CN101684724B - 不压井井下控制阀 - Google Patents
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Abstract
一种不压井井下控制阀。为了克服现有的井下控制阀存在的需要依靠油管柱的上下运动来控制控制阀的开关，下井管柱操作复杂，抽油杆断脱会造成控制阀失控的不足，本发明移动管串(24)安装在固定管串(25)内；移动管串(24)由上至下依次为上单流阀(22)、连接套(7)、下单流阀(23)、弹簧座(14)；上单流阀阀体(1)、连接套(7)、下单流阀阀体(10)、弹簧座(14)由上至下依次固定连接；固定管串(25)从上至下由压帽(2)、密封壳体(6)、外筒(15)、下接头(16)依次固定连接。其有益效果是结构合理，具有良好的开启、关闭功能，利用一趟管柱能够完成油井作业和抽油生产的相互转换。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种油气开发采油、井下作业工具，尤其是涉及一种不压井井下控制阀。
背景技术
在石油开采作业中，地层压力高的油井具有一定自喷能力，作业中常常需要采用一定比重的泥浆或清水进行压井，压井作业有时会因施工或设计不当，造成油层污染，堵塞有效孔隙度和减少渗流面积，减少采油生产时率，降低油井产量，增加作业成本。为了避免对油层的伤害，施工作业常采用井下开关来替代压井作业，将井下开关安装在抽油泵与固定阀之间，依靠抽油杆的上下往复运动控制井下开关液流通道的打开或关闭。但是由于井下开关安装在抽油泵与固定阀之间，使抽油泵在生产过程中余隙体积增大，影响抽油泵密封性，降低泵效；井下开关依靠抽油杆上下往复运动控制液流通道的开启和关闭，一旦抽油杆断脱，井下开关便处于失控状态。
2003年1月1日公开的《井下控制阀》(CN2528929Y)，包括接箍、外罩、弹簧、球座、球阀、密封件，以及安装在外罩与球座之间的齿条和安装在阀球上的齿轮轴，通过齿轮轴和齿条的啮合，带动阀球转动来打开或关闭油层和地层的通道，可进行闭式采油、不压井作业，具有防喷、防漏功能。2007年2月14日公开的《一种井下控制阀》(CN2869305Y)，上阀座内装有控制滑套，控制滑套外安装有弹簧，上阀座与下阀座之间的空腔内装有空心浮球，该装置即可以有效防止抽油机井洗井时洗井液漏失污染地层，保证正常生产，又可以起到防喷作用，实现不压井作业。2004年4月14日公开的《一种用于海上油田中的防污染单向阀》(CN2611585Y)，由内管、组合弹簧、单向阀和控制阀组成，集采油生产、洗井、酸化措施实施三个功能于一体，有效防止洗井液侵入井中污染地层。
上述三项技术虽然都可以不起出管柱完成采油生产、不压井修井作业，具有防喷、防漏功能，但它们在工具结构复杂或不易进行控制操作，如《井下控制阀》(CN2528929Y)，是通过齿轮轴和齿条的啮合，带动阀球转动来打开或关闭通道，如果带动齿轮转动的力量不够，使齿轮轴和齿条啮合不到位，就难以转换控制阀的开与关；《一种井下控制阀》(CN2869305Y)，工具下入和抽油生产需要两趟管柱才能实现，控制阀是和封隔器、丢手组成第一趟管柱先下入井内，坐封封隔器后将控制阀、封隔器丢在井下，起出丢手头以上的管柱，然后再下入抽油生产管柱，管柱底部带有***管，经过丢手头***到控制阀内组成井下生产管柱，实现抽油、洗井等功能；《一种用于海上油田中的防污染单向阀》(CN2611585Y)同样是向井下下两趟管柱才能实现生产、洗井、酸化措施实施三个功能于一体的效果，不便于现场操作。
发明内容
