球座结构的制作方法

1.本实用新型涉及石油固井工具技术领域，具体而言，涉及一种球座结构。


背景技术：

2.在尾管悬挂固井作业中，当悬挂器下入到设计的井深处时，要实现坐挂、坐封就需要通过管内憋压来实现，这时就需要从井口投球并与球座配合。按照施工设计，在管柱上连接好了球座，并下入井中相应位置，悬挂器下到位后，向井中投球，球落座于球座压紧后，实现管内密封，此时打压，压力传递到悬挂器液缸内，即可使得悬挂器卡瓦伸出卡住套管，实现坐挂。
3.现有技术中，通常将球座设计在井底附近，因为球座也集成了碰压座的功能，胶塞顶替到球座位置的时候，实现碰压，球座以下形成水泥塞，水泥塞的高度往往只有几十米，因此球座的位置离井底较近，球座与悬挂器为两个单独部分分别下入井中。
4.但是现场作业中，如图6所示，其示出了水平井井口400，悬挂器200往往会下在井的中部位置作业，而球座300下在井底附近，两者之间的距离最远可达几千米，油气井一般靠近井口位置井斜较小，随着深度增加井可能会逐渐趋于水平即水平井段，当球到达水平井段时，球自身的重力就不会成为其落座的助力，反而会阻碍其精确落座，甚至不会落座，即使落座也可能因为球在长距离的运动过程中出现磕碰导致球的表面不平，或携带杂质导致球与球座无法实现完美密封效果，以至于后续打压存在泄漏风险，造成打压不稳定甚至打不起压力等风险。
5.并且，由于球运动距离长，使得球落座的时间也相应较长，井越深，球落座的时间越长，地面等待时间就越长，极大的降低施工效率。
6.传统作业中的球座往往是一次性的，实现坐封功能后无法取出，后续作业还需要将其钻除。每次作业都会使用一个球座，也会在一定程度上增加施工成本。


技术实现要素：

7.本实用新型的主要目的在于提供一种球座结构，以解决现有技术中的液压球落座的时间较长的问题。
8.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种球座结构，其包括：接头组件，接头组件的第一端和第二端分别用于与送入工具和尾管胶塞连接，接头组件具有条形通道和与条形通道连通的避让空间，避让空间沿条形通道的径向位于条形通道的一侧；球座组件，球座组件包括阀板，阀板绕预设轴线可转动地设置，以使阀板具有位于条形通道内以对液压球形成止挡的止挡状态和位于避让空间内以远离条形通道的避让状态；预设轴线与条形通道的延伸方向垂直并与条形通道的径向垂直；其中，球座结构用于穿设在悬挂器内。
9.进一步地，球座组件还包括球座本体，球座本体设置在条形通道内并具有与条形通道连通的让位通孔；阀板与球座本体转动连接，当阀板处于止挡状态时，阀板设置在让位通孔内。
10.进一步地，球座结构还包括多个剪钉，多个剪钉沿让位通孔的周向间隔分布，各个剪钉穿设在球座本体和处于止挡状态的阀板上，以当液压球的压力达到预定压力值时，多个剪钉均被剪断。
11.进一步地，球座结构还包括止回部，止回部设置在条形通道内，并用于与处于止挡状态的阀板抵接；沿条形通道的径向凸设在止回部上的凸出部，当阀板由止挡状态向避让状态转动时，止回部沿条形通道的延伸方向运动，以使凸出部与球座本体限位抵接，并使止回部与处于避让状态的阀板抵接。
12.进一步地，球座结构还包括：阀板的一个端面和外周面之间设置有台阶结构，止回部抵接在台阶结构处；和/或止回部为筒状结构，止回部的内壁和阀板之间设置有第一密封圈。
13.进一步地，球座结构还包括：弹性件，弹性件沿条形通道的延伸方向可伸缩地设置，弹性件的第一端与接头组件的内壁连接，弹性件的第二端抵接在凸出部上。
14.进一步地，接头组件的内壁凸设有第一凸起部，弹性件的第一端抵接在第一凸起部上。
15.进一步地，接头组件包括：呈筒状的第一接头；呈筒状的第二接头，第二接头的筒腔包括第一腔段和第二腔段，第二接头通过第一腔段套设在第一接头的外侧，第一接头的筒腔和第二腔段共同形成条形通道；球座组件和避让空间均设置在第二腔段内。
16.进一步地，第二腔段的内壁上凸设有第二凸起部，沿条形通道的延伸方向，球座组件设置在第一接头和第二凸起部之间。
17.进一步地，接头组件的第一端具有与条形通道连通的连接孔，连接孔的孔壁上设置有第二内螺纹，以与送入工具螺纹连接；和/或接头组件的第二端的外壁上设置有第二外螺纹，以与尾管胶塞螺纹连接。
