专利名称:两球座封井筒截止阀的制作方法
【专利摘要】一种两球座封井筒截止阀，包括阀体和阀座，所述阀座位于阀体的空腔内，其在流体的推动下在阀体内滑动并座封；其中，所述阀体由上接头和下接头可拆装连接形成，连接处密封；所述阀座为活塞；所述活塞上开有贯通的第一过流通道和第二过流通道，所述第一过流通道和所述第二过流通道中心线与所述活塞中心线在同一平面内；所述活塞的上端面与所述第一过流通道和所述第二过流通道入口端面之间有为低密度球座封提供助力的过渡连接部。
【专利说明】两球座封井筒截止阀
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种水平井分段压裂施工中的座封球阀，特别是涉及一种有两个座封流道的座封球阀。
【背景技术】
[0002]目前，水平井分段压裂工艺越来越多的应用到低渗储层措施改造中，以增加油气田产量。该工艺的作业管柱底端需要一种工具来满足以下作业施工要求，包括管柱下入过程中液体可通过，管柱到达指定深度后时可关闭通道憋压。现有油气田应用的该类型工具具备以上两个基本条件，但在实际使用过程中却存在很多缺陷。比如现有技术的截止阀只有一个过流孔，受投球尺寸限制，过留面积小，在替浆过程需严格限制排量，否则会因截流作用导致提前座封；密封锁定机构设计复杂，如采用挤压橡胶件强制入槽锚定或者金属爪锚定等，因材料或形状不合理导致稳定性差；现有截止阀在整体结构设计上虽然都能满足使用的最基本要求，但是却没有兼顾拆装维护便捷性，比如整体筒式设计，其余零件均需伸入孔内安装或者采用繁冗的过多零件设计，增加了不必要的操作时间和难度。这些缺陷甚至限制了整个施工工艺的发展。
实用新型内容
[0003]本实用新型提供一种两球座封井筒截止阀，其目的是通过对球座的改变为实现两球座封提供可能，增加过流面积。
[0004]另一目的是，通过对阀体连接方式的改变，增加装拆的便捷性。
[0005]为了实现上述发明目的，本实用新型采取的技术方案如下:
[0006]一种两球座封井筒截止阀，包括阀体和阀座，所述阀座位于阀体的空腔内，其在流体的推动下在阀体内滑动并座封；其中，所述阀体由上接头和下接头可拆装连接形成，连接处密封；
[0007]所述阀座为活塞；所述活塞上开有贯通的第一过流通道和第二过流通道，所述第一过流通道和所述第二过流通道中心线与所述活塞中心线在同一平面内；
[0008]所述活塞的上端面与所述第一过流通道和所述第二过流通道入口端面之间有为低密度球座封提供助力的过渡连接部。
[0009]优选地，所述活塞包括活塞体和活塞杆，所述活塞体与上接头通过剪切销钉连接并与上接头动密封；所述活塞体上有嵌有座封时打开的锁紧环；所述活塞杆上有座封时与下接头密封的密封结构。
[0010]优选地，所述上接头和下接头公母扣连接，所述上接头内有与上部井下工具连接的母扣及第一台肩；
[0011]所述下接头内有第二台肩和密封筒，所述密封筒下端部有与下部井下工具连接的公扣；
[0012]所述第二台肩和上接头的下端面形成所述锁紧环的轴向定位槽。
[0013]优选地，所述第一台肩与所述活塞体间隙配合；所述密封筒与所述活塞杆间隙配入口 ο
[0014]优选地，所述下接头的下端有安装下部井下工具的装配孔道。
[0015]优选地，所述过渡连接部包括第一锥面、过渡坡面、第二锥面及过渡锥面；所述第一锥面和所述第二锥面形状相同，
[0016]所述第一锥面设置所述活塞上端面和所述第一过流通道入口端面之间；
[0017]所述第二锥面设置所述活塞上端面和所述第二过流通道入口端面之间；
[0018]所述过渡坡面与第一锥面和第二锥面同时相切，靠近所述活塞上端面位置形成连续的曲线；
[0019]所述过渡锥面连接所述曲线和所述活塞上端面边缘。
[0020]优选地，所述第一锥面的中心线与所述第一过流通道的中心线重合；
[0021]所述第二锥面的中心线与所述第二过流通道的中心线重合；
[0022]所述过渡坡面同时与所述第一锥面和所述第二锥面相切；
[0023]所述过渡锥面的中心线与所述活塞位置的中心线重合。
[0024]优选地，所述第二锥面与第二过流通道连接处、所述第一锥面与所述第一过流通道连接处均设置有具有座封时起密封作用的倒角过渡面。
