一种插管式固井阀的制作方法

文档序号:24691626发布日期:2021-04-16 11:05阅读:116来源:国知局
一种插管式固井阀的制作方法

1.本发明涉及固井作业用的工具,具体是一种插管式固井阀。


背景技术:

2.固井作业是钻完井作业过程中不可缺少的一个重要环节,其主要作业过程包括下套管和注水泥等,主要实现的技术目的是保护和支撑油气井内的套管,并封隔井眼内的油层、气层和水层等,达到增加油气井寿命及提高油气产量之效果。
3.固井阀是固井作业用的重要工具之一,其作用在于控制井内水泥浆注入通道的通/断状态,以实现对井内注入水泥浆的有效控制。目前,常见的固井阀为插管式固井阀,具体结构可以参见中国专利文献公开的“插管固井阀”(公开号cn 204716202,公开日2015年10月21日)、或者“一种滑套开关式固井装置”(公开号cn 205477533,公开日2016年08月17日)等技术。现在结合前述两项技术,对目前常见的插管式固井阀作如下具体介绍。
4.插管式固井阀具有外管组件和滑套。其中,外管组件主要是由从上而下依序对接的上接头、中接头和下接头组成。中接头为底端封闭的盲孔结构管件,下接头密封连接在中接头的中部外侧,而中接头的中下部轴向伸入下接头内,中接头的中下部外壁与下接头的内壁之间形成导流环空,导流环空处的中接头上径向开设有多个呈周向分布的导流孔(为了方便描述、不混淆,将其定义为静侧导流孔)。为了便于在固井作业前对固井管柱进行密封检测的试压操作,在中接头底端下方处的下接头内壁通过密封圈和剪切销钉等组件连接有球座,通常下接头连接球座的部位为变径的阶梯孔结构,球座下方的下接头上径向开设有多个呈周向分布的排浆孔,球座上坐有阀球体。
5.滑套以能够轴向滑动位移的方式装配在中接头和上接头组成的盲孔结构内孔内,滑套中下部位置径向开设有多个呈周向分布的导流孔(为了方便描述、不混淆,将其定义为动侧导流孔),滑套上的动侧导流孔与中接头上的静侧导流孔在周向上呈一一对应关系,且在滑套与中接头的套叠活动中一一对应关系的导流孔之间能够径向重合,换言之,滑套与中接头之间设置了多组能够通过滑套的轴向滑动位移而导通/切断的导流结构。为了保证密封性,在动侧导流孔的上、下部位处的滑套外壁上设置有能够与中接头内壁接触密封的密封圈。上接头内密封装配有处在滑套上方的压套。
6.上述结构的固井阀在处于初始状态时,滑套上的动侧导流孔与中接头上的静侧导流孔之间处于错位状态(即导流结构处于切断状态),且动侧导流孔处在静侧导流孔的上方,滑套的下部将中接头上的静侧导流孔封堵,且滑套的下端与中接头的盲孔底部之间具有滑动位移空间,此时的滑套下端由静侧导流孔下方处的中接头内壁上所固定的剪切销钉限位;当然,为了保证密封性,滑套下部与静侧导流孔下方的中接头内壁之间设置有密封圈。
7.上述结构的固井阀在进行注浆作业时,注浆管线经压套而插入滑套内,迫使滑套剪断下端处的起限位作用的剪切销钉而下行位移,滑套在下行位移过程中使各导流结构导通(即各一一对应的动侧导流孔和静侧导流孔重合),即水泥浆注入通道导通,水泥浆经各
导流结构注入导流环空内、并进入井内。
8.当注浆作业完成或需要停止注浆时,要避免已注入井内的水泥浆倒流而影响固井作业的正确实施,这就需要将井内的水泥浆注入通道关闭。此时,通过注浆管线的上提而带动滑套向上位移复位,以使各导流结构切断(即各一一对应的动侧导流孔和静侧导流孔错位),将水泥浆注入通道关闭。
9.在上述固井阀的结构中,向上位移复位的滑套是通过注浆管线的上提而暂时性限位固定的,一旦注浆管线与滑套之间接触不稳、或者根据作业要求而从固井阀内提起注浆管线,就会使滑套失去限位结构而在重力作用下产生向下滑动位移,滑套的再次向下位移会使滑套与中接头之间的各导流结构重新导通,即水泥浆注入通道重新开启,这将会造成已注入井内的水泥浆倒流而发生固井事故。
