專利名稱：無接箍油管換向閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油開采領域中井下沖砂作業(yè)施工所使用的沖砂裝置，特別是一種應用于無接箍油管連續(xù)沖砂裝置的無接箍油管換向閥。
背景技術：
在石油開采過程中，油井出砂會嚴重影響油井產能，沖砂作業(yè)是恢復油井生產的重要手段。常規(guī)沖砂作業(yè)，在需要加深沖砂管柱時，必須停泵才能連接油管，不能連續(xù)沖砂，這樣導致沖砂速度慢，接單根時間長，易造成砂卡管柱。為解決此問題，業(yè)者多應用連續(xù)沖砂裝置，該裝置是在不改變沖砂管柱的情況下，進行密閉連續(xù)沖砂，其結構為:套管頭頂法蘭上連接四通；套管內具有襯管，襯管上端通過襯管掛件懸掛于四通內，下端連接導引頭；襯管內具有貫穿沖砂裝置的沖砂管柱，沖砂管柱通過油管串聯(lián)換向閥、換向閥再串聯(lián)多根油管形成；四通上部固定有密封機構，密封機構通過其膠環(huán)與貫穿其中的沖砂管柱過盈配合來對沖砂管柱進行固定，同時對沖砂裝置進行密封。在上述連續(xù)沖砂裝置中，沖砂管柱所使用的油管均為普通油管，如圖1所示，油管93與油管93端頭的連接是采用油管外套設接箍92的方式，即接箍內螺紋與油管端部外壁的外螺紋相互螺合。在沖砂管柱通過密封機構的膠環(huán)的中心孔下入到套管中的工藝流程中，當接箍段通過密封機構的膠環(huán)時，由于接箍外徑(107.95mm)大于油管外徑(88.9mm),會對膠環(huán)產生強烈摩擦，非常容易對密封機構造成損壞；此外，現(xiàn)有的油管換向閥外壁上設置有密封環(huán)91，如圖2所示，該密封環(huán)的外徑同樣大于沖砂管柱的油管的外徑，也會造成通過密封機構的膠環(huán)時，對密封機構的膠環(huán)以及換向閥的密封環(huán)產生雙向磨損甚至損壞。損壞的膠環(huán)使密封機構失去密封效果，而損壞的密封環(huán)使襯管與油管之間失去密封，最終導致整個連續(xù)沖砂裝置不能實現(xiàn)作業(yè)目的。這種連續(xù)沖砂裝置在作業(yè)中的不牢靠性，使其無法得到大面積的推廣應用。綜上述，使連續(xù)沖砂管柱的外徑統(tǒng)一，是解決連續(xù)沖砂裝置密封機構提前失效問題的關鍵所在。

實用新型內容本實用新型的目的，即是提供一種應用于無接箍油管連續(xù)沖砂裝置的無接箍油管換向閥，通過將現(xiàn)有技術中換向閥的密封部件轉移至襯管密封短接，使換向閥上下基本等徑，在沖砂管柱下井通過密封機構時，不會對密封機構的膠環(huán)以及襯管密封短接的密封部產生額外的摩擦和損壞，極大提高了二者的密封效果，延長其使用壽命，使連續(xù)沖砂裝置在實際使用中更為可靠，從而克服了背景技術中所述的缺陷。上述本實用新型的目的，是由以下的技術方案所實現(xiàn)的:如圖6所示，一種無接箍油管換向閥，接設于連續(xù)沖砂裝置的沖砂管柱的兩段油管之間，所述換向閥具有一外徑軸向等徑的管狀中空閥體，閥體內腔設有中空的閥芯，一活塞環(huán)滑動設置于閥體與閥芯之間的間隙內，一彈性機構的一端頂?shù)钟谠摶钊h(huán)，另一端固定于該閥芯；所述閥體具有徑向貫穿壁面的外孔，而閥芯上設有能經由活塞環(huán)的移動與該外孔連通或與該閥體內腔連通的內孔。通過將密封執(zhí)行部件的設置位置從換向閥換至襯管密封短接處，使換向閥外壁面不設置其它部件，其閥體的外徑上下等徑，在沖砂管柱下入油井時與密封機構只產生很小的摩擦；而襯管密封短接與密封機構位置相對固定，不會產生相對摩擦關系。如上所述的無接箍油管換向閥的閥芯頂部具有壓蓋，壓蓋被一壓帽螺合于閥芯頂部固定，而所述彈性機構的一端固定于該閥芯的壓蓋上。設置壓蓋可以提供彈性機構一端更穩(wěn)定的固定。