双通道异向联控单流阀.pdf

本发明公开了一种双通道异向联控单流阀，包括左阀体、右阀体、内层活塞、外层活塞、内层复位弹簧、外层复位弹簧，在第一右通孔的孔壁与第一左通孔的孔壁之间留有预设大小的空隙，内层活塞的外壁上与空隙对应地周向均匀设置有多个内凹槽，外层活塞的内壁上与内凹槽一一对应地设置有多个外凹槽，每个外凹槽的底部均设有一销轴复位弹簧，销轴复位弹簧将一销轴通过空隙顶入内凹槽内，第一右通孔的孔壁中与每个销轴均对应设有一盲孔，每个盲孔内均设有一滑块和滑块复位弹簧，滑块复位弹簧将滑块压在销轴上，内层活塞在左侧压力下向右运动时通过销轴带动外层活塞同步运动。通过本发明中能够在意外情况发生时有效地防止发生井喷事故。

1.  一种双通道异向联控单流阀，其特征在于，包括左阀体(2)、右阀体(14)、内层活塞(24)、外层活塞(6)、内层复位弹簧(26)、外层复位弹簧(13)，其中：
所述左阀体(2)中心设有第一左通孔(41)，在所述第一左通孔(41)周围、所述第一左通孔(41)与所述左阀体(2)的外壁之间还设有多个沿周向均匀分布的第二左通孔(42)，在所述第一左通孔(41)的左端和所述左阀体(2)的左端分别加工有用于连接内外两层连续油管管体的内螺纹，所述第一左通孔(41)的右端内壁凹陷形成与所述内层活塞(24)配合的第一左环形台阶(51)，所述第一左通孔(41)与所述左阀体(2)的外壁之间还形成有与所述外层活塞(6)配合的第二左环形台阶(52)；
所述右阀体(14)中心设有第一右通孔(61)，在所述第一右通孔(61)周围、所述第一右通孔(61)与所述右阀体(14)的外壁之间还设有多个沿周向均匀分布的第二右通孔(62)，在所述第一右通孔(61)的右端和所述右阀体(14)的右端分别加工有用于连接内外两层连续油管管体的内螺纹，所述第一右通孔(61)的左端内壁凹陷形成与所述内层复位弹簧(26)配合的第一右环形台阶(71)，所述第一右通孔(61)与所述右阀体(14)的外壁之间的左端还形成有与所述外层复位弹簧(13)配合的第二右环形台阶(72)；
所述左阀体(2)和所述右阀体(14)为外径相同的圆柱体，且所述左阀体(2)的右端与所述右阀体(14)的左端通过螺纹连接，所述第一左通孔(41)与所述第一右通孔(61)同轴，所述第二左通孔(42)与所述第二右通孔(62)一一对应；
所述内层活塞(24)的左端压在所述第一左环形台阶(51)上形成密封、右端通过所述内层复位弹簧(26)压在所述第一右环形台阶(71)上，且所述内层活塞(24)的外壁与所述第一左通孔(41)的内壁、所述第一右通孔(61)的内壁配合形成密封，所述外层活塞套(6)在所述第一左通孔(41)的外壁和所述第一右通孔(61)的外壁上，所述外层活塞(6)的左端压在所述第二左环形台阶(52)上形成密封、右端通过所述外层复位弹簧(13)压在所述第二右环形台阶(72)上，且所述外层活塞(6)的内壁与所述第一左通孔(41)的外壁、所述第一右通孔(61)的外壁配合形成密封；
在所述第一右通孔(61)的孔壁与所述第一左通孔(41)的孔壁之间留有预设大小的空隙，所述内层活塞(24)的外壁上与所述空隙对应地周向均匀设置有多个内凹槽(30)，所述外层活塞(6)的内壁上与所述内凹槽(30)一一对应地设置有多个外凹槽(31)，每个所述外凹槽(31)的底部均设有一销轴复位弹簧(8)，所述销轴复位弹簧(8)将一销轴(9)通过所述空隙顶入所述内凹槽(30)内，所述第一右通孔(61)的孔壁中与每个所述销轴(9)均对应设有一盲孔(20)，每个所述盲孔(20)内均设有一滑块(22)和滑块复位弹簧(23)，所述滑块复位弹簧(23)将所述滑块(22)压在所述销轴(9)上，所述内层活塞(24)在左侧压力下向右运动时通过所述销轴(9)带动所述外层活塞(6)同步运动；
所述内层活塞(24)的中心沿轴向设有一开口向右的活塞盲孔(21)，且所述内层活塞(24)的左端沿周向均匀分布有多个内连通槽(29)，用于在所述内层活塞(24)向右运动时将所述活塞盲孔(21) 与所述第一左通孔(41)连通；