10.由此可见,很有必要对上述插管式固井阀进行技术改进。


技术实现要素:

11.本发明的技术目的在于:针对上述插管式固井阀的特殊性和现有技术的不足,提供一种能够有效防止已关闭的水泥浆注入通道在非作业需要的状态下而自行重新开启的插管式固井阀。
12.本发明的技术目的通过下述技术方案实现:一种插管式固井阀,包括外管组件和滑套,所述滑套以能够轴向滑动位移的方式装配在所述外管组件内,所述外管组件与所述滑套之间设置有至少一组能够通过所述滑套的轴向滑动位移而导通/切断的导流结构,所述外管组件与所述滑套之间设置有至少一组能够通过所述滑套的轴向滑动位移而卡住限位/解除限位的卡接结构,所述滑套在所述外管组件内卡住限位状态时,所述滑套与所述外管组件之间的导流结构处于切断状态。
13.作为优选方案之一,所述卡接结构主要是由所述外管组件内壁面上内凹开设的静侧卡接槽和所述滑套外壁面上内凹开设的动侧卡接槽组成,所述静侧卡接槽内通过顶出弹性元件装配有能够弹出所述静侧卡接槽的卡接凸头,所述滑套滑动位移至所述动侧卡接槽对应于所述外管组件上的静侧卡接槽时,所述静侧卡接槽内弹出的卡接凸头嵌入所述动侧卡接槽内。进一步的,所述卡接结构的卡接凸头在嵌入所述滑套上的动侧卡接槽内时,所述卡接凸头的后部同时嵌入所述外管组件上的静侧卡接槽内。再进一步的,所述卡接凸头的外缘以曲面结构配合所述滑套上的动侧卡接槽。
14.作为优选方案之一,所述卡接结构处在导流结构的上方。
15.作为优选方案之一,所述外管组件内具有盲孔结构、且所述滑套以能够轴向滑动位移的方式装配在所述外管组件的盲孔结构内,所述外管组件内的盲孔结构底部与所述滑套的底端之间设置有弹性的举升结构,所述举升结构处在导流结构的下方。进一步的,所述举升结构主要是由举升托板和举升弹性元件组成,所述举升托板衬垫在所述滑套的底端、且以能够轴向滑动位移的方式装配在所述外管组件的盲孔结构内,所述举升弹性元件装配在所述举升托板与所述外管组件内的盲孔结构底部之间。所述举升托板的外缘设置有能够密封接触外管组件内壁的密封圈。再进一步的,所述举升结构处的盲孔结构底部设置有向上凸起的承接座,所述承接座的凸起高度低于所述举升结构;在初始状态下,所述承接座与举升结构的举升托板之间的距离,对应于外管组件与滑套之间的导流结构在切断时的错位
距离。更进一步的,所述举升结构的举升托板底部具有向下凸起的导向柱,所述导向柱与所述承接座在举升结构的收缩过程中进行套叠配合。
16.本发明的有益技术效果是:1. 本发明在已有插管式固井阀的基础上,通过在外管组件与滑套之间设置能够由滑套的轴向滑动位移而卡住限位/解除限位的卡接结构,以确保滑套在外管组件内处于卡住限位状态时,滑套与外管组件之间的导流结构处于切断状态,这样即便是在注浆管线与滑套之间接触不稳、或者根据作业要求而使注浆管线从固井阀内退出,也不会让已复位的滑套自行滑动位移,有效防止已关闭的水泥浆注入通道在非作业需要的状态下而自行重新开启,保障固井作业顺利、正确实施;2. 本发明的卡接结构在对滑动位移的滑套实现可靠地卡住限位时,还能够有效避免解除限位状态时滑套的滑动位移对卡接结构的破坏,稳定性好;3. 本发明的卡接结构布置在导流结构的上方,有利于对滑套的滑动位移进行可靠地控制,从而有利于对导流结构的导通/切断状态进行有效、可靠地控制;4. 本发明的举升结构不会干扰导流结构的导通/切断状态,但是,它在滑套复位时能够释放弹力而有效举升滑套,以协助注浆管线迫使滑套进行滑动位移;举升结构的存在,即便是滑套与注浆管线之间存在接触不稳的因素,亦不会影响滑套的复位,这又能够进一步有效防止已关闭的水泥浆注入通道在非作业需要的状态下而自行重新开启,保障固井作业顺利、正确实施;5. 