一种循环减压阀的制作方法

本实用新型涉及一种循环减压阀。

背景技术：

连续油管在用于完井、修井等作业时，通常需要配套设置循环阀，一是为连续油管与油套环空之间提供循环通道，二是投球后能为其下部连接的封隔器提供传压通道，使封隔器顺利坐封。

现有的循环阀，如图1所示，主要由上接头1、下接头11、外筒2、内筒3、固定套13、滑动套4、球座6等组成，上接头1、外筒2、下接头11依次螺纹连接，内筒3安装在上接头1的内台肩与下接头11的内环台之间，内、外筒之间形成环形安装腔8，滑动套4滑动装配在环形安装腔8内，滑动套4上端被外筒2内壁面上的剪钉12所挡；球座6支撑在内筒3的内凸环上，固定套13安装在上接头1的内台肩与球座6之间，球座6中部设有上下贯通的过流通道；外筒2上设有与外部油套环空连通的外循环孔204；内筒3上由上向下间隔设有上过液孔301、下过液孔302和内循环孔303。

施工时，通过连续油管将循环阀及封隔器等下部工具送入井筒内设计位置，向上部油管内注入洗井液，洗井液通过球座6中部的过流通道向下流动，并通过内循环孔303、外循环孔204进入外部油套环空，实现洗井作业；投球打压时，液体通过上过液孔301后作用于滑动套4上，向下顶推滑动套4而剪断剪钉12，滑动套4被液体推动下移，切断内循环孔303和外循环孔204的连通，同时避让下过液孔302，使液体通过下过液孔302流回管柱内，继续打压，利用管柱内和外部油套环空的液柱压差将封隔器坐封。

现有的循环阀应用于静液面高度较高的井筒时具有较好的使用效果，打压过程中地面能够监测到井筒内的压力变化，因此能够可靠的控制封隔器坐封。而对于一些井深较大的气田却并不适用，主要体现在：气田开采一段时间后气井地层压力下降，井筒内静液面高度降低，封隔器坐封完成后管柱内液面高度可能还不到井口，这样地面就监测不到井筒内的压力变化情况，也就无法准确判断井下工具的工作状态，地面打压过程中很容易因压力大导致封隔器胶筒破裂或压力小导致封隔器坐封不充分从而致使施工失效。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种循环减压阀，以解决现有循环阀应用于静液面高度较低的井筒时不能进行压力调节而导致地面监测不到井筒内压力变化情况，打压时容易造成封隔器的胶筒内囊破裂或者坐封不充分、施工失效的问题。

为实现上述目的，本实用新型循环减压阀的技术方案是：

循环减压阀包括：

外筒：设有上连接端和下连接端，上部有进液口，下部有出液口；

外循环孔：位于外筒上，与外部油套环空连通；

内筒：安装在外筒内，与外筒之间形成环形安装腔，下端与外筒密封装配而封闭环形安装腔下端；

上过液孔、下过液通道：位于内筒上且由上向下间隔设置，上过液孔与进液口连通，下过液通道可与外循环孔连通；

中心阀杆：上下延伸并设于内筒内，与内筒形成环形的流体通道，流体通道与下过液通道常连通，中心阀杆固设于内筒中，或向下防脱地活动装配在内筒中；

滑动套：沿上下方向滑动密封装配在环形安装腔内，移动行程内具有上、下极限位，在上极限位时封堵上过液孔并使外循环孔与下过液通道连通，在下极限位时切断外循环孔与下过液通道的连通，滑动套具有上承力面，上承力面与上过液孔连通；

上限位件：用于将滑动套保持在上极限位；

下限位件：用于将滑动套保持在下极限位；

球座：位于中心阀杆上方，与内筒滑动密封配合，中部设有可供液体自上而下通过的过流通道，过流通道下部与流体通道连通；在被投球密封后，使得液体向下顶压滑动套的上承力面并克服上限位件的作用力而驱使滑动套移动至下极限位；