如上所述的無接箍油管換向閥，所述活塞環(huán)的內外兩側面均設有至少一密封圈。多個密封圈使活塞環(huán)兩側的密封更緊密可靠。如上所述的無接箍油管換向閥，所述閥體的下端連接有用于連接下方油管的連接件，因為連接件設在管壁內側，所以并不會擴大換向閥的外徑；而閥體上端的內壁上設有與上方油管端頭的外螺紋相螺接的螺紋結合部，如此可以省略接箍部件，并能與無接箍油管直接連接螺合。如上所述的無接箍油管換向閥，所述彈性機構為彈簧。本實用新型用于裝設于一種無接箍油管連續(xù)沖砂裝置，該無接箍油管連續(xù)沖砂裝置是在套管的頭頂法蘭上固定有四通，四通的上部固定有具有中心孔的密封機構；在套管內設有襯管，襯管上端連接有襯管掛件，并通過襯管掛件懸掛在所述四通上；一沖砂管柱通過油管、換向閥和串聯(lián)油管組順序串接形成，且沖砂管柱的上端貫穿所述密封機構的中心孔，下端穿設所述四通、所述襯管而向下伸入套管中；所述密封機構與沖砂管柱的外壁過盈配合而密封所述四通的內腔的上開口，其中:所述襯管下端依序連接有襯管密封短接和導引頭，襯管密封短接密封所述沖砂管柱的外壁與襯管內壁之間的環(huán)空；所述沖砂管柱的換向閥應用本實用新型的換向閥，換向閥兩側所接設的油管為無接箍油管；換向閥與無接箍油管的端頭通過公母扣螺接。如圖3所示。通過換向閥與無接箍油管端頭的公母扣設計，可以使其二者直接螺接，無需接箍部件，于是只要保證換向閥與油管的外徑基本相等，就可以使沖砂管柱在下井通過密封機構時，不會對其產生額外的摩擦和損壞。此外，現(xiàn)有技術的換向閥上設置的密封環(huán)結構，在本實用新型中也被移至襯管下方的襯管密封短接處，使換向閥的外徑等徑且更為光滑，更利于避免與密封機構的摩擦。如上所述的無接箍油管連續(xù)沖砂裝置，所述無接箍油管在其一端的外壁一側設有向內環(huán)凹的靠臺，且靠臺的側壁部設有外螺紋；所述換向閥的端頭內壁一側設有與上述靠臺的側壁部配合的結合部，結合部具有與上述外螺紋螺合的內螺紋，如圖4所示。亦或是，所述換向閥在其一端的外壁一側設有向內環(huán)凹的靠臺，且靠臺的側壁部設有外螺紋；所述無接箍油管的端頭內壁一側設有與上述靠臺的側壁部配合的結合部，結合部具有與上述外螺紋螺合的內螺紋。通過設置端部的內凹靠臺，使無接箍油管和換向閥的連接部位的外徑等徑過渡，并無明顯突出部位，于是更良好實現(xiàn)了沖砂管柱的等徑設計。如上所述的無接箍油管連續(xù)沖砂裝置，所述襯管密封短接從上至下依序設有上接頭、至少一密封部和喇叭口環(huán)套，每個密封部外側環(huán)套有缸套，且密封部與所述沖砂管柱的外壁面過盈配合。進一步地，所述襯管密封短接的上接頭和喇叭口環(huán)套之間沿軸向設有兩個密封部，而各密封部包含上壓帽、下壓帽，以及被上、下壓帽擠壓于中間、與所述沖砂管柱的外壁面過盈配合的密封膠環(huán)。如圖5所示。如上所述的無接箍油管連續(xù)沖砂裝置，所述密封機構包括與所述四通固接的中空的密封殼體，密封殼體上部通過密封壓蓋螺合，由密封殼體和密封壓蓋所界定的內腔中設有彈性的密封膠環(huán)，密封膠環(huán)上部通過壓環(huán)頂?shù)钟谠撁芊鈮荷w上；所述密封膠環(huán)能經由密封壓蓋的螺合下壓而與貫穿其中的沖砂管柱過盈配合，如圖7所示。通過密封膠環(huán)實現(xiàn)無接箍油管連續(xù)沖砂裝置上部的密封。如上所述的無接箍油管連續(xù)沖砂裝置，所述密封機構在密封殼體的徑向設有貫通所述密封殼體內腔的液流入口，以從此入口處連接沖砂液管線。如上所述的無接箍油管連續(xù)沖砂裝置的沖砂管柱的串聯(lián)油管組為一根油管或沿軸向串接的多根油管。為令本實用新型的發(fā)明目的、技術手段及技術效果有更完整及清楚的揭露，以下進行詳細說明，并請一并參閱附圖及部件標號。