所述外层活塞(6)的外壁上与每个所述第二左通孔(42)均对应设有一外连通槽(32)，用于在所述外层活塞(6)向右运动时将所述第二右通孔(62)与所述第二左通孔(42)连通。

2.  根据权利要求1所述的双通道异向联控单流阀，其特征在于，在所述第一左环形台阶(51)和所述第二左环形台阶(52)上分别固定安装有内层活塞座(18)和外层活塞座(5)，所述外层活塞(6)压在所述外层活塞座(5)上形成密封，所述内层活塞(24)压在所述内层活塞座(18)上形成密封。

3.  根据权利要求2所述的双通道异向联控单流阀，其特征在于，所述内层活塞座(18)的内壁和所述内层活塞(24)的左端面为相互配合的锥面，所述外层活塞座(5)的内壁和所述外层活塞(6)的左端面为相互配合的锥面。

4.  根据权利要求1至3中任一项所述的双通道异向联控单流阀，其特征在于，所述销轴(9)为圆柱销，所述滑块(22)的左端面为与所述销轴配合的弧面(33)。

双通道异向联控单流阀
技术领域
本发明涉及石油钻探设备领域，具体而言，涉及一种双通道异向联控单流阀。
背景技术
双层连续油管带工具进行作业时，将会遇到因突发性事故而引起的双层连续油管管体破损和断裂等问题，此时井内油气水将从断裂后的双层连续油管内外通道中喷涌而出并引发井喷事故。因此，需要一种双通道异向联控单流阀。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种能够在在意外情况发生时有效地封闭内外两层连续油管的通道，从而阻止井液返出，防止发生井喷事故的双通道异向联控单流阀。
因此，本发明的技术方案如下：
一种双通道异向联控单流阀，其特征在于，包括左阀体、右阀体、内层活塞、外层活塞、内层复位弹簧、外层复位弹簧，其中：
所述左阀体中心设有第一左通孔，在所述第一左通孔周围、所述第一左通孔与所述左阀体的外壁之间还设有多个沿周向均匀分布的第 二左通孔，在所述第一左通孔的左端和所述左阀体的左端分别加工有用于连接内外两层连续油管管体的内螺纹，所述第一左通孔的右端内壁凹陷形成与所述内层活塞配合的第一左环形台阶，所述第一左通孔与所述左阀体的外壁之间还形成有与所述外层活塞配合的第二左环形台阶；
所述右阀体中心设有第一右通孔，在所述第一右通孔周围、所述第一右通孔与所述右阀体的外壁之间还设有多个沿周向均匀分布的第二右通孔，在所述第一右通孔的右端和所述右阀体的右端分别加工有用于连接内外两层连续油管管体的内螺纹，所述第一右通孔的左端内壁凹陷形成与所述内层复位弹簧配合的第一右环形台阶，所述第一右通孔与所述右阀体的外壁之间的左端还形成有与所述外层复位弹簧配合的第二右环形台阶；
所述左阀体和所述右阀体为外径相同的圆柱体，且所述左阀体的右端与所述右阀体的左端通过螺纹连接，所述第一左通孔与所述第一右通孔同轴，所述第二左通孔与所述第二右通孔一一对应；
所述内层活塞的左端压在所述第一左环形台阶上形成密封、右端通过所述内层复位弹簧压在所述第一右环形台阶上，且所述内层活塞的外壁与所述第一左通孔的内壁、所述第一右通孔的内壁配合形成密封，所述外层活塞套在所述第一左通孔的外壁和所述第一右通孔的外壁上，所述外层活塞的左端压在所述第二左环形台阶上形成密封、右端通过所述外层复位弹簧压在所述第二右环形台阶上，且所述外层活塞的内壁与所述第一左通孔的外壁、所述第一右通孔的外壁配合形成 密封；
在所述第一右通孔的孔壁与所述第一左通孔的孔壁之间留有预设大小的空隙，所述内层活塞的外壁上与所述空隙对应地周向均匀设置有多个内凹槽，所述外层活塞的内壁上与所述内凹槽一一对应地设置有多个外凹槽，每个所述外凹槽的底部均设有一销轴复位弹簧，所述销轴复位弹簧将一销轴通过所述空隙顶入所述内凹槽内，所述第一右通孔的孔壁中与每个所述销轴均对应设有一盲孔，每个所述盲孔内均设有一滑块和滑块复位弹簧，所述滑块复位弹簧将所述滑块压在所述销轴上，所述内层活塞在左侧压力下向右运动时通过所述销轴带动所述外层活塞同步运动；
