本發(fā)明屬于石油開采用裝置領(lǐng)域,具體涉及一種固定式彈簧氣舉閥。
背景技術(shù):
氣壓舉升,是現(xiàn)代采油過程中經(jīng)濟(jì)效益最好的采油方法,氣舉可以不受油井深度的限制,注入氣可以自上而下逐次通過各級氣舉閥深入液體內(nèi),使油管底部以上的液體重量變輕,并降低對油層的回壓,從而保證油井順利連續(xù)生產(chǎn)。用較低的啟動(dòng)注氣壓力把井內(nèi)的液面降至注氣點(diǎn)深度,并在此深度上以正常工作所需的注氣壓力按預(yù)期的產(chǎn)量進(jìn)行生產(chǎn)。
現(xiàn)有的氣舉閥采用波紋管結(jié)構(gòu),因波紋管的管壁較薄,承壓能力有限,所以現(xiàn)有的氣舉閥工作環(huán)境受到深井壓力的限制,無法在壓力較大的深井中作業(yè)。當(dāng)井中本身的套壓大于波紋管封包內(nèi)的壓力時(shí),氣舉閥還未工作,球閥就處于打開的狀態(tài),無法實(shí)現(xiàn)反替泥漿、氣舉后無法補(bǔ)給環(huán)空保護(hù)液。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
基于上述問題,本發(fā)明的目的是提供一種固定式彈簧氣舉閥,能夠在4000米以下的深井中工作。
本發(fā)明提供一種固定式彈簧氣舉閥,其包括:
外殼組件,包括具有內(nèi)腔的管體、設(shè)于所述管體的上端上的上接頭和設(shè)于所述管體的下端上的下接頭,在所述下接頭上分別設(shè)有流出通道及沿著徑向延伸的流入通孔;
設(shè)置在所述內(nèi)腔內(nèi)且位于所述上接頭和下接頭之間的閥芯和碟形彈簧,所述碟形彈簧設(shè)于所述閥芯與上接頭之間,用于將所述閥芯推動(dòng)到阻斷所述流出通道與流入通孔之間的導(dǎo)通的位置,其中,當(dāng)從所述流入通孔進(jìn)入的流體迫使所述閥芯開始壓縮所述碟形彈簧時(shí),所述閥芯將從阻斷所述流出通道與流入通孔之間的導(dǎo)通的位置移動(dòng)到允許所述流出通道與流入通孔相互導(dǎo)通的位置。
優(yōu)選地,所述閥門組件包括設(shè)置所述閥孔的閥座,能夠?qū)⑺鲩y孔封閉的球閥,以及連接在所述球閥上方的閥桿;所述閥桿與球閥為聯(lián)動(dòng)關(guān)系,用于帶動(dòng)球閥打開或者關(guān)閉所述閥孔。
優(yōu)選地,在所述導(dǎo)向柱上套設(shè)有用于調(diào)整所述碟形彈簧的壓縮量的調(diào)整構(gòu)件。
優(yōu)選地,還包括設(shè)置在所述下接頭與閥芯之間的環(huán)形接芯座,所述環(huán)形接芯座與下接頭相連,所述環(huán)形接芯座的中孔與所述流出通道相接合,并能夠被所述閥芯封堵。
優(yōu)選地,所述閥芯的下端具有封堵所述環(huán)形接芯座的中孔的球形結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地,當(dāng)所述球形結(jié)構(gòu)封堵所述環(huán)形接芯座的中孔時(shí),在所述閥芯、環(huán)形接芯座和所述下接頭之間形成有與所述流入通孔相連的接通腔,以使所述流體能夠從所述流入通孔進(jìn)入并推動(dòng)所述閥芯壓縮所述碟形彈簧。
優(yōu)選地,還包括設(shè)在所述閥芯與所述管體的內(nèi)腔之間的V型密封圈。
優(yōu)選地,所述閥芯包括具有所述環(huán)形結(jié)構(gòu)的上閥芯體和具有所述球形結(jié)構(gòu)的下閥芯體,所述上閥芯體與下閥芯體之間的連接是可拆卸連接,并在所述上閥芯體的外周和下閥芯體的外周上設(shè)于容納所述V型密封圈的凹槽。
優(yōu)選地,在所述上接頭和所述管體上設(shè)于與所述內(nèi)腔相連通的釋壓通道。