单向阀：位于内筒下方，包括阀座，阀座顶部设有用于与中心阀杆密封配合的密封结构，阀座上设有连通流体通道与出液口的流道，流道中设有阀芯，还包括用于对阀芯施加弹性作用力而促使阀芯将流道封堵的压簧。

本实用新型的有益效果是：通过连续油管将循环减压阀及封隔器等下部工具送入井筒内设计位置，根据井深、静液面高度、封隔器坐封压力等计算出封隔器正常坐封后为使液面高度到达井口所需要的额外压力，根据该压力设置压簧的预设弹性力。洗井时，向油管内注入洗井液，滑动套保持在上极限位，下过液通道与外循环孔连通，洗井液通过球座中部的过流通道后可通过下过液通道、外循环孔进入油套环空，进行洗井作业；投球打压时，球座上的过流通道被封堵，球座推动中心阀杆下行，液体从上过液孔流出，向下顶压滑动套并克服上限位件的作用力而推动滑动套移动至下极限位，使得下过液通道与流体通道相连通，液体可通过下过液通道进入流体通道内，继续打压，使液体克服压簧作用力而打开单向阀，液体通过阀座上的流道流回管柱内，利用管柱内和外部油套环空的液柱压差将封隔器坐封。地面打压时，液体需要克服压簧的弹性作用力，加大了泵压，使得液面能够达到井口高度，保证了在气井静液面较低的情况下，也能够在地面井口监测到压力变化情况，从而对封隔器坐封进行精准控制，解决了地面打压时因压力大导致封隔器胶筒破裂或因压力小导致封隔器坐封不充分、施工失效的问题。

所述外筒的内壁面上或内筒的外壁面上固定有径向延伸的剪钉，剪钉与滑动套的上端在上下方向上挡止配合而将滑动套保持在上极限位，剪钉构成所述上限位件。剪钉便于设置，且挡止方便。

外筒包括上筒体、下筒体和连接在上、下筒体之间的中间连接接头，中间连接接头具有朝内凸出的环形凸沿，所述内筒下端支撑于该环形凸沿上，并与中间连接接头密封配合，中间连接接头构成所述下限位件。将外筒设为分体结构，通过中间连接接头对环形安装腔底部进行封堵，装配更方便。

下过液通道包括沿上下方向依次间隔布置在上过液孔下方的下过液孔和内循环孔，下过液孔和内循环孔均与流体通道常连通，滑动套在上极限位时封堵上过液孔并使内循环孔、外循环孔、流体通道连通，在下极限位时封堵内循环孔并使上过液孔、下过液孔、流体通道连通。通过设置下过液孔和内循环孔，使两孔交替开启和关闭的方式实现洗井以及封隔器坐封两种模式的改变，相比单孔方式而言，不需要考虑两孔设置时与外循环孔的高度对比关系。

滑动套的内壁面上由上向下间隔设有第一、第二、第三密封圈，第一、第二密封圈之间的距离小于下过液孔与内循环孔之间的距离，第二、第三密封圈之间的距离大于或等于下过液孔与内循环孔之间的距离，在滑动套处于上极限位时第三密封圈位于下过液孔和内循环孔之间；在滑动套处于下极限位时，第一密封圈位于下过液孔和内循环孔之间，第二、第三密封圈位于内循环孔的下方。当滑动套处于上极限位时由于第三密封圈位于下过液孔和内循环孔之间，因此能够封堵下过液孔同时开启内循环孔；当滑动套处于下极限位时由于第一密封圈位于下过液孔和内循环孔之间，第二、第三密封圈位于内循环孔的下方，因此能够封堵内循环孔同时开启下过液孔；当滑动套不能下滑至下极限位而使第一密封圈正好位于下过液孔上时，由于第一、第二密封圈之间的距离小于下过液孔与内循环孔之间的距离且第二、第三密封圈之间的距离大于或等于下过液孔与内循环孔之间的距离，因此第二密封圈将位于下过液孔与内循环孔之间，第三密封圈将位于内循环孔的下方，第二、第三密封圈仍然能够完全封堵内循环孔，保证封隔器的充分坐封。