所述内层活塞的中心沿轴向设有一开口向右的活塞盲孔，且所述内层活塞的左端沿周向均匀分布有多个内连通槽，用于在所述内层活塞向右运动时将所述活塞盲孔与所述第一左通孔连通；
所述外层活塞的外壁上与每个所述第二左通孔均对应设有一外连通槽，用于在所述外层活塞向右运动时将所述第二右通孔与所述第二左通孔连通。
该技术方案中的双通道异向联控单流阀与双层连续油管连接并具有双通道异向同步联控单流功能，通过该工具可连接与双层连续油管配套使用的各种工具，达到施工目的，结构紧凑、阀的开启压力和关闭压力低，阀关闭后可以承受高压，施工作业安全可靠点。
在所述第一左环形台阶和所述第二左环形台阶上分别固定安装有内层活塞座和外层活塞座，所述外层活塞压在所述外层活塞座上形成 密封，所述内层活塞压在所述内层活塞座上形成密封。
所述内层活塞座的内壁和所述内层活塞的左端面为相互配合的锥面，所述外层活塞座的内壁和所述外层活塞的左端面为相互配合的锥面，密封更可靠。
所述销轴为圆柱销，所述滑块的左端面为与所述销轴配合的弧面，更加可靠。
附图说明
图1是根据本发明实施例的双通道异向联控单流阀关闭状态下的B-B剖视图；
图2是图1中双通道异向联控单流阀的A—A剖视图；
图3是图1中双通道异向联控单流阀中左阀体的左视图；
图4是图3中左阀体的C-C剖视图；
图5是图1中双通道异向联控单流阀的右阀体的右视图；
图6是图5中右阀体的D-D剖视图；
图7图1中双通道异向联控单流阀中内层活塞的单独结构示意图；
图8是图7中内层活塞的E-E剖视图；
图9是图7中内层活塞的F-F剖视图；
图10是图1中双通道异向联控单流阀中外层活塞的单独结构示意图；
图11是图10中外层活塞的H-H剖视图；
图12是图1中双通道异向联控单流阀中滑块的单独结构示意图；
图13是图1中双通道异向联控单流阀打开状态下的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1至图13所示，根据本发明的实施例的双通道异向联控单流阀，其特征在于，包括左阀体2、右阀体14、内层活塞24、外层活塞6、内层复位弹簧26、外层复位弹簧13，其中：
所述左阀体2中心设有第一左通孔41，在所述第一左通孔41周围、所述第一左通孔41与所述左阀体2的外壁之间还设有多个沿周向均匀分布的第二左通孔42，在所述第一左通孔41的左端和所述左阀体2的左端分别加工有用于连接内外两层连续油管管体的内螺纹，所述第一左通孔41的右端内壁凹陷形成与所述内层活塞24配合的第一左环形台阶51，所述第一左通孔41与所述左阀体2的外壁之间还形成有与所述外层活塞6配合的第二左环形台阶52；
所述右阀体14中心设有第一右通孔61，在所述第一右通孔61周围、所述第一右通孔61与所述右阀体14的外壁之间还设有多个沿周向均匀分布的第二右通孔62，在所述第一右通孔61的右端和所述右阀体14的右端分别加工有用于连接内外两层连续油管管体的内螺纹，所述第一右通孔61的左端内壁凹陷形成与所述内层复位弹簧26配合的第一右环形台阶71，所述第一右通孔61与所述右阀体14的外壁之 间的左端还形成有与所述外层复位弹簧13配合的第二右环形台阶72；
所述左阀体2和所述右阀体14为外径相同的圆柱体，且所述左阀体2的右端与所述右阀体14的左端通过螺纹连接，所述第一左通孔41与所述第一右通孔61同轴，所述第二左通孔42与所述第二右通孔62一一对应；
所述内层活塞24的左端压在所述第一左环形台阶51上形成密封、右端通过所述内层复位弹簧26压在所述第一右环形台阶71上，且所述内层活塞24的外壁与所述第一左通孔41的内壁、所述第一右通孔61的内壁配合形成密封，所述外层活塞套6在所述第一左通孔41的外壁和所述第一右通孔61的外壁上，所述外层活塞6的左端压在所述第二左环形台阶52上形成密封、右端通过所述外层复位弹簧13压在所述第二右环形台阶72上，且所述外层活塞6的内壁与所述第一左通孔41的外壁、所述第一右通孔61的外壁配合形成密封；