本發(fā)明提供的一種固定式彈簧氣舉閥,采用碟形彈簧替代了傳統(tǒng)氣舉閥中的波紋管結(jié)構(gòu),因碟形彈簧的強(qiáng)度更高,因此可以在深度更深,壓力更大的油井中工作。另外,碟形彈簧可以根據(jù)需要選擇不同的數(shù)量,并以不同的方式來進(jìn)行組合,這樣碟形彈簧的彈力也相應(yīng)發(fā)生改變。當(dāng)有外部流體作用在閥芯上,使得氣舉閥的流入通孔和流出通道被連通,氣舉閥被打開和封閉的壓力也相應(yīng)可以控制,因此起到了調(diào)節(jié)氣舉閥開啟、關(guān)閉壓力的作用。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中,類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識。附圖中,各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的氣舉閥的剖視圖;
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的氣舉閥連接的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明:1、外殼組件;2、閥芯;3、碟形彈簧;4、調(diào)整機(jī)構(gòu);5、環(huán)形接芯座;6、接通腔;7、V型密封圈;8、釋壓通道;9、固定式工作筒;10、單流閥;11、管體;12、上接頭;13、下接頭;21、上閥芯體;22、下閥芯體;51、中孔;91、通腔;92、上連接部;93、下連接部;111、內(nèi)腔;121、導(dǎo)向柱;131、流出通道;132、流入通孔;211、環(huán)形結(jié)構(gòu);221、球形結(jié)構(gòu);222、凹槽;921、導(dǎo)流管。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案,因此只作為示例,而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和效果更加清楚,下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
本發(fā)明提供一種固定式彈簧氣舉閥,如圖1所示,包括:外殼組件1,其包括具有內(nèi)腔111的管體11、設(shè)于管體11的上端的上接頭12和設(shè)于管體11的下端的下接頭13,在下接頭13上分別設(shè)有流出通道131及沿著徑向延伸的流入通孔132;設(shè)置在內(nèi)腔111內(nèi)且位于上接頭12和下接頭13之間的閥芯2和碟形彈簧3,碟形彈簧3設(shè)于閥芯2與上接頭12之間,用于將閥芯2推動(dòng)到阻斷流出通道131與流入通孔132之間的導(dǎo)通的位置。其中,當(dāng)從流入通孔132進(jìn)入的流體迫使閥芯2開始壓縮碟形彈簧3時(shí),閥芯2將從阻斷流出通道131與流入通孔132之間的導(dǎo)通的位置移動(dòng)到允許流出通道131與流入通孔132相互導(dǎo)通的位置。
在油井中設(shè)置有油管和套管,油管設(shè)置在套管內(nèi),它倆之間的環(huán)形空間就叫油套環(huán)空。本發(fā)明的固定式彈簧氣舉閥的流出通道131與油管相連,放置在油套環(huán)空中。上述流體為充入油套環(huán)空中以讓其進(jìn)入油管的氣體,多為氮?dú)?。?dāng)外部的流體通過流入通孔132進(jìn)入固定式彈簧氣舉閥中,流體的壓力作用在閥芯2上,推動(dòng)閥芯2上行,壓縮碟形彈簧3,流入通孔132與流出通道131導(dǎo)通,流體即從油套環(huán)空進(jìn)入油管,并與油管中的油液混合,使油液的密度降低,進(jìn)而降低油管的壓力梯度,使油液能夠高速上升。當(dāng)外部流體作用于閥芯2的壓力降低,碟形彈簧3的彈力又會迫使閥芯2下行,阻斷流入通孔132與流出通道131的連通。