本发明的举升结构能够使滑套的端部在周向上均匀承受举升力,以确保滑套能够稳定、可靠地进行滑动位移;此外,举升托板外缘的密封圈能够进一步提高外管组件与滑套之间的密封性,防止水泥浆渗入举升结构处,保障举升结构长效、稳定的运行;6. 本发明举升结构处的承接座结构,能够使下行滑动位移的举升托板位置受限,进而使滑套的下行滑动位移受限,如此,就能够有效地设定外管组件上的静侧导流孔和滑套上的动侧导流孔快速、有效地导通,即有助于本发明导流结构的有效控制;7. 本发明举升结构的举升托板与下方承接座之间的套叠配合导向结构,能够确保滑套在进行滑动位移时的可靠性和稳定性。
附图说明
17.图1为本发明的一种结构示意图。
18.图2为图1中局部a的放大图。
19.图3为图1中局部b的放大图。
20.图4为图1中局部c的放大图。
21.图中代号含义:1—上接头;2—中接头;3—下接头;4—球座;5—阀球体;6—排浆孔;7—导流环空;8—静侧导流孔;9—静侧卡接槽;10—限位槽;11—滑套;12—动侧导流孔;13—举升托板;14—举升弹性元件;15—承接座;16—导向柱;17—卡接凸头;18—压套;19—限位部;20—顶出弹性元件;21—动侧卡接槽。
具体实施方式
22.本发明涉及固井作业用的工具,具体是一种插管式固井阀,下面以多个实施例对
本发明的主体技术内容进行详细说明。其中,实施例1结合说明书附图-即图1、图2、图3和图4对本发明的技术方案内容进行清楚、详细的阐释,其它实施例虽未单独绘制附图,但它们的主体结构仍可参照实施例1的附图。
23.在此需要特别说明的是,本发明的附图是示意性的,其为了清楚本发明的技术目的已经简化了不必要的细节,以避免模糊了本发明贡献于现有技术的技术方案。
24.实施例1参见图1至图4所示,本发明包括外管组件和滑套11。
25.其中,外管组件主要是由从上而下依序对接的上接头1、中接头2和下接头3组成。具体的,上接头1的下端内侧以螺纹结构与中接头2的上端外侧相连接;上接头1的内孔上端处具有内凹的限位槽10,这是因为上接头1和中接头2的内孔用作轴向装配压套18,而为了控制压套18的轴向位移,在上接头1的内孔上端处设置了内径偏大的限位槽10,与之相对应的,装配其内的压套18具有外径较大的限位部19。中接头2为底端封闭的盲孔结构管件,中接头2的中部处外侧以螺纹结构与下接头3的上端内侧相连接,为了保证密封性,在二者的连接处设置有多道密封圈,即下接头3的上端密封连接在中接头2的中部外侧处,而中接头2的中部以下部位则轴向伸入下接头3内,中接头2的中部以下部位为变径的台阶结构,使得中接头2的中下部外壁与下接头3的内壁之间形成了环空间隙,该环空间隙即为注浆用的导流环空;在导流环空处的上部所对应的中接头2上径向开设有两个静侧导流孔8,这两个静侧导流孔8在中接头2的周向上呈对称分布。为了便于在固井作业前对固井管柱进行密封检测的试压操作,在中接头2底端下方处的下接头3内壁上,通过密封圈和剪切销钉等组件连接有球座4,通常下接头3连接球座4的部位为变径的阶梯孔结构,球座4下方的下接头3上径向开设有四个呈周向分布的排浆孔6;球座4的内孔上端为斜面结构,在球座4内孔上端的斜面结构上坐有阀球体5,坐到位的阀球体5与中接头2的底端之间保持活动间隙。