为了克服现有的井下控制阀存在的需要依靠油管柱的上下运动来控制控制阀的开关，不便于操作，抽油杆断脱造成控制阀失控的不足，本发明提供一种不压井井下控制阀，该不压井井下控制阀将抽油泵底阀与井下开关的作用合二为一，不需要改变抽油泵结构，一趟下井管柱，通过上提或下放油管柱就可控制井下液流通道的开启和关闭，一趟管柱具有防喷、洗井、生产、泄油功能，避免了因抽油杆断脱造成控制阀失控现象发生。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：不压井井下控制阀的移动管串安装在固定管串内。移动管串由上至下依次为上单流阀、连接套、下单流阀、弹簧座；上单流阀阀体、连接套、下单流阀阀体、弹簧座由上至下依次固定连接；上单流阀阀体中部有挡球环，挡球环上有轴向过流孔；上单流阀阀体与连接套之间固定安装有上单流阀阀座，上阀球位于挡球环和上单流阀阀座之间；连接套与下单流阀阀体之间固定安装有下单流阀阀座，下阀球位于下单流阀阀座下方；下阀球与弹簧座之间安装有弹簧挡圈和弹簧。固定管串从上至下由压帽、密封壳体、外筒、下接头依次固定连接；固定管串中的压帽内径、密封壳体下端部凸台内径小于其它部位，并分别与上单流阀阀体、连接套之间为径向滑动密封配合，2个密封配合部位轴向之间为过流腔；位于过流腔内的移动管串外圆周上有上定位台阶和下定位台阶；移动管串的上定位台阶与下定位台阶之间有径向过流孔I，下定位台阶的下方有径向过流孔II。上定位台阶与压帽下端面接触时，过流孔I和过流孔II与过流腔连通；下定位台阶与密封壳体内孔凸台上端面接触时，过流孔I与过流腔连通，过流孔II与外筒内腔连通。
本发明的有益效果是，结构合理，良好的开启、关闭功能能够满足油井在作业时的防喷、洗井及抽油生产中的抽油、泄油多项需要，利用一趟管柱(可不动管柱)完成油井作业和抽油生产的相互转换，节省辅助作业时间，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明不压井井下控制阀结构示意图。
图2是本发明不压井井下控制阀下位示意图。
图3是图1的A-A剖面图。
图中：1.上单流阀阀体，2.压帽，3.密封圈，4.密封圈，5.过流孔I，6.密封壳体，7.连接套，8.过流孔II，9.密封圈，10.下单流阀阀体，11.外筒内腔，12.弹簧挡圈，13.弹簧，14.弹簧座，15.外筒，16.下接头，17.轴向过流孔，18.上阀球，19.上单流阀阀座，20.下单流阀阀座，21.下阀球，22.上单流阀，23.下单流阀，24.移动管串，25.固定管串，26.过流腔，27.上定位台阶，28.下定位台阶，29.挡球环。
具体实施方式
下面结合附图1～附图3和实施例对本发明作进一步说明。
本发明不压井井下控制阀，主要包括移动管串24和固定管串25，移动管串24位于固定管串25内，且能够沿固定管串25轴向滑动。
移动管串24由上至下依次为上单流阀22、连接套7、下单流阀23、弹簧座14。上单流阀阀体1、连接套7、下单流阀阀体10、弹簧座14由上至下依次固定连接。上单流阀阀体1中部有挡球环29，挡球环29上有轴向过流孔17；上单流阀阀体1与连接套7之间固定安装有上单流阀阀座19，上阀球18位于挡球环29和上单流阀阀座19之间。连接套7与下单流阀阀体10之间固定安装有下单流阀阀座20，下阀球21位于下单流阀阀座20下方；下阀球21与弹簧座14之间安装有弹簧挡圈12和弹簧13。
固定管串25从上至下由压帽2、密封壳体6、外筒15、下接头16依次固定连接。
固定管串25内孔中压帽2内径、密封壳体6下端部凸台内径小于其他部位，并分别与移动管串24之间为径向滑动密封配合；通常压帽2与上单流阀阀体1配合，密封壳体6与连接套7配合。压帽2内孔与上单流阀阀体1外圆之间径向安装有密封圈4；密封壳体6下端部内孔与连接套7外圆之间径向安装有密封圈9。上述2个密封配合部位轴向之间为环形过流腔26，为了保证密封效果，在压帽2与密封壳体6接触端面轴向安装有密封圈3。
位于过流腔26内的移动管串24外圆周上有上定位台阶27和下定位台阶28，通常上定位台阶27位于上单流阀阀体1上，下定位台阶28位于连接套7上。在移动管串24的上定位台阶27和下定位台阶28之间有径向过流孔I5，在下定位台阶28的下方有径向过流孔II8；通常径向过流孔I5位于上单流阀阀体1上，径向过流孔II8位于连接套7上。径向过流孔有数个，且沿移动管串24圆周均布。
本发明不压井井下控制阀，当移动管串24沿固定管串25轴向滑动时，通过上定位台阶27和下定位台阶28来控制移动管串24的移动范围。当上定位台阶27与压帽2下端面接触时，移动管串24处于上位(见图1)，过流孔I5、过流孔II8与过流腔26连通；当移动管串24向下滑动至下定位台阶28与密封壳体6内孔凸台上端面接触时，移动管串24处于下位(见图2)，过流孔I5与过流腔26连通，过流孔II8与外筒内腔11连通。
