新型全通径压控测试阀的制作方法

本发明涉及一种新型全通径压控测试阀。

背景技术：

井下测试阀是地层测试器的核心部件，其主要功能是通过在地面的控制操作可以随意打开和关闭，以满足作业过程中对地层产液量和地层压力恢复的测试要求。目前各油田使用普遍且具有代表型的地层测试工具是由美国的公司研发的mfe多流测试器和apr环空压力测试器。多流测试器是上世纪六十年代的产品，通过在地面上提和下放操控管柱上下运动，借助管柱自身载荷施加重力打开或关闭测试阀，获得任意次开井流动和关井测压状态；由于其自身结构的限制，在实际应用中存在导流孔不是全通径和不便于在浅井、大斜度井和水平井以及高产井中使用等诸多问题。而环空压力测试器包括测试阀，测试阀阀体内设置有氮气仓、芯轴、驱动臂、球芯等，该测试阀是整个管柱的主阀，在地面预先充好氮气，球芯处于关闭位置，在封隔器坐封后，向环空加预定压力，压力传到芯轴上，使芯轴下移，进而带动驱动臂使球芯转动，实现开井，测试完后释放环空压力，在氮气压力的作用下，动力芯轴上移带动驱动臂，使球芯关闭，如此反复操作，从而实现多次开关井。这种测试阀需专用设备定时的向阀体内填充氮气，且氮气腔充氮压力值需要据地面温度、井下温度和井筒液柱压力进行较为复杂计算；充氮压力过高和氮气纯度不够，在运输及现场使用中有爆炸危险，存在不安全因素；氮气瓶属于压力容器，安全管理严；氮气瓶及氮气需购置、充装氮气，增加生产成本，因此不便于野外现场操作。加之环空压力测试器apr的lpr-n球阀开关设计为左右摇摆，加工材质要求高，加工精度要求高，若加工精度不够会导致开关复位不准确或易砂卡等，总之apr环空压力测试器工具存在整体结构复杂、日常维护保养繁琐、现场使用极为不便等问题，导致劳动量增加，维护成本提高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型全通径压控测试阀，以解决现有技术中的测试阀需要定时填充氮气的问题。

为实现上述目的，本发明新型全通径压控测试阀的技术方案是：新型全通径压控测试阀，包括上下延伸设置的阀体，阀体内设置有阀芯及与阀芯传动连接的阀芯驱动体，所述阀芯驱动体和阀芯上设置有供液体流通的过流通道，所述阀体上开设有供液压油通过的控流口，阀体与阀芯驱动体之间有环设于流通通道外围的弹簧腔，弹簧腔内设置有复位弹簧。

复位弹簧为由若干个碟簧上下叠放形成的碟簧组，叠簧套设于阀芯驱动体上。

碟簧的内沿设置有周向均布的豁口。

阀体包括上下分体设置的上阀体和与上阀体连接的一个或至少两个下阀体，所述下阀体内设置有弹簧腔。

阀芯驱动体包括驱动臂和与驱动臂分体设置的传动芯轴，所述驱动臂与阀芯之间设置有用于驱动阀芯动作实现测试阀开闭的传动结构，所述碟簧组设置于阀体与传动芯轴之间。

传动芯轴上设置有外缘，传动芯轴的外缘与碟簧组之间设置有垫片，垫片的尺寸与弹簧腔的径向尺寸适配，且垫片的外径尺寸大于外缘的径向尺寸。

阀芯为球芯，所述传动结构包括设置在驱动臂上的齿条结构，所述球芯通过齿传动配合实现转动。

传动结构还包括设置在球芯与齿条结构之间的操控齿轮和外围连接在操控齿轮上的单向离合器，所述单向离合器的内圈与球芯固定连接。

球芯包括球芯本体和轴线方向与球芯本体上的过流通道的延伸方向正交的转动轴，所述单向离合器的内圈固定于转动轴上。

本发明的有益效果是：相比于现有技术，本发明所涉及的新型全通径压控测试阀，包括阀体和设置在阀体内的阀芯，及与阀芯传动连接的阀芯驱动体，在阀体上还设置有控流口，阀体与阀芯驱动体之间设置有弹簧腔，阀芯驱动体的外围设有复位弹簧，在进行压力测试时，通过控流口向阀体内打压，压力作用于阀芯驱动体上，使之驱动阀芯打开，在泄压时，通过复位弹簧的作用将阀芯驱动体复位至原位置。结构比较简单，全机械结构代替原有的氮气仓内的压缩氮气的压力平衡作用，以此来避免原有的测试阀需要按时填充氮气的问题，且全机械结构不需要日常的维护保养，密封性要求不高。

