洗井工具及其阀芯总成
技术领域
本实用新型涉及洗井工具及其阀芯总成。
背景技术
在油田油水井修井作业起下管柱过程中，由于地层压力的作用，井筒内高压的油气水流体会通过油管溢出或喷出地面，连续不断流体的喷出会造成环境污染事件，导致修井作业施工无法继续进行。常规做法是采用压井的方法进行处置，用高密度压井液置换井内低密度流体，通过压井方式利用井筒流体液柱压力平衡地层压力，阻止井筒内高压的油气水流体从油管溢出或喷出地面，实现清洁修井作业，但是这种处置方式会造成施工成本增加和地层污染。使用油管内堵塞工具可以实现油管防喷，但遇到需要清洗井筒必须进行洗井的工序则无法进行，目前本行业尚无成熟可靠的防喷洗井技术解决这一技术难题。
公告号为CN2811545Y 的中国专利公开了一种管柱防溢正反洗井装置，其结构原理是装置防溢本体上设有常开通孔，通过常开通孔的限流作用，延长油管流满的时间，避免油管喷溢现象。解决的主要问题是通过工具上均布的常开限流通孔，下管柱时限制进入油管内压井液流量，主要适用于不含气体（如水井）的压井液防喷防溢，由于通孔的限流作用导致无法大排量洗井，含气的压井液会通过常开的限流通孔进入油管造成井喷，因此无法解决油井和气井的防喷防溢难题。
公布号为CN104453753A的中国专利公开了一种正反洗井油管防溢工具，其结构原理同上述公告号为CN2811545Y 的中国专利中的管柱防溢正反洗井装置的结构原理，也是通过工具防溢本体上常开通孔的限流，延长油管液体充满的时间，以保证下管柱时油管不产生喷溢现象，适用于不含气体（如水井）作业施工井的压井液防喷防溢，不能解决油井和气井的防喷防溢难题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种洗井工具，以解决现有洗井工具中的常开限流孔导致油气进入油管而出现防喷防溢难题的问题；本实用新型的目的还在于提供一种洗井工具的阀芯总成，以解决现有洗井工具中阀总成的的常开限流孔导致油气进入油管而出现防喷防溢难题的问题。
本实用新型中的洗井工具采用如下技术方案：
洗井工具包括工具主体，工具主体具有内腔，工具主体的上端和下端分别设有上端开口和下端开口，上端开口和下端开口均与内腔相通；
阀芯总成，阀芯总成设置在所述内腔内，可在内腔内上下活动；
阀芯总成的外周面与所述内腔的内壁之间设有过流通道，阀芯总成的底部设有底部密封结构；
工具主体的底部设有阀芯密封座，所述下端开口贯通所述阀芯密封座；
阀芯总成的顶部与工具主体之间设有阀芯复位弹簧，阀芯复位弹簧用于将阀芯总成向下顶压到阀芯密封座上，以阻断所述过流通道的底端与所述下端开口；
阀芯总成包括阀芯主体，阀芯主体为中空结构，具有上下贯通的阀芯通道，所述阀芯通道与所述上端开口和下端开口上下对应；
阀芯通道的顶部与所述过流通道相通；
阀芯通道包括阀腔，阀腔顶部设有阀座，阀腔内设有阀芯密封件，阀芯密封件用于与阀座密封配合；
阀芯密封件的外周面与阀腔的内壁之间设有过流间隔，并且/或者，阀芯密封件上设有内部通道；
所述阀芯密封件上下活动设置，其下方设有密封件复位弹簧，密封件复位弹簧用于将阀芯密封件顶压到阀座上以阻断阀芯通道。
采用上述技术方案，阀芯通道与内腔、上端开口、下端开口形成正循环通道，过流通道与内腔、上端开口、下端开口形成反循环通道，实现正、反循环洗井；当洗井工具不在洗井状态时，阀芯总成顶压在阀芯密封座上阻断过流通道，阀芯密封件顶压在阀座上阻断阀芯通道，与现有技术中设有常开限流孔的洗井工具相比，能够实现防喷防溢。
进一步的，所述阀芯总成与工具主体之间设有引导结构，引导结构用于使阀芯总成与工具主体对中布置。
采用上述技术方案，引导结构便于将阀芯总成与工具主体对中安装，使阀芯通道与工具主体的上端开口、下端开口位置相对应，从而更好地保证阀芯密封件与阀座密封配合，改善通流性能。
进一步的，所述阀芯总成的底端设有锥台段，锥台段的上端直径大于下端直径；所述阀芯密封座上设有引导斜面，所述引导结构由引导斜面和锥台段形成。
