技术领域
[0001] 本发明属于石油天然气测试设备技术领域，涉及一种深水井作业的油管试压阀。
相关背景技术
[0002] 在深水及超深水测试技术领域，管柱试压阀是一种非常重要的测试工具。由于井深且测试管柱长，管柱的密封性要进行可靠的检测避免作业失败造成严重的经济损失及安全风险。
[0003] 球阀式试压阀无法自动灌浆，需要由井口向球阀以上灌液，所以采用效率更高的挡板阀结构。挡板阀可实现自动灌浆，球阀式为保证球体通径尺寸，相同规格下，挡板阀的耐压强度更高。
[0004] 由于具有自动灌浆的功能，阀在下入过程中，阀板以下流体会冲开阀板灌入阀板以上，整个下钻过程中会多次反复开启阀板。现有阀板采用金属配合密封，反复多次开合容易出现泄漏，影响管柱以上密封性的判断。
[0005] 研发并实现多功能的油管试压阀，以更好地提高作业效率，提升作业成功率，降低生产维护成本，提升综合竞争力。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0033] 实施例1
[0034] 如图1‑4所示，本发明提供一种深水井作业的油管试压阀，包括阀外筒9、关闭机构，阀外筒9内腔设有连接套10，连接套10一端通过关闭机构连接有阀板13，用于闭合连接套10；阀板13一侧还设有阀板密封座15，用于与阀板13形成密封结构；
[0035] 还包括动力机构，动力机构设置为控制阀板13打开；
[0036] 还包括锁定机构，锁定机构设置为对阀板13进行限位使阀板13处于常开状态。
[0037] 现有技术中，试压阀在下钻过程中阀板反复开合撞击阀座，不利于密封面保护；阀板开启后流体会通过芯轴上的开槽口冲刷阀板。本发明通过设置关闭机构对阀板13进行闭合，避免其在无压状态下造成阀板13晃动，通过动力机构将阀板13打开并隔离流体冲蚀，通过锁定机构将阀板13限位到常开状态，解决了现有技术中油管试压阀在下入过程中会多次反复开启阀板导致阀板密封性不严的技术问题。
[0038] 实施例2
[0039] 在实施例1的基础上，如图5所示，关闭机构包括设在连接套10上的扭转螺旋弹簧11，阀板13通过固定转销12与扭转螺旋弹簧11连接。
[0040] 动力机构包括动力外筒18，动力外筒18与阀外筒9卡接，动力外筒18伸入阀外筒9的一端与阀板密封座15之间抵接有连接短节16；
[0041] 动力外筒18内设有相互卡接的流管心轴17和动力心轴20，动力心轴20伸入阀外筒9内腔，动力外筒18周向开有通孔，用于通过外部压力带动动力心轴20进一步带动流管心轴
17向着阀板13运动以开启阀板13。
[0042] 动力心轴20插入动力外筒18内孔形成了上部空气室，动力外筒18、动力心轴20和下接头26形成了下部空气室，上述形成了空气室机构，空气室结构保证动力心轴20在井下操作由环空压力产生动力源时，动力心轴20具有压差面。
[0043] 动力外筒18周向开有通孔处设置有爆破片21，防止阀板13提前意外开启，增加开启锁定机构，防止意外或空气室泄露造成阀板13关闭。通过环空加压击穿爆破片21，环空流体压力推动动力心轴20进一步推动流管心轴17开启阀板13。
[0044] 流管心轴17靠近阀板13的一端设置为与阀板13非密封区域相切的圆弧结构，以防止工具动作时流管心轴17因运动速度过快，撞击阀板13造成损伤变形。
[0045] 流管心轴17根据阀板13规格和密封区域对流管心轴17前端进行相匹配的相切圆弧面设计，可以在阀开启的整个过程，使流管心轴17端部与密封区域无接触，解决了流管心轴17开启阀板13对密封面的接触划伤问题，避免了现有技术中心轴平端面和小圆弧对阀板密封面不可避免的划伤。具体的，流管心轴17在阀板13开启至90°过程中，与密封区域完全隔离无接触，最大程度避免了普通流管心轴对密封区域接触划伤的风险；流管心轴17为完整圆柱面设计，与现有技术中导向槽设计不同，本发明中流管心轴17运动至上部载体4的台阶内孔，隔离流体与关闭阀板、阀座等部位，消除流体对关键部件的冲蚀。
[0046] 油管试压阀还包括设置在阀外筒9两端的数据模块，数据模块包括第一数据模块和第二数据模块；
[0047] 第一数据模块包括与阀外筒9卡接的上部载体4，上部载体4上设有压力温度采集器5，压力温度采集器5连接有管柱内监测转接头7或管柱外监测转接头8，上部载体4远离阀外筒9的一端套接有线圈安装短节2，线圈安装短节2远离上部载体4的一端套接有上接头1，上接头1和线圈安装短节2之间设有感应线圈3；
[0048] 第二数据模块包括与动力外筒18卡接的下接头26，动力心轴20远离流管心轴17的一端伸入下接头26内腔，下接头26伸入动力外筒18与分体式锁块24抵接，下接头26远离动力外筒18的一端套接有线圈安装短节2，线圈安装短节2伸入下接头26内，线圈安装短节2和下接头26之间设有感应线圈3，线圈安装短节2内腔卡接有下部载体27，下部载体27上设有压力温度采集器5，压力温度采集器5连接有管柱内监测转接头7或管柱外监测转接头8，通过螺钉6将管柱内监测转接头7或管柱外监测转接头8安装在上部载体4和下部载体27上。