[0025]优选地，所述第一过流通道和第二过流通道均包括水平段和斜向段；
[0026]所述水平段位于活塞体内，所述水平段平行于活塞体中心线设置；
[0027]所述斜向段设置在活塞体与所述活塞杆连接处，所述斜向段中心线的交点位于所述活塞体的中心线上。
[0028]本实用新型和现有技术相比，具有如下有益效果:
[0029]该截止阀具备足够大的过流能力保证替浆及投球作业顺利进行，避免了一个过流通道的截流作用导致的提前座封；该截止阀结构设计简单合理，不仅更适于加工制造，而且装拆维护过程中不需额外工装，操作简单；该截止阀密封锁紧机构设计巧妙，并且保证稳定可靠。
[0030]活塞与上接头连接后安装销钉，再连接下接头，安装过程避免狭窄空间操作，简单方便；该截止阀在拆卸过程中只要先拧下下接头，其他零件依次拆下，不存在需破坏锁紧机构才能拆卸的情况。
[0031]该截止阀投球憋压后，活塞下行至下接头进入密封筒，同时活塞上的锁紧环入槽后胀开锁定活塞位置，其中，密封机构由双重密封圈保证，设计巧妙并且都大大提高了稳定性。
【附图说明】
[0032]图1是两球座封井筒截止阀装配图。
[0033]图2是图1的A处放大图。
[0034]图3是低密度球座封后位置示意图。
[0035]图4是两球座封井筒截止阀立体装配图的纵剖图。
[0036]图5是两球座封球阀活塞轴测图。
[0037]附图标记:1_上接头、2_ 1?、封圈a、3_剪切销钉、4_锁紧环、5_ 1?、封圈b、6_活塞、601-活塞体、602-活塞杆、7-密封圈c、8-下接头、9-第二低密度球、10-第一过流通道、11-第二过流通道、13-第一锥面、14-过渡坡面、15-第二锥面、16-母扣、17-公扣、18-过渡锥面、19-倒角过渡面、20-第一台肩、21-第二台肩、22-密封筒、23-装配孔道、24-第一低密度球。
【具体实施方式】
[0038]为使本实用新型的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本实用新型的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。
[0039]图1为两球座封井筒截止阀装配图。如图1所示一种两球座封井筒截止阀包括阀体和阀座，所述阀座位于阀体的空腔内，其在流体的推动下在阀体内滑动并座封；其中，
[0040]所述阀体由上接头I和下接头8可拆装连接形成，连接处密封；本实施例中，所述阀体由上接头I和下接头8公母扣连接形成，公母扣连接处通过设置嵌在上接头I外表面的两道密封圈a2密封；
[0041]所述阀座为活塞6 ;所述活塞6上开有贯通的第一过流通道10和第二过流通道11，所述第一过流通道10和所述第二过流通道11中心线与所述活塞6中心线在同一平面内；
[0042]所述活塞6的上端面与所述第一过流通道10和所述第二过流通道11入口端面之间有为低密度球座封提供助力的过渡连接部。
[0043]所述活塞6包括活塞体601和活塞杆602，所述活塞体601与上接头I通过剪切销钉3连接并与上接头I动密封；所述活塞体601上有嵌有座封时打开的锁紧环4 ;所述活塞杆602上有座封时与下接头8密封的密封结构。此处的密封结构为设置在活塞体602圆柱面上设置两道密封圈c7。所述活塞体601和活塞杆602为一体件。
[0044]图3为低密度球座封后位置示意图。参见图3，在油气田水平分段压裂施工时，两球座封式井筒截止阀的上接头I与压差滑套连接，下接头8与浮箍浮鞋连接。座封作业时，从井口投入与活塞6内过流通道相匹配的两个低密度球，当低密度球进入各自过流通道后，封堵了上接头I和活塞6之间的流体通道，当压差达到剪切销钉3的剪断压力时，剪切销钉3被剪断与上接头I脱离，活塞6从上接头I滑向下接头8，滑动过程中，通过嵌在活塞体601上的四道密封圈b5始终形成与上接头I动密封。所述活塞体601外圆柱面从上到下依次设置两道密封圈b5、安装剪切销钉的槽、安装锁紧环的槽、两道密封圈b5。当流体推动活塞6滑动至下接头8时，锁紧环4弹开，固定活塞6的位置。避免活塞6向上接头I移动，此时，整个阀座(活塞6)通道被封堵。
