井下开关装置技术领域
本发明涉及油气田开发技术，尤其涉及一种井下开关装置。
背景技术
在油气田开发中，采油作业和修井作业时，为了对任意油层段进行生产调整，井下
油管在相应位置设置开关。
现有技术中，通过对油管水力蹩压实现开关的打开操作。
采用现有技术，对开关进行关闭操作时，必须起出油管，导致开关重复作业时的费
用较高。
发明内容
本发明提供井下开关装置，能够通过在井下操作执行机构实现井下开关装置的开
启和闭合，而不用反复起出油管操作井下开关装置，降低了井下开关装置开关开启和关闭
作业时的费用。
本发明提供的井下开关装置，包括：护管、所述护管内壁设置有凹槽，所述凹槽设
置有阀板，所述阀板的一端设置有阀板旋转轴销，所述阀板旋转轴销内设置有阀板复位弹
簧，所述阀板在执行机构的作用下限制在所述凹槽内，所述阀板在阀板复位弹簧的作用沿
所述阀板旋转轴销转动；所述阀板上设置有平衡阀芯，所述平衡阀芯用于平衡所述阀板上
下的压力。
在本发明一实施例中，所述平衡阀芯设置在所述阀板的通孔内，所述阀板上还设
置有平衡阀芯弹簧，所述平衡阀芯在所述平衡阀芯弹簧的作用下密封所述阀板的通孔；所
述平衡阀芯在所述执行机构的作用下使所述通孔与所述阀板具有间隙。
在本发明一实施例中，所述阀板为圆弧形。
在本发明的上述各实施例中，开关装置还包括外管，所述外管套设在所述护管，所
述护管的轴心和所述外管的轴心未在同一直线。
在本发明一实施例中，所述执行机构设置有长短滑道。
在本发明一实施例中，所述阀板复位弹簧和所述平衡阀芯弹簧耐高温和耐高压。
本发明提供的井下开关装置，包括：护管，其中护管内壁设置有凹槽，凹槽中设置
有阀板，阀板被执行机构限制在凹槽内，并当执行机构上提后，阀板在阀板复位弹簧的作用
下沿阀板旋转销转动，实现井下开关装置的关闭。阀板上设置有平衡阀芯用于平衡阀板上
下的压力，实现阀板的开启时，先由平衡阀芯平衡阀板上下的压力之后，再由执行结构将阀
板限制在凹槽内。本发明提供的井下开关装置，能够通过在井下操作执行机构实现井下开
关装置的开启和闭合，而不用反复起出油管操作井下开关装置，降低了井下开关装置开关
开启和关闭作业时的费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可
以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明井下开关装置实施例一的结构示意图；
图2为本发明井下开关装置实施例一处于关闭状态时的结构示意图；
图3为本发明井下开关装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第
四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理
解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除
了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何
变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产
品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这
些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1为本发明井下开关装置实施例一的结构示意图。如图1所示，井下开关装置处
于开启状态，本发明井下开关装置包括：护管1，其中，护管1的内壁设置有凹槽2，凹槽2设置
有阀板3，阀板3的一端设置有阀板旋转轴销4，阀板旋转轴销4内设置有阀板复位弹簧5。则
阀板3在执行机构6的作用下限制在凹槽2内，阀板3在阀板复位弹簧5的作用下沿阀板旋转
轴销4转动。阀板3上设置有平衡阀芯7，平衡阀芯7用于平衡阀板3上下的压力。
具体地，执行机构6可以是护管内的滑管，当井下开关装置处于开启状态时，执行
机构将阀板3限制在护管1内壁的凹槽2内，由于护管1与执行机构6为内外滑管的设计，此时
护管1处于开启状态。需要关闭井下开关装置时，通过上提执行机构6，执行机构6上提后，不
再将阀板3限制在护管1内壁的凹槽2内，则阀板3在阀板复位弹簧5的作用下，沿阀板旋转轴
销4转动，至与护管1轴向垂直的方向后，实现开关装置的关闭，从而堵塞护管1的内部通道
实现密封。
当井下开关装置处于关闭状态时，阀板3与护管1轴向方向垂直并封闭护管1的内
部通道，此时阀板3的上下压差较大，直接打开阀板3的难度很大，若强行打开会损坏闸板。
因此，通过在阀板3上设置平衡阀芯7实现阀板两侧的压力平衡。需要开启井下开关装置时，
通过下放执行机构6，首先执行机构6与阀板3上的平衡阀芯7接触，首先，通过平衡阀芯7平
衡阀板3两侧的压力。当阀板3两侧的压力平衡后，执行机构6与阀板3接触，并施加一定的压
力后，使得阀板3沿着阀板旋转轴销4转动，执行机构6最终将阀板3限制在护管1内壁的凹槽