18.应用本实用新型的技术方案，球座结构包括接头组件和球座组件，接头组件的第一端和第二端分别用于与送入工具和尾管胶塞连接，接头组件具有条形通道和与条形通道连通的避让空间，避让空间沿条形通道的径向位于条形通道的一侧；球座组件包括阀板，阀板绕预设轴线可转动地设置，以使阀板具有位于条形通道内以对液压球形成止挡的止挡状态和位于避让空间内以远离条形通道的避让状态；即当阀板处于止挡状态时，阀板设置在条形通道内，液压球位于条形通道内并处于阀板的一侧，以使阀板对液压球形成止挡作用，进而实现液压球的坐封；当阀板从止挡状态转动至避让状态时，阀板转动至避让空间内，阀板远离条形通道，以使条形通道形成通径，且阀板对液压球不再形成止挡，进而使液压球可以沿条形通道滚动；预设轴线与条形通道的延伸方向垂直并与条形通道的径向垂直；其中，球座结构用于穿设在悬挂器内。
19.本技术的球座结构穿设在悬挂器内，由于悬挂器通常设置在井内中部位置，这样可以极大地缩短井口(即投球位置)与球座结构的球座组件之间的距离，进而使得液压球从井口投球后可以快速地到达条形通道内并进行落座，极大地节约液压球到达条形通道内的时间，提高了施工效率，解决现有技术中的液压球落座的时间较长的问题。
附图说明
20.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用
新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
21.图1示出了根据本实用新型的球座结构的结构示意图，其中，球座结构的阀板处于止挡状态；
22.图2示出了图1中的球座结构的阀板处于避让状态的结构示意图；
23.图3示出了图1中的球座结构的a-a处的剖视图；
24.图4示出了图1中的球座结构的b-b处的剖视图；
25.图5示出了悬挂器设置在井内的结构示意图；其中，本实用新型的球座结构穿设在悬挂器内；
26.图6示出了现有技术中的球座与悬挂器的配合结构示意图。
27.其中，上述附图包括以下附图标记：
28.100、球座结构；
29.10、接头组件；11、第一接头；111、第一凸起部；12、第二接头；122、第二腔段；123、第二凸起部；13、条形通道；14、避让空间；15、连接孔；
30.20、球座组件；21、阀板；211、台阶结构；212、限位孔；22、球座本体；221、让位通孔；222、第二穿设孔；23、导向部；25、销轴；
31.30、剪钉；40、止回部；41、凸出部；51、第一密封圈；52、第二密封圈；53、第三密封圈；54、第四密封圈；60、弹性件；70、紧固件；
32.200、悬挂器；300、球座；400、水平井井口。
具体实施方式
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
34.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.本实用新型提供了一种球座结构100，请参考图1至图5，球座结构100包括接头组件10 和球座组件20，接头组件10的第一端和第二端分别用于与送入工具和尾管胶塞连接，接头组件10具有条形通道13和与条形通道13连通的避让空间14，避让空间14沿条形通道13的径向位于条形通道13的一侧；球座组件20包括阀板21，阀板21绕预设轴线可转动地设置，以使阀板21具有位于条形通道13内以对液压球形成止挡的止挡状态和位于避让空间14内以远离条形通道13的避让状态；即当阀板21处于止挡状态时，阀板21设置在条形通道13内，液压球位于条形通道13内并处于阀板21的一侧，以使阀板21对液压球形成止挡作用；当阀板21从止挡状态转动至避让状态时，阀板21转动至避让空间14内，阀板21远离条形通道 13，以使条形通道13形成通径，且阀板21对液压球不再形成止挡，进而使液压球可以沿条形
通道13滚动；预设轴线与条形通道13的延伸方向垂直并与条形通道13的径向垂直；其中，球座结构100用于穿设在悬挂器200内。
37.需要说明的是，条形通道13的延伸方向与接头组件10的第一端和第二端分布方向平行，条形通道13的径向与条形通道13的延伸方向垂直。