26.滑套11以能够轴向滑动位移的方式装配在中接头2和上接头1组成的盲孔结构内孔内。在滑套11上方的中接头2和上接头1组成的内孔内还装配有压套18,压套18的外壁上设置有多道与上接头1和/或中接头2的内孔密封接触的密封圈,如上所述的那样,压套18的上端具有外径大于上接头1内孔但小于上接头1内孔上端的限位槽10的限位部19。压套18和滑套11组成的内孔用作装入注浆管线。滑套11的中下部位置径向开设有两个动侧导流孔12,这两个动侧导流孔12在滑套11的周向上呈对称分布,且与上述中接头2上的两个静侧导流孔8在周向上呈一一对应关系,即一个动侧导流孔12对应一个静侧导流孔8,在此对应关系中,滑套11在中接头2内的轴向滑动位移(即滑套11与中接头2之间的套叠活动)会使得一一对应关系的动侧导流孔12和静侧导流孔8之间能够径向重合,径向重后后它们之间的导流结构导通,非径向重合就形成了错位,错位时它们的导流结构切断,由此可以看出,滑套11与中接头2之间设置了两组能够通过滑套11的轴向滑动位移而导通/切断的导流结构。为了保证密封性,在动侧导流孔12的上、下部位处的滑套11外壁上分别设置有能够与中接头2内壁接触密封的多道密封圈。
27.上述结构的固井阀在实际使用中:-处于初始状态时,滑套11上的动侧导流孔12的位置高于中接头2上对应的静侧导流孔8的位置;-需要将滑套11与中接头2之间的导流结构导通时,将滑套11在中接头2的内孔中轴向下行,对应的动侧导流孔12和静侧导流孔8径向重合,实现导通;-需要将滑套11与中接头2之间的已导通导流结构切断时,将滑套11在中接
头2的内孔内上行,使对应的动侧导流孔12和静侧导流孔8处于错位状态,实现切断。
28.上述结构的阀门上设置有对滑套的轴向位移进行限位控制的卡接结构。
29.具体的,在中接头2内孔上部位置内凹开设有两个静侧卡接槽9,这两个静侧卡接槽9在中接头2的周向上对称分布;每个静侧卡接槽9内通过多个顶出弹性元件20(优选弹簧)连接有一块卡接凸头17,该卡接凸头17在顶出弹性元件20的作用下是能够弹出静侧卡接槽9的。与之对应的,在滑套11外壁上部位置亦内凹开设有两个动侧卡接槽21,这两个动侧卡接槽21在滑套11的周向上对称分布,且与前述中接头2上的两个静侧卡接槽9在周向上呈一一对应关系,即一个动侧卡接槽21对应一个静侧卡接槽9。
30.在此对应关系中,滑套11在中接头2内的轴向滑动位移会使得一一对应关系的动侧卡接槽21和静侧卡接槽9之间能够径向重合,此时中接头2上的静侧卡接槽9内弹出的卡接凸头17会嵌入滑套11上的动侧卡接槽21内,将滑套11在中接头2内卡住限位,被卡住限位的滑套11在中接头2内的位置实则为阀门的初始状态,此时的滑套11与中接头2之间的导流结构处于切断状态,更为具体的,滑套11上的动侧导流孔12的位置高于中接头2上的静侧导流孔8的位置,二者在径向上错位,滑套11的下部将中接头2上的静侧导流孔8封堵,为了保证密封性,滑套11下部与静侧导流孔8下方的中接头2内壁之间设置有密封圈。
31.由此可见,阀门上的卡接结构主要是由中接头2内壁面上内凹开设的静侧卡接槽9和滑套11外壁面上内凹开设的动侧卡接槽21组成,静侧卡接槽9内装配了可弹出的限位卡舌,在滑套11滑动位移至动侧卡接槽21对应于中接头2上的静侧卡接槽9时,静侧卡接槽9内弹出的卡舌会嵌入动侧卡接槽21内而限制滑套11位移。
32.为了保证卡接结构运行的稳定性,要求滑套11上的动侧卡接槽21的深度小于卡接凸头17的厚度,当卡接结构触发而使卡接凸头17嵌入滑套11上的动侧卡接槽21内时,卡接凸头17的后部同时是嵌入中接头2上的静侧卡接槽9内的。如此,在外力作用下使滑套11向下位移而解除限位时,滑套11的向下位移力会迫使卡接凸头17有效地退入中接头2上的静侧卡接槽9,不至于对将卡接凸头17带离而损坏顶出弹性元件20。当然,为了提高解除限位时的顺利性,可以考虑将卡接凸头17的外缘以倒圆角等曲面结构配合滑套11上的动侧卡接槽21。
33.除此之外,为了确保上述结构的阀门中的滑套在下行后能够可靠地上行复位,在上述结构的阀门上还设置有对滑套进行轴向上移而推送的举升结构。