所述中心阀杆沿上下方向活动装配在内筒中，中心阀杆为t形实心杆，t形实心杆的轴向延伸段与内筒之间的环空构成所述流体通道，内筒的内壁面上设有内凸环，内凸环与t形实心杆的径向延伸部在轴向上挡止配合而实现中心阀杆的防脱装配。内凸环与t形实心杆挡止配合，结构简单，便于实现。

所述球座的下端端面上设有过流槽，过流槽连通球座中部的过流通道和流体通道。通过在球座下端设置过流槽来连通过流通道和流体通道，连通方式更加简单，且加工更加方便。

所述阀座为t形，t形阀座中部具有上下延伸的中心通孔，中心通孔的上端内壁面构成与中心阀杆密封配合的密封结构，中心通孔下端与出液口连通，t形阀座的轴向延伸段上开设有与中心通孔连通的过流孔，t形阀座上偏心设有阀芯安装孔，阀芯安装孔、过流孔以及中心通孔共同构成所述流道，所述t形阀座的轴向延伸段上套装有弹簧座，所述压簧沿上下方向弹性压装于t形阀座与弹簧座之间，压簧位于t形阀座与外筒之间的环形空间内。利用t形阀座上的中心通孔对中心阀杆进行密封，同时t形阀座自身上粗下细的结构，使压簧安装更加方便，且压簧设置在t形阀座与外筒之间的环形空间内，可以选用尺寸更大的压簧，使压簧产生阻力的效果更加明显。

所述弹簧座螺纹套装于t形阀座上，以改变所述压簧的预压缩量。可根据需要调整弹簧座的位置，从而调节压簧的预压缩量，使循环减压阀能够适用于多种静液面高度不同的井筒。

外筒的下连接端为固定连接在外筒上的下接头，下接头与阀座下部挡止配合而将阀座固定在外筒内。阀座与外筒之间没有连接关系，将阀座装入外筒内后通过下接头进行挡止即可，使阀座安装更方便。

附图说明

图1为现有循环减压阀的结构示意图；

图2为本实用新型的循环减压阀的具体实施例的结构示意图；

图中：1-上接头；2-外筒；201-上筒体；202-中间连接接头；203-下筒体；204-外循环孔；3-内筒；301-上过液孔；302-下过液孔；303-内循环孔；304-内凸环；4-滑动套；401-第一密封圈；402-第二密封圈；403-第三密封圈；404-外密封圈；5-中心阀杆；501-径向延伸部；502-下密封圈；6-球座；7-流体通道；8-环形安装腔；901-t形阀座；902-阀芯；903-压簧；904-过流孔；905-中心通孔；906-弹簧座；10-垫片；11-下接头；12-剪钉；13-固定套。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型的循环减压阀的具体实施例，如图2所示，包括上筒体201、下筒体203和螺纹连接在上、下筒体之间的中间连接接头202。上筒体201的上端螺纹连接有用于与上部油管固定连接的上接头1，上接头1与上筒体201密封配合。下筒体203的下端螺纹连接有用于与下部封隔器固定连接的下接头11，下接头11与下筒体203密封配合。上筒体201上部有进液口，下筒体203下部有出液口。上筒体201、中间连接接头202以及下筒体203共同构成循环减压阀的外筒2。

外筒2内安装有内筒3，内筒3上端与上接头1抵顶配合，内筒3下端与中间连接接头202密封配合，具体地，内筒3下端抵顶在中间连接接头202内侧的环形凸台上，上接头1、内筒3、中间连接接头202以及外筒2共同围成环形安装腔8。外筒2上设有至少一个与外部油套环空连通的外循环孔204，内筒3上由上向下间隔设置有上过液孔301、下过液孔302和内循环孔303，上过液孔301与上部的进液口连通，内循环孔303可与外循环孔204连通。上过液孔301、下过液孔302和内循环孔303分别设有至少一个。