38.需要说明的是，由于避让空间14沿条形通道13的径向位于条形通道13的一侧，故阀板 21从止挡状态转动90度即可转动至避让状态。
39.具体地，阀板21具有限位孔212，当阀板21处于止挡状态时，液压球的至少部分卡设在限位孔212内；沿条形通道13的延伸方向，限位孔212贯穿阀板21的两个端面；这样，在投球之前，并当阀板21处于止挡状态时，限位孔212的两端均与条形通道13连通，进入条形通道13的液体可以经过限位孔212；在投球之后，液压球的至少部分卡设在限位孔212内，液压球对限位孔212对形成密封封堵作用，此时进入条形通道13的液体不再能够经过限位孔 212。
40.具体地，悬挂器200为尾管悬挂器。
41.如图6所示，现有技术中球座300与悬挂器通常是分开设置的，二者之间的距离最远可达几千米，这不利于液压球的落座效果和效率；如图5所示，本技术的球座结构100穿设在悬挂器200内，由于悬挂器200通常设置在井内中部位置，这样可以极大地缩短井口(即投球位置)与球座结构100的球座组件20之间的距离，进而使得液压球从井口投球后可以快速地到达条形通道13内并进行落座，极大地节约液压球到达条形通道13内的时间，提高了施工效率，解决现有技术中的液压球落座的时间较长的问题。
42.具体地，送入工具的至少部分穿设在悬挂器200内并与悬挂器200连接，以使球座结构 100通过送入工具与悬挂器200连接；尾管胶塞的至少部分穿设在悬挂器200内。
43.具体实施过程中，通常先使送入工具与球座结构100连接，并使球座结构100与尾管胶塞连接；再使球座结构100随送入工具一同穿设在悬挂器200内；送入工具、球座结构100、尾管胶塞以及悬挂器200的组装均在地上完成；在井中丢手后，悬挂器200和尾管胶塞继续留在井中，球座结构100与尾管胶塞拆离，送入工具与悬挂器200拆离，球座结构100随送入工具一同从井中出来，球座结构100维护保养后可以重复使用，进而降低使用成本。
44.可选地，送入工具为条状结构，送入工具的一端与接头组件10的第一端连接，送入工具的另一端从悬挂器200内穿出。
45.需要说明的是，如图5所示，图5示出了水平井井口400，对于井斜较大的井或者水平井，本技术的球座结构100可以相对比较靠近水平井井口400，即球座结构100所处位置的井斜不是特别大，此时投球，液压球自身重力可以成为其落座的助力，避免了球无法落座的风险；其中，井斜是指油水井中某点中轴线与地球铅垂线的夹角，井斜角越小，井越接近竖直状态。
46.具体地，尾管胶塞为筒状结构，尾管胶塞的腔体与条形通道13连通。
47.具体地，当阀板21位于避让空间14内时，阀板21与接头组件10的内壁接触。
48.在本实施例中，球座组件20还包括球座本体22，球座本体22设置在条形通道13内并具有与条形通道13连通的让位通孔221；阀板21与球座本体22转动连接，即阀板21与球座本体22连接并相对球座本体22绕预设轴线可转动地设置；当阀板21处于止挡状态时，阀板21 设置在让位通孔221内。
49.具体地，球座组件20还包括销轴25，销轴25固定穿设在球座本体22上，阀板21可传动地套设在销轴25上，销轴25的中心轴线形成预设轴线，以实现阀板21和球座本体22之间的转动连接。
50.具体地，沿条形通道13的延伸方向，让位通孔221贯穿球座本体22的两个端面。
51.具体地，球座本体22的外壁与接头组件10的内壁接触，球座本体22和接头组件10之间设置有第三密封圈53；球座本体22的外周壁上设置有第三环形凹槽，第三密封圈53设置在第三环形凹槽内。
52.具体地，球座组件20还包括与球座本体22连接的导向部23，沿条形通道13的延伸方向，导向部23位于球座本体22的靠近接头组件10的第二端部的一侧，且导向部23沿条形通道 13的延伸方向延伸设置，以当阀板21处于避让状态时，在钻杆胶塞通过条形通道13时，导向部23可以对钻杆胶塞起到导向和引导作用，以使钻杆胶塞顺利穿过条形通道13。
53.具体地，导向部23与球座本体22为一体成型结构。
54.具体地，导向部23为条形杆状结构。
