CN201128250Y - 环压控制测试阀的压力平衡机构 - Google Patents

Abstract

环压控制测试阀的压力平衡机构属于石油勘探设备中的井下测试仪器。它包括中段的气体加压部分和末端的油室加压部分；中段的气体加压部分主要由充氮接头、充氮心轴、氮腔外筒、平衡活塞构成；末端的油室加压部分由平衡活塞、活塞芯轴、加压外筒组成。本实用新型采用滑套压力平衡原理，整机结构简单、紧凑，加工更简便，降低了加工成本；可以实现带压开井，采用拉动球阀，减小球阀与球座的正压力，降低了球阀与球座之间的摩擦力，使球阀开关更加灵活。

Description

环压控制测试阀的压力平衡机构

技术领域

本实用新型属于石油勘探设备技术领域，特别是石油井下测试仪器技术领域。

技术背景

目前使用的环压控制测试阀的关键部件是计量套，它主要是利用计量套的延时功能来完成测试阀的开启、关闭操作。其特点是：压力平衡原理以及整机和计量套结构复杂，加工困难，制造成本高；测试阀轴向尺寸较长，操作不方便，保养要求高；测试操作控制压力随井深、井温、井下压力等因素的变化而变化；测试阀测试下井速度受限制，测试设计复杂；以及开井时需大型压裂车持续工作，进行环空保压，操作成本高。

发明内容

本实用新型的设计目的是设计一种环压控制测试阀的压力平衡机构。该机构采用滑套单流动力阀压力平衡原理，用换位槽的变化来开启、关闭球阀，原理及结构简单，操作压力恒定，并无需环空保压。

具体的说，环压控制测试阀的压力平衡机构，其包括中段的气体加压部分和末端的油室加压部分；中段的气体加压部分主要由充氮接头(8)、充氮心轴(9)、氮腔外筒(10)、平衡活塞(11)构成；充氮接头(8)一端与球阀外筒(6)连接，另一端与氮腔外筒(10)连接；充氮心轴(9)位于氮腔外筒(10)内并且两者之间形成一个腔室作为氮气腔；平衡活塞(11)位于氮腔外筒(10)中并被油室外筒(12)定位；末端的油室加压部分由平衡活塞(22)、活塞芯轴(21)、加压外筒(20)组成；加压外筒(20)一端与排油短节(19)连接，另一端与下接头(23)连接，平衡活塞(22)固定在活塞芯轴(21)上并一同位于加压外筒(20)内。

本实用新型与背景技术相比具有以下几个特点：1、采用滑套压力平衡原理，整机结构简单、紧凑，加工更简便，降低了加工成本；2、通过换位槽的变化来开启或关闭球阀，使开关井更加安全、可靠，不会出现下井过程中，突然开井的情况；3、带压开井，采用拉动球阀，减小球阀与球座的正压力，降低了球阀与球座之间的摩擦力，使球阀开关更加灵活；4、在结构上淘汰了计量套，解决了计量套依靠进口，价格昂贵等问题，降低了整套工具的价格；5、测试作业开井时，操作压力无需环空保压，操作简便，降低作业成本。

附图说明

图1为本实用新型中环压控制测试阀的总装配结构示意图(由于其横向尺寸太长，故从中间截断化为两幅图)。

图2为本实用新型中环压控制测试阀的球阀操作机构结构示意图。

图3为本实用新型中环压控制测试阀的压力平衡机构和换位动力机构结构示意图(由于其横向尺寸太长，故从中间截断化为两幅图)。

图4为环压控制测试阀中换位动力机构的动力阀结构示意图。

图5为环压控制测试阀中换位动力机构中换位槽结构示意图。

具体实施方式

本实用新型中环压控制测试阀由球阀操作机构、压力平衡机构和换位动力机构构成；球阀操作机构中的球阀外筒(6)与压力平衡机构中充氮接头(8)一端连接，球阀操作机构中的连接短节(7)与压力平衡机构中充氮心轴(9)一端连接；压力平衡机构中的氮腔外筒(10)和换位动力机构中的油室外筒(12)连接，压力平衡机构中的充氮心轴(9)另一端和换位动力机构中的动力心轴(13)一端连接；换位动力机构中的排油短节(19)和压力平衡机构中加压外筒(20)连接，换位动力机构中的动力心轴(13)另一端与压力平衡机构中的活塞心轴(21)连接。

环压控制测试阀的压力平衡机构，其包括中段的气体加压部分和末端的油室加压部分；中段的气体加压部分主要由充氮接头(8)、充氮心轴(9)、氮腔外筒(10)、平衡活塞(11)构成；充氮接头(8)一端与球阀外筒(6)连接，另一端与氮腔外筒(10)连接；充氮心轴(9)位于氮腔外筒(10)内并且两者之间形成一个腔室作为氮气腔；平衡活塞(11)位于氮腔外筒(10)中并被油室外筒(12)定位；末端的油室加压部分由平衡活塞(22)、活塞芯轴(21)、加压外筒(20)组成；加压外筒(20)一端与排油短节(19)连接，另一端与下接头(23)连接，平衡活塞(22)固定在活塞芯轴(21)上并一同位于加压外筒(20)内。

