双导杆强制复位式浮箍的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于钻井设备领域，特别涉及一种双导杆强制复位式浮箍。本实用新型通过阀芯两侧的导杆，配合上阀座和下阀座的阀芯支撑结构，以及复位弹簧，使得阀芯能够准确复位，无偏差；通过阀芯上的密封阀块实现阀芯与中阀座的可靠密封；通过密封阀块表面的不同斜率，实现较好的阀芯抗冲蚀效果，使得阀芯周围无泥沙淤积；同时，下阀座的密封自锁结构与配套的胶塞配合使用，能够增强反向密封的可靠性。本实用新型结构简单，能实现水平井固井作业中的可靠密封。
【专利说明】双导杆强制复位式浮箍
【技术领域】
[0001]本实用新型属于钻井设备领域，特别涉及一种双导杆强制复位式浮箍。
【背景技术】
[0002]在水平井固井施工中，浮箍水平放置，普通强制复位式浮箍为单导杆结构，即在其上阀座一侧具有导杆。这种结构的浮箍水平放置时可能会产生阀杆因重力而垂头，复位效果不好，密封失效故障较多，导致关井候凝，浪费了大量的时间，影响了建井周期。
实用新型内容
[0003]为解决上述现有技术中存在的密封面冲蚀、泥沙淤积、复位不到位等问题，本实用新型提供一种双导杆强制复位式浮箍，具有复位准确、充分，阀芯抗冲蚀效果好，阀芯周围无泥沙淤积等特点，结构简单，密封可靠。
[0004]本实用新型通过如下技术方案实现:
[0005]一种双导杆强制复位式浮箍，包括外壳和阀芯，还包括上阀座、中阀座、下阀座和复位弹簧，所述阀芯位于外壳内的上阀座和中阀座之间；所述上阀座与中阀座、中阀座与下阀座分别通过螺纹连接，上阀座上部、中阀座及下阀座分别与外壳内壁贴合，所述上阀座和下阀座均设有阀芯支撑结构；所述阀芯与上阀座之间固定有复位弹簧；阀芯轴向两端具有双向导杆，两导杆分别由上阀座和下阀座的阀芯支撑结构支撑，阀芯的一侧导杆穿过上阀座的上阀芯支撑结构及复位弹簧。
[0006]进一步的，阀芯包括密封阀块和阀体，阀体的外径大于密封阀块的外径，密封阀块与中阀座端面贴合；阀体为金属材料，密封阀块为非金属弹性材料。
[0007]进一步的，密封阀块的表面分为导流面和密封面，导流面靠近阀体中心，密封面靠近阀体边缘，与中阀座的端面相贴合，导流面的斜率小于密封面的斜率。
[0008]进一步的，上阀座的上阀芯支撑结构具有轴向的辐条状结构，并与外壳贴合；所述辐条状结构中心具有轴向的中空芯柱，导杆穿过芯柱并延伸至上阀座外。
[0009]进一步的，下阀座具有密封自锁结构，包括主密封面、副密封面和锁环卡槽，主密封面和副密封面分别位于锁环卡槽两侧。
[0010]进一步的，中阀座和下阀座分别与外壳之间还设有密封件。
[0011]本实用新型通过阀芯两侧的导杆，配合上阀座和下阀座的阀芯支撑结构，以及复位弹簧，使得阀芯能够准确复位，无偏差；通过阀芯上的密封阀块实现阀芯与中阀座的可靠密封；通过密封阀块表面的不同斜率，实现较好的阀芯抗冲蚀效果，使得阀芯周围无泥沙淤积；同时，下阀座的密封自锁结构与配套的胶塞配合使用，能够增强反向密封的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的结构示意图；
[0013]图2是本实用新型中阀芯的结构示意图；[0014]图3是本实用新型中上阀座的结构示意图；
[0015]图4是上阀座的上阀芯支撑结构的示意图；
[0016]图5是下阀座的下阀芯支撑结构的示意图；
[0017]图6阀芯打开状态的示意图；
[0018]图7是本实用新型与配套胶塞配合使用时的示意图；
[0019]其中:1:外壳；2:上阀座；3:阀芯；4:中阀座；5:下阀座；6:复位弹簧；7:密封件；8:主密封面；9:副密封面；10:锁环卡槽；11:密封阀块；12:阀体；13:导流面；14:密封面；15:导杆；16:上阀芯支撑结构；17:下阀芯支撑结构；18:支撑垫；19:胶塞。
【具体实施方式】
[0020]以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明:
[0021]结合图1、图2、图3、图4、图5所示，本实用新型提供一种双导杆强制复位式浮箍，包括外壳I和阀芯3，还包括上阀座2、中阀座4、下阀座5和复位弹簧6，阀芯3位于外壳I内的上阀座2和中阀座4之间；上阀座2与中阀座4、中阀座4与下阀座5分别通过螺纹连接，上阀座2上部、中阀座4及下阀座5分别与外壳I内壁贴合，上阀座2和下阀座5均设有阀芯支撑结构；阀芯3与上阀座2之间固定有复位弹簧6 ;阀芯3轴向两端具有双向导杆15，两导杆15分别由上阀座2和下阀座5的阀芯支撑结构支撑16、17支撑，阀芯3—侧的导杆15穿过上阀座2的上阀芯支撑结构16及复位弹簧6。
[0022]当浮箍内液流压力增大时，液流推动阀芯3左移，开启浮箍。图5为阀芯3打开时的状态示意图，图中阀芯3在液流的作用下通过导杆15坐在上阀座2的上阀芯支撑结构16上。当液流压力降低后，阀芯3在复位弹簧6的回复力作用下，由阀芯3两端导杆15在上、下阀芯支撑结构16、17的引导下快速、准确复位。图1为阀芯3密封时的状态示意图，图中阀芯3在复位弹簧6的作用下，阀芯3与中阀座4相接触，关闭液流通道。