附图说明

图1为本发明新型全通径压控测试阀具体实施例的结构示意图；

图2为图1中的球芯与驱动臂传动结构示意图；

图3为图1中碟簧的具体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的新型全通径压控测试阀的具体实施例，如图1至图3所示，该压控测试阀采用全机械结构,包括轴线上下延伸设置的两端用于连接油管或用于连接转换接头与apr或mfe底层测试工具的部件的阀体1,阀体内设置有球芯2、驱动臂5、传动芯轴8、碟簧组9等，其中阀体包括上下分体设置的上阀体和下阀体，传动芯轴8导向装配于下阀体的内部，其轴线与阀体1轴线一致，传动芯轴8内部设置有芯轴过流通道，传动芯轴与阀体之间具有环设于过流通道外围的弹簧腔，传动芯轴8上端设置有外翻沿，相应的在阀体内设置有一圈下凸缘，传动芯轴的外翻沿与下凸缘挡止配合，限制传动芯轴向上的移动极限，碟簧组9套设在传动芯轴的外周，由若干个碟簧91上下堆叠在一起形成，各个碟簧的内沿设置有周向均布的豁口92，碟簧组9的下端支撑在阀体内的台阶上，上端顶推传动芯轴，且在碟簧组和传动芯轴的外缘之间设置有垫片10，垫片10的径向尺寸与弹簧腔的尺寸适配，且大于外缘的尺寸。在传动芯轴8向下移动时，会压缩碟簧组，碟簧组9会向传动芯轴施加向上的回弹作用力。

驱动臂5设置在上阀体内传动芯轴的上侧，其下端与传动芯轴8顶推配合，驱动臂5为筒状结构，其轴线方向开设有与芯轴过流通道连通的驱动臂过流通道，且驱动臂5的外周与阀体1之间密封配合，接触面之间设置有密封圈，接触部分有至少两处，沿轴向上下间隔分布，且两个接触部之间的阀体1与驱动臂5之间的空间形成环形液压腔11，阀体上开设有用于与环形液压腔11相连通的传压孔6，其中上侧的接触部包括阀体内的一圈上凸缘，下侧的接触部包括驱动臂上的外周的一圈外凸缘。由此，在液压经传压孔6进入环形液压腔11后，由于阀体1固定，则压力作用于驱动臂5的外凸缘，并顶推驱动臂向下移动，从而驱动传动芯轴向下移动。

驱动臂5的上端设置有上下延伸的支臂14，球芯2设置于阀体内位于支臂14的一侧，球芯上下支撑设置有上球座3和下球座4，球芯上穿过其球心设置有中心孔构成球芯过流通道，由球芯过流通道、驱动臂过流通道、芯轴过流通道共同组成测试阀过流通道7，在支臂14上与球芯相向的一侧设置有齿条结构，阀体内还设置有用于与齿条结构啮合传动配合的操控齿轮13，操控齿轮13上连接有单向离合器12，其中单向离合器12的外圈与操控齿轮13连接，球芯包括球芯本体和与轴线方向与球芯本体的过流通道轴线方向正交的转动轴15，单向离合器12的内圈与转动轴15固定连接,单向离合器包括可与操控齿轮连接的外圈单向牙轮121和内圈弹簧圈122，在操控球阀转动时，单向牙轮121锁定，操控齿轮带动转动轴15转动九十度，在齿条结构复位时，牙轮与操控齿轮脱离，转动轴保持原位置不变。由此，可球芯关闭时，向阀体内打压实现在驱动臂下移，齿条带动操控齿轮转动，经操控齿轮的传动带动单向离合器转动，进而带动球芯的转动，此实施例中，驱动臂的向下移动的行程刚好满足球芯转动九十度。在驱动臂上移时，由于单向离合器的作用，操控齿轮的转动并不会带动球芯的转动，球芯可一直保持打开，若需要球芯关闭，再向阀体内部打压一次即可。由此可实现阀体的单向间歇转动，避免了前后摆动的阀体由于回弹力不够导致的开闭精度不够的问题，而且，单向间歇转动的设置，不需要再进行环空保压来实现球芯的常开，节约测试成本，只需要通过一次打压、泄压，实现开井，再经过一次打压、泄压，实现关井。整体结构简单坚固，易于维护保养，操控方式简捷安全。

在实际使用过程中，在下井时，球芯处于关闭状态，当需要开井时，在井口用水泥车或压力泵，通过油井套管与油管之间的环空打压7至10mpa。压力通过阀体上的传压孔进入阀体与驱动臂之间的环形空间，驱动臂受压向下移动，同时驱动臂上的齿条结构带动操控齿轮，操控齿轮传动至单向离合器使球芯旋转九十度，球芯打开，过流通道流通，此时，传动芯轴受顶推向下移动，碟簧组被压缩；环空泄压后，组合碟簧组复位，顶推芯轴向上移动，进而推动驱动臂向上移动，齿条结构回到初始位置，而由于单向离合器的作用，球芯仍保持打开状态，从而实现开井。在关井时，重复上述操作，球芯沿着与上述的转动方向一致的方向再旋转九十度，实现球芯关闭，过流通道关闭，实现关井。

在其他实施例中，碟簧组可以由拉簧、压簧等其他弹簧结构代替；碟簧组可以套设在芯轴上，也可以直接设置在阀体与传动芯轴的环形腔室内；球芯的转动形式可以由往复摆动实现开关井代替；球芯的单向驱动可以通过棘轮机构代替，将原有的齿条结构用若干个棘爪代替，在球芯上设置与棘爪配合的棘轮，通过棘轮机构的原理，实现驱动臂向下移动时，带动棘轮转动，驱动臂向上移动时，与棘轮之间无传动。