2内，实现开关装置的开启，从而使护管1的内部通道贯通。
本实施例提供的井下开关装置，包括：护管，其中护管内壁设置有凹槽，凹槽中设
置有阀板，阀板被执行机构限制在凹槽内，并当执行机构上提后，阀板在阀板复位弹簧的作
用下沿阀板旋转销转动，实现井下开关装置的关闭。阀板上设置有平衡阀芯用于平衡阀板
上下的压力，实现阀板的开启时，先由平衡阀芯平衡阀板上下的压力之后，再由执行结构将
阀板限制在凹槽内。本实施例提供的井下开关装置，能够通过在井下操作执行机构实现井
下开关装置的开启和闭合，而不用反复起出油管操作井下开关装置，降低了井下开关装置
开关开启和关闭作业时的费用。
可选地，上述实施例一种可能的实现方式为：平衡阀芯7设置在阀板3的通孔内，阀
板3上还设置有平衡阀芯弹簧，平衡阀芯7在平衡阀芯弹簧的作用下密封阀板3上的通孔。平
衡阀芯7在执行机构6的作用下使通孔与阀板3具有间隙。
具体地，为了实现阀板3两侧压力的平衡，在阀板3上设置通孔，通孔使得阀板3两
侧连通。将平衡阀芯设置在阀板3的通孔内，并在平衡阀芯弹簧的作用下，平衡阀芯7与阀板
3上的通孔密封实现阀板的密封。图2为本发明井下开关装置实施例一处于关闭状态时的结
构示意图。如图2所示，在当井下开关装置处于关闭状态时，阀板3的通孔通过平衡阀芯7在
平衡阀芯弹簧的作用下实现密封。需要将井下开关装置开启时，通过下放执行机构6，首先
执行机构6与阀板3上的平衡阀芯7接触，施加一定的与平衡阀芯弹簧相反的作用力，使得平
衡阀芯7与阀板3上的通孔具有间隙。当通过该间隙实现阀板3两侧的压力平衡后，继续下放
执行机构，使得执行机构6与阀板3接触，并施加一定的压力后，使得阀板3沿着阀板旋转轴
销4转动，执行机构6最终将阀板3限制在护管1内壁的凹槽2内，实现开关装置的开启，从而
使护管1的内部通道贯通。
本实施例，通过阀板上设置通孔，平衡阀芯设置在通孔内并通过平衡阀芯弹簧实
现与阀板的密封，使得井下开关装置在打开时，通过执行机构下行与平衡阀芯接触并提供
一定的压力，使得平衡阀芯与通孔产生间隙，实现阀板两侧压力平衡后，执行机构继续下行
并对阀板提供一定的压力使得井下开关装置开启。本实施例提供的井下开关装置，能够通
过在井下操作执行机构实现井下开关装置的开启和闭合，而不用反复起出油管操作井下开
关装置，降低了井下开关装置开关开启和关闭作业时的费用。本实施例提供的井下开关装
置在开启时不需要通过执行机构向阀板提供压力而强行开启阀板造成阀板的损坏，而是通
过平衡阀芯平衡阀板两侧的压力后开启阀板，提高了井下开关装置的可靠性。
可选地，在上述实施例中，阀板3为圆弧形。具体地，阀板3采用圆弧设计。
可选地，在上述各实施例中，井下开关装置还包括外管，外管套设在护管1上，护管
1的轴心与外管得轴心未在同一直线。具体地，护管的两侧用于连接外管，通过护管1内的阀
板3实现护管两侧的外管的连通与封闭。其中，为了使护管1内的阀板3能够被限制在护管1
的内壁设置的凹槽2内，护管与外管采用“偏心设计”，即护管与外管得轴心不在同一直线，
使得护管1内的阀板3能够实现外管的封闭。可选地，当阀板3处于开启状态时，护管1和外管
内的通径均大于62毫米。
可选地，在上述实施例中，执行机构6设置有长短滑道。通过下放操作工具，操作执
行机构6，使得执行机构6沿着长短滑到相对于护管1运动。
图3为本发明井下开关装置实施例二的结构示意图。如图3所示，井下开关装置包
括：下接头301，偏心阀座302，滑块303，中心管304，定位接头305，连接管306，第一填料垫圈
307，矩形石墨环308，第二填料垫圈309，和齿形垫圈310。其中，下接头301与齿形垫圈310用
于与井下开关装置下方的管道连接；偏心阀座302用于形成空间容纳阀板；滑块303用于使
执行机构相对于护管滑动；中心管304用于提供操作工具的操作空间，通过井上下方的执行
结构的操作，执行结构相对于护管运动；定位接头305用于固定执行机构的位置，防止执行
机构滑动出操作工具的控制范围；连接管306用于连接井下开关装置上方的管道；第一调料
垫圈307和第二填料垫圈309中间添加矩形石墨环308，用于密封护管与外管的连接部。
可选地，在上述实施例中，阀板复位弹簧5和平衡阀芯弹簧耐高温和高压。具体地，
阀板复位弹簧5和平衡阀芯弹簧采用不锈钢材料制作，同时，该不锈钢材料可以在600℃的
高温条件下使用。可选地，阀板表面喷焊镍基合金，以实现阀板、阀板复位弹簧5和平衡阀芯
弹簧耐冲刷、耐气蚀和耐高温的功能。
本实施例提供的井下开关装置根据井下温度、压力、流体工况，能够满足600℃的
高温，并且井下开关装置的阀板复位弹簧和平衡阀芯弹簧可在井下高温高压环境下正常使
用，扩展了井下开关装置的适用范围。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽
管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。