一种可开井锁定的耐高压球阀结构的制作方法

本实用新型属于石油行业的井下探测开采技术领域，涉及地层测试器，具体涉及一种可开井锁定的耐高压球阀结构。

背景技术：

地层测试器是通过钻杆或者油管连接下放到油井中的测试设备，在测试过程中，这些设备可以通过地面的操作进行开井或者关井，并通过开、关井测得地层各个时期的各种压力、温度数据，同时取出流体样品，通过对样品的分析可以得到流体类型、性质和油气比等数据。此外，根据压力、流速和液体黏度等数据可以估计地层渗透率和其他特性。

在目前的地层测试器作业中，现阶段大量使用APR测试工具。APR测试工具是地层测试器的一种，它是通过地面施加环空压力来操作球阀开关的工具，操作简单，是全通径的测试工具，可以进行各种绳索作业。而APR工具的测试管柱(测试管柱是可以一次下井实现好几种功能的一组工具，按照设计的要求连接在一起下井进行测试)都设计有测试阀。该测试阀的作用是实现开关井，但现在的测试工艺，都必须在打开球阀后保持一段时间，或者关闭球阀后再关闭球阀一段时间。现有的测试工具中，有一些是在球阀打开后通过环空保压的方式使球阀保持在打开状态，直到下次操作关闭球阀，它存在的问题是测试管柱一直在承受压力，作业现场还须人员进行操作或者监控。

还有一种测试阀，虽说可以在球阀打开后通过再次操作保持在球阀打开状态，是因为在上述测试工具中增设了换位机构，这样就会造成测试工具的长度加长，制造成本高，操作比较复杂，承压低，而且很容易造成换位部分的零部件损坏，就会造成测井作业失败。

针对此问题，亟待设计一种结构简单，能承受高压，运行可靠，在不增加测试工具长度的情况下实现开井锁定的球阀结构，满足市场需求，填补市场空白。

技术实现要素：

为了解决上述问题，拟采用一种可开井锁定的球阀结构来解决。本实用新型拟采取以下具体技术方案来实现。

一种可开井锁定的耐高压球阀结构，包括球座短节(1)、球笼(3)、操作臂(4)、座弹簧(9)、O形圈(10)、支持密封(11)，所述O形圈(10)与支持密封(11)安装在所述球座短节(1)的内孔槽(12)中；其特征在于：

还包括球阀总成(2)，其包括依次配合安装的长球座(7)、球体(6)和短球座(8)，所述球体(6)上还对称设置有内凹的4个斜面(26)，并在斜面(26)之间形成的4个交角上挖切有4个销槽(18)；所述长球座(7)安装在球座短节(1)的内孔(13)中；所述座弹簧(9)、短球座(8)及球体(6)依次安装在球笼(3)的内孔(14)中；所述球座短节(1)与球笼(3)通过螺纹(15)相连接；所述操作销总成(5)安装在操作臂(4)的内孔(16)中；所述操作臂(4)安装在球笼(3)的开式槽(17)中，同时所述操作销总成(5)安装在销槽(18)中；所述内孔(16)与销槽(18)对口容纳安装所述操作销总成(5)；

所述操作销总成(5)，其包括上盖(19)、弹簧(20)、钢珠(21)和下盖(22)，所述弹簧(20)上端与上盖(19)内孔的顶端紧贴，下端与下盖(22)孔底紧贴；所述上盖(19)安装在所述下盖(22)的内孔(25)中；所述钢珠(21)安装在所述下盖(22)的内孔环形槽(23)中，同时配合安装在所述上盖(19)外圆上的环形槽(24)中。

进一步的改进在于，所述斜面(26)的斜度为2～30度，例如2、3、5、8、10、15或20度。

进一步的改进在于，所述O形圈(10)的材料为橡胶；所述支持密封(11)的材料为塑料。

与现有技术相比，本实用新型不但通用性好，结构简单，而且能实现球阀的锁定状态，代替了原来测试阀中的换位部分，使测试阀中的密封位置数量减少，可靠性成倍提高。此外，由于采用了球阀总成设计，本实用新型总体长度也缩短，承压超过105MPa，可实现开关井无限次，产品寿命显著提高。具体优点如下：