采用上述技术方案，引导结构由引导斜面和锥台段形成，结构简单，制造方便，也有利于改善通流性能。
进一步的，所述阀芯主体的顶部设有弹簧扶正柱，弹簧扶正柱供阀芯复位弹簧套设；弹簧扶正柱上设有径向通孔，径向通孔用于连通阀芯通道与过流通道。
采用上述技术方案，弹簧扶正柱有利于保持阀芯复位弹簧的位置，保证阀芯复位弹簧的复位作用；弹簧扶正柱上设有径向通孔，提高通流能力，保证流体能够从过流通道进入到阀芯通道，再从阀芯通道流出上端开口。
进一步的，所述阀芯密封件为密封球，密封球的直径小于阀腔的内径，与阀腔的内壁之间形成所述过流间隔。
采用上述技术方案，结构简单可靠，密封效果好。
进一步的，所述工具主体由上接头和下接头对接形成，上接头和下接头螺纹连接固定。
采用上述技术方案，结构简单可靠，易于拆装。
本实用新型中的洗井工具的阀芯总成采用如下技术方案：
洗井工具的阀芯总成，其底部设有底部密封结构，底部密封结构用于与洗井工具的工具主体底部设置的阀芯密封座密封配合；
洗井工具的阀芯总成包括阀芯主体，阀芯主体为中空结构，具有上下贯通的阀芯通道；
阀芯通道包括阀腔，阀腔顶部设有阀座，阀腔内设有阀芯密封件，阀芯密封件用于与阀座密封配合；
阀芯密封件的外周面与阀腔的内壁之间设有过流间隔，并且/或者阀芯密封件上设有内部通道；
所述阀芯密封件上下活动设置，其下方设有密封件复位弹簧，密封件复位弹簧用于将阀芯密封件顶压到阀座上以阻断阀芯通道。
采用上述技术方案，在使用具有该阀芯总成的洗井工具时，阀芯通道与洗井工具的内腔、上端开口、下端开口形成正循环通道，阀芯总成外周面与洗井工具内腔的内壁之间的环形间隙形成过流通道，过流通道与洗井工具的内腔、上端开口、下端开口形成反循环通道，实现正、反循环洗井；当洗井工具不在洗井状态时，阀芯总成顶压在洗井工具的阀芯密封座上阻断过流通道，阀芯密封件顶压在阀座上阻断阀芯通道，与现有技术中设有常开限流孔的洗井工具相比，能够实现防喷防溢。
进一步的，所述阀芯主体的顶部设有弹簧扶正柱，弹簧扶正柱供洗井工具的阀芯复位弹簧套设；弹簧扶正柱上设有径向通孔，径向通孔将阀芯主体外周面与洗井工具内腔形成的环形空隙连通阀芯通道。
采用上述技术方案，弹簧扶正柱有利于保持洗井工具的 阀芯复位弹簧的位置，保证阀芯复位弹簧的复位作用；弹簧扶正柱上设有径向通孔，提高通流能力。
进一步的，所述阀芯密封件为密封球，密封球的直径小于阀腔的内径，与阀腔的内壁之间形成所述过流间隔。
采用上述技术方案，结构简单可靠，密封效果好。
进一步的，所述阀芯总成的底端设有锥台段，锥台段的上端直径大于下端直径；所述锥台段用于与适配的阀芯密封座上的引导斜面配合，以引导阀芯总成与洗井工具的工具主体对中布置。
采用上述技术方案，引导结构便于将阀芯总成与洗井工具的工具主体对中安装，使阀芯通道与洗井工具的工具主体的上端开口、下端开口位置相对应，从而更好地保证阀芯密封件与阀座密封配合，从而改善通流性能。
上述各优选的技术方案可以单独采用，在能够组合的情况下也可以将两个以上方案任意组合，组合形成的技术方案此处不再具体描述，以此形式包含在本专利的记载中。
附图说明
图1是本实用新型中洗井工具的结构示意图；
图2是本实用新型中阀芯总成与阀芯复位弹簧的配合结构示意图；
图3是图1中上阀体的结构示意图。
图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为：
1-上接头，2-阀芯密封座，3-密封件复位弹簧，4-密封球，5-球座，6-上阀体，7-阀芯复位弹簧，8-内腔，9-阀芯通道，10-阀腔，11-下阀体，12-弹簧扶正柱，13-阀芯总成，14-锥台段，15-引导斜面，16-径向通孔，17-过流通道，18-下接头，19-上端开口，20-下端开口，21-阀口。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，本实用新型的具体实施方式中可能出现的术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由可能出现的语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