[0045]参见图4，所述活塞6开有贯通的第一过流通道10和第二过流通道11，所述第一过流通道10位于活塞6底部，所述第二过流通道11位于第一过流通道10正上方；
[0046]所述上接头I内有与上部井下工具连接的母扣16及第一台肩20 ;所述母扣16由上接头I内壁上的多级台阶形成；
[0047]所述下接头8内有第二台肩21和密封筒22，所述密封筒22下端有与下部井下工具连接的公扣17。
[0048]所述第二台肩21和上接头I的下端面形成所述锁紧环4的轴向定位槽。所述锁紧环4为纯金属零件，当流体推动活塞6滑动至下接头8时，锁紧环4弹开，并通过第二台肩21和上接头I的下端面形成的轴向定位槽进行定位。
[0049]进一步地，参见图4和图5，过渡连接部包括第一锥面13、过渡坡面14、第二锥面15及过渡锥面18 ;所述第一锥面13和所述第二锥面15形状相同，
[0050]所述过渡坡面14为两个，两个形状大小均相同，对称设置在所述活塞6腰部；
[0051]所述第一锥面13设置所述活塞6上端面和所述第一过流通道10入口端面之间；
[0052]所述第二锥面15设置所述活塞6上端面和所述第二过流通道11入口端面之间；
[0053]所述过渡坡面14与第一锥面13和第二锥面15同时相切，靠近所述活塞6上端面位置形成连续的曲线；
[0054]所述过渡锥面18连接所述曲线和所述活塞6上端面边缘。
[0055]其中，所述第一锥面13的中心线与所述第一过流通道10的中心线重合；
[0056]所述第二锥面15的中心线与所述第二过流通道11的中心线重合；
[0057]所述过渡坡面14同时与所述第一锥面13和所述第二锥面15相切；
[0058]所述过渡锥面18的中心线与所述活塞6位置的中心线重合。
[0059]当第一低密度球24在流体推动下，沿上接头I的第一台肩20滑动至第一过流通道10入口时，在流体的推力作用下，沿第一锥面13上至第一过流通道10入口，并座封。
[0060]在第一低密度球24座封后，第二低密度球9在流体推动下，沿上接头I的第一台肩20滑动至第一过流通道10入口时，在流体的推力作用下，沿第一锥面13上至第一低密度球24顶面，在第一低密度球24顶面和过渡坡面14的夹持作用下，进入第二过流通道11入口，实现第二低密度球9座封。
[0061]为了实现活塞6顺利实现从上接头I滑向下接头8，并在滑动过程中始终保持密封状态，所述第一台肩20的直径比活塞体601的直径略大，两者之间为间隙配合；所述密封筒22的直径比活塞杆602的直径略大，两者之间为间隙配合。
[0062]参见图4，所述下接头8的下端有与下部井下工具相匹配的装配孔道23，所述装配孔道23的直径自密封筒22至下接头8下端面逐渐增大。
[0063]参见图4，所述第一过流通道10和第二过流通道11均包括水平段和斜向段；所述水平段位于活塞体601内，所述水平段平行于活塞体601中心线设置；所述斜向段设置在活塞体601与所述活塞杆602连接处，所述斜向段中心线的交点位于所述活塞体601的中心线上。
[0064]参见图2，图2为第二低密度9进入第二过流通道11时，第二低密度球9与第二锥面15与第二过流通道11接触面的详图。如图所示，所述第二锥面15与第二过流通道11连接处设置有倒角过渡面19，倒角过渡面19在低密度球座封时，起到密封的作用。由于活塞本身为对称结构，所述第一弧形坡面13与所述第一过流通道10连接处均设置有倒角过渡面19 (此处图中未示出)。
[0065]上述两球座封式井筒截止阀的安装过程如下:
[0066]—、清洗润滑各零部件，并安装密封圈a2、密封圈b5和密封圈c7 ；
[0067]二、将锁紧环4套在活塞6的活塞体601上预留的安装槽内并用手压住，将活塞6整体插入到上接头I的下端内孔中直至对准剪切销钉3的安装位置；
[0068]三、安装剪切销钉3;
[0069]四、将下接头8连接到上接头I的下端。
[0070]上述两球座封式井筒截止阀的拆除过程如下:
[0071]一、将下接头8从上接头I下端拧下；
[0072]二、取下活塞6上的锁紧环4，并从上接头I下端拔出活塞6 ;