34.具体的,在中接头2的盲孔结构底部与滑套11的底端之间设置了举升弹性元件14和举升托板13。举升弹性元件14(优选弹簧)的底端坐在中接头2的盲孔结构底面、顶端抵接举升托板13的底面,举升弹性元件14的外径略小于中接头2的内孔,与滑套11的外径相仿。举升托板13为板状结构,其通过顶面衬垫在滑套11的底端,举升托板13的外径略小于中接头2的内孔,与滑套11的外径相仿;举升托板13的外缘设置有能够密封接触中接头2内孔内壁的密封圈,举升托板13以能够轴向滑动位移的方式装配在滑套11下方的中接头2内孔内。前述的举升结构,在外力下压的作用下,滑套11下行的力作用在举升托板13上,举升托板13下行而压缩举升弹性元件14,在失去外力下压的作用后,举升弹性元件14释放弹力,迫使举升托板13上行而举升滑套11上移,对滑套11起到举升作用;如此,举升结构在中接头2内的成型高度是不宜超过导流结构的,即举升结构的最大高度低于中接头2上的静侧导流孔8的位置、处在导流结构的下方。
35.为了确保下行的滑套11能够与中接头2之间快速、准确的导通导流结构,在中接头2的盲孔结构底面设置有向上凸起的承接座15,该承接座15处在举升结构的中心处。承接座15的成型结构有两项基本要求,其一,要求承接座15的凸起高度须低于举升结构,这样才能不影响举升结构动作;其二,要求承接座15与举升托板13之间的配合关系匹配于动侧导流孔12与静侧导流孔8之间的配合关系,更为具体的,在阀门的初始状态下,承接座15的顶端与举升结构的举升托板13之间的距离,对应于中接头2上的静侧导流孔8与滑套11上的动侧导流孔12之间在切断时的错位距离。
36.除此之外,为了使举升结构更好的运行、以及承接座15与举升结构形成更好的配合,上述承接座15为上端开口的中空结构,即具有盲孔结构的内孔;与之对应的,上述举升托板13底部中心位置具有向下凸起的导向柱16,该导向柱16与承接座15的内孔在轴向上对应一致,且导向柱16的外径略小于承接座15的内孔,如此,在举升结构的压缩过程中,举升托板13底部的导向柱16能够插入承接座15内、与承接座5进行套叠配合。
37.实施例2本发明包括外管组件和滑套。
38.其中,外管组件主要是由从上而下依序对接的上接头、中接头和下接头组成。具体的,上接头的下端内侧以螺纹结构与中接头的上端外侧相连接;上接头的内孔上端处具有内凹的限位槽,这是因为上接头和中接头的内孔用作轴向装配压套,而为了控制压套的轴向位移,在上接头的内孔上端处设置了内径偏大的限位槽,与之相对应的,装配其内的压套具有外径较大的限位部。中接头为底端封闭的盲孔结构管件,中接头的中部处外侧以螺纹结构与下接头的上端内侧相连接,为了保证密封性,在二者的连接处设置有多道密封圈,即下接头的上端密封连接在中接头的中部外侧处,而中接头的中部以下部位则轴向伸入下接头内,中接头的中部以下部位为变径的台阶结构,使得中接头的中下部外壁与下接头的内壁之间形成了环空间隙,该环空间隙即为注浆用的导流环空;在导流环空处的上部所对应的中接头上径向开设有四个静侧导流孔,这四个静侧导流孔在中接头的周向上呈均匀分布。为了便于在固井作业前对固井管柱进行密封检测的试压操作,在中接头底端下方处的下接头内壁上,通过密封圈和剪切销钉等组件连接有球座,通常下接头连接球座的部位为变径的阶梯孔结构,球座下方的下接头上径向开设有四个呈周向分布的排浆孔;球座的内孔上端为斜面结构,在球座内孔上端的斜面结构上坐有阀球体,坐到位的阀球体与中接头的底端之间保持活动间隙。