本发明不压井井下控制阀的实施过程，首先将组装完毕的不压井井下控制阀下端的下接头16与油管固定联接；上端的上单流阀阀体1与抽油泵的下接箍固定联接，组成生产管柱，然后将管柱下入井中。管柱下井时，不压井井下控制阀处于自由状态，即移动管串24处于上位，下单流阀23处于关闭状态，封住外筒内腔11，阻止井下高压液流上窜(见图1)。
当管柱下放至设计深度后，管柱坐封泵下封隔器或锚定器。继续下放管柱，固定管串25不再向下移动，移动管串24下行直至处于下位状态，此时，移动管串24上的过流孔II8与外筒内腔11连通，泵下液体可通过过流孔II8进入上单流阀22与下单流阀23之间；开启抽油泵，井内液体将顶开上单流阀22进入抽油泵，进行抽油生产作业(见图2)。
当进行起管柱作业时，上提油管带动移动管串24上行，上行至移动管串24处于上位时，密封壳体6与连接套7之间重又形成密封，阻止井下高压液体冲向井口；而泵上液体经过移动管串24上的过流孔I5、过流腔26、过流孔II8，作用在下阀球21上，下阀球21压缩弹簧13，将下单流阀23打开，泵上液体经下单流阀23流到井筒内，避免了井液随油管带到地面污染环境。
采用本发明不压井井下控制阀，当移动管串24处于上位时，具有防喷和泄油功能；当移动管串24处于下位时，可进行抽油或反洗井作业。本发明不压井井下控制阀不需要改变抽油泵结构，不影响泵效；设计合理，结构简单，不但具有开和关的功能，而且集抽油泵底阀和井下开关的各种功能为一体，既解决了油井不压井起下管柱作业中的防喷问题，又具有洗井及泄油的功能；依靠油管柱的上提、下放控制井下液流通道的启闭，利用一趟管柱能够完成油井作业和抽油生产的相互转换，大大简化作业程序，减少辅助作业时间，提高工作效率。
Claims (3)
1.一种不压井井下控制阀，包括单流阀、弹簧、弹簧座、下接头、外筒，其特征是：移动管串(24)安装在固定管串(25)内；
移动管串(24)由上至下依次为上单流阀(22)、连接套(7)、下单流阀(23)、弹簧座(14)；上单流阀阀体(1)、连接套(7)、下单流阀阀体(10)、弹簧座(14)由上至下依次固定连接；上单流阀阀体(1)中部有挡球环(29)，挡球环(29)上有轴向过流孔(17)；上单流阀阀体(1)与连接套(7)之间固定安装有上单流阀阀座(19)，上阀球(18)位于挡球环(29)和上单流阀阀座(19)之间；连接套(7)与下单流阀阀体(10)之间固定安装有下单流阀阀座(20)，下阀球(21)位于下单流阀阀座(20)下方；下阀球(21)与弹簧座(14)之间安装有弹簧挡圈(12)和弹簧(13)；
固定管串(25)从上至下由压帽(2)、密封壳体(6)、外筒(15)、下接头(16)依次固定连接；
固定管串(25)内孔中的压帽(2)内径、密封壳体(6)下端部凸台内径小于固定管串(25)其它部位内径尺寸，并压帽(2)内孔、密封壳体(6)下端部凸台内孔分别与上单流阀阀体(1)、连接套(7)之间为径向滑动密封配合，2个密封配合部位轴向之间为过流腔(26)；位于过流腔(26)内的移动管串(24)外圆周上有上定位台阶(27)和下定位台阶(28)；
移动管串(24)的上定位台阶(27)与下定位台阶(28)之间有径向过流孔I(5)，下定位台阶(28)的下方有径向过流孔II(8)。
2.根据权利要求1所述的不压井井下控制阀，其特征是：所述上定位台阶(27)与压帽(2)下端面接触时，过流孔I(5)和过流孔II(8)与过流腔(26)连通；所述下定位台阶(28)与密封壳体(6)内孔凸台上端面接触时，过流孔I(5)与过流腔(26)连通，过流孔II(8)与外筒内腔(11)连通。
3.根据权利要求2所述的不压井井下控制阀，其特征是：所述固定管串(25)中的压帽(2)内孔与上单流阀阀体(1)外圆之间径向安装有密封圈(4)；所述压帽(2)与密封壳体(6)接触端面轴向安装有密封圈(3)；所述密封壳体(6)下端部内孔与连接套(7)外圆之间径向安装有密封圈(9)。
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