55.在本实施例中，球座结构100还包括多个剪钉30，多个剪钉30沿让位通孔221的周向间隔分布，各个剪钉30穿设在球座本体22和处于止挡状态的阀板21上，以使处于止挡状态的阀板21与球座本体22之间相对固定；当液压球的压力达到预定压力值时，多个剪钉30均被剪断，进而使阀板21与球座本体22之间的连接关系断开，阀板21相对球座本体22绕预设轴线可转动，并转动至避让空间14内。
56.具体地，阀板21的外周壁上设置有多个沿阀板21的周向间隔设置的第一穿设孔，让位通孔221的孔壁上设置有多个沿让位通孔221的周向间隔设置的第二穿设孔222；多个第一穿设孔和多个第二穿设孔222均与多个剪钉30一一对应地设置，各个剪钉30穿设在相应的第一穿设孔和相应的第二穿设孔222内。
57.可选地，各个第二穿设孔222均从让位通孔221的孔壁延伸至球座本体22的外周壁。
58.需要说明的是，可以根据液压球的实际现场作业压力来确定剪钉30的数量。
59.在本实施例中，球座结构100还包括止回部40和沿条形通道13的径向凸设在止回部40 上的凸出部41，止回部40设置在条形通道13内，并用于与处于止挡状态的阀板21抵接；当阀板21由止挡状态向避让状态转动时，止回部40沿条形通道13的延伸方向运动，直至凸出部41与球座本体22限位抵接，并使止回部40与处于避让状态的阀板21抵接，进而对处于避让状态的阀板21进行定位，防止处于避让状态的阀板21向止挡状态转动。
60.具体地，当阀板21处于止挡状态时，沿条形通道13的延伸方向，止回部40和液压球位于阀板21的同一侧。
61.具体地，阀板21的一个端面和外周面之间设置有台阶结构211，止回部40抵接在台阶结构211处。
62.具体地，止回部40为筒状结构，凸出部41凸设在止回部40的外周壁上；台阶结构211 为环状，止回部40的内壁和阀板21之间设置有第一密封圈51。
63.具体地，止回部40的靠近阀板21的一端的端部用于与处于避让状态的阀板21抵接；进一步地，止回部40的靠近阀板21的一端的端部用于与处于避让状态的阀板21的外周壁抵接。
64.具体地，阀板21上设置有第一环形凹槽，第一密封圈51设置在第一环形凹槽内；即第一环形凹槽设置在台阶结构211的台阶侧面上。
65.具体地，当止回部40与处于止挡状态的阀板21抵接时，止回部40的外周壁与让位通孔 221的孔壁接触，止回部40和球座本体22之间设置有第四密封圈54，让位通孔221的孔壁上设置有第四环形凹槽，第四密封圈54设置在第四环形凹槽内。
66.具体地，凸出部41为环形结构。
67.具体地，凸出部41和止回部40为一体成型结构。
68.具体地，沿条形通道13的延伸方向，导向部23和止回部40分别位于球座本体22的两侧。
69.在本实施例中，球座结构100还包括弹性件60，弹性件60沿条形通道13的延伸方向可伸缩地设置，弹性件60的第一端与接头组件10的内壁连接，弹性件60的第二端抵接在凸出部41上。
70.具体实施过程中，当止回部40与处于止挡状态的阀板21抵接时，弹性件60处于压缩状态；当阀板21转动至避让状态时，止回部40能够在弹性件60的弹性力作用下沿条形通道13 的延伸方向运动。
71.具体地，接头组件10的内壁凸设有第一凸起部111，弹性件60的第一端抵接在第一凸起部111上。
72.具体地，弹性件60为弹簧。
73.在本实施例中，接头组件10包括呈筒状的第一接头11和呈筒状的第二接头12，第二接头12的筒腔包括第一腔段和第二腔段122，第二接头12通过第一腔段套设在第一接头11的外侧，第一接头11的筒腔和第二腔段122共同形成条形通道13；球座组件20和避让空间14 均设置在第二腔段122内。
74.具体地，第二接头12的第一腔段的内壁上设置有第一内螺纹，第一接头11的外壁设置有与第一内螺纹相适配的第一外螺纹，以使第一接头11和第二接头12之间螺纹连接。
75.具体地，通过紧固件70穿设在第二接头12上并抵接在第一接头11上，以进一步使第一接头11和第二接头12之间固定。可选地，紧固件70为螺钉。
76.可选地，紧固件70为多个，多个紧固件70沿第一接头11的周向间隔设置。