在所述第一右通孔61的孔壁与所述第一左通孔41的孔壁之间留有预设大小的空隙，所述内层活塞24的外壁上与所述空隙对应地周向均匀设置有多个内凹槽30，所述外层活塞6的内壁上与所述内凹槽30一一对应地设置有多个外凹槽31，每个所述外凹槽31的底部均设有一销轴复位弹簧8，所述销轴复位弹簧8将一销轴9通过所述空隙顶入所述内凹槽30内，所述第一右通孔61的孔壁中与每个所述销轴9均对应设有一盲孔20，每个所述盲孔20内均设有一滑块22和滑块复位弹簧23，所述滑块复位弹簧23将所述滑块22压在所述销轴9上，所述内层活塞24在左侧压力下向右运动时通过所述销轴9带动所述外 层活塞6同步运动；
所述内层活塞24的中心沿轴向设有一开口向右的活塞盲孔21，且所述内层活塞24的左端沿周向均匀分布有多个内连通槽29，用于在所述内层活塞24向右运动时将所述活塞盲孔21与所述第一左通孔41连通；
所述外层活塞6的外壁上与每个所述第二左通孔42均对应设有一外连通槽32，用于在所述外层活塞6向右运动时将所述第二右通孔62与所述第二左通孔42连通。
该技术方案中的双通道异向联控单流阀与双层连续油管连接并具有双通道异向同步联控单流功能，通过该工具可连接与双层连续油管配套使用的各种工具，达到施工目的，结构紧凑、阀的开启压力和关闭压力低，阀关闭后可以承受高压，施工作业安全可靠点。
在所述第一左环形台阶51和所述第二左环形台阶52上分别固定安装有内层活塞座18和外层活塞座5，所述外层活塞6压在所述外层活塞座5上形成密封，所述内层活塞24压在所述内层活塞座18上形成密封。
所述内层活塞座18的内壁和所述内层活塞24的左端面为相互配合的锥面，所述外层活塞座5的内壁和所述外层活塞6的左端面为相互配合的锥面，密封更可靠。
所述销轴9为圆柱销，所述滑块22的左端面为与所述销轴配合的弧面33，更加可靠。
以下为本发明的一个具体实施例：
如图1至图4所示，左阀体2为圆筒结构，一端的内壁精车了用于连接内外两层连续油管管体的双层母口，另一端的外壁精车了用于连接右阀体14的公扣。在左阀体2的中心的位置钻铣了一道直径小于内层丝扣的圆柱形通孔，即第一左通孔41，用于内层连续油管中液体的注入和排出。在距第一左通孔41外缘一定距离的位置分别钻铣了三个夹角互成120°的长圆形截面通孔，即第二左通孔42(其中，本实施例中数量为三个，也可以为两个或四个等)，用于外层连续油管中液体的注入和排出。
如图1、2、5、6所示，右阀体14同样为圆筒结构，一端的内壁精车了用于连接内外两层连续油管管体的双层母扣，另一端的内壁精车了用于连接左阀体2的母扣，在右阀体14的中心位置钻铣了一道直径小于内层丝扣的圆柱形通孔，即第一右通孔51，用于内层连续油管中液体的注入和排出。在距第一右通孔51外缘一定距离的位置分别钻铣了三个夹角互成120°的长圆形截面通孔，即第二右通孔52(其中，本实施例中数量为三个，也可以为两个或四个等)，该通孔与左阀体2外缘的三个第二左通孔42位置相一致，用于外层连续油管中液体的注入和排出。
如图1、2、7、8、9所示，内层活塞24为一个带有锥形头的圆柱体，在该圆柱体的心部钻铣有一个直径略小于内层丝扣的活塞盲孔21作为过流通道，在该圆柱体的侧面靠近锥形头的一端分别切取了三个具有扇形截面的敞口过流槽，该过流槽通过在其底端钻铣出的圆柱形孔与活塞盲孔21相连接，该敞口过流槽和圆柱形孔统称为内连通槽 29，用于内层连续油管中液体的注入和排出。在内连通槽29之外的圆柱表面，还分别切有环形密封槽并钻铣有三个夹角互成120°的内凹槽30作为销轴座。内层活塞座18为一个具有圆锥形通孔的、侧面上钻有三个圆筒形销钉座的圆形钢圈，各销钉座之间的夹角互为120°。
如图1、2、10、11所示，外层活塞6为在侧面切取了三个用于外层连续油管中液体的注入和排出的具有扇形截面敞口通道(即外连通槽32)的圆柱体，在该圆柱体的中心位置还钻铣有一个用于将该活塞装配到左阀体2内部的圆柱形通孔，在该圆柱形通孔的内壁上还分别钻铣有三个夹角互成120°的外凹槽31作为销轴座。外层活塞座5为具有圆锥形通孔的、侧面上钻有三个销钉座的圆形钢圈，各销钉座之间的夹角互为120°。