圖1為現(xiàn)有技術中接箍與油管連接的剖視圖；圖2為現(xiàn)有技術中換向閥的半剖視圖；圖3為無接箍油管連續(xù)沖砂裝置的半剖視圖；圖4為圖3中無接箍油管與換向閥連接部位的局部剖視圖；圖5為圖3中襯管密封短接的半剖視圖；圖6為本實用新型的換向閥的半剖視圖；圖7為圖3中密封機構的半剖視圖。
具體實施方式
本實用新型應用于一種無接箍油管連續(xù)沖砂裝置，該無接箍油管連續(xù)沖砂裝置的整體圖示如圖3所示，是在套管8頭頂法蘭上固定有四通1，四通I的上部固定有具有中心孔的密封機構2 ;在套管8內設有襯管7，襯管7上端連接有襯管掛件71，并通過襯管掛件71懸掛在所述四通I上；一沖砂管柱500通過油管、換向閥4和串聯(lián)油管組順序串接形成，且沖砂管柱500的上端貫穿所述密封機構2的中心孔20 (如圖7)，下端穿設所述四通1、所述襯管7而向下伸入套管8中；所述密封機構2與沖砂管柱500的外壁過盈配合而密封所述四通I的內腔的上開口，其中:所述襯管7下端依序連接有襯管密封短接3和導引頭6，襯管密封短接3密封所述沖砂管柱500的外壁與襯管7內壁之間的環(huán)空；所述沖砂管柱500的換向閥4外壁面軸向等徑，換向閥4兩側所接設的油管為無接箍油管5 ;換向閥4與無接箍油管5的端頭通過公母扣螺接。如圖4所示，所述無接箍油管5在其一端的外壁一側設有向內環(huán)凹的靠臺51，且靠臺51的側壁部52設有外螺紋；所述換向閥4的端頭內壁一側設有與上述靠臺51的側壁部52配合的結合部49，結合部49具有與上述外螺紋螺合的內螺紋。但是，靠臺51和結合部49的設置位置也可調換，如在換向閥的一端的外壁一側設有向內環(huán)凹的靠臺，且靠臺的側壁部設有外螺紋；而在無接箍油管的端頭內壁一側設有與上述靠臺的側壁部配合的結合部，結合部具有與上述外螺紋螺合的內螺紋。再參閱圖5，襯管密封短接3從上至下依序設有上接頭31、至少一密封部32和喇叭口環(huán)套33，每個密封部32外側環(huán)套有缸套34，且密封部32與所述沖砂管柱500的外壁面過盈配合。較佳地，所述襯管密封短接3的上接頭31和喇叭口環(huán)套33之間沿軸向設有兩個密封部32，而各密封部32包含上壓帽321、下壓帽323，以及被上、下壓帽擠壓于中間、與所述沖砂管柱500的外壁面過盈配合的密封膠環(huán)322。但本實用新型并不限于此實施例，設置密封部的數(shù)量可依實際情況而定，并且每個密封部32也可選擇性地省略該上壓帽321或下壓帽323，例如位于下方的密封部32省略上壓帽321，而與位于上方鄰接的密封部32的下壓帽323相頂?shù)忠嗫伞１緦嵱眯滦偷木唧w結構請參閱圖6，無接箍油管換向閥4接設于連續(xù)沖砂裝置的沖砂管柱500的兩段油管之間，換向閥4具有一外徑軸向等徑的管狀中空閥體41，閥體41內腔設有中空的閥芯42，一活塞環(huán)43滑動設置于閥體41與閥芯42之間的間隙內，一彈性機構44的一端頂?shù)钟谠摶钊h(huán)43，另一端固定于該閥芯42 ;所述閥體41具有徑向貫穿壁面的外孔410，而閥芯42上設有能經由活塞環(huán)43的移動與該外孔410連通或與該閥體42內腔連通的內孔420。較佳地，換向閥4的閥芯42頂部具有壓蓋47，壓蓋47被一壓帽46螺合于閥芯42頂部固定，而所述彈性機構44的一端固定于該閥芯42的壓蓋47上。當然，也可以不設置壓蓋47，而是在閥芯42上一體成型出一凸臺，亦可固定和頂?shù)謴椥詸C構44的一端，所以理應包含在本實用新型的保護范圍內。較佳地，所述活塞環(huán)43的內外兩側面均設有至少一密封圈431。較佳地，所述閥體41的下端連接有用于連接下方無接箍油管5的連接件45。較佳地，所述彈性機構為彈簧，也可為氣壓件或彈簧阻尼機構。