[实用新型]滑套压力平衡式环压控制球型测试阀

说明书

本实用新型属于石油勘探试油测试井下测试器领域。

本实用新型的背景技术：目前使用的环压控制测试阀通过一件计量阀套来平衡控制活塞两边环空流体和氮气腔内氮气的压力，使之平衡，采用计量阀套下方活塞受环空压力推动，使专用液压油受压通过计量阀套流向另一边，再推动其上方活塞压缩氮气来实现，计量阀套还须有延时功能要求，以保证测试阀的正常操作。特点是压力平衡原理，以及整机和计量阀套结构复杂，制造困难；测试阀轴向尺寸太长，操作不方便；保养要求过高；并且，测试操作控制压力随着井深、井温、井下压力等因素影响而变化，以及测试阀测试下井速度受限，测试设计复杂。

本实用新型设计的目的：采用滑套旁通式压力平衡原理，简化结构，用简单、可靠的压力平衡机构，实现滑套活塞式自动平衡压力，以及测试操作压力恒定的简单可靠的环压控制球型测试阀。

本实用新型的设计方案是：该新型所指的井下测试阀适用于127--339.7MM各种规格套管井试油测试领域。本实用新型，在结构上如附图所示，由球阀操作结构、动力控制结构和压力平衡结构三部分组成。球阀操作结构的方案是：下痤(7)通过螺纹与花键轴(3)连为一体，并采用球型开关阀结构。它主要由球阀(5)、花键轴(3)、下痤(7)、座簧(6)、球阀外套(2)、操作板销(4)、连接短节(8)、连接心轴(11)等零件组成。其工作原理是，当环空加压时通过环压孔加压，或弹簧复原推动连接心轴(11)上、下运动时，带动操作板销(4)拔动球阀(5)旋转，实现球阀开启(球阀通孔与测试阀通孔接通)和关闭(球阀球面与测试阀通孔实现密封而关闭)。下座(7)与花键轴(3)用螺纹联于一起，为球阀提供组装长度空间和精度；座簧(6)为球阀提供预紧力，保证球阀低压密封性能。动力控制结构主要由上动力套(15)、加压心轴(16)、动力短节(12)、回复弹簧(14)、动力段心轴(20)、氮腔外筒(19)、充氮接头(18)等构成。其工作原理是：氮气室(上、下腔)从充氮接头(12)充入高压纯度氮气，通过压力平衡后氮气压力与环空流体压力在测试层位保持平衡，回复弹簧(14)的组装初压缩力使球阀保持关闭状态，当地面施加附加操作压力于环空流体时，压缩回复弹簧(14)，驱动操作板销开启球阀；释放此压力，回复弹簧(14)使球阀复原保持关闭位置。重复加压、释放程序，因而该球阀可实现测试作业的多次开关球阀(开关井)的要求。动力控制结构的主要结构方案是：采用弹簧力保持球阀关闭状态。压力平衡结构的主要结构方案是采用旁通阀孔传递环空流体压力至平衡活塞(21)的结构方案，以实现压缩氮气，保证加压心轴(16)上活塞下方氮气压力与其上方测试层位环空流体压力平衡。它主要由平衡活塞(21)、传压接头(22)、旁通接头(24)、花键外筒(25)、旁通弹簧(27)、下接头(28)、弹簧心轴(27)等零件构成。其工作原理是：在下井过程中，旁通弹簧(27)使旁通孔保持开启状态，随着下井深度，将环空流体压力传压平衡活塞(21)下端，推动平衡活塞(21)压缩氮气，使氮气压力与环空流体压力始终保持平衡，保证球阀关闭可靠。当达到测试层位时，给测试阀施加轴向力坐封测试封隔器的同时，压缩旁通弹簧(27)，旁通心轴(24)向下运动关闭旁通孔，保证地面施加压力操作球阀开启时，压力仅传入动力短节(12)上的环空加压孔，实现正常开启球阀(5)的功能。测试作业结束，上提测试阀，旁通孔自动开启，自动平衡氮气与环空压力。

本实用新型与背景技术相比，一是采用滑套旁通式压力平衡原理，原理简单可靠，结构紧凑、简单；二是取消了背景技术结构上的上、下油室，可实现比背景技术结构长度短得多的结构；三是可实现定压操作球阀开启关闭功能和操作压力低的优点，拓宽试油测试套管井的应用范围，保证套管强度，提高作业的安全性；四是采用球型开关阀结构、密封可靠，实现全通径测试阀功能；五是充入高纯度氮气压力较低，提高测试设备的安全性。

