專利名稱：滑套壓力平衡式環(huán)壓控制球型測(cè)試閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油勘探試油測(cè)試井下測(cè)試器領(lǐng)域。
本實(shí)用新型的背景技術(shù)目前使用的環(huán)壓控制測(cè)試閥通過(guò)一件計(jì)量閥套來(lái)平衡控制活塞兩邊環(huán)空流體和氮?dú)馇粌?nèi)氮?dú)獾膲毫?，使之平衡，采用?jì)量閥套下方活塞受環(huán)空壓力推動(dòng)，使專用液壓油受壓通過(guò)計(jì)量閥套流向另一邊，再推動(dòng)其上方活塞壓縮氮?dú)鈦?lái)實(shí)現(xiàn)，計(jì)量閥套還須有延時(shí)功能要求，以保證測(cè)試閥的正常操作。特點(diǎn)是壓力平衡原理，以及整機(jī)和計(jì)量閥套結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難；測(cè)試閥軸向尺寸太長(zhǎng)，操作不方便；保養(yǎng)要求過(guò)高；并且，測(cè)試操作控制壓力隨著井深、井溫、井下壓力等因素影響而變化，以及測(cè)試閥測(cè)試下井速度受限，測(cè)試設(shè)計(jì)復(fù)雜。
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的目的采用滑套旁通式壓力平衡原理，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，用簡(jiǎn)單、可靠的壓力平衡機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)滑套活塞式自動(dòng)平衡壓力，以及測(cè)試操作壓力恒定的簡(jiǎn)單可靠的環(huán)壓控制球型測(cè)試閥。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案是該新型所指的井下測(cè)試閥適用于127--339.7MM各種規(guī)格套管井試油測(cè)試領(lǐng)域。本實(shí)用新型，在結(jié)構(gòu)上如附圖所示，由球閥操作結(jié)構(gòu)、動(dòng)力控制結(jié)構(gòu)和壓力平衡結(jié)構(gòu)三部分組成。球閥操作結(jié)構(gòu)的方案是下痤(7)通過(guò)螺紋與花鍵軸(3)連為一體，并采用球型開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)。它主要由球閥(5)、花鍵軸(3)、下痤(7)、座簧(6)、球閥外套(2)、操作板銷(4)、連接短節(jié)(8)、連接心軸(11)等零件組成。其工作原理是，當(dāng)環(huán)空加壓時(shí)通過(guò)環(huán)壓孔加壓，或彈簧復(fù)原推動(dòng)連接心軸(11)上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)操作板銷(4)拔動(dòng)球閥(5)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)球閥開(kāi)啟(球閥通孔與測(cè)試閥通孔接通)和關(guān)閉(球閥球面與測(cè)試閥通孔實(shí)現(xiàn)密封而關(guān)閉)。下座(7)與花鍵軸(3)用螺紋聯(lián)于一起，為球閥提供組裝長(zhǎng)度空間和精度；座簧(6)為球閥提供預(yù)緊力，保證球閥低壓密封性能。動(dòng)力控制結(jié)構(gòu)主要由上動(dòng)力套(15)、加壓心軸(16)、動(dòng)力短節(jié)(12)、回復(fù)彈簧(14)、動(dòng)力段心軸(20)、氮腔外筒(19)、充氮接頭(18)等構(gòu)成。其工作原理是氮?dú)馐?上、下腔)從充氮接頭(12)充入高壓純度氮?dú)猓ㄟ^(guò)壓力平衡后氮?dú)鈮毫εc環(huán)空流體壓力在測(cè)試層位保持平衡，回復(fù)彈簧(14)的組裝初壓縮力使球閥保持關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)?shù)孛媸┘痈郊硬僮鲏毫τ诃h(huán)空流體時(shí)，壓縮回復(fù)彈簧(14)，驅(qū)動(dòng)操作板銷開(kāi)啟球閥；釋放此壓力，回復(fù)彈簧(14)使球閥復(fù)原保持關(guān)閉位置。