环形安装腔8内沿上下方向滑动密封装配有滑动套4，滑动套4的移动行程内具有上、下极限位，在上极限位时封堵上过液孔301并使外循环孔204与内循环孔303连通，在下极限位时切断外循环孔204与内循环孔303的连通并使下过液孔302与内筒3内腔连通。滑动套4的外壁面上靠上位置设有外密封圈404，滑动套4的内壁面上由上向下间隔设有第一、第二、第三密封圈，第一、第二密封圈之间的距离小于下过液孔302与内循环孔303之间的距离，第二、第三密封圈之间的距离大于或等于下过液孔302与内循环孔303之间的距离。在滑动套4处于上极限位时第三密封圈403位于下过液孔302和内循环孔303之间，封堵下过液孔302同时开启内循环孔303；在滑动套4处于下极限位时，第一密封圈401位于下过液孔302和内循环孔303之间，第二、第三密封圈位于内循环孔303的下方，因此能够封堵内循环孔303同时开启下过液孔302。当滑动套4不能下滑至下极限位而使第一密封圈401正好位于下过液孔302上时，由于第一、第二密封圈之间的距离小于下过液孔302与内循环孔303之间的距离且第二、第三密封圈之间的距离大于或等于下过液孔302与内循环孔303之间的距离，因此第二密封圈402将位于下过液孔302与内循环孔303之间，第三密封圈403将位于内循环孔303的下方，第二、第三密封圈仍然能够完全封堵内循环孔303，保证封隔器的充分坐封。

内筒3的外壁面上固定有径向延伸的剪钉12，剪钉12与滑动套4上端在上下方向上挡止配合而将滑动套4保持在上极限位，上极限位为滑动套4的初始位置，剪钉12构成上限位件。滑动套4具有上承力面，上承力面与上过液孔301连通，带压液体能够通过上过液孔301作用于滑动套4的上承力面上，向下顶压上承力面并驱使滑动套4下移至下极限位，使得下过液孔302与内筒3内腔相连通。滑动套4下端抵顶在中间连接接头202上时停止下移而到达下极限位，中间连接接头202构成将滑动套4保持在下极限位的下限位件。

内筒3的内腔中沿上下方向活动装配有中心阀杆5，中心阀杆5为t形实心杆，t形实心杆的轴向延伸段与内筒3之间形成环形的流体通道7。t形实心杆的径向延伸部501与内筒3内壁面上的内凸环304在上下方向上挡止配合，通过内凸环304对中心阀杆5的下移行程进行限位。

中心阀杆5的上方设有球座6，球座6的外壁面上设有密封圈而与内筒3滑动密封配合。球座6中部设有可供液体自上而下通过的过流通道，球座6下端设有过流槽，过流槽上端与过流通道连通，下端与流体通道7连通。过流槽可以为一字型、十字型等。投球打压时，球座6中部的过流通道被密封，带压液体将通过内筒3上的上过液孔301作用于滑动套4的上承力面上，驱使滑动套4下移至下极限位，使得下过液孔302与流体通道7相连通。

内筒3下方设有单向阀，单向阀包括t形阀座901，t形阀座901上偏心设有一个或两个以上阀芯安装孔，阀芯安装孔内安装有阀芯902，阀芯902的下部为圆柱形，顶部为锥形。t形阀座901的轴向延伸段与下筒体203之间形成环形容纳腔，环形容纳腔内设有用于对阀芯902施加向上弹性作用力的压簧903，压簧903套装在t形阀座901的轴向延伸段上。t形阀座901中部具有上下延伸的中心通孔905，中心通孔905的下端与出液口连通。t形阀座901的轴向延伸段上开设有至少一个与中心通孔905连通的过流孔904，阀芯安装孔、过流孔904以及中心通孔905共同构成连通流体通道7与出液口的流道。中心通孔905的上端内壁面与中心阀杆5密封配合，没有投球时，中心阀杆5下部的下密封圈502挡在t形阀座901的上端面上，阻止中心阀杆5向下移动；投球时，中心阀杆5向下移动，与中心通孔905滑动密封配合。在中心阀杆5上部抵顶在内筒3的内凸环304上时到达下极限位，此时中心阀杆5下部的下密封圈502处于过流孔904的上方，保证流道与下部的出液口相连通。