[0049] 本发明中第一数据模块和第二数据模块在地面可以同步直读试压阀关闭机构上、下管柱内的实时压力和温度，同步直读管柱外压力和温度；当管柱进行试压时，由此最具时效性的判断出是阀板13以上管柱泄漏还是阀板13部位泄漏，解决了对试压阀部位与井口压力传导滞后无法正确准确判断管柱泄漏的问题。
[0050] 地面直读井下压力和温度数据，可及时准确的判断出井底状况，在阀开启前，通过直读阀上、下压差数据，判断管柱试压结果的可靠性及排查阀板13自身存在的泄漏；解决了井下管柱与阀板13部位泄漏原因不确定的问题。
[0051] 动力心轴20与动力外筒18和下接头26之间为双密封结构。
[0052] 增强阀板在低压状态密封性，加大阀板密封接触面积。动力心轴20与地层流体接触的密封部位采用双槽密封，第一道用于承受绝对压差，第二道用于在绝对压力下提高可靠性，解决了密封圈隔离空气室易泄漏的风险。
[0053] 实施例3
[0054] 在实施例2的基础上，如图6所示，锁定机构包括设置在动力心轴20周向的限位固定套23，限位固定套23侧壁与动力外筒18内壁抵接，限位固定套23和动力心轴20之间连接有剪切销钉22；
[0055] 动力心轴20周向还设有分体式锁块24，分体式锁块24上设有拉簧25，动力心轴20外壁上设有与分体式锁块24相配合的锁定槽。
[0056] 锁定机构保证了流管心轴17开启阀板13后的状态锁定，对空气室密封部位进行了安全性设计，解决了空气室泄漏造成流管心轴17震荡下行关断通径的风险。
[0057] 连接短节16靠近动力外筒18的一端设置有花键槽，动力外筒18靠近连接短节16的一端设置有花键，花键和花键槽设置为接触配合。
[0058] 流管心轴17与动力心轴20无导向结构设计，将弧形的流管心轴17与阀板13对应性设计在关闭机构与动力外筒18的配合中。根据弧形流管心轴17安装在动力外筒18中后，将关闭机构与弧形流管心轴17对正后，通过关闭机构中密封座连接短节16下端花键槽内插入动力外筒18上端部的花键。以此代替在流管心轴17上设计导向槽的结构，使流管心轴17心轴外圆完整，解决了开槽流管心轴17在流体冲刷作用下对阀板13产生不利的冲蚀。
[0059] 阀板密封座15密封面为金属面，金属面上卡接有非弹密封圈14，非弹密封圈14设置为与阀板13形成密封结构。
[0060] 本发明阀板13由单一的平面金属密封改进为金属+非弹密封件双重密封，闭合时与非弹性密封件接触，缓解冲击作用力。非弹密封圈14优先于金属面密封接触，降低阀板13在井下自动灌注时反复开关造成对阀板13密封面的冲击碰撞。在低压密封时，会优先与非弹密封圈14挤压密封，高压时，将非弹密封圈14挤压至金属面后，产生双密封功能，解决了低压阀板13密封易失效的问题。
[0061] 本发明深水井作业的油管试压阀的工作原理为：
[0062] 数据模块工作原理：压力温度采集器5检测管柱内/管柱外压力和温度，将数据通过发射器向上无线传输至地面接收系统，若井深过深，则在管柱中部按需增加中继器。
[0063] 关闭机构双密封原理：阀板密封座15采用非弹高分子密封件，即非弹密封圈14和高精度研磨后的金属密封面。阀板13采用金属密封面，阀板13闭合后，会优先与非弹密封圈14接触，在阀板13自重、扭转螺旋弹簧11初始扭矩和阀板13以上的流体压力作用下实现低压密封。当阀板13以上为高压时，非弹密封圈14允许微小的弹性变形，阀板13在独有的腰形销孔向下运动至阀板13与金属密封面接触密封，由此产生双密封。
[0064] 隔离机构原理：当动力心轴20运动到上限位与缓冲垫19接触，流管心轴17前段插入上部载体4下端的台阶内孔中，上述形成了隔离结构；阀板13开启后，流管心轴17向上运动至上部载体4台阶内孔中，流管心轴17将阀板13与通径完全隔离，这样会保护地层流体不会直接冲刷阀板13，流管心轴17在流体冲刷时将阀板13、阀座双密封面与流体隔离。在流管心轴17顶开阀板13的过程中，流管心轴17前段特殊的弧面设计，使流管心轴17不会与阀板13实际密封区域接触，避免划伤密封面造成泄漏。
[0065] 锁定机构工作原理：初始通过预设剪切销钉22约束动力心轴20，带爆破片21打破，流体压力操作动力心轴20上行，上行至限位后，分体式锁块24在拉簧25的收紧力下落入动力心轴20的锁定槽内，在分体式锁块24斜面与下接头26反向斜面接触下，使分体式锁块24向内收紧夹持动力心轴20锁定槽，分体式锁块24的厚度卡在动力心轴20与下接头26之间，由此将阀板13锁定在开启位置。开启试压阀原理：通过管柱外环空加压，将爆破片21打破，压力进入下部空气室，通过液压力将动力心轴20向上推动，动力心轴20上端的流管心轴17通过上端弧面推开阀板13。