[0023]本实用新型的浮箍一般安装在套管柱下部，浮鞋后一根套管位置处。如图1所示，阀芯3在复位弹簧6预紧力作用下，压紧在中阀座4上。由于阀芯3由阀体12和密封阀块11组成。阀体12为金属材料，密封阀块11为非金属弹性材料，故密封阀块11直接与中阀座4密封贴合，使得浮箍处于密封状态。由于阀体12的外径大于密封阀块11的外径，当阀芯3密封时，液流沿密封阀块11向周围的阀体流动。当套管柱内液柱压力增大到一定程度时，阀芯3在液压的作用下向左运动，压缩复位弹簧6，使得浮箍打开。此时，液流沿密封阀块11表面流向四周。使得中心流速小于四周流速。且四周较快的液流沉积在浮箍管内的泥沙冲起带走，使阀芯3与上阀座2之间无泥沙淤积。
[0024]在此基础上，如图2所示，密封阀块11的表面分为导流面13和密封面14，导流面13靠近阀体12中心，密封面14靠近阀体12边缘，与中阀座4的端面相贴合，导流面13的斜率小于密封面14的斜率。因此，液流经密封阀块11的导流面13导流，流向四周；同时受到阀体12大径部分的阻挡，形成涡流。此时流经密封阀块12的密封面14上的液流流速较低，对密封面14的冲蚀作用降低，有效保护密封阀块12的密封面14，保证浮箍的密闭性，延长阀芯3的使用寿命。
[0025]如图4所示，上述上阀座2的上阀芯支撑结构16具有轴向的辐条状结构，并与外壳I贴合；辐条状结构中心具有轴向的中空芯柱，导杆15穿过芯柱并延伸至上阀座2外。如图5所示，下阀座5的下阀芯支撑结构17具有沿径向的辐条，辐条中心沿轴向开有通孔，导杆15穿过该通孔并可沿轴向移动。
[0026]具有辐条状结构的上阀芯支撑结构16，其辐条状结构之间可供液流通过，辐条状结构用于支持阀芯3 —侧的导杆15。中空芯柱内设有复位弹簧6,阀芯3 —侧的导杆15穿过中空芯柱及复位弹簧6。当液流推动阀芯3左移，克服复位弹簧6的预制力开启浮箍时，液流经阀芯3四周流向上阀座4，穿过上阀座4的辐条状结构，将沉积在浮箍内的泥沙带走。
[0027]为了进一步提高本实用新型中浮箍的密封性能，下阀座5还具有密封自锁结构，如图1所示，包括主密封面8、副密封面9和锁环卡槽10，主密封面8和副密封面9分别位于锁环卡槽10两侧。密封自锁结构与配套的胶塞19配合使用，能够实现下阀座5和胶塞19的密封自锁，进一步增强固井作业密封的可靠性。
[0028]图6是本实用新型中浮箍与胶塞19配合使用时的示意图。胶塞19在其尾端液柱压力的作用下，胶塞19的头部从下阀座5底部插入浮箍内，胶塞19的锁环嵌入下阀座5的锁环卡槽10内，锁住胶塞19不后退，锁环卡槽10两侧的主密封面8和副密封面9与胶塞19相应部位紧密贴合，实现对浮箍内液流的二次密封。
[0029]另夕卜，中阀座4和下阀座5分别与外壳I之间还设有密封件，保证各阀座与外壳I之间的密封性能。
[0030]本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
【权利要求】
1.双导杆强制复位式浮箍，包括外壳和阀芯，其特征在于，还包括上阀座、中阀座、下阀座和复位弹簧，所述阀芯位于外壳内的上阀座和中阀座之间；所述上阀座与中阀座、中阀座与下阀座分别通过螺纹连接，上阀座上部、中阀座及下阀座分别与外壳内壁贴合，所述上阀座和下阀座均设有阀芯支撑结构；所述阀芯与上阀座之间固定有复位弹簧；阀芯轴向两端具有双向导杆，两导杆分别由上阀座和下阀座的阀芯支撑结构支撑，所述阀芯的一侧导杆穿过上阀座的上阀芯支撑结构及复位弹簧。
2.根据权利要求1所述的双导杆强制复位式浮箍，其特征在于，所述阀芯包括密封阀块和阀体，所述阀体的外径大于密封阀块的外径，密封阀块与中阀座端面贴合；所述阀体为金属材料，密封阀块为非金属弹性材料。
3.根据权利要求2所述的双导杆强制复位式浮箍，其特征在于，所述密封阀块的表面分为导流面和密封面，所述导流面靠近阀体中心，密封面靠近阀体边缘，与中阀座的端面相贴合，所述导流面的斜率小于密封面的斜率。
4.根据权利要求3所述的双导杆强制复位式浮箍，其特征在于，所述上阀座的上阀芯支撑结构具有轴向的辐条状结构，并与外壳贴合；所述辐条状结构中心具有轴向的中空芯柱，导杆穿过芯柱并延伸至上阀座外。
5.根据权利要求4所述的双导杆强制复位式浮箍，其特征在于，所述下阀座具有密封自锁结构，包括主密封面、副密封面和锁环卡槽，所述主密封面和副密封面分别位于锁环卡槽两侧。
6.根据权利要求5所述的双导杆强制复位式浮箍，其特征在于，所述中阀座和下阀座分别与外壳之间还设有密封件。
【文档编号】E21B33/13GK203640680SQ201420001166
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】杨森, 宋顺平, 李晓明, 金文哲, 王武, 王林 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司