CN115306351A - 同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，包括外套筒，外套筒的顶端与上接头连接，外套筒的底端与下接头连接，外套筒内设有开通滑套、连接套筒、控制滑套、封堵阀座、密封体、阀板总成和支撑滑套，下接头的顶部设有与支撑滑套对应设置的收纳腔，收纳腔的底面中部设有导液通孔；封堵阀座内设有密封体，密封体上设有供支撑滑套穿过的穿孔，密封体的下方设有与封堵阀座连接的阀板总成。本发明采用上述结构的同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，使低压时也能有较好的密封效果，另外，该封堵阀能够通过投同一直径钢球使其开通一次，方便打开反洗通道的同时不会对压裂层数起到限制作用。

Description

同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀
技术领域
本发明涉及井下油管内可控封堵工具技术领域，特别是涉及一种同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀。
背景技术
大排量、长时间的大型压裂施工后返排时间很长，受排液量限制，不提倡压后管内返排，为了不破坏地层压力***，有利于压后生产，带压作业因为不压井、不防喷的施工特点越来越被接受。而在带压工艺中，油管内封堵是非常重要的一个环节，通过投堵方式可以封堵卡具段以上的管内空间。
以往，在多层带压压裂工艺中，为了达到逐层压裂、逐层封堵的效果，配套使用了滑套式单向封堵开关器，可保证井内压力20MPa时管内封堵可靠性。但是，该滑套式单向封堵开关器具有以下不足：第一，采用的密封为硬密封，针对于较高压力介质能达到很好的密封，而对于低压介质密封效果则不是很理想。第二，原有的封堵工具可进行开通动作，但需投不同直径钢球，在管柱内径大小的限制下，封堵工具的数量就会受到限制，则单趟管柱能够压裂的层数就会受限，需要重新下设管柱才能继续压裂生产，降低了工作效率。故急需一种新型封堵开关阀，来弥补上述不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，使低压时也能有较好的密封效果，另外，该封堵阀可以实现投球控制单向封堵的开闭，方便在多层压裂过程中需要反排冲洗管内时，打开反洗通道，同时，能够通过投同一直径钢球使其能够开通一次，不会因所需钢球直径的变大而影响管柱内封堵阀的使用数量，即不会对压裂层数起到限制作用。
为实现上述目的，本发明提供了一种同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，包括外套筒，所述外套筒的顶端与上接头连接，所述外套筒的底端与下接头连接，所述外套筒内设有开通滑套、连接套筒、控制滑套、封堵阀座、密封体、阀板总成和支撑滑套，所述下接头的顶部设有与所述支撑滑套对应设置的收纳腔，所述收纳腔的底面中部设有导液通孔；
所述开通滑套的顶端通过开通销钉与所述上接头的内壁连接，所述开通滑套的底端与第一弹性爪机构连接，所述连接套筒的顶端位于所述外套筒和所述上接头底端的外缩颈之间，所述连接套筒的内壁上设有内缩颈，所述内缩颈以上的连接套筒的内腔为第一让位腔，所述第一让位腔与所述第一弹性爪机构对应设置，所述内缩颈以下的连接套筒的内腔为第二让位腔，所述控制滑套位于所述第一让位腔内，且所述控制滑套的底端通过第二弹性爪机构与所述支撑滑套连接，所述第二弹性爪机构的底端伸入所述内缩颈与所述支撑滑套的外壁卡接，所述支撑滑套的外侧壁通过关闭销钉与所述封堵阀座连接，且所述支撑滑套的外侧壁上设有限位凸台，所述支撑滑套的内侧壁上设有阀球限位台，所述封堵阀座的底端与所述下接头连接，所述封堵阀座的顶端与所述连接套筒连接，所述密封体固定在所述封堵阀座的内壁上，所述密封体上设有供所述支撑滑套穿过的穿孔，所述穿孔位于所述限位凸台的上方，所述密封体的下方设有所述阀板总成，所述阀板总成与所述封堵阀座的侧壁连接；
