三球座封式井筒截止閥的制作方法
【專利摘要】一種三球座封式井筒截止閥，包括閥體和閥座，所述閥座位于閥體的空腔內(nèi)，并在流體的推動下在閥體內(nèi)滑動并座封，所述閥體由上接頭和下接頭可拆裝連接形成，連接處密封；所述閥座為活塞；所述活塞上開有第一過流通道、第二過流通道和第三過流通道，所述第一過流通道、第二過流通道和第三過流通道入口設(shè)有為每個球運動至各自座封位置起導(dǎo)引作用的過渡部；所述第一過流通道、所述第二過流通道和所述第三過流通道縱斷面的中心在活塞斷面上呈正三角形分布。該截止閥通過對球座的結(jié)構(gòu)形式的改變?yōu)槿蜃馓峁┛赡?，增加過流面積，防止提前座封?？蓮V泛應(yīng)用于水平井分段壓裂工藝。
【專利說明】三球座封式井筒截止閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種水平井分段壓裂施工中的井筒截止閥，特別是涉及一種有三個座封流道的井筒截止閥。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，水平井分段壓裂工藝越來越多的應(yīng)用到低滲儲層措施改造中，以增加油氣田產(chǎn)量。該工藝的作業(yè)管柱底端需要一種工具來滿足以下作業(yè)施工要求，包括管柱下入過程中液體可通過，管柱到達指定深度后時可關(guān)閉通道憋壓?，F(xiàn)有油氣田應(yīng)用的該類型工具具備以上兩個基本條件，但在實際使用過程中卻存在很多缺陷，比如過流面積小、截流作用導(dǎo)致提前座封、結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、加工和裝拆維護難度大、密封鎖定機構(gòu)復(fù)雜缺乏穩(wěn)定性等，這些缺陷甚至限制了整個施工工藝的發(fā)展，因此有必要對該工具進行重新研發(fā)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)的截止閥只有一個過流孔，受投球尺寸限制，過流面積小，在替漿過程需嚴格限制排量，否則會因截流作用導(dǎo)致提前座封；密封鎖定機構(gòu)設(shè)計復(fù)雜，如采用擠壓橡膠件強制入槽錨定或者金屬爪錨定等，因材料或形狀不合理導(dǎo)致穩(wěn)定性差；現(xiàn)有截止閥在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計上雖然都能滿足使用的最基本要求，但是卻沒有兼顧拆裝維護便捷性，比如整體筒式設(shè)計，其余零件均需伸入孔內(nèi)安裝或者采用繁冗的過多零件設(shè)計，增加了不必要的操作時間和難度。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型涉及一種三球座封式井筒截止閥，其目的是通過對球座的結(jié)構(gòu)形式的改變?yōu)槿蜃馓峁┛赡埽黾舆^流面積，防止提前座封。
[0005]另一目的是，通過對閥體連接方式的改變，增加裝拆的便捷性。
[0006]為了實現(xiàn)上述實用新型目的，本實用新型采取的技術(shù)方案如下:
[0007]一種三球座封式井筒截止閥，包括閥體和閥座，所述閥座位于閥體的空腔內(nèi)，并在流體的推動下在閥體內(nèi)滑動并座封，其中，
[0008]所述閥體由上接頭和下接頭可拆裝連接形成，連接處密封；
[0009]所述閥座為活塞；所述活塞上開有第一過流通道、第二過流通道和第三過流通道，所述第一過流通道、第二過流通道和第三過流通道入口設(shè)有為每個球運動至各自座封位置起導(dǎo)引作用的過渡部；所述第一過流通道、所述第二過流通道和所述第三過流通道縱斷面的中心在活塞斷面上呈正三角形分布。
[0010]優(yōu)選地，所述活塞包括活塞體和活塞桿，所述活塞體與上接頭通過剪切銷釘連接并與上接頭動密封；所述活塞體上有嵌有座封時打開的鎖緊環(huán)；所述活塞桿上有座封時與下接頭密封的密封結(jié)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選地，所述過渡部包括第一臺階、第二臺階、第三臺階；
[0012]所述第一臺階由活塞體的上端面與所述第一過流通道、所述第二過流通道和所述第三過流通道入口端面之間形成的環(huán)面；
[0013]所述第二臺階為位于相鄰兩個過流通道底部的弧形塊；
[0014]所述第三臺階為位于相鄰兩個過流通道之間的梯形塊，所述梯形塊的側(cè)面為與其所對應(yīng)過流通道壁連續(xù)的弧形面。
[0015]優(yōu)選地，所述第三臺階與所述第一過流通道、所述第二過流通道和所述第三過流通道入口端面連接處均設(shè)置有具有座封時起密封作用的倒角過渡面。