再請參閱圖7，所述密封機構2包括與所述四通I固接的中空的密封殼體21，密封殼體21上部通過密封壓蓋22螺合，由密封殼體21和密封壓蓋22所界定的內腔中設有彈性的密封膠環(huán)23，密封膠環(huán)23上部通過壓環(huán)24頂?shù)钟谠撁芊鈮荷w22上；所述密封膠環(huán)23能經由密封壓蓋22的螺合下壓而與貫穿其中的沖砂管柱500過盈配合。進一步地，所述密封機構2在密封殼體21的徑向設有貫通所述密封殼體21內腔的液流入口 25，以從此入口處連接沖砂液管線，沖砂液留入密封殼體21內腔的流向如圖3左側箭頭所示；而沖砂液經過沖砂，通過四通的液流出口 15流出，其流出方向如圖3右側箭頭所示。上述的沖砂管柱500的串聯(lián)油管組，可為一根油管，也可以是沿軸向串接的多根油管。上述無接箍油管連續(xù)沖砂裝置的安裝及工作過程如下:1、套下襯管下沖砂管到預計砂面位置以上20m左右時，套下襯管。先將三節(jié)襯管、襯管密封短接和導引頭連接緊固；選擇一根Φ88.9mm無接箍油管和備用的Φ88.9mm無接箍油管短接相連，再與提升短接相連；將提升短接一端對著導引頭穿過襯管，然后套過提升短接上緊襯管懸掛變扣；用吊卡緩慢提起套在一起的襯管和無接箍油管，此時無接箍油管公扣露出襯管外一段距離，用管鉗和井內管柱連接緊固后，提起井內管柱，卸掉井口吊卡，將導引頭扶正下入四通內，當全部襯管進入四通，襯管掛件壓入四通內時，頂緊四個頂絲；卸開上端襯管懸掛變扣，提出提升短接和Φ88.9mm無接箍油管短接，并卸下來，即完成了套下襯管作業(yè)。2、倒坐無接箍油管密封機構用Φ73.02πιπι提升短接(下端配Φ88.9mm公扣)穿過無接箍油管專用密封膠環(huán)，用吊卡倒坐密封機構，砸緊各條螺栓，提出提升短接及變扣。3、連接沖砂管線密封機構的液流入口處連接沖砂液進口管線，四通一側液流出口連接返出液管線。4、下無接箍油管連續(xù)沖砂將換向閥連接在無接箍油管的下端，并上緊絲扣。將換向閥短接下入襯管內后，然后開泵洗井沖砂，如同下管一樣正常沖砂洗井(沖砂管的上端不需要連接油任、活動彎頭和水龍帶)。沖砂液從密封機構的液流入口進入襯管、換向閥和襯管密封短接構成的密封環(huán)空，打開換向閥內部的活塞環(huán)，使液流導入油管內部到達沖砂筆尖，然后攜帶泥砂上返，通過襯管和油井套管的環(huán)空進入四通的液流出口，返出到地面池子。沖完一根無接箍油管單根，直接用卡盤卡住無接箍油管，卸下提升短接，用另一根提升短接連接一根接有換向閥的無接箍油管，連接到井內管柱上繼續(xù)沖砂，不需要停泵再接沖砂單根，當換向閥進入襯管后，液流自動換向進入第二個換向閥導入油管內，關閉第一級換向閥，液流到達沖砂筆尖，從而完成不停泵套管內換向連續(xù)沖砂洗井。5、提沖砂管，慢慢提出沖砂管柱使用提升短接依次將無接箍油管起出，到最后一根時，用提升短接穿過襯管懸掛變扣并上緊與襯管之間的扣，將襯管一起提出。提出部分沖砂管后，要及時倒下無接箍油管連續(xù)沖砂密封機構，提出襯管，以減緩密封膠環(huán)，延長其使用壽命。注意:起出的襯管要拆卸開，便于回收使用。本實用新型的換向閥的作用在于，當換向閥處于連續(xù)沖砂裝置的密封機構和襯管密封短接之間時，泵車連接密封機構的液流入口，沖砂液通過密封機構進入由密封膠環(huán)與襯管密封短接形成的空間，由于壓力作用通過所述閥體的外孔推動活塞環(huán)上行帶動閥芯打開換向閥，沖砂液通過所述閥芯的內孔進入管柱實現(xiàn)沖砂作業(yè)；當換向閥向下移出襯管密封短接后，彈性機構由于彈性勢能推動活塞環(huán)帶動閥芯關閉所述內孔，液流從閥體內部通過，實現(xiàn)沖砂作業(yè)。接單根時，將無接箍油管坐到卡盤上，用專用短接連接一根帶換向閥的無接箍油管，連接到卡盤上的無接箍油管上，實現(xiàn)換單根。