39.滑套以能够轴向滑动位移的方式装配在中接头和上接头组成的盲孔结构内孔内。在滑套上方的中接头和上接头组成的内孔内还装配有压套,压套的外壁上设置有多道与上接头和/或中接头的内孔密封接触的密封圈,如上所述的那样,压套的上端具有外径大于上接头内孔但小于上接头内孔上端的限位槽的限位部。压套和滑套组成的内孔用作装入注浆管线。滑套的中下部位置径向开设有四个动侧导流孔,这四个动侧导流孔在滑套的周向上呈均匀分布,且与上述中接头上的四个静侧导流孔在周向上呈一一对应关系,即一个动侧导流孔对应一个静侧导流孔,在此对应关系中,滑套在中接头内的轴向滑动位移(即滑套与中接头之间的套叠活动)会使得一一对应关系的动侧导流孔和静侧导流孔之间能够径向重合,径向重后后它们之间的导流结构导通,非径向重合就形成了错位,错位时它们的导流结构切断。
40.由此可以看出,滑套与中接头之间设置了四组能够通过滑套的轴向滑动位移而导通/切断的导流结构。为了保证密封性,在动侧导流孔的上、下部位处的滑套外壁上分别设置有能够与中接头内壁接触密封的多道密封圈。
41.上述结构的固井阀在实际使用中:-处于初始状态时,滑套上的动侧导流孔的位置高于中接头上对应的静侧导流孔的位置;-需要将滑套与中接头之间的导流结构导通时,将滑套在中接头的内孔中轴向下行,对应的动侧导流孔和静侧导流孔径向重合,实现导通;-需要将滑套与中接头之间的已导通导流结构切断时,将滑套在中接头的内孔内上行,使对应的动侧导流孔和静侧导流孔处于错位状态,实现切断。
42.上述结构的阀门上设置有对滑套的轴向位移进行限位控制的卡接结构。
43.具体的,在中接头内孔上部位置内凹开设有三个静侧卡接槽,这三个静侧卡接槽在中接头的周向上呈均匀分布;每个静侧卡接槽内通过多个顶出弹性元件(优选弹簧)连接有一块卡接凸头,该卡接凸头在顶出弹性元件的作用下是能够弹出静侧卡接槽的。与之对应的,在滑套外壁上部位置亦内凹开设有三个动侧卡接槽,这三个动侧卡接槽在滑套的周向上呈均匀分布,且与前述中接头上的三个静侧卡接槽在周向上呈一一对应关系,即一个动侧卡接槽对应一个静侧卡接槽。
44.在此对应关系中,滑套在中接头内的轴向滑动位移会使得一一对应关系的动侧卡接槽和静侧卡接槽之间能够径向重合,此时中接头上的静侧卡接槽内弹出的卡接凸头会嵌入滑套上的动侧卡接槽内,将滑套在中接头内卡住限位,被卡住限位的滑套在中接头内的位置实则为阀门的初始状态,此时的滑套与中接头之间的导流结构处于切断状态,更为具体的,滑套上的动侧导流孔的位置高于中接头上的静侧导流孔的位置,二者在径向上错位,滑套的下部将中接头上的静侧导流孔封堵,为了保证密封性,滑套下部与静侧导流孔下方的中接头内壁之间设置有密封圈。
45.由此可见,阀门上的卡接结构主要是由中接头内壁面上内凹开设的静侧卡接槽和滑套外壁面上内凹开设的动侧卡接槽组成,静侧卡接槽内装配了可弹出的限位卡舌,在滑套滑动位移至动侧卡接槽对应于中接头上的静侧卡接槽时,静侧卡接槽内弹出的卡舌会嵌入动侧卡接槽内而限制滑套位移。
46.为了保证卡接结构运行的稳定性,要求滑套上的动侧卡接槽的深度小于卡接凸头的厚度,当卡接结构触发而使卡接凸头嵌入滑套上的动侧卡接槽内时,卡接凸头的后部同时是嵌入中接头上的静侧卡接槽内的。如此,在外力作用下使滑套向下位移而解除限位时,滑套的向下位移力会迫使卡接凸头有效地退入中接头上的静侧卡接槽,不至于对将卡接凸头带离而损坏顶出弹性元件。当然,为了提高解除限位时的顺利性,可以考虑将卡接凸头的外缘以倒圆角等曲面结构配合滑套上的动侧卡接槽。
47.实施例3本发明包括外管组件和滑套。
48.其中,外管组件主要是由从上而下依序对接的上接头、中接头和下接头组成。具体的,上接头的下端内侧以螺纹结构与中接头的上端外侧相连接;上接头的内孔上端处具有内凹的限位槽,这是因为上接头和中接头的内孔用作轴向装配压套,而为了控制压套的轴向位移,在上接头的内孔上端处设置了内径偏大的限位槽,与之相对应的,装配其内的压套具有外径较大的限位部。中接头为底端封闭的盲孔结构管件,中接头的中部处外侧以螺纹