考虑到实际应用时不同区域的井筒内的静液面高度可能不同，这样在坐封封隔器时需要平衡的压力就不同，为了使循环减压阀能够适用于多种静液面高度不同的井筒，在下筒体203内还设置了用于调节压簧903预压缩量的弹簧座906。弹簧座906为倒t形，中部设有上下贯通的内螺纹孔，t形阀座901的轴向延伸段上设有外螺纹段，弹簧座906螺纹装配在t形阀座901上，通过旋转弹簧座906调节压簧903预压缩量。t形阀座901的下方还设有垫片10，垫片10中部具有通孔，通孔上端与t形阀座901上的流道连通，下端与下部的出液口连通，t形阀座901的下端压紧在垫片10上。t形阀座901套装在下筒体203内，与下筒体203之间没有连接关系，下接头11与下筒体203固定连接，通过下接头11对垫片10和t形阀座901进行挡止，将t形阀座901固定在下筒体203内。

气井施工时，将本实用新型的循环减压阀及封隔器等下部工具通过连续油管送入井筒内设计位置，根据井深、静液面高度、封隔器坐封压力等计算出封隔器正常坐封后为使液面高度到达井口所需要的额外压力，根据该压力调整弹簧座906的位置从而调节压簧903的预设弹性力。

注入洗井液，滑动套4保持在上极限位，内筒3上的内循环孔303与外筒2上的外循环孔204连通，洗井液通过球座6中部的过流通道、球座6下部的过流槽进入中心阀杆5与内筒3之间的流体通道7内，并由内循环孔303、外循环孔204进入外部油套环空，实现循环洗井作业。

投入坐封球，使坐封球到达球座6位置，球座6上的过流通道被封堵，球座6推动中心阀杆5下行，液体从上过液孔301流出，向下顶压滑动套4并剪断剪钉12而推动滑动套4继续下行至下极限位，此时，内、外循环孔被封堵，下过液孔302与流体通道7相连通，液体由下过液孔302进入流体通道7，克服压簧903的阻力而推动阀芯902向下活动，打开单向阀，液体由阀芯安装孔、过流孔904流回中心通孔905内，中心通孔905与下部中心通道连通，继续打压，利用管柱内和外部油套环空的液柱压差将封隔器坐封。

由于地面打压时，液体推动阀芯902向下压缩压簧903的作用力能在地面压力表中显示，因此保证了在气井静液面较低的情况下，也能够在地面井口监测到压力变化情况，从而对封隔器坐封进行精准控制，解决了因压力大导致封隔器胶筒破裂或因压力小导致封隔器坐封不充分、施工失效的问题。

上述实施例中，在内筒的外壁面上设有剪钉，通过剪钉与滑动套上端挡止配合将滑动套保持在上极限位。在其他实施例中，也可以在外筒的内壁面上设置剪钉；或者，在内、外筒之间的环形安装腔内设置压簧，使压簧下端抵顶在中间连接接头上，上端向上顶紧滑动套底部而将滑动套保持在上极限位，此时，压簧构成上限位件。

上述实施例中，外筒包括上筒体、下筒体和螺纹连接在上、下筒体之间的中间连接接头。在其他实施例中，上筒体、下筒体以及中间连接接头还可以一体成型；或者，外筒由上筒体、下筒体螺纹连接形成，此时可在上筒体下部设置内凸台，使内筒下端与内凸台密封装配而封闭环形安装腔下端，内凸台构成用于对滑动套下移行程进行限位的下限位件，或者在内筒下端设置外凸台，外凸台与外筒相连，此时，外凸台构成下限位件。

上述实施例中，内筒上于上过液孔的下方间隔设有下过液孔和内循环孔，滑动套在上极限位时封堵上过液孔并使外循环孔与内循环孔连通，在下极限位时切断外循环孔与内循环孔的连通并使下过液孔与流体通道连通，下过液孔和内循环孔共同构成下过液通道。在其他实施例中，还可以仅在内筒上间隔设置上过液孔和下过液孔，并满足以下条件：在滑动套处于上极限位时，封堵上过液孔并使外循环孔与下过液孔连通，在滑动套处于下极限位时封堵外循环孔并使下过液孔与流体通道连通，下过液孔即为下过液通道，此时，可在滑动套的内壁面上设置一组密封圈，在滑动套处于上极限位时，密封圈位于上、下过液孔之间以使下过液孔与外循环孔连通，在滑动套处于下极限位时，密封圈位于下过液孔下方以使下过液孔与流体通道连通。