附图说明

图1是本实用新型中球阀操作结构的示意图。

图2是图1中C--C的剖视结构示意图。

图3是本实用新型中动力结构的示意图。

图4是图3中A--A的剖视结构示意图(充氮气结构示意图)。

图5是本实用新型中压力平衡结构的示意图。

图6是图5中C--C的剖视结构示意图。

图7是图5中B--B的剖视结构示意图(泄压结构示意图)。

结合附图1--7对本实用新型作以叙述

滑套压力平衡式环压控制球型测试阀，由球阀操作结构、动力控制结构及压力平衡结构构成。球阀操作结构中上接头(1)通过密封圈(32)与花键轴(3)螺纹连接，上接头(1)用密封圈(33)与球阀外筒(2)连接，球阀外筒(2)与花键轴(3)花键连接，操作板销(4)装在拔动球阀(5)的孔中，花键轴(3)与下座(7)螺纹连接，下座(7)采用密封圈(35)与连接短节(8)连接，拔动球阀(5)采用密封圈(34)装在下座(7)中，连接短节(8)与连接套(10)螺纹连接，端盖(9)与连接心轴(11)螺纹连接，球阀外筒(2)与动力短节(12)采用密封圈螺纹连接，动力短节(12)与上动力套(15)采用密封圈(37，38)螺纹连接，座簧(6)位于拔动球阀(5)的一测；球型金属密封开关闭结构，连接心轴(11)带动操作板销(4)拔动球阀旋转开启关闭；下座(7)以螺纹连于花键轴(3)上，限制球阀轴向定位尺寸，保证球阀轴向精度；座簧(6)为球阀提供预紧力，保证球阀低压密封功能。动力控制结构中连接心轴(11)与加压心轴(16)螺纹连接，回复弹簧(14)位于加压心轴(16)与上动力套(15)构成的腔内，上动力套(15)与充氮接头(18)采用密封圈(27，17)螺纹连接，充氮接头(18)与氮腔外筒(19)采用密封圈(17，37)螺纹连接、与动力段心轴(20)采密封圈(39，36)螺纹连接。回复弹簧(14)的组装压缩力使球阀保持关闭，当环空操作压力压缩回复弹簧时，带动操作板销(4)拔动球阀(5)开启；释放该压力，回复弹簧使球阀(5)关阀；其结构有多次开启关闭球阀功能，压力平衡结构中氮腔外筒(19)与传压接头(22)采用密封圈(33)螺纹连接，传压接头(22)通过连接件(23)及密封圈(41)与旁通接头(24)螺纹连接，旁通接头(24)与花键外筒(25)采用密封圈(42)花键连接、与弹簧芯轴(26)螺纹连接，花键外筒(25)与下接头(28)螺纹连接，管塞(29)、氮气塞(30)及螺钉(31)采密封圈(41)螺纹连接在充氮接头(18)和传压接头(22)上，平衡活塞(21)在动力段心轴(20)上浮动，平衡活塞(21)的凹槽内嵌有密封材料(37，38，40)，旁通弹簧(27)位于弹簧芯轴(26)与下接头(28)构成腔内。动力短节(12)上开有环压孔(43)，并且在环压孔内装有加压套(13)，充氮接头(18)、氮腔外筒(19)、动力段心轴(20)及平衡活塞(21)构成的空腔为氮气室(44)，旁通接头(24)上开有旁通孔(45)。充氮接头(18)上设有充氮气结构(29、30、31、41)，传感接头(22)上设有泄压结构(29、30、41)。环空压力通过旁通孔传压，压缩氮气平衡压力。下井过程中，旁通弹簧(27)保证旁通孔保持开启状态，环空压力通过旁通接头(24)上旁通孔传到平衡活塞下方，压缩氮气腔内高纯度高压氮气，使加压心轴(16)上活塞上、下方压力始终保持平衡，避免下井中途开启球阀(5)；到测试层对测试封隔器加轴向压力，压缩旁通弹簧(27)，旁通心轴(24)向下运动关闭旁通孔，保证正常加环压操作球阀时压力仅进入动力短节(12)上的环空加压孔。测试结束，上提测试阀，旁通弹簧(27)使旁通孔保持打开状态。