為了使得本發(fā)明的固定式彈簧氣舉閥能夠在不同壓力的工況下工作,碟形彈簧3可以采用不同的組合方式,能使碟形彈簧3彈性在很大范圍內(nèi)變化。可采用對合、疊合的組合方式,也可采用復(fù)合組合方式,即將不同厚度,不同片數(shù)的碟形彈簧3進(jìn)行組合。只需在將碟形彈簧3裝入管體11的內(nèi)腔111的時(shí)候,根據(jù)需要來設(shè)置即可。
采用碟形彈簧3替代了傳統(tǒng)氣舉閥中的波紋管結(jié)構(gòu),因碟形彈簧3的強(qiáng)度更高,因此可以在深度更深,壓力更大的油井中工作。另外,碟形彈簧3可以根據(jù)需要選擇不同的數(shù)量,并以不同的方式來進(jìn)行組合,這樣碟形彈簧3的彈力也相應(yīng)發(fā)生改變。當(dāng)有外部流體作用在閥芯2上,使得氣舉閥的流入通孔132和流出通道131被連通,氣舉閥被打開和封閉的壓力也相應(yīng)可以控制,因此起到了調(diào)節(jié)氣舉閥開啟、關(guān)閉壓力的作用。
在一個(gè)實(shí)施例中,在上接頭12上設(shè)有能夠插入管體11的內(nèi)腔111內(nèi)并穿入碟形彈簧3的導(dǎo)向柱121,閥芯2的上端具有能夠套設(shè)在導(dǎo)向柱121上的環(huán)形結(jié)構(gòu)211。采用將碟形彈簧3套設(shè)在導(dǎo)向柱121上的設(shè)置,使得碟形彈簧3在被壓縮時(shí),也不會發(fā)生偏移,因此保證了氣舉閥能夠穩(wěn)定性的工作。同時(shí),閥芯2上端的環(huán)形結(jié)構(gòu)211與上述導(dǎo)向柱121相配合,也就是說,當(dāng)閥芯2上行壓縮碟形彈簧3時(shí),閥芯2上端的環(huán)形結(jié)構(gòu)211剛好能夠用于容納導(dǎo)向柱121。優(yōu)選地,在導(dǎo)向柱121上套設(shè)有用于調(diào)整碟形彈簧3的壓縮量的調(diào)整構(gòu)件4。該調(diào)整構(gòu)件4可以是根據(jù)需要設(shè)置的多個(gè)墊片,也可以是能夠調(diào)整其軸向位置的墊片,例如在導(dǎo)向柱121和墊片內(nèi)圈設(shè)置相配合的螺紋,通過螺紋來調(diào)節(jié)墊片的位置。該調(diào)整構(gòu)件4可以進(jìn)一步調(diào)整固定碟形彈簧3的兩端之間距離,能夠調(diào)節(jié)氣舉閥的開啟壓力的大小。
優(yōu)選地,該氣舉閥還包括設(shè)置在下接頭13與閥芯2之間的環(huán)形接芯座5,環(huán)形接芯座5與下接頭13相連,環(huán)形接芯座5的中孔51與流出通道131相接合,并能夠被閥芯2封堵。設(shè)置環(huán)形接芯座5,且使用閥芯2來封堵環(huán)形接芯座5上的中孔51,能夠使得氣舉閥的氣密性更強(qiáng)。
閥芯2的下端具有封堵環(huán)形接芯座5的中孔51的球形結(jié)構(gòu)221。優(yōu)選地,該球形結(jié)構(gòu)221為閥芯2的下端的硬質(zhì)合金球。球形結(jié)構(gòu)221更有利于對環(huán)形接芯座5的封堵,其密封性能可靠。當(dāng)球形結(jié)構(gòu)221封堵環(huán)形接芯座5的中孔51時(shí),在閥芯2、環(huán)形接芯座5和下接頭13之間形成有與流入通孔132相連的接通腔6,以使流體能夠從流入通孔132進(jìn)入并推動(dòng)閥芯2壓縮碟形彈簧3。接通腔6使得外部流體進(jìn)入氣舉閥后經(jīng)由流出通道131流到油管的流體量更大,且使得氣舉閥的結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。
固定式彈簧氣舉閥還包括設(shè)在閥芯2與管體11的內(nèi)腔111之間的V型密封圈7。該V型密封圈7將閥芯2周圍的內(nèi)腔111密封,因此可以避免當(dāng)流入通孔132與流出通道131連通,外部氣體進(jìn)入氣舉閥的內(nèi)腔111中,使得從流入通孔132進(jìn)入的流體被阻擋,不會再繼續(xù)上行。
