一种防砂内置弹爪井下压控循环开关阀的制作方法

本实用新型涉及一种石油开采井下工具，一种油管内防喷工具，一种井下安全阀，尤其是一种防砂内置弹爪压控循环开关阀。

背景技术：

水力压裂技术是经济有效开发低渗透油气藏的重要手段,川渝气田、鄂尔多斯气田等多数油气藏纵向多层,跨距大,气、水关系复杂,采用常规压裂手段难以实现逐层改造,不能提高小层动用程度进而提高产量。为此,连续油管压裂技术逐渐引起石油技术人员的关注,该技术整合了水力喷射、射孔定点压裂的优越性与连续油管的拖动灵活性,为解决纵向多层改造难题提供了新的途径。到目前为止,国内有关油管内防喷工具的研究日趋成熟,而对连续油管分段压裂、连续油管喷砂射孔及套管加砂压裂的组合压裂技术的认识才刚刚起步, 而且仅停留在常规的油管传输压裂技术上,这种方式对连续油管的尺寸以及内防喷工具的要求过于苛刻而难以应用至深层。因此,需进一步发展与完善。

井下压控循环开关阀的设计是在阀座密封上想办法，简化作业工艺，为扩大连续油管大规模油套合压作业的多样性、复杂性的应用做前期技术准备。井下压控循环开关阀的开发应用，可以简化设备作业流程、降低作业成本。井下压控循环开关阀是连续油管喷射射孔、大规模套管加砂压裂作业技术的发展趋势。并可实现电缆桥塞套管压裂工艺。为实现低渗透储层增产、推进连续油管作业技术有着重大意义，并能够实现大规模压裂施工作业的工业化。

CN201410488201提出的一种井下压控循环开关阀，是本申请人的申请，包括上接头1，阀主体2，下接头3，芯轴4，阀座5，阀座支撑体6，弹性密封 7，闸板8，销轴弹簧9，缓冲垫10，芯轴弹性爪11，芯轴排气孔12，芯轴油压进液孔13，阀主体上的套压进液孔14；筒形的阀主体上部连接筒形的上接头 1，阀主体2的下部依次固定筒形阀座5和筒形的下接头3；阀座的中央固定一由销轴弹簧辅助控制开合并盖住芯轴内孔的闸板8，芯轴4亦为筒状，在筒状阀主体、上接头内壁滑动，筒状芯轴的壁上设有连通到阀主体内壁的芯轴油压进液孔13，阀座上或阀主体上设有套压进液孔14，套压进液孔连通至阀座外壁的环形空隙。筒状芯轴的上端为向外凸出的芯轴弹性爪结构，上接头1内壁上设有芯轴弹性爪吻合的凹槽。

如CN200820103440.X给出一种液压控制油田井下多次开关阀，其中心管上部设置的两上挡环之间的管壁上开有内通孔，中心管中部具有中挡环，上、中挡环之间的中心管上装有上、下轨道槽，中挡环下侧的中心管上开有活塞进液孔，中心管上部外配合套装着滑套，滑套下端与中挡环之间构成活塞腔，其与活塞进液孔连通，滑套上部开有外通孔，滑套中部装有在轨道槽内滑动的定位销，滑套下方的中心管上依次套装着推力轴承、销轴弹簧及调节压套。

本申请人提出的井下压控循环开关阀，仍不能解决现有技术中大规模连续油管油套合压作业中低压差状态阀不易关闭的问题。

技术实现要素：

本实用新型目的是，针对现有技术的不足，提出一种井下压控循环开关阀，解决现有技术中大规模连续油管油套合压作业中低压差状态阀不易关闭的问题，使阀更具密封性；防砂功能好；使工作的可靠性增加。

本实用新型的技术方案是：一种防砂内置弹爪井下压控循环开关阀，包括上接头，阀主体管，下接头，芯轴，阀座，弹性密封，闸板，芯轴弹性爪，芯轴油压进液孔16，阀主体上的套压进液孔17；筒形的阀主体上部连接筒形的上接头，阀主体的下部依次固定筒形阀座和筒形的下接头；阀座的中央固定一由销轴弹簧辅助控制开合并盖住芯轴内孔的闸板，芯轴为筒状，在筒状阀主体、上接头内壁滑动，筒状芯轴的壁上设有连通到阀主体内壁的芯轴油压进液孔，阀座上或阀主体上设有套压进液孔，套压进液孔连通至阀座外壁的环形空隙；筒状芯轴的上端为圆筒状弹性爪，弹性爪具体结构是圆筒端部内壁开2-4个平行的圆形槽筒状芯轴的外侧与弹性爪的圆形槽接触。内置弹爪结构具有防砂冲蚀及调节芯轴起闭压差功能，还具有防止芯轴在低压差状态上行的功能。