所述阀板总成包括阀套、阀芯、弹性元件和阀芯密封圈，所述阀套通过扭簧与所述封堵阀座连接，所述阀芯设有尾部和头部，所述尾部通过所述弹性元件与所述阀套的内壁连接，所述头部与所述阀套上的进出口对应设置，所述阀芯密封圈位于所述头部的外壁上，且所述阀芯密封圈与所述穿孔的结构相适配。
优选的，所述外套筒的顶端设有与所述上接头对应设置的上凸台，所述外套筒的底端设有与所述下接头对应设置的下凸台，所述上接头与所述外套筒之间、所述下接头与所述外套筒之间均通过螺纹连接，且所述上接头与所述外套筒之间、所述下接头与所述外套筒之间均设有接头密封圈。
优选的，所述导液通孔为内花键结构，且所述导液通孔的齿根圆直径小于所述支撑滑套的外径，所述导液通孔的齿顶圆直径大于所述支撑滑套的外径。
优选的，所述支撑滑套与所述封堵阀座之间设有滑套密封圈。
优选的，所述密封***于所述封堵阀座的台肩上，所述密封体的顶部与所述连接套筒的底部抵接，所述密封体与所述封堵阀座之间设有封堵密封圈。
因此，本发明采用上述结构的同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，具有以下有益效果：1、能够将阀芯伸出阀套，与密封体上的穿孔形成密封圈密封机构，从而使低压时也能有较好的密封效果。2、该封堵阀可以实现投球控制单向封堵的开闭，方便在多层压裂过程中需要反排冲洗管内时打开反洗通道。3、能够通过投同一直径钢球使其能够开通一次，不会因所需投入的钢球直径变大而影响管柱内封堵阀的使用数量，即不会对压裂层数起到限制。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是本发明同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀实施例的示意图；
图2是本发明同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀一次投球后的实施例的示意图；
图3是本发明同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀中阀板总成的实施例的示意图；
图4是本发明同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀中阀板总成的阀芯伸出阀套后的实施例的示意图；
图5是本发明同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀中导液通孔的实施例的示意图。
附图标记
1、外套筒；2、上接头；3、开通滑套；4、连接套筒；5、控制滑套；6、封堵阀座；7、密封体；8、阀板总成；81、阀套；82、阀芯；83、弹性元件；84、阀芯密封圈；9、支撑滑套；10、开通销钉；11、第一弹性爪机构；12、第一让位腔；13、第二让位腔；14、第二弹性爪机构；15、关闭销钉；16、收纳腔；17、导液通孔；18、扭簧；19、下接头；20、阀球。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
如图所示，一种同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，包括外套筒1，外套筒1的顶端与上接头2连接，外套筒1的底端与下接头19连接。外套筒1的顶端设有与上接头2对应设置的上凸台，上凸台能够增加上接头2与外套筒1连接的稳定性。外套筒1的底端设有与下接头19对应设置的下凸台，下凸台能够增加下接头19与外套筒1连接的稳定性。上接头2与外套筒1之间、下接头19与外套筒1之间均通过螺纹连接，且上接头2与外套筒1之间、下接头19与外套筒1之间均设有接头密封圈。