在一個(gè)實(shí)施例中,閥芯2包括具有環(huán)形結(jié)構(gòu)211的上閥芯體21和具有球形結(jié)構(gòu)221的下閥芯體22,上閥芯體21與下閥芯體22之間的連接是可拆卸連接,并在上閥芯體21的外周和下閥芯體22的外周上設(shè)有容納V型密封圈7的凹槽222。上閥芯體21與下閥芯體22的可拆卸連接有利于氣舉閥的安裝、拆卸與維修,尤其是方便在凹槽222中設(shè)置V型密封圈7。且設(shè)置于上、下閥芯體(21、22)的外周的凹槽222能夠?qū)型密封圈7固定,當(dāng)氣舉閥的閥芯2上下移動(dòng)的時(shí)候,V型密封圈7能夠跟隨閥芯2移動(dòng)而不會脫落。
優(yōu)選地,在上接頭12和管體11上設(shè)有與內(nèi)腔111相連通的釋壓通道8,且在上閥芯體21上還設(shè)置有沿著徑向延伸過液槽。氣舉閥開啟時(shí),閥芯2向上移動(dòng),壓縮碟形彈簧3,使得內(nèi)腔111的容積變小,內(nèi)腔111中的流體最終經(jīng)釋壓通道8流出。且內(nèi)腔的流體通過上閥芯體21上的過液槽,最終經(jīng)釋壓通道8流出到氣舉閥外。
更優(yōu)選地,碟形彈簧采用耐腐蝕材料,在氣舉閥工作時(shí)可能會有油液進(jìn)入到氣舉閥,以致對氣舉閥的各個(gè)部件造成腐蝕。因此,耐腐蝕材料的使用可以很大程度上增加氣舉閥的耐用性。
在一個(gè)實(shí)施例中,本發(fā)明的固定式彈簧氣舉閥通過固定式工作筒9與油管連接,該固定式工作筒9具有通腔91,且通腔91的上端和下端均與油管連通,參見圖2,固定式工作筒的外側(cè)壁的上部設(shè)置有上連接部92,下部設(shè)置有下連接部93,固定式工作筒9的上連接部92用于連接氣舉閥的上接頭12,其下連接部93用于連接氣舉閥的下接頭13,且下接頭13的流出通道131與固定式工作筒9的通腔91連通。氣舉閥的流出通道131與固定式工作筒9的通腔91之間還設(shè)置有單流閥10。由于單流閥10的設(shè)置,外部流體只能從氣舉閥的流出通道131通過單流閥10進(jìn)入固定式工作筒9中,而固定式工作筒9的通腔91中的油氣混合物不能再回流入氣舉閥,以此保證了氣舉閥的正常工作。
另外,固定式工作筒9的上連接部92上設(shè)置有導(dǎo)流管921,該導(dǎo)流管921用于連接氣舉閥的釋壓通道8與固定式工作筒9的通腔91。當(dāng)氣舉閥開啟時(shí),閥芯2向上移動(dòng),壓縮碟形彈簧3,使得內(nèi)腔111的容積變小,內(nèi)腔111的流體通過釋壓通道8,經(jīng)固定式工作筒9的導(dǎo)流管921流入油管內(nèi),起到了釋放內(nèi)腔111中的壓力的作用,以保證氣舉閥安全工作。
在本申請的描述中,需要理解的是,術(shù)語“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系,僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述,而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作,因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
最后應(yīng)說明的是:以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案,而非對其限制;盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改,或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者替換,并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當(dāng)中。