结构与下接头的上端内侧相连接,为了保证密封性,在二者的连接处设置有多道密封圈,即下接头的上端密封连接在中接头的中部外侧处,而中接头的中部以下部位则轴向伸入下接头内,中接头的中部以下部位为变径的台阶结构,使得中接头的中下部外壁与下接头的内壁之间形成了环空间隙,该环空间隙即为注浆用的导流环空;在导流环空处的上部所对应的中接头上径向开设有四个静侧导流孔,这四个静侧导流孔在中接头的周向上呈均匀分布。为了便于在固井作业前对固井管柱进行密封检测的试压操作,在中接头底端下方处的下接头内壁上,通过密封圈和剪切销钉等组件连接有球座,通常下接头连接球座的部位为变径的阶梯孔结构,球座下方的下接头上径向开设有四个呈周向分布的排浆孔;球座的内孔上端为斜面结构,在球座内孔上端的斜面结构上坐有阀球体,坐到位的阀球体与中接头的底端之间保持活动间隙。
49.滑套以能够轴向滑动位移的方式装配在中接头和上接头组成的盲孔结构内孔内。在滑套上方的中接头和上接头组成的内孔内还装配有压套,压套的外壁上设置有多道与上接头和/或中接头的内孔密封接触的密封圈,如上所述的那样,压套的上端具有外径大于上接头内孔但小于上接头内孔上端的限位槽的限位部。压套和滑套组成的内孔用作装入注浆管线。滑套的中下部位置径向开设有四个动侧导流孔,这四个动侧导流孔在滑套的周向上呈均匀分布,且与上述中接头上的四个静侧导流孔在周向上呈一一对应关系,即一个动侧导流孔对应一个静侧导流孔,在此对应关系中,滑套在中接头内的轴向滑动位移(即滑套与中接头之间的套叠活动)会使得一一对应关系的动侧导流孔和静侧导流孔之间能够径向重合,径向重后后它们之间的导流结构导通,非径向重合就形成了错位,错位时它们的导流结构切断。
50.由此可以看出,滑套与中接头之间设置了四组能够通过滑套的轴向滑动位移而导通/切断的导流结构。为了保证密封性,在动侧导流孔的上、下部位处的滑套外壁上分别设置有能够与中接头内壁接触密封的多道密封圈。
51.上述结构的固井阀在实际使用中:-处于初始状态时,滑套上的动侧导流孔的位置高于中接头上对应的静侧导流孔的位置;-需要将滑套与中接头之间的导流结构导通时,将滑套在中接头的内孔中轴向下行,对应的动侧导流孔和静侧导流孔径向重合,实现导通;-需要将滑套与中接头之间的已导通导流结构切断时,将滑套在中接头的内孔内上行,使对应的动侧导流孔和静侧导流孔处于错位状态,实现切断。
52.上述结构的阀门上设置有对滑套的轴向位移进行限位控制的卡接结构。
53.具体的,在中接头内孔上部位置内凹开设有四个静侧卡接槽,这四个静侧卡接槽在中接头的周向上呈均匀分布;每个静侧卡接槽内通过多个顶出弹性元件(优选弹簧)连接有一块卡接凸头,该卡接凸头在顶出弹性元件的作用下是能够弹出静侧卡接槽的。与之对应的,在滑套外壁上部位置亦内凹开设有四个动侧卡接槽,这四个动侧卡接槽在滑套的周向上呈均匀分布,且与前述中接头上的四个静侧卡接槽在周向上呈一一对应关系,即一个动侧卡接槽对应一个静侧卡接槽。
54.在此对应关系中,滑套在中接头内的轴向滑动位移会使得一一对应关系的动侧卡接槽和静侧卡接槽之间能够径向重合,此时中接头上的静侧卡接槽内弹出的卡接凸头会嵌入滑套上的动侧卡接槽内,将滑套在中接头内卡住限位,被卡住限位的滑套在中接头内的位置实则为阀门的初始状态,此时的滑套与中接头之间的导流结构处于切断状态,更为具
体的,滑套上的动侧导流孔的位置高于中接头上的静侧导流孔的位置,二者在径向上错位,滑套的下部将中接头上的静侧导流孔封堵,为了保证密封性,滑套下部与静侧导流孔下方的中接头内壁之间设置有密封圈。