整個過程換向閥靠壓力打開，靠彈性機構彈性作用關閉，閥體本身無變徑，連續(xù)沖砂過程密封效果良好。本實用新型的優(yōu)點在于:1.本實用新型的換向閥結構新穎，設計合理，工作可靠，適用于油水井實現(xiàn)不停泵連續(xù)沖砂換向，解決現(xiàn)有連續(xù)沖砂換向閥通過密封機構易造成密封膠環(huán)和換向閥密封環(huán)損壞的問題，避免沖砂施工卡管柱事故，有利于油水井恢復正常生產。2.本實用新型的換向閥閥體外徑無變徑，保證連續(xù)沖砂管柱通過無接箍油管連續(xù)沖砂密封機構和襯管密封短接的密封性能，滿足不停泵連續(xù)沖砂的需要。3.本實用新型的換向閥開啟關閉工作可靠，能很好地滿足連續(xù)沖砂施工的需要。[0055]以上所舉僅為本實用新型示意性的部分實施例，并非用以限制本實用新型的范圍，任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應包括在本專利保護范圍之內。
權利要求1.一種無接箍油管換向閥，接設于連續(xù)沖砂裝置的沖砂管柱的兩段油管之間，其特征在于，所述換向閥具有一外徑軸向等徑的管狀中空閥體，閥體內腔設有中空的閥芯，一活塞環(huán)滑動設置于閥體與閥芯之間的間隙內，一彈性機構的一端頂?shù)钟谠摶钊h(huán)，另一端固定于該閥芯；所述閥體具有徑向貫穿壁面的外孔，而閥芯上設有能經由活塞環(huán)的移動與該外孔連通或與該閥體內腔連通的內孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的無接箍油管換向閥，其特征在于，所述換向閥的閥芯頂部具有壓蓋，壓蓋被一壓帽螺合于閥芯頂部固定，而所述彈性機構的一端固定于該閥芯的壓蓋上。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的無接箍油管換向閥，其特征在于，所述活塞環(huán)的內外兩側面均設有至少一密封圈。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的無接箍油管換向閥，其特征在于，所述閥體的下端連接有用于連接下方油管的連接件，而閥體上端的內壁上設有與上方油管端頭的外螺紋相螺接的螺紋結合部。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的無接箍油管換向閥，其特征在于，所述彈性機構為彈簧。
專利摘要本實用新型是一種無接箍油管換向閥，接設于連續(xù)沖砂裝置的沖砂管柱的兩段油管之間，所述換向閥具有一外徑軸向等徑的管狀中空閥體，閥體內腔設有中空的閥芯，一活塞環(huán)滑動設置于閥體與閥芯之間的間隙內，一彈性機構的一端頂?shù)钟谠摶钊h(huán)，另一端固定于該閥芯；閥體具有徑向貫穿壁面的外孔，而閥芯上設有能經由活塞環(huán)的移動與該外孔連通或與該閥體內腔連通的內孔。通過將密封執(zhí)行部件的設置位置從換向閥換至襯管密封短接處，使換向閥外壁面不設置其它部件，其閥體的外徑上下等徑，在沖砂管柱下入油井時與密封機構只產生很小的摩擦；借此，極大提高了密封效果，延長了密封機構的使用壽命，使連續(xù)沖砂裝置在實際使用中更為可靠。
文檔編號E21B21/10GK202970559SQ201220616678
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月20日 優(yōu)先權日2012年11月20日
發(fā)明者王德偉, 徐云春, 吳鵬, 龐全書, 楊玉秋, 李洪光, 邢立坤, 朱賀新, 付光桃, 陳素娟, 宋紹龍, 周庭斌, 關長軍, 肖偉, 周佳偉 申請人:中國石油天然氣股份有限公司