重復(fù)加壓、釋放程序，因而該球閥可實(shí)現(xiàn)測(cè)試作業(yè)的多次開(kāi)關(guān)球閥(開(kāi)關(guān)井)的要求。動(dòng)力控制結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)方案是采用彈簧力保持球閥關(guān)閉狀態(tài)。壓力平衡結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)方案是采用旁通閥孔傳遞環(huán)空流體壓力至平衡活塞(21)的結(jié)構(gòu)方案，以實(shí)現(xiàn)壓縮氮?dú)?，保證加壓心軸(16)上活塞下方氮?dú)鈮毫εc其上方測(cè)試層位環(huán)空流體壓力平衡。它主要由平衡活塞(21)、傳壓接頭(22)、旁通接頭(24)、花鍵外筒(25)、旁通彈簧(27)、下接頭(28)、彈簧心軸(27)等零件構(gòu)成。其工作原理是在下井過(guò)程中，旁通彈簧(27)使旁通孔保持開(kāi)啟狀態(tài)，隨著下井深度，將環(huán)空流體壓力傳壓平衡活塞(21)下端，推動(dòng)平衡活塞(21)壓縮氮?dú)?，使氮?dú)鈮毫εc環(huán)空流體壓力始終保持平衡，保證球閥關(guān)閉可靠。當(dāng)達(dá)到測(cè)試層位時(shí)，給測(cè)試閥施加軸向力坐封測(cè)試封隔器的同時(shí)，壓縮旁通彈簧(27)，旁通心軸(24)向下運(yùn)動(dòng)關(guān)閉旁通孔，保證地面施加壓力操作球閥開(kāi)啟時(shí)，壓力僅傳入動(dòng)力短節(jié)(12)上的環(huán)空加壓孔，實(shí)現(xiàn)正常開(kāi)啟球閥(5)的功能。測(cè)試作業(yè)結(jié)束，上提測(cè)試閥，旁通孔自動(dòng)開(kāi)啟，自動(dòng)平衡氮?dú)馀c環(huán)空壓力。
本實(shí)用新型與背景技術(shù)相比，一是采用滑套旁通式壓力平衡原理，原理簡(jiǎn)單可靠，結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單；二是取消了背景技術(shù)結(jié)構(gòu)上的上、下油室，可實(shí)現(xiàn)比背景技術(shù)結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度短得多的結(jié)構(gòu)；三是可實(shí)現(xiàn)定壓操作球閥開(kāi)啟關(guān)閉功能和操作壓力低的優(yōu)點(diǎn)，拓寬試油測(cè)試套管井的應(yīng)用范圍，保證套管強(qiáng)度，提高作業(yè)的安全性；四是采用球型開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)、密封可靠，實(shí)現(xiàn)全通徑測(cè)試閥功能；五是充入高純度氮?dú)鈮毫^低，提高測(cè)試設(shè)備的安全性。


圖1是本實(shí)用新型中球閥操作結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是圖1中C--C的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型中動(dòng)力結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖4是圖3中A--A的剖視結(jié)構(gòu)示意圖(充氮?dú)饨Y(jié)構(gòu)示意圖)。
圖5是本實(shí)用新型中壓力平衡結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖6是圖5中C--C的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是圖5中B--B的剖視結(jié)構(gòu)示意圖(泄壓結(jié)構(gòu)示意圖)。