外套筒1内设有开通滑套3、连接套筒4、控制滑套5、封堵阀座6、密封体7、阀板总成8和支撑滑套9。开通滑套3的顶端通过开通销钉10与上接头2的内壁连接，开通滑套3的底端与第一弹性爪机构11连接。连接套筒4的顶端位于外套筒1和上接头2底端的外缩颈之间，连接套筒4的内壁上设有内缩颈，内缩颈以上的连接套筒4的内腔为第一让位腔12，第一让位腔12与第一弹性爪机构11对应设置，第一让位腔12能够对第一弹性爪机构11提供让位空间，保证投球时，第一弹性爪机构11能够在第一让位腔12处张开。内缩颈以下的连接套筒4的内腔为第二让位腔13，第二让位腔13能够为第二弹性爪机构14提供让位空间。控制滑套5位于第一让位腔12内，且控制滑套5的底端通过第二弹性爪机构14与支撑滑套9连接，第二弹性爪机构14的底端伸入内缩颈与支撑滑套9的外壁卡接。控制滑套5在支撑滑套9的带动下移动到第一让位腔12的底部时，第二弹性爪机构14位于第二让位腔13处，第二让位腔13能够为第二弹性爪机构14提供让位空间，使支撑滑套9继续向下移动时，第二弹性爪机构14能够张开进而与支撑滑套9分离。支撑滑套9的外侧壁通过关闭销钉15与封堵阀座6连接，且支撑滑套9的外侧壁上设有限位凸台，支撑滑套9的内侧壁上设有阀球20限位台，支撑滑套9与封堵阀座6之间设有滑套密封圈。
封堵阀座6的顶端与连接套筒4连接，封堵阀座6的底端与下接头19连接，连接套筒4和下接头19的共同作用实现了封堵阀座6位置的固定。下接头19的顶部设有与支撑滑套9对应设置的收纳腔16，关闭销钉15被钢球打掉后，收纳腔16能够承接支撑滑套9。收纳腔16的底面中部设有导液通孔17，导液通孔17用于将封堵阀内的液体导出，避免封堵阀内的液压影响二次投球的操作效果。导液通孔17为内花键结构，且导液通孔17的齿根圆直径小于支撑滑套9的外径，导液通孔17的齿顶圆直径大于支撑滑套9的外径，内花键结构的导液通孔17能够最大限度的增加导液通孔17的导流效果。
密封体7固定在封堵阀座6的内壁上，密封体7位于封堵阀座6的台肩上，密封体7的顶部与连接套筒4的底部抵接，密封体7与封堵阀座6之间设有封堵密封圈，台肩和连接套筒4共同作用实现了密封体7位置的固定。密封体7上设有供支撑滑套9穿过的穿孔，穿孔位于限位凸台的上方，限位凸台与密封体7的共同作用能够在反排冲洗管内时对支撑滑套9起到限位作用。密封体7的下方设有阀板总成8，阀板总成8与封堵阀座6的侧壁连接，阀板总成8包括阀套81、阀芯82、弹性元件83和阀芯密封圈。阀套81通过扭簧18与封堵阀座6连接，扭簧18能够使阀套81实现水平和竖直方向的位置转换。阀芯82设有尾部和头部，尾部通过弹性元件83与阀套81的内壁连接，弹性元件83可以是弹簧，弹性元件83能够在液体介质向上挤压阀芯82时对阀芯82起到缓冲作用，避免阀芯82与阀套81之间发生硬性碰撞而影响使用寿命。头部与阀套81上的进出口对应设置，头部能够在弹性元件83压缩后伸出阀套81并伸入穿孔内。阀芯密封圈位于头部的外壁上，且阀芯密封圈与穿孔的结构相适配，阀芯密封圈能够实现穿孔与阀芯82之间的软密封，使低压时穿孔与阀芯82之间也能有较好的密封效果。
使用时，将封堵阀在管柱内坐封固定后进行一次投球，阀球20从上接头2进入开通滑套3，当通过开通滑套3上的第一弹性爪机构11时，将第一弹性爪机构11在第一让位腔12内撑开并落入支撑滑套9内的阀球20限位台上，向封堵阀内打压后，阀球20利用压力将关闭销钉15打断，支撑滑套9失去固定作用向下移动，支撑滑套9在移动过程中先带着控制滑套5向下移动一段距离，当控制滑套5移动到第一让位腔12底部时，控制滑套5将第一弹性爪机构11圈住，第一弹性爪机构11失去张开的空间，而第二弹性爪机构14移动到了第二让位腔13处得到了张开的空间，支撑滑套9再向下移动时，第二弹性爪机构14会在第二让位腔13内张开实现与支撑滑套9的脱离，支撑滑套9最终落入下接头19的收纳腔16中，阀板总成失去支撑滑套9的力的作用后在扭簧18的作用下旋转到水平位置，阀芯82的头部伸出阀套81后伸入密封体7的穿孔内，在阀芯密封圈的作用下实现软密封，此时液体只能从上到下单向通过封堵阀而不能从下到上流动，至此实现了封堵阀的封堵作用；需要反排冲洗管内时，再次向封堵阀内投球，阀球20被第一弹性爪机构11拦截，向封堵阀内打压后，阀球20利用压力将开通销钉10打断，开通滑套3失去固定作用向下移动，当开通滑套3移动到密封体7处并与阀板总成接触时，开通滑套3对阀板总成的推力抵抗掉扭簧18的扭力使阀板总成旋转到竖直位置，开通滑套3通过密封体7后底部与支撑滑套9接触，而侧壁仍然与阀板总成接触使阀板总成维持在竖直位置状态，至此实现反洗通道的打开。