上述实施例中，中心阀杆为t形实心杆，t形实心杆的径向延伸部与内筒的内凸环在轴向上挡止配合，通过内凸环对中心阀杆下移行程进行限位。在其他实施例中，还可以在内筒的内壁面上周向均布若干个径向延伸的挡销，通过挡销对中心阀杆的下移行程进行限位；或者，中心阀杆为上下延伸的实心直杆，在实心直杆顶部周向均布若干个径向向外延伸的延伸段，使延伸段与内筒的内凸环在轴向上挡止配合；或者，中心阀杆为上下延伸的实心直杆，在实心直杆顶部周向均布若干个径向延伸的弹性爪，内筒的内壁面上对应布置若干个卡槽，实心直杆向下移动过程中，当弹性爪移动至卡槽所在处时作用在弹性爪上的挤压力消失，弹性爪向外伸出并卡在内筒上的卡槽内，中心阀杆停止下移，此时，卡槽构成对中心阀杆下移行程进行限位的限位结构。

上述实施例中，中心阀杆向下防脱地设置在内筒中。在其他实施例中，中心阀杆也可以直接固定在内筒中，具体地，可以采用沿周向间隔布置的多个支臂，支臂连接在内筒与中心阀杆之间，支臂的存在不会影响液体的流动，此时，中心阀杆的下端需要与阀座密封配合。

上述实施例中，球座中部设有上下延伸的过流通道，球座下端端面上设有过流槽，过流通道通过过流槽与流体通道连通。在其他实施例中，球座下端也可以不设置过流槽，此时可改变过流通道的形状，使过流通道下端直接与流体通道连通；或者，在中心阀杆的上部设置倾斜的过流槽，使过流槽上端与球座中部的过流通道连通，下端与流体通道连通。

上述实施例中，单向阀的阀座为t形，阀座中部具有上下延伸的中心通孔，中心通孔的上端内壁面与中心阀杆密封配合，中心通孔的下端与出液口连通。在其他实施例中，还可以在阀座中部设置上盲孔和下盲孔，使上盲孔的孔壁与中心阀杆密封配合，下盲孔与出液口连通，且过流孔与下盲孔连通，此时，阀芯安装孔、过流孔与下盲孔共同构成连通流体通道与出液口的流道。

在其他实施例中，阀座可以为柱形结构，在阀座的偏心位置处开设上下延伸且贯通的通孔，通孔中预设阀芯和压簧，在阀座的下端面上开槽以供液体流向出液口。还可以将阀芯设置在径向延伸的过流孔中，并通过压簧进行顶压。

上述实施例中，压簧设有一个，且套装在t形阀座的轴向延伸段上，通过一个压簧同时对全部阀芯提供弹性作用力，装配较为方便。在其他实施例中，还可以根据阀芯数量设置压簧，使压簧与阀芯一一对应布置，压簧的上端与阀芯固定连接，当然，此时压簧不再套装在t形阀座的轴向延伸段上。

上述实施例中，单向阀还包括用于调节压簧预压缩量的弹簧座，弹簧座与阀座螺纹连接。在其他实施例中，也可以在外筒内设置内螺纹段，使弹簧座与外筒螺纹连接。还可以不设置弹簧座，使压簧下部直接顶紧在垫片上，压簧预压缩量不可调节，这种情况下的循环减压阀只能适用于特定静液面压力的井筒，一旦静液面压力改变将不再适用。

上述实施例中，阀座套装在外筒内，与外筒之间没有连接关系，下接头与阀座下部挡止配合而将阀座固定在外筒内。在其他实施例中，还可以将阀座螺纹装配在外筒内。