77.具体地，第一凸起部111设置在第一接头11的内壁上，导向部23位于第二腔段122内。
78.具体地，第二接头12和第一接头11之间设置有第二密封圈52，第一接头11的外周壁上设置有第二环形凹槽，第二密封圈52设置在第二环形凹槽内。
79.具体地，第一凸起部111为环形结构。
80.具体地，第二接头12的第一端用于与第一接头11连接，第二接头12的第二端用于与尾管胶塞连接；可选地，第二接头12的第二端设置有外螺纹，尾管胶塞的腔体的内壁面上设置有内螺纹，第二接头12的第二端用于插设在尾管胶塞的腔体内并与尾管胶塞螺纹连接，以使第二接头12的筒腔和尾管胶塞的腔体连通。
81.在本实施例中，第二腔段122的内壁上凸设有第二凸起部123，沿条形通道13的延伸方向，球座组件20设置在第一接头11和第二凸起部123之间，以将球座组件20限位在第一接头11和第二凸起部123之间，即球座组件20与第一接头11和第二凸起部123均抵接。
82.具体地，球座本体22设置在第一接头11和第二凸起部123之间，即球座本体22限位在第一接头11和第二凸起部123之间。
83.具体地，第二凸起部123为环形结构。
84.在本实施例中，接头组件10的第一端具有与条形通道13连通的连接孔15，连接孔15的孔壁上设置有第二内螺纹，以与送入工具螺纹连接。
85.具体地，连接孔15和条形通道13的分布方向与条形通道13的延伸方向相同。
86.具体地，连接孔15设置在第一接头11的筒腔内，连接孔15位于第一接头11的筒腔的远离第二腔段122的一端。
87.在本实施例中，接头组件10的第二端的外壁上设置有第二外螺纹，以与尾管胶塞螺纹连接；即第二外螺纹设置在第二接头12的外壁上，第二接头12的远离第一接头11的一端形成接头组件10的第二端。
88.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
89.在本实用新型提供的球座结构100中，球座结构100包括接头组件10和球座组件20，接头组件10的第一端和第二端分别用于与送入工具和尾管胶塞连接，接头组件10具有条形通道13和与条形通道13连通的避让空间14，避让空间14沿条形通道13的径向位于条形通道 13的一侧；球座组件20包括阀板21，阀板21绕预设轴线可转动地设置，以使阀板21具有位于条形通道13内以对液压球形成止挡的止挡状态和位于避让空间14内以远离条形通道13 的避让状态；即当阀板21处于止挡状态时，阀板21设置在条形通道13内，液压球位于条形通道13内并处于阀板21的一侧，以使阀板21对液压球形成止挡作用；当阀板21从止挡状态转动至避让状态时，阀板21转动至避让空间14内，阀板21远离条形通道13，以使条形通道13形成通径，且阀板21对液压球不再形成止挡，进而使液压球可以沿条形通道13滚动；预设轴线与条形通道13的延伸方向垂直并与条形通道13的径向垂直；其中，球座结构100 用于穿设在悬挂器200内。
90.本技术的球座结构100穿设在悬挂器200内，由于悬挂器200通常设置在井内中部位置，这样可以极大地缩短井口(即投球位置)与球座结构100的球座组件20之间的距离，进而使得液压球从井口投球后可以快速地到达条形通道13内并进行落座，极大地节约液压球到达条形通道13内的时间，提高了施工效率，解决现有技术中的液压球落座的时间较长的问题。
91.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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，以便这里描述的本技术的实施方式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。
92.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器
件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
93.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。