因此，本发明采用上述结构的同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，能够将阀芯伸出阀套，与密封体的穿孔形成密封圈密封机构，从而使低压时也能有较好的密封效果，另外，该封堵阀可以实现投球控制单向封堵的开闭，方便在多层压裂过程中需要反排冲洗管内时打开反洗通道，同时，能够通过投同一直径钢球使其能够开通一次，不会因所需钢球直径的变大而影响管柱内封堵阀的使用数量，即不会对压裂层数起到限制作用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳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：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，其特征在于：包括外套筒，所述外套筒的顶端与上接头连接，所述外套筒的底端与下接头连接，所述外套筒内设有开通滑套、连接套筒、控制滑套、封堵阀座、密封体、阀板总成和支撑滑套，所述下接头的顶部设有与所述支撑滑套对应设置的收纳腔，所述收纳腔的底面中部设有导液通孔；
所述开通滑套的顶端通过开通销钉与所述上接头的内壁连接，所述开通滑套的底端与第一弹性爪机构连接，所述连接套筒的顶端位于所述外套筒和所述上接头底端的外缩颈之间，所述连接套筒的内壁上设有内缩颈，所述内缩颈以上的连接套筒的内腔为第一让位腔，所述第一让位腔与所述第一弹性爪机构对应设置，所述内缩颈以下的连接套筒的内腔为第二让位腔，所述控制滑套位于所述第一让位腔内，且所述控制滑套的底端通过第二弹性爪机构与所述支撑滑套连接，所述第二弹性爪机构的底端伸入所述内缩颈与所述支撑滑套的外壁卡接，所述支撑滑套的外侧壁通过关闭销钉与所述封堵阀座连接，且所述支撑滑套的外侧壁上设有限位凸台，所述支撑滑套的内侧壁上设有阀球限位台，所述封堵阀座的底端与所述下接头连接，所述封堵阀座的顶端与所述连接套筒连接，所述密封体固定在所述封堵阀座的内壁上，所述密封体上设有供所述支撑滑套穿过的穿孔，所述穿孔位于所述限位凸台的上方，所述密封体的下方设有所述阀板总成，所述阀板总成与所述封堵阀座的侧壁连接；
所述阀板总成包括阀套、阀芯、弹性元件和阀芯密封圈，所述阀套通过扭簧与所述封堵阀座连接，所述阀芯设有尾部和头部，所述尾部通过所述弹性元件与所述阀套的内壁连接，所述头部与所述阀套上的进出口对应设置，所述阀芯密封圈位于所述头部的外壁上，且所述阀芯密封圈与所述穿孔的结构相适配。
2.根据权利要求1所述的同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，其特征在于：所述外套筒的顶端设有与所述上接头对应设置的上凸台，所述外套筒的底端设有与所述下接头对应设置的下凸台，所述上接头与所述外套筒之间、所述下接头与所述外套筒之间均通过螺纹连接，且所述上接头与所述外套筒之间、所述下接头与所述外套筒之间均设有接头密封圈。
3.根据权利要求2所述的同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，其特征在于：所述导液通孔为内花键结构，且所述导液通孔的齿根圆直径小于所述支撑滑套的外径，所述导液通孔的齿顶圆直径大于所述支撑滑套的外径。
4.根据权利要求3所述的同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，其特征在于：所述支撑滑套与所述封堵阀座之间设有滑套密封圈。
5.根据权利要求4所述的同一直径钢球移动控制阀芯关闭式封堵阀，其特征在于：所述密封***于所述封堵阀座的台肩上，所述密封体的顶部与所述连接套筒的底部抵接，所述密封体与所述封堵阀座之间设有封堵密封圈。
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