本实用新型中洗井工具的实施例1：
如图1和图2所示，洗井工具包括阀芯总成13、阀芯复位弹簧7和工具主体，工具主体包括上接头1和下接头18，阀芯复位弹簧7套设在阀芯总成13上一并安装在工具主体内。
为表述方便，以图1的上下方向为洗井工具的上下方向。
上接头1整体为中空圆柱体，其上部设有上端开口19，用于连接油管。上接头1的内部具有沿轴向上下贯通的通道，并且上接头1内部的中间位置设有缩径段，使上接头1内部具有上下两个台阶面。上接头1的下部设有一段内螺纹。
下接头18整体为中空圆柱体，其下部设有下端开口20，用于连接井下工具。下接头18的内部具有沿轴向上下贯通的通道，下接头18内部的中间位置设有缩径段，形成阀芯密封座2。下接头18的上部设有一段外螺纹，用来与上接头1下部的内螺纹连接。
上接头1的缩径段以下的空腔与阀芯密封座2上部的空腔共同形成内腔8，阀芯总成13安装在内腔8中。
阀芯总成13包括阀芯主体，阀芯主体整体为中空圆柱体，由上阀体6、球座5和下阀体11叠放在一起组成，上阀体6、球座5共同形成阀座。上阀体6、球座5和下阀体11其内部均具有沿轴向上下贯通的通道，且上下位置对应，用于形成阀芯通道9。阀芯通道9贯穿球座5的部分形成阀口21。
下阀体11内部的通道具有上不同内径的两段，上段的内径大于下段的内径，在其内部设有台阶面，并且下阀体11的上段的内径大于球座5内部通道的内径。
阀芯通道9的下部为阀腔10，阀腔10由下阀体11与球座5之间的空腔形成，阀腔10内设有阀芯密封件，本实施例中的阀芯密封件为密封球4，密封球4与阀腔10的内壁之间具有间隙，以形成过流间隔。阀腔10内还设有密封件复位弹簧3，密封件复位弹簧3位于下阀体11台阶面的上部，密封球4位于密封件复位弹簧3的上部，密封球4能够在阀腔10内上下活动，密封件复位弹簧3用于将密封球4顶压到球座5上，封堵阀口21以阻断阀芯通道9。
如图1和图3所示，上阀体6的上部设有弹簧扶正柱12，供阀芯复位弹簧7套设在上面。阀芯复位弹簧7和阀芯总成13安装在内腔8内，阀芯总成13能在内腔8内上下活动。阀芯复位弹簧7上部抵在上接头1下部的台阶面上，并将阀芯总成13向下顶压到阀芯密封座2上，其中阀芯密封座2上表面为密封台面，阀芯总成13的底部的端面为密封端面，用于实现阀芯密封座2和阀芯总成13之间的密封。
阀芯总成13的外周面与上接头1、下接头18之间具有环形间隔，以形成过流通道17。弹簧扶正柱12上设有径向通孔16，径向通孔16用于连通阀芯通道9和过流通道17。
阀芯总成13的底端设有锥台段14，锥台段14的上端直径大于下端直径，下接头18上设有引导斜面15，锥台段14与引导斜面15配合形成引导结构，用于阀芯总成13与工具主体对中布置，从而使得阀芯通道9与上端开口19、下端开口20上下对应，以提高通流性能。
组装时，下阀体11放置在在阀芯密封座2上，锥台段14与引导斜面15配合使下阀体11居中放置，并且对下阀体11的下端部在径向方向上进行限位。密封件复位弹簧3和密封球4依次放入下阀体11内，密封球4坐落在密封件复位弹簧3上。球座5放置在密封球4上面，在密封件复位弹簧3的弹力作用下，密封球4的上弧面与阀口21的下口沿紧密贴合，从而对球座5在径向方向上进行限位。阀芯复位弹簧7套在弹簧扶正柱12上，一并放置在球座5。将上接头1和下接头18螺纹连接，上接头1的缩径段下压阀芯复位弹簧7，使得阀芯总成13向下顶压在阀芯密封座2上，实现密封的同时也使得阀芯总成13的各个组件能够保持相对位置，从而形成一个完整的洗井工具。