[0073]三、取下所有密封圈和剪切销钉3，清洗并润滑各零部件。
[0074]虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属【技术领域】内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本实用新型所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。
【权利要求】
1.一种两球座封井筒截止阀，包括阀体和阀座，所述阀座位于阀体的空腔内，其在流体的推动下在阀体内滑动并座封；其中， 所述阀体由上接头(I)和下接头(8)可拆装连接形成，连接处密封； 所述阀座为活塞(6);所述活塞(6)上开有贯通的第一过流通道(10)和第二过流通道(11)，所述第一过流通道(10)和所述第二过流通道(11)中心线与所述活塞(6)中心线在同一平面内； 所述活塞(6)的上端面与所述第一过流通道(10)和所述第二过流通道(11)入口端面之间有为低密度球座封提供助力的过渡连接部。2.根据权利要求1所述的两球座封井筒截止阀，其中，所述活塞(6)包括活塞体(601)和活塞杆(602)，所述活塞体(601)与上接头(I)通过剪切销钉(3)连接并与上接头(I)动密封；所述活塞体(601)上有嵌有座封时打开的锁紧环(4);所述活塞杆(602)上有座封时与下接头(8)密封的密封结构。3.根据权利要求2所述的两球座封井筒截止阀，其中，所述上接头(I)和下接头(8)公母扣连接，所述上接头(I)内有与上部井下工具连接的母扣(16)及第一台肩(20)； 所述下接头(8)内有第二台肩(21)和密封筒(22)，所述密封筒(22)下端部有与下部井下工具连接的公扣(17)； 所述第二台肩(21)和上接头(I)的下端面形成所述锁紧环(4)的轴向定位槽。4.根据权利要求3所述的两球座封井筒截止阀，其中，所述第一台肩(20)与所述活塞体(601)间隙配合；所述密封筒(22)与所述活塞杆￠02)间隙配合。5.根据权利要求3所述的两球座封井筒截止阀，其中，所述下接头(8)的下端有安装下部井下工具的装配孔道(23)。6.根据权利要求1至5任一项所述的两球座封井筒截止阀，其中， 所述过渡连接部包括第一锥面(13)、过渡坡面(14)、第二锥面(15)及过渡锥面(18);所述第一锥面(13)和所述第二锥面(15)形状相同， 所述第一锥面(13)设置所述活塞(6)上端面和所述第一过流通道(10)入口端面之间； 所述第二锥面(15)设置所述活塞(6)上端面和所述第二过流通道(11)入口端面之间； 所述过渡坡面(14)与第一锥面(13)和第二锥面(15)同时相切，靠近所述活塞(6)上端面位置形成连续的曲线； 所述过渡锥面(18)连接所述曲线和所述活塞(6)上端面边缘。7.根据权利要求6所述的两球座封井筒截止阀，其中，所述第一锥面(13)的中心线与所述第一过流通道(10)的中心线重合； 所述第二锥面(15)的中心线与所述第二过流通道(11)的中心线重合； 所述过渡坡面(14)同时与所述第一锥面(13)和所述第二锥面(15)相切； 所述过渡锥面(18)的中心线与所述活塞(6)位置的中心线重合。8.根据权利要求6所述的两球座封井筒截止阀，其中， 所述第二锥面(15)与第二过流通道(11)连接处、所述第一锥面(13)与所述第一过流通道(10)连接处均设置有具有座封时起密封作用的倒角过渡面(19)。9.根据权利要求6所述的两球座封井筒截止阀，其中， 所述第一过流通道(10)和第二过流通道(11)均包括水平段和斜向段； 所述水平段位于活塞体(601)内，所述水平段平行于活塞体(601)中心线设置； 所述斜向段设置在活塞体￠01)与所述活塞杆(602)连接处，所述斜向段中心线的交点位于所述活塞体(601)的中心线上。
【文档编号】E21B34-06GK204283331SQ201420333442
【发明者】付强, 乔金中, 李英松, 矫洪喜, 董社霞, 路振兴, 边杰, 蔡普利 [申请人]中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司