55.由此可见,阀门上的卡接结构主要是由中接头内壁面上内凹开设的静侧卡接槽和滑套外壁面上内凹开设的动侧卡接槽组成,静侧卡接槽内装配了可弹出的限位卡舌,在滑套滑动位移至动侧卡接槽对应于中接头上的静侧卡接槽时,静侧卡接槽内弹出的卡舌会嵌入动侧卡接槽内而限制滑套位移。
56.为了保证卡接结构运行的稳定性,要求滑套上的动侧卡接槽的深度小于卡接凸头的厚度,当卡接结构触发而使卡接凸头嵌入滑套上的动侧卡接槽内时,卡接凸头的后部同时是嵌入中接头上的静侧卡接槽内的。如此,在外力作用下使滑套向下位移而解除限位时,滑套的向下位移力会迫使卡接凸头有效地退入中接头上的静侧卡接槽,不至于对将卡接凸头带离而损坏顶出弹性元件。当然,为了提高解除限位时的顺利性,可以考虑将卡接凸头的外缘以倒圆角等曲面结构配合滑套上的动侧卡接槽。
57.除此之外,为了确保上述结构的阀门中的滑套在下行后能够可靠地上行复位,在上述结构的阀门上还设置有对滑套进行轴向上移而推送的举升结构。
58.具体的,在中接头的盲孔结构底部与滑套的底端之间设置了举升弹性元件和举升托板。举升弹性元件(优选弹簧)的底端坐在中接头的盲孔结构底面、顶端抵接举升托板的底面,举升弹性元件的外径略小于中接头的内孔,与滑套的外径相仿。举升托板为板状结构,其通过顶面衬垫在滑套的底端,举升托板的外径略小于中接头的内孔,与滑套的外径相仿;举升托板的外缘设置有能够密封接触中接头内孔内壁的密封圈,举升托板以能够轴向滑动位移的方式装配在滑套下方的中接头内孔内。前述的举升结构,在外力下压的作用下,滑套下行的力作用在举升托板上,举升托板下行而压缩举升弹性元件,在失去外力下压的作用后,举升弹性元件释放弹力,迫使举升托板上行而举升滑套上移,对滑套起到举升作用;如此,举升结构在中接头内的成型高度是不宜超过导流结构的,即举升结构的最大高度低于中接头上的静侧导流孔的位置、处在导流结构的下方。
59.为了确保下行的滑套能够与中接头之间快速、准确的导通导流结构,在中接头的盲孔结构底面设置有向上凸起的承接座,该承接座处在举升结构的中心处。承接座的成型结构有两项基本要求,其一,要求承接座的凸起高度须低于举升结构,这样才能不影响举升结构动作;其二,要求承接座与举升托板之间的配合关系匹配于动侧导流孔与静侧导流孔之间的配合关系,更为具体的,在阀门的初始状态下,承接座的顶端与举升结构的举升托板之间的距离,对应于中接头上的静侧导流孔与滑套上的动侧导流孔之间在切断时的错位距离。
60.除此之外,为了使举升结构更好的运行、以及承接座与举升结构形成更好的配合,上述承接座为实心的柱状结构;与之对应的,上述举升托板底部中心位置具有向下凸起的、空心筒状结构的导向柱,该导向柱的内孔与承接座在轴向上对应一致,且导向柱的内孔略大于承接座的外径,如此,在举升结构的压缩过程中,举升托板底部的导向柱能够套入承接座、与承接座进行套叠配合。
61.以上各实施例仅用以说明本发明,而非对其限制。尽管参照上述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对上述各实施例中的
具体技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换(例如,顶出弹性元件和/或举升弹性元件由弹性体材料代替;再例如,上接头和中接头为一体结构;又例如,去除举升结构的举升托板,仅通过举升弹性元件的两端直接与盲孔底面和滑套底端对接);而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明的精神和范围。
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