油管进压,压力由芯轴油压进液孔进压,与阀主体套压进液孔形成压差,油管压力大于套压6-10MPa时,芯轴下行,芯轴弹性爪收缩下行,进而打开闸板；反之,套压大于油压2-4MPa时芯轴上行,闸板由于销轴弹簧扭力使之关闭；芯轴排气孔在芯轴上行时将芯轴与上接头内压裂液排出,防止压裂液内的压裂砂对工具的磨损。

有益效果：本实用新型防砂内置弹爪压控循环开关阀中，原弹爪改进成内置弹爪，具有增加开关压力、防砂，冲蚀并延长使用寿命、不影响过球或下磁定位等相关测井仪；还可以通过增加地面开启工装，方便施工流程、节约时间降低施工成本；与准备备空心堵塞器(应急用)联用，在压裂后期当封隔器无法解封活动不开管柱的同时泵入空心堵塞器打开压控循环开关阀，保证不会因套管压力过高关闭循环开关阀，进而内外油套压差一致，更容易活动管柱解封封隔器；减少屏蔽套管携砂液射流对连续油管及井下压控元件的损坏。

附图说明

图1为本实用新型的工作结构打开时部件详细状态示意图；

图2为本实用新型的工作结构关闭时部件详细状态示意图；

图3为包括图1结构的全部结构示意图；

图4为包括图2结构的全部结构示意图。

具体实施方式

如图所示，图1为阀开时弹性爪示意图，图2为阀板全关时弹性爪在芯轴上位置所示图，图3为阀板全开时弹性爪整体图。图中1芯轴；2上接头；3 连接管；4弹性爪(圆筒端部内壁开2-4槽，使之有弹性)；5阀主体管；6密封圈。上接头11、下接头12、闸板13、闸板密封面13-1、内部孔14(割缝状，具有防砂功能)、内部液压缸15、外部进液孔即芯轴油压进液孔16(割缝状或毛细孔状，具有防砂功能)、外部液压缸即套压进液孔17、芯轴处于下工位时闸板13打开。

本实用新型的防砂内置弹爪井下压控循环开关阀，包括上接头，阀主体管，下接头，芯轴，阀座，弹性密封，闸板，芯轴弹性爪，芯轴油压进液孔16，阀主体上的套压进液孔17；筒形的阀主体上部连接筒形的上接头，阀主体的下部依次固定筒形阀座和筒形的下接头；阀座的中央固定一由销轴弹簧辅助控制开合并盖住芯轴内孔的闸板，芯轴为筒状，在筒状阀主体管、上接头内壁滑动，筒状芯轴的壁上设有连通到阀主体内壁的芯轴油压进液孔，阀座上或阀主体上设有套压进液孔，套压进液孔连通至阀座外壁的环形空隙；筒状芯轴的上端为圆筒状弹性爪，弹性爪具体结构是圆筒端部内壁开2-4个平行的圆形槽筒状芯轴的外侧与弹性爪的圆形槽接触。

弹性爪上设有开槽是尖劈槽4-1。开有2-4道槽，弹性爪采用优质合金钢锻造毛坯件，通过热处理和机械加工，产品如图1所示，由于在弹性爪的爪部设有开槽，具有弹性作用；此阀在开关过程中通过外力作用，使芯轴产生来回移动，从而使阀板达到开与关，在芯轴运动过程中，弹性爪的爪部在芯轴上滑动，由于弹性爪的爪部开槽后有一定弹性，在芯轴台肩的作用下，迫使弹性爪处于一个相对固定的位置，芯轴亦被相对固定，保证阀板始终处于全开或全关的位置。

如图所示：图1为弹性爪示意图，图2为阀板全关时弹性爪在芯轴上位置所示，图3为阀板全开时弹性爪在芯轴上位置所示。

图1中此时闸板打开贴在管壁，闸板与管内压裂砂隔开，压裂砂对闸板 13、闸板密封面13-1无影响，闸板密封面13-1金属平面贴胶的弹性密封，软硬结合的密封是防止闸板与密封面密封时由于砂垫现象造成的密封不严，图4 舌形闸板13处于关闭状态(入井与起管状态，芯轴处于上工位)，外部液压缸 17，当返排后提高排量及形成压差(管内压差)时芯轴上行，闸板关闭地面不返液后方可起(起吊)下管柱。

闸板是装在销轴弹簧(扭簧)组件的销轴上，并被弹簧(扭簧)固定于水平方向；油管进压,压力由芯轴油压进液孔进压,与阀主体套压进液孔17内腔的压力形成压差,油管压力大于套压6-10MPa时,芯轴下行,芯轴弹性爪收缩下行, 进而打开闸板(闸板为垂直方向)；反之,套压大于油压2-4MPa时芯轴上行, 闸板由于销轴弹簧扭力使之关闭(闸板又为水平方向)；内部孔14即芯轴排气孔在芯轴上行时将芯轴与上接头内压裂液排出,防止压裂液内的压裂砂对工具的磨损。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。