結(jié)合附圖1--7對(duì)本實(shí)用新型作以敘述滑套壓力平衡式環(huán)壓控制球型測(cè)試閥，由球閥操作結(jié)構(gòu)、動(dòng)力控制結(jié)構(gòu)及壓力平衡結(jié)構(gòu)構(gòu)成。球閥操作結(jié)構(gòu)中上接頭(1)通過(guò)密封圈(32)與花鍵軸(3)螺紋連接，上接頭(1)用密封圈(33)與球閥外筒(2)連接，球閥外筒(2)與花鍵軸(3)花鍵連接，操作板銷(4)裝在拔動(dòng)球閥(5)的孔中，花鍵軸(3)與下座(7)螺紋連接，下座(7)采用密封圈(35)與連接短節(jié)(8)連接，拔動(dòng)球閥(5)采用密封圈(34)裝在下座(7)中，連接短節(jié)(8)與連接套(10)螺紋連接，端蓋(9)與連接心軸(11)螺紋連接，球閥外筒(2)與動(dòng)力短節(jié)(12)采用密封圈螺紋連接，動(dòng)力短節(jié)(12)與上動(dòng)力套(15)采用密封圈(37，38)螺紋連接，座簧(6)位于拔動(dòng)球閥(5)的一測(cè)；球型金屬密封開(kāi)關(guān)閉結(jié)構(gòu)，連接心軸(11)帶動(dòng)操作板銷(4)拔動(dòng)球閥旋轉(zhuǎn)開(kāi)啟關(guān)閉；下座(7)以螺紋連于花鍵軸(3)上，限制球閥軸向定位尺寸，保證球閥軸向精度；座簧(6)為球閥提供預(yù)緊力，保證球閥低壓密封功能。動(dòng)力控制結(jié)構(gòu)中連接心軸(11)與加壓心軸(16)螺紋連接，回復(fù)彈簧(14)位于加壓心軸(16)與上動(dòng)力套(15)構(gòu)成的腔內(nèi)，上動(dòng)力套(15)與充氮接頭(18)采用密封圈(27，17)螺紋連接，充氮接頭(18)與氮腔外筒(19)采用密封圈(17，37)螺紋連接、與動(dòng)力段心軸(20)采密封圈(39，36)螺紋連接?；貜?fù)彈簧(14)的組裝壓縮力使球閥保持關(guān)閉，當(dāng)環(huán)空操作壓力壓縮回復(fù)彈簧時(shí)，帶動(dòng)操作板銷(4)拔動(dòng)球閥(5)開(kāi)啟；釋放該壓力，回復(fù)彈簧使球閥(5)關(guān)閥；其結(jié)構(gòu)有多次開(kāi)啟關(guān)閉球閥功能，壓力平衡結(jié)構(gòu)中氮腔外筒(19)與傳壓接頭(22)采用密封圈(33)螺紋連接，傳壓接頭(22)通過(guò)連接件(23)及密封圈(41)與旁通接頭(24)螺紋連接，旁通接頭(24)與花鍵外筒(25)采用密封圈(42)花鍵連接、與彈簧芯軸(26)螺紋連接，花鍵外筒(25)與下接頭(28)螺紋連接，管塞(29)、氮?dú)馊?30)及螺釘(31)采密封圈(41)螺紋連接在充氮接頭(18)和傳壓接頭(22)上，平衡活塞(21)在動(dòng)力段心軸(20)上浮動(dòng)，平衡活塞(21)的凹槽內(nèi)嵌有密封材料(37，38，40)，旁通彈簧(27)位于彈簧芯軸(26)與下接頭(28)構(gòu)成腔內(nèi)。動(dòng)力短節(jié)(12)上開(kāi)有環(huán)壓孔(43)，并且在環(huán)壓孔內(nèi)裝有加壓套(13)，充氮接頭(18)、氮腔外筒(19)、動(dòng)力段心軸(20)及平衡活塞(21)構(gòu)成的空腔為氮?dú)馐?44)，旁通接頭(24)上開(kāi)有旁通孔(45)。充氮接頭(18)上設(shè)有充氮?dú)饨Y(jié)構(gòu)(29、30、31、41)，傳感接頭(22)上設(shè)有泄壓結(jié)構(gòu)(29、30、41)。環(huán)空壓力通過(guò)旁通孔傳壓，壓縮氮?dú)馄胶鈮毫ΑＯ戮^(guò)程中，旁通彈簧(27)保證旁通孔保持開(kāi)啟狀態(tài)，環(huán)空壓力通過(guò)旁通接頭(24)上旁通孔傳到平衡活塞下方，壓縮氮?dú)馇粌?nèi)高純度高壓氮?dú)?，使加壓心軸(16)上活塞上、下方壓力始終保持平衡，避免下井中途開(kāi)啟球閥(5)；到測(cè)試層對(duì)測(cè)試封隔器加軸向壓力，壓縮旁通彈簧(27)，旁通心軸(24)向下運(yùn)動(dòng)關(guān)閉旁通孔，保證正常加環(huán)壓操作球閥時(shí)壓力僅進(jìn)入動(dòng)力短節(jié)(12)上的環(huán)空加壓孔。