1)结构简单，安装方便；

2)零件少，成本低；加工周期缩短；

3)运行简单、可靠性显著提高；

4)测试阀总体长度变短，缩短了2米多，保养简单，运输方便；

附图说明

图1，为本实用新型的结构示意图。

图2，为本实用新型的球阀总成的局部结构放大示意图。

图3，为本实用新型的操作销总成的结构示意图。

图4，为本实用新型的球体结构示意图。

图5，为本实用新型的球笼结构示意图。

图6，为本实用新型安装在测试阀中的工作原理图。

图中，1--球座短节、2--球阀总成、3--球笼、4--操作臂、5--操作销总成、6--球体、7--长球座、8--短球座、9--座弹簧、10--O形圈、11--支持密封、12--球座短节的内孔槽、13--球座短节的内孔、14--球笼的内孔、15--螺纹、16--操作臂的内孔、17--球笼的开式槽、18--球体的销槽、19--上盖、20--弹簧、21--钢珠、22--下盖、23--下盖内孔的环形槽、24--上盖外圆的环形槽、25--下盖的内孔、26--球体上的斜面。

具体实施方式

下面结合附图，进一步详细叙述本实用新型的实施过程。

如附图1、2、4、5所示，为本实用新型是一种可开井锁定的球阀结构。它包括球座短节1、球阀总成2、球笼3、操作臂4、操作销总成5、座弹簧9、用于密封的O形圈10、用于支持密封11；所述球阀总成2包括依次配合安装的长球座7、球体6和短球座8。其中所述球体6上还对称设置了内凹的4个斜面26，并在斜面26之间形成的的4个角上挖切有4个销槽18，所述斜面26斜度为2～30度，例如2、3、5、8、10、15或20度效果较好。

组装时，所述O形圈10与支持密封11安装在所述球座短节1的内孔槽12中；所述长球座7安装在球座短节1的内孔13中；所述座弹簧9、短球座8及球体6依次安装在球笼3的内孔14中；所述球座短节1与球笼3通过螺纹15相连接；所述操作销总成5安装在操作臂4的内孔16中；所述操作臂4安装在球笼3的开式槽17中，同时所述操作销总成5安装在所述球体6的销槽18中；所述内孔16与销槽18对口形成容纳安装所述操作销总成5。

所述O形圈10的材料为橡胶，例如氟橡胶；所述支持密封11的材料为非金属材料的塑料，例如聚酰亚胺。

如附图3所示，为本实用新型的操作销总成的结构示意图。所述操作销总成5，包括上盖19、弹簧20、钢珠21和下盖22，其中所述弹簧20上端与上盖19内孔的顶端紧贴即可，下端与下盖22孔底紧贴即可；所述上盖19安装在所述下盖22的内孔25中；所述钢珠21安装在所述下盖22内孔的环形槽23中，同时配合安装在所述上盖19的外圆上的环形槽24中。

如图6所示，为本实用新型安装在测试阀中的工作原理图。本实用新型在往复运动的机构中可以当作开关使用。在测井动作过程中，球体6在整个运动过程中每次旋转90°，其开关状态就会从“开”状态变化到“关”状态，或者从“关”状态变化到“开”状态。例如，从加压孔A处加压，当机构带动操作臂4向右运动的过程中，操作臂4也会跟着向右运动，运动过程中操作销总成5就会带动球阀总成2的球体6旋转90°，这样球体6就会从“开”状态或者“关”状态旋转到“关”状态或者“开”状态；实现球体的打开或者关闭。如果这时从加压孔B处加压，操作臂4向左运动，操作销总成5就会在操作臂4的带动下顺着球体6上的斜面26向左运动，在该运动过程中操作销总成5在弹簧及斜面26的导引作用下高度变短，但此时因为斜面26的配合而不会带动球阀总成2的球体6旋转；球体6旋转到位后，在弹簧20的作用下，操作销总成5会落到球体6的销槽18中，此时操作销总成5恢复原长，这样就能锁定刚才球体6的开关状态，球体6转回原位，完成一次开关往复循环，该循环可根据作业需要持续循环下去。

本实用新型通用性好，可以安装到任何一款测试器的测试阀中，用来开关球阀，并可以保持球阀开关状态的锁定，可以安装在原来的LPR-N测试阀中代替原来的球阀部分。原来的球阀部分在球阀开启的过程中，需要环空加压才能把球阀保持在打开状态，而用该结构的球阀后，就不需要再在环空加压；而且在把该球阀结构安装到LPR-N后，可以代替现有的选择测试，使测试阀的结构变得十分简单、便捷，可靠性也显著提高。

与现有同功能的球阀相比，本实用新型结构简单了很多，而且能实现球阀的锁定状态，代替了原来测试阀中的换位部分，使测试阀中的密封位置数量减少，承压超过105MPa，因此使测试工具的可靠性成倍提高。具体的优点如下：

1)结构简单，安装方便；

2)零件少，成本低；加工周期变短；

3)运行简单、可靠；

4)工具变短，保养简单，运输方便。