[0016]優(yōu)選地，所述第一過流通道、所述第二過流通道和所述第三過流通道均包括水平段和斜向段；
[0017]所述水平段位于活塞體內(nèi)，所述水平段平行于活塞中心線設(shè)置；
[0018]所述斜向段設(shè)置在活塞體與活塞桿連接處，所述斜向段中心線的交點位于活塞的中心線上。
[0019]優(yōu)選地，所述上接頭和下接頭公母扣連接，所述上接頭內(nèi)有與上部井下工具連接的母扣及第一臺肩；
[0020]所述下接頭內(nèi)有第二臺肩和密封筒，所述密封筒下端部有與下部井下工具連接的公扣；
[0021]所述第二臺肩和上接頭的下端面形成所述鎖緊環(huán)的軸向定位槽。
[0022]優(yōu)選地，所述第一臺肩與所述活塞體間隙配合；所述密封筒與所述活塞桿間隙配入口 ο
[0023]優(yōu)選地，所述下接頭的下端有安裝下部井下工具的裝配孔道。
[0024]本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0025]該截止閥具備足夠大的過流能力保證替漿及投球作業(yè)順利進行，避免了一個過流通道的截流作用導(dǎo)致的提前座封；該截止閥結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單合理，不僅更適于加工制造，而且裝拆維護過程中不需額外工裝，操作簡單；該截止閥密封鎖緊機構(gòu)設(shè)計巧妙，并且保證穩(wěn)定可靠。
[0026]活塞與上接頭連接后安裝剪切銷釘，再連接下接頭，安裝過程避免狹窄空間操作，簡單方便；該截止閥在拆卸過程中只要先擰下下接頭，其他零件依次拆下，不存在需破壞鎖緊機構(gòu)才能拆卸的情況。
[0027]該截止閥投球憋壓后，活塞下行至下接頭進入密封筒，同時活塞上的鎖緊環(huán)入槽后脹開鎖定活塞位置，其中，密封機構(gòu)有雙重密封圈保證，設(shè)計巧妙并且都大大提高了穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是三球井筒截止閥裝配圖。
[0029]圖2是圖1的A處放大圖。
[0030]圖3是低密度球座封后位置示意圖。
[0031]圖4是三球井筒截止閥立體裝配圖的縱剖圖。
[0032]圖5是三球井筒截止閥的活塞軸測圖。
[0033]圖6是三球井筒截止閥的過流通道分布示意圖。
[0034]附圖標記:1-上接頭、2-密封圈a、3_剪切銷釘、4-鎖緊環(huán)、5-密封圈b、6_活塞、601-活塞體、602-活塞桿、7-密封圈c、8-下接頭、9-第一過流通道、10-第一低密度球、11-第二過流通道、12-第三過流通道、13-第三低密度球、14-剪切銷釘槽、15-鎖緊環(huán)安裝槽、16-母扣、17-公扣、18-第一臺階、19-第二臺階、20-第一臺肩、21-第二臺肩、22-密封筒、23-裝配孔道、24-第二臺階、25_弧形面、26-倒角過渡面。

【具體實施方式】
[0035]為使本實用新型的實用新型目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚明了，下面結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行說明，需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例和實施例中的特征可以相互任意組合。
[0036]下面結(jié)合圖1至圖6進行闡述，一種三球座封式井筒截止閥，包括閥體和閥座，所述閥座位于閥體的空腔內(nèi)，并在流體的推動下在閥體內(nèi)滑動并座封，其中，所述閥體由上接頭I和下接頭8可拆裝連接形成，連接處密封；本實施例中，所述閥體由上接頭I和下接頭8公母扣連接形成，公母扣連接處通過設(shè)置嵌在上接頭I外表面的兩道密封圈a2密封；
[0037]所述閥座為活塞6 ;所述活塞6上開有第一過流通道9、第二過流通道11和第三過流通道12，所述第一過流通道9、第二過流通道11和第三過流通道12入口設(shè)有為每個球運動至各自座封位置起導(dǎo)引作用的過渡部；當后座封的球運動至過流通道入口位置時，已座封的球和所述過渡部一起形成后座封的球運動到其座封位置的導(dǎo)引通道。
[0038]參見圖1，所述活塞6包括活塞體601和活塞桿602，所述活塞體601與上接頭I通過剪切銷釘3連接并與上接頭I動密封；所述活塞體601上有嵌有座封時打開的鎖緊環(huán)4 ;所述活塞桿602上有座封時與下接頭8密封的密封結(jié)構(gòu)。此處的密封結(jié)構(gòu)為設(shè)置在活塞體602圓柱面上設(shè)置兩道密封圈c7。所述活塞體601和活塞桿602為一體件。