測(cè)試結(jié)束，上提測(cè)試閥，旁通彈簧(27)使旁通孔保持打開(kāi)狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種滑套壓力平衡式環(huán)壓控制球型測(cè)試閥，其特征是由球閥操作結(jié)構(gòu)、動(dòng)力控制結(jié)構(gòu)及壓力平衡結(jié)構(gòu)構(gòu)成，球閥操作結(jié)構(gòu)中上接頭(1)與花鍵軸(3)螺紋連接，球閥外筒(2)與花鍵軸(3)花鍵連接，操作板銷(4)裝在拔動(dòng)球閥(5)的孔中，花鍵軸(3)與下座(7)螺紋連接，拔動(dòng)球閥(5)裝在下座(7)中，連接短節(jié)(8)與連接套(10)螺紋連接，端蓋(9)與連接心軸(11)螺紋連接，球閥外筒(2)與動(dòng)力短節(jié)(12)螺紋連接，動(dòng)力短節(jié)(12)與上動(dòng)力套(15)螺紋連接，座簧(6)位于拔動(dòng)球閥(5)的一測(cè)；動(dòng)力控制結(jié)構(gòu)中連接心軸(11)與加壓心軸(16)螺紋連接，回復(fù)彈簧(14)位于加壓心軸(16)與上動(dòng)力套(15)構(gòu)成的腔內(nèi)，上動(dòng)力套(15)與充氮接頭(18)螺紋連接充氮接頭(18)與氮腔外筒(19)螺紋連接、與動(dòng)力段心軸(20)螺紋連接；壓力平衡結(jié)構(gòu)中氮腔外筒(19)與傳壓接頭(22)螺紋連接，傳壓接頭(22)與旁通接頭(24)螺紋連接，旁通接頭(24)與花鍵外筒(25)花鍵連接、與彈簧芯軸(26)螺紋連接，花鍵外筒(25)與下接頭(28)螺紋連接，管塞(29)、氮?dú)馊?30)及螺釘(31)通過(guò)螺紋連接在充氮接頭(18)和傳壓接頭(22)上，平衡活塞(21)在動(dòng)力段心軸(20)上浮動(dòng)，旁通彈簧(27)位于彈簧芯軸(26)與下接頭(28)構(gòu)成腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑套壓力平衡式環(huán)壓控制球型測(cè)試閥，其特征是動(dòng)力短節(jié)(12)上開(kāi)有環(huán)壓孔(43)，并且在環(huán)壓孔內(nèi)裝有加壓套(13)，充氮接頭(18)、氮腔外筒(19)、動(dòng)力段心軸(20)及平衡活塞(21)構(gòu)成的空腔為氮?dú)馐?44)，旁通接頭(24)上開(kāi)有旁通孔(45)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滑套壓力平衡式環(huán)壓控制球型測(cè)試閥，其特征是充氮接頭(18)上設(shè)有充氮?dú)饨Y(jié)構(gòu)(29、30、31、41)，傳感接頭(22)上設(shè)有泄壓結(jié)構(gòu)(29、30、41)。
專利摘要滑套壓力平衡式環(huán)壓控制球型測(cè)試閥，采用滑套壓力平衡原理和球型開(kāi)關(guān)閥結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了定壓操作球閥開(kāi)啟關(guān)閉功能和操作壓力低的特點(diǎn)；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、可靠，測(cè)試開(kāi)關(guān)井密封可靠、環(huán)空加壓操作，以及測(cè)試閥全通徑功能。它主要由球閥操作結(jié)構(gòu)、動(dòng)力控制結(jié)構(gòu)和壓力平衡結(jié)構(gòu)構(gòu)成。適用石油勘探試油測(cè)試領(lǐng)域斜井、叢式井、海上鉆井平臺(tái)套管井測(cè)試，并能實(shí)現(xiàn)測(cè)與射孔、酸化、壓裂等聯(lián)作，測(cè)試操作簡(jiǎn)單方便，可靠安全。
文檔編號(hào)E21B47/00GK2234503SQ9521614
公開(kāi)日1996年9月4日 申請(qǐng)日期1995年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月27日
發(fā)明者莊明之, 葛旭 申請(qǐng)人:寶雞石油機(jī)械廠