插接于该环形插接槽内，下接头的上端外设有环形的剪切槽，该剪切槽到该环形插接槽的底部的距离小于剪销孔到该环形插接槽的底部的距离；当下接头插入该环形插接槽内并且该剪切槽的位置与剪销孔的位置相对应时，球阀处于开启状态；当下接头插入该环形插接槽内并且下接头的上端与该环形插接槽的底部抵接时，球阀位于该开启状态的极限位置。
[0017]本实用新型的有益效果是，设置球阀锁定机构，能够在该操作组件推动球阀运动到关闭状态的极限位置时，将球阀锁定，防止球阀意外打开，同时，还能够满足拖动管柱时管内关闭，作业生产时管内打开的目的。
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0019]图1为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例在关闭状态时的上段结构示意图；
[0020]图2为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例在关闭状态时的下段结构示意图；
[0021]图3为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例在关闭状态时第一部位的局部放大示意图；
[0022]图4为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例在关闭状态时第二部位的局部放大示意图；
[0023]图5为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例在关闭状态时第三部位的局部放大示意图；
[0024]图6为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例在开启状态时的上段结构示意图；
[0025]图7为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例在开启状态时的下段结构示意图；
[0026]图8为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例在开启状态时第一部位的局部放大示意图；
[0027]图9为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例中棘爪的结构示意图；
[0028]图10为本实用新型拉压式全通径井下开关阀实施例中棘爪开关的结构示意图；
[0029]图11为图10中A-A向示意图。
[0030]图中附图标记:1、上接头；2、球阀外筒；3、球阀；4、球座；5、操作臂；6、球筒；7、棘爪;8、棘爪外筒;9、弹簧；10、自锁套；11、花键外筒；12、棘爪开关;13、注油塞；14、延时外筒；15、延时上心轴；16、延时下心轴；17、延时阀；18、密封短节；19、剪销孔;20、下接头;21、剪销;22、密闭空间；23、环形插接槽的底部。
【具体实施方式】
[0031]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0032]如图1至图11所示，本实用新型实施例提供了一种拉压式全通径井下开关阀，该拉压式全通径井下开关阀包括:外管组件、球阀开关、操作组件和球阀锁定机构。外管组件沿