[0039]參見圖1和圖4，所述上接頭I和下接頭8公母扣連接，所述上接頭I
[0040]內(nèi)有與上部井下工具連接的母扣16及第一臺肩20 ；
[0041]所述下接頭8內(nèi)有第二臺肩21和密封筒22，所述密封筒22下端部有與下部井下工具連接的公扣17 ；
[0042]所述第二臺肩21和上接頭I的下端面形成所述鎖緊環(huán)4的軸向定位槽。
[0043]為了實現(xiàn)活塞6順利實現(xiàn)從上接頭I滑向下接頭8，并在滑動過程中始終保持密封狀態(tài)，所述第一臺肩20的直徑比活塞體601的直徑略大，兩者之間為間隙配合；所述密封筒22的直徑比活塞桿602的直徑略大，兩者之間為間隙配合。
[0044]參見圖4，所述下接頭8的下端有與下部井下工具相匹配的裝配孔道23，所述裝配孔道23的直徑自密封筒22至下接頭8下端面逐漸增大。
[0045]如圖6所示，所述第一過流通道9、所述第二過流通道11和所述第三過流通道12縱斷面的中心在活塞斷面上呈正三角形分布。
[0046]參見圖4和圖5，所述過渡部包括第一臺階18、第二臺階19、第三臺階24 ;所述過渡部的數(shù)量與過流通道的數(shù)量相等。
[0047]所述第一臺階18由活塞體601的上端面與所述第一過流通道9、所述第二過流通道11和所述第三過流通道12入口端面之間形成的環(huán)面；
[0048]所述第二臺階19為位于相鄰兩個過流通道底部的弧形塊；
[0049]所述第三臺階24為位于相鄰兩個過流通道之間的梯形塊，所述梯形塊的側(cè)面為與其所對應(yīng)過流通道壁連續(xù)的弧形面25。
[0050]所述第一過流通道9、所述第二過流通道11和所述第三過流通道12均包括水平段和斜向段；
[0051]所述水平段位于活塞體內(nèi)，所述水平段平行于活塞中心線設(shè)置；
[0052]所述斜向段設(shè)置在活塞體與活塞桿連接處，所述斜向段中心線的交點位于活塞的中心線上。(此處圖中未示出)
[0053]參見圖2，所述第三臺階24與所述第一過流通道9、所述第二過流通道11和所述第三過流通道12入口端面連接處均設(shè)置有具有座封時起密封作用的倒角過渡面26。
[0054]三個低密度球座封的過程如下:第一低密度球10在流體的推動下，依次上位于第一過流通道9和第二過流通道11底部的第一臺階18、第二臺階19、第三臺階24，進入第一過流通道9座封；第二低密度球按照與第一低密度球10相同的方式進入與第一過流通道9在同一水平位置的第二過流通道11 ;第三低密度球13在流體的推動下，依次上位于第一過流通道9和第二過流通道11底部的第一臺階18、第二臺階19、第三臺階24，并在流體的推力作用下，上至第一低密度球10和第二低密度球頂部，并在位于第一過流通道9和第二過流通道11側(cè)面的三級臺階形成的過渡部的夾持作用下進入第三過流通道12 (此處已座封的第一低密度球10、第二低密度球以及與第三過流通道12對應(yīng)的過渡部此處指第一過流通道9和第二過流通道11側(cè)面的三級臺階形成共同形成后座封的球一一第三低密度球13運動到其座封位置一一第三過流通道12入口的導(dǎo)引通道)。
[0055]上述三球座封式井筒截止閥座封之后的結(jié)構(gòu)剖視圖參見圖3，座封過程如下:在油氣田水平分段壓裂施工時，三球座封式井筒截止閥的上接頭I與壓差滑套連接，下接頭8與浮箍浮鞋連接。座封作業(yè)時，從井口依次投入與活塞6內(nèi)過流通道相匹配的三個低密度球，當三個低密度球依次進入各自過流通道后，封堵了上接頭I和活塞6之間的流體通道，當壓差達到剪切銷釘3的剪斷壓力時，剪切銷釘3被剪斷與上接頭I脫離，活塞6從上接頭I滑向下接頭8，滑動過程中，通過嵌在活塞體601上的四道密封圈b5始終形成與上接頭I動密封。所述活塞體601外圓柱面從上到下依次設(shè)置兩道密封圈b5、剪切銷釘槽14、鎖緊環(huán)安裝槽15、兩道密封圈b5。當流體推動活塞6滑動至下接頭8時，鎖緊環(huán)4彈開，固定活塞6的位置。避免活塞6向上接頭I移動，此時，整個閥座(活塞6)通道被封堵。
[0056]上述三球座封式井筒截止閥的安裝過程如下:
[0057]—、清洗潤滑各零部件，并安裝密封圈a2、密封圈b5和密封圈c7 ；
[0058]二、將鎖緊環(huán)4套在活塞6的活塞體601上預(yù)留的安裝槽內(nèi)并用手壓住，將活塞6整體插入到上接頭I的下端內(nèi)孔中直至對準剪切銷釘3的安裝位置；
[0059]三、安裝剪切銷釘3;
[0060]四、將下接頭8連接到上接頭I的下端。
[0061]上述三球座封式井筒截止閥的拆卸過程如下:
[0062]一、將下接頭8從上接頭I下端擰下；
[0063]二、取下活塞6上的鎖緊環(huán)4，并從上接頭I下端拔出活塞6 ;
[0064]三、取下所有密封圈和剪切銷釘3，清洗并潤滑各零部件。