其中的球阀操作机构采用球型开关阀来实现密封结构；且该球阀操作机构由上座圈(1)、操作销(2)、球阀(3)、座弹簧(4)、下座圈(5)、球阀外筒(6)以及连接短节(7)组成；连接短节(7)与位于球阀(3)销孔中的操作销(2)连接，并带动操作销(2)拨动球阀(3)转动而开启或关闭；下座圈(5)以螺纹连于上座圈(1)上以限制球阀轴向定位尺寸，保证球阀轴向精度；为球阀(3)提供预紧力，保证球阀(3)低压密封功能的座弹簧(4)置于球阀(3)旁并被下座圈(5)定位；球阀外筒(6)套在上座圈(1)外部。下座圈(5)以螺纹连于上座圈(1)上，可以限制球阀轴向定位尺寸，保证球阀轴向精度；座弹簧(4)为球阀(3)提供预紧力，保证球阀(3)低压密封功能。

其中的换位动力机构由动力阀(17)、单流阀(18)、油室外筒(12)、钢球(14)、动力心轴(13)、换位套(15)、卡套(16)和排油短节(19)组成；油室外筒(12)一端与压力平衡机构中的氮腔外筒(10)连接，另一端与排油短节(19)连接；排油短节(19)另一端与压力平衡机构中加压外筒(20)连接；动力心轴(13)位于油室外筒(12)中且一端与油室外筒的内壁形成一个液压油室，另一端排油短节(19)和位于其上的单流阀(18)之间又形成一个液压油室；换位套(15)、卡套(16)、动力阀(17)分别依次套在动力心轴(13)上。如图5所示，在动力心轴(13)和换位套(15)之间开有“之”字形换位槽，在换位槽内置有钢球(14)。动力阀的行程是球阀开启或关闭行程L的两倍。图5中“之”字形换位槽内的数字1-6表示钢球在槽内的不同位置。换位槽机构一方面保证钢球(14)在换位槽内的自由滑动；另一方面，通过换位槽的长度变化，来达到控制球法(3)的开启、关闭。动力阀的行程＝2L，球阀开启或关闭行程＝L。在下井时，动力阀(17)处于上级限位置，钢球(14)在换位槽位置I处，球阀(3)关闭。环空加压时，油室中的液压油压力升高，当压力达到一定值时，动力阀(17)两个方向的单流阀(18)同时打开，流道沟通，液压油就推动氮腔中的平衡活塞(11)向上运动，并储存一定的压力能；环空泄压后，动力阀(17)右端单流阀(18)关闭，氮气中的压力能释放出来，推动动力阀(17)向下运动，当动力阀(17)向下运动L时，钢球(14)处于换位槽位置2，动力阀(17)就通过钢球(14)推动动力心轴(13)一起向下运动，同时操作销(2)拨动球阀(3)转动，当动力阀(17)向下运动2L，，达到下极限位置时，球阀(3)完全打开；环空再次加压，动力阀(17)左端单流阀(18)关闭，动力阀(17)在环空压力的作用下向上运动，当动力阀(17)运动L时，钢球在位置3处，动力阀(17)继续向上并带动动力心轴(13)一起运动，同时操作销(2)推动球阀(3)转动，当动力阀向上运动2L，达到上极限位置时，球阀完全关闭，同时推开动力阀(17)上左端的单流阀(18)打开，流道沟通，氮腔中储存压力能；环空泄压，动力阀(17)右端单流阀(18)关闭，动力阀(17)在氮气压力的作用下向下运动，当动力阀(17)运动2L，到达下极限位置时，钢球运动到位置4处，球阀(3)保持关闭位置不动。对环空继续加压、泄压就可重复完成以上动作，达到多次开、关的目的。

Claims (1)

1、环压控制测试阀的压力平衡机构，其特征是包括中段的气体加压部分和末端的油室加压部分；中段的气体加压部分主要由充氮接头(8)、充氮心轴(9)、氮腔外筒(10)、平衡活塞(11)构成；充氮接头(8)一端与球阀外筒(6)连接，另一端与氮腔外筒(10)连接；充氮心轴(9)位于氮腔外筒(10)内并且两者之间形成一个腔室作为氮气腔；平衡活塞(11)位于氮腔外筒(10)中并被油室外筒(12)定位；末端的油室加压部分由平衡活塞(22)、活塞芯轴(21)、加压外筒(20)组成；加压外筒(20)一端与排油短节(19)连接，另一端与下接头(23)连接，平衡活塞(22)固定在活塞芯轴(21)上并一同位于加压外筒(20)内。

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