使用时，将洗井工具连接到油管上，下井过程中，密封球4在密封件复位弹簧3的作用下与球座5保持密封状态，阀芯总成13的密封端面与阀芯密封座2的密封台面在阀芯复位弹簧7的作用下保持密封，从而实现油管防喷防溢的目的。正循环洗井时，洗井液的压力作用在密封球4的上球面，随着压力升高，密封件复位弹簧3被压缩，使得密封球4离开球座5，打开阀芯通道9，阀芯通道9与上端开口19、下端开口20构成正循环通道实现正循环洗井。反循环洗井时，洗井液压力作用在密封球4的下球面，随着压力升高，阀芯复位弹簧7被压缩，阀芯总成13的下端面离开阀芯密封座2的密封台面，使洗井液从下端开口20进入过流通道17，经过流通道17从上端开口19流出，从而形成反循环通道实现反循环洗井。洗井结束后，密封件复位弹簧3和阀芯复位弹簧7复位，使洗井工具保持在防喷防溢状态。
本实用新型中洗井工具的实施例2，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中阀芯密封件的外周面与阀腔的内壁之间设有过流间隔，而本实施例中，阀芯密封件的外周面与阀腔的内壁之间没有间隙，阀芯密封件上开设有通流孔，通流孔与阀芯通道阀口上下位置错开，通流孔位于阀芯通道的外侧。
本实用新型中洗井工具的实施例3，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中阀芯密封件的外周面与阀腔的内壁之间设有过流间隔，而本实施例中，阀芯密封件的外周面与阀腔的内壁设有过流间隔，并且，阀芯密封件上开设有通流孔，通流孔与阀芯通道阀口上下位置错开，通流孔位于阀芯通道的外侧。
本实用新型中洗井工具的实施例4，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中引导结构由阀芯密封座上的引导斜面和阀芯总成底端的锥台段形成，而本实施例中，阀芯总成的下端部为半球状，对应的阀芯密封座上设有半球形的凹陷，用来形成引导结构。
本实用新型中洗井工具的实施例5，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中阀芯密封座的上表面为密封台面，阀芯总成底部的端面为密封端面，用来形成密封结构，而本实施例中，阀芯密封座上设有密封垫片，用于阀芯总成底部的端面为密封端面配合形成底部密封结构。
本实用新型中洗井工具的实施例6，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中阀芯密封件为密封球，而本实施例中，阀芯密封件为锥台形，相配合的阀座上的孔为锥形孔。
本实用新型中洗井工具的实施例7，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中弹簧扶正柱上设有径向通孔，径向通孔用于连通阀芯通道与过流通道。而本实施例中，弹簧扶正柱的顶部开有过流槽，过流槽上下延伸、径向贯通，用于连通阀芯通道与过流通道。
本实用新型中洗井工具的实施例8，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中上阀体上设有弹簧扶正柱，弹簧扶正柱供阀芯复位弹簧套设，而本实施例中，上阀体上部设有弹簧环形定位槽，供阀芯复位弹簧插设在其中。
本实用新型中洗井工具的实施例9，本实施例与实施例1的不同之处在于，实施例1中上阀体、球座和下阀体叠放在一起，通过阀芯复位弹簧的弹力保持相对位置，而本实施例中，上阀体、球座和下阀体通过螺纹连接固定在一起。在其他实施例中，上阀体、球座和下阀体也可以通过焊接连接在一起。
本实用新型中洗井工具的阀芯总成的实施例：
本实施例中洗井工具的阀芯总成的结构与上述洗井工具的实施例1至9的任一实施例中记载的阀芯总成结构相同，故此处不再具体说明。
以上所述，仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，本申请的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本申请的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本申请的保护范围内。