[0065]雖然本實用新型所揭示的實施方式如上，但其內(nèi)容只是為了便于理解本實用新型的技術(shù)方案而采用的實施方式，并非用于限定本實用新型。任何本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型所揭示的核心技術(shù)方案的前提下，可以在實施的形式和細節(jié)上做任何修改與變化，但本實用新型所限定的保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書限定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種三球座封式井筒截止閥，包括閥體和閥座，所述閥座位于閥體的空腔內(nèi)，并在流體的推動下在閥體內(nèi)滑動并座封，其中， 所述閥體由上接頭(I)和下接頭(8)可拆裝連接形成，連接處密封； 所述閥座為活塞￠);所述活塞(6)上開有第一過流通道(9)、第二過流通道(11)和第三過流通道(12)，所述第一過流通道(9)、第二過流通道(11)和第三過流通道(12)入口設(shè)有為每個球運動至各自座封位置起導(dǎo)引作用的過渡部； 所述第一過流通道(9)、所述第二過流通道(11)和所述第三過流通道(12)縱斷面的中心在活塞斷面上呈正三角形分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三球座封式井筒截止閥，其中，所述活塞(6)包括活塞體(601)和活塞桿(602)，所述活塞體(601)與上接頭(I)通過剪切銷釘(3)連接并與上接頭(I)動密封；所述活塞體(601)上有嵌有座封時打開的鎖緊環(huán)⑷；所述活塞桿(602)上有座封時與下接頭(8)密封的密封結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三球座封式井筒截止閥，其中，所述過渡部包括第一臺階(18)、第二臺階(19)、第三臺階(24)； 所述第一臺階(18)由活塞體(601)的上端面與所述第一過流通道(9)、所述第二過流通道(11)和所述第三過流通道(12)入口端面之間形成的環(huán)面； 所述第二臺階(19)為位于相鄰兩個過流通道底部的弧形塊； 所述第三臺階(24)為位于相鄰兩個過流通道之間的梯形塊，所述梯形塊的側(cè)面為與其所對應(yīng)過流通道壁連續(xù)的弧形面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三球座封式井筒截止閥，其中，所述第三臺階(24)與所述第一過流通道(9)、所述第二過流通道(11)和所述第三過流通道(12)入口端面連接處均設(shè)置有具有座封時起密封作用的倒角過渡面(26)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4任意一項所述的三球座封式井筒截止閥，其中，所述第一過流通道(9)、所述第二過流通道(11)和所述第三過流通道(12)均包括水平段和斜向段； 所述水平段位于活塞體內(nèi)，所述水平段平行于活塞中心線設(shè)置； 所述斜向段設(shè)置在活塞體與活塞桿連接處，所述斜向段中心線的交點位于活塞的中心線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三球座封式井筒截止閥，其中，所述上接頭(I)和下接頭(8)公母扣連接，所述上接頭(I)內(nèi)有與上部井下工具連接的母扣(16)及第一臺肩(20); 所述下接頭(8)內(nèi)有第二臺肩(21)和密封筒(22)，所述密封筒(22)下端部有與下部井下工具連接的公扣(17)； 所述第二臺肩(21)和上接頭(I)的下端面形成所述鎖緊環(huán)(4)的軸向定位槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三球座封式井筒截止閥，其中，所述第一臺肩(20)與所述活塞體￠01)間隙配合；所述密封筒(22)與所述活塞桿￠02)間隙配合。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三球座封式井筒截止閥，其中，所述下接頭(8)的下端有安裝下部井下工具的裝配孔道(23)。
【文檔編號】E21B34/08GK204163691SQ201420333851
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月20日
【發(fā)明者】付強, 董社霞, 周治春, 王杏尊, 喬金中, 矯洪喜, 邊杰 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司