销轴9可以为尺寸相等的不锈钢圆柱体，该圆柱体两端的直径要略小于中间直径。如图12所示，滑块22可以为在一端开有与销轴9相同直径的半圆形槽形成弧面33的不锈钢圆柱体。外层复位弹簧13、内层复位弹簧26、销轴复位弹簧8、销轴复位弹簧20、滑块复位弹簧11和滑块复位弹簧23为直径和弹簧丝粗细不同的圆形截面不锈钢弹簧。
首先，将滑块22及滑块复位弹簧23，加装了密封圈19的内层活塞24及内层复位弹簧26，以及外层复位弹簧13分别放置在加装了密封圈7、12、25、27、28的右阀体14的腔体内；然后将销轴9及销轴复位弹簧8分别装入外层活塞6内壁上的销轴座中并压紧，并随外层活塞6一起推入右阀体14的外层环形腔体内，此时外层活塞6将刚好 贴住外层复位弹簧13，销轴9将贴紧对应的滑块22远离复位弹簧端的弧面33，销轴复位弹簧8弹出各个对应的销轴9并使其穿入内层活塞24表面的各个销轴座中，从而利用销轴的联通作用使内外两层活塞座成为一个整体，达到同步异向联控的目的。其中，第一左通孔41的孔壁与第一右通孔61的孔壁之间的空隙不仅要能够容纳销轴9穿过，还要允许销轴9在该空隙内随内外层活塞移动一定的行程。
然后，分别采用销钉15、16、17将外层活塞座5和内层活塞座18分别固定在左阀体2上，并通过丝扣将组装好的左阀体2和右阀体14进行连接，即完成了双通道异向联控单流阀的连接。
分别采用机加工在双层连续油管的内外两层管体上分别加工出公扣螺纹，然后将装配完成并加装了密封圈1和密封圈3的该双通道异向联控单流阀通过左阀体2左端内壁上的丝扣拧紧在内外两层连续油管的管体上，即完成了该单流阀与双层连续油管管体的连接。
现场使用前，首先分别采用机加工在双层连续油管一端的内外两层管体上分别精加工出公扣螺纹。现场使用时，将带有公扣螺纹的双层连续油管拉出，通过左阀体2上端的内外丝扣与组装好的双通道异向联控单流阀阀体进行连接。将双层连续油管管体内充满清水后，通过右阀体14下端的内外丝扣连接相关工具，通过向内层连续油管中打压试验，观察内外连续油管环形空间的液体流出情况及压降情况，以检验双通道异向联控单流阀阀体是否密封。
该双通道异向联控单流阀的功能如下：
如图1至13中所示，图13为双通道异向联控单流阀的打开状态， 图1为关闭状态，将双通道异向联控单流阀通过丝扣安装在双层连续油管管体的末端，阀体下端连接双层射流负压冲洗施工工具，通过注入头下入井底。
冲砂、钻磨和解堵作业过程中，当通过内层连续油管向井底注入洗井液时，左阀体2中的第一左通孔41内压力升高，在液压的作用下，内层活塞24将压缩内层复位弹簧26而脱离内层活塞座18，并向井底方向移动，此时第一左通孔41内的液体将进入内层活塞座16与内层活塞24之间的间隙，并沿着内层活塞24侧面的三个内连通槽29进入内层活塞24中心的活塞盲孔21，从而使得洗井液可以通过该孔进入双层射流负压冲洗施工工具的内腔，进行洗井施工作业。内层活塞24向井底方向移动的同时，将通过连接内外活塞的销轴9带动外层活塞6同步向井底方向运动，并压缩外层复位弹簧13，此时外层活塞6将离开外层活塞座5，使外层活塞6和外层活塞座5之间出现了间隙，从而使得外层活塞6侧面的三个外连通槽32通过该间隙与第二左通孔42实现了联通，最终井底返出的液体可以通过过流阀的外层腔体进入外层连续油管内腔中，并实现内管注入，外管返出，形成液流在双层连续油管内外管之间的循环，达到双层连续油管管内负压洗井的目的。
当出现突发性事件而使得阀体上方的双层连续油管断裂时，使得井底压力高于该双通道异向联控单流阀阀体上端的管内压力时，两个活塞复位弹簧13、26将弹起并使内外活塞24、6复位，此时内层活塞24和外层活塞6的锥形头将分别紧贴内层活塞座18和外层活塞座5，使得该单流阀能够同时有效地封闭内外两层连续油管通道，阻止井底 的液、气返出，而达到密封的效果，并有效地防止井喷。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。