CN100449112C - 油气井自动安全开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油气井自动安全开关，包括具有内腔的柱状筒体、上接头、下托体，上接头与筒体内腔的上端螺纹连接，下托体与筒体内腔的下端螺纹连接，筒体内设有卡位装置，上接头与卡位装置之间设有上弹簧座、上阀座，所述上弹簧座、上阀座具有通孔，下托体的上侧设有下阀座，下阀座具有通孔，下阀座、上阀座之间的筒体内设有阀体，阀体与上弹簧座之间设有上弹簧，阀体与下阀座之间设有下弹簧，双向阀体及上、下弹簧的设置，使阀体悬浮在准确的位置，与上、下阀座之间形成准确的间隙，由通过该间隙的油气控制阀体的双向开、关，不需人为控制，工作安全可靠。

Description

油气井自动安全开关

技术领域

本发明涉及一种用于油气井生产的井下安全装置，具体的说，涉及一种油气井自动安全开关。

背景技术

目前，应用比较多的油气井安全装置一般是由国外进口的液控式自喷油气井安全装置，使用时，将其安装在离井口100m以下的生产管柱中，非生产时为常闭状态，只有在地面接通电源，开始生产时才可以打开，地面停产或停电时，则可以自动关闭，这种液控式自喷油气井安全装置必须配备一套复杂的电液控制系统和执行系统，成本高，而且降低了可靠度，系统一旦发生故障，就会带来许多安全问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、成本低、安全可靠、独立于井口系统的油气井自动安全开关。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：油气井自动安全开关，包括具有内腔的柱状筒体、上接头、下托体，所述上接头与筒体内腔的上端螺纹连接，所述下托体与筒体内腔的下端螺纹连接，其特征在于：所述筒体内设有卡位装置，所述上接头与卡位装置之间设有上弹簧座、上阀座，所述上弹簧座、上阀座具有通孔，所述下托体的上侧设有下阀座，所述下阀座具有通孔，所述下阀座、上阀座之间的筒体内设有阀体，所述阀体与上弹簧座之间设有上弹簧，所述阀体与下阀座之间设有下弹簧。

以下是上述技术方案的改进：

所述筒体内设有的卡位装置为台阶。

所述阀体的上端设有上密封面，所述阀体的下部设有下密封面，所述上阀座具有与上密封面相配合的密封面，所述下阀座具有与下密封面相配合的密封面。

所述阀体的上密封面、下密封面为锥形研磨面。

所述阀体的上端部设有限定上弹簧位置的上限位台阶，所述上密封面的下侧设有限定下弹簧位置的下限位台阶。

所述阀体的底部设有分流器，所述分流器与下阀座的内腔形成通道。

所述下托体螺纹连接有下接头，所述下接头具有通孔。

所述下接头与下托体之间设有带筛孔的下筛网，所述上弹簧座设有带筛孔的上筛网。

所述上接头与筒体之间设有密封圈，所述下托体与筒体之间设有密封圈，所述上接头与上弹簧座之间设有上密封环，所述上弹簧座与上阀座之间设有下密封环，所述下托体与下接头之间设有密封圈。

所述阀体、上阀座、下阀座采用纳米陶瓷金属复合材料制成，所述上接头、筒体、上弹簧座、下托体、下接头采用不锈钢制成。

有益效果：本发明采用以上技术方案，具有以下优点：

1)双向阀体及上、下弹簧的设置，使阀体悬浮在准确的位置，与上、下阀座之间形成准确的间隙，由通过该间隙的油气控制阀体的双向开、关，不需人为控制，工作安全可靠。

2)该开关采用常开式结构，可以保证在压井状态下的安装过程中，或在长时间停采井中，沉砂可以通过阀隙落回井底，因此，不会因为沉砂埋阀而造成砂堵或砂卡。

3)上筛网、下筛网的设置，可以防止大粒的异物进入阀腔，提高了开关的可靠度。

4)阀体上分流器的设置，使气流流动时更加平稳，保证了开关动作的稳定性。

5)阀体、上阀座、下阀座采用纳米陶瓷金属复合材料制成，强度高、耐磨、耐腐蚀性强，上接头、筒体、上弹簧座、下托体、下接头采用不锈钢制成，承压能力高，使用寿命长。

本发明的结构比较简单，工作可靠，具有较高的市场推广价值。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

附图1是本发明实施例的结构示意图；

附图2是本发明实施例中阀体的结构示意图；

附图3是附图2中的A向示意图。

具体实施方式

实施例：如图1所示，油气井自动安全开关，包括具有内腔的柱状筒体3、上接头1、下托体12，所述上接头1与筒体3内腔的上端螺纹连接，所述上接头1与筒体3之间设有氢化丁腈橡胶密封圈2，所述筒体3内设有台阶21，所述上接头1与台阶21之间设有上弹簧座5、上阀座8，所述上弹簧座5设有带筛孔的上筛网17，所述上弹簧座5、上阀座8具有通孔，所述上接头1与上弹簧座5之间设有紫铜上密封环4，所述上弹簧座5与上阀座8之间设有紫铜下密封环7，所述上阀座8具有研磨的锥形面，所述下托体12与筒体3内腔的下端螺纹连接，所述下托体12与筒体3之间设有氢化丁腈橡胶密封圈16，所述下托体12的上侧设有下阀座11，所述下阀座11具有通孔，所述下阀座11的上端具有研磨的锥形面，所述下阀座11、上阀座8之间的筒体3内设有阀体9，所述阀体9、上阀座8、下阀座11采用纳米陶瓷金属复合材料制成，如图2所示，所述阀体9上端设有研磨的锥形上密封面23，所述阀体9的下部设有研磨的锥形下密封面25，所述阀体9的上端部设有限定上弹簧6位置的上限位台阶22，所述上密封面23的下侧设有限定下弹簧10位置的下限位台阶24，所述阀体9的底部设有分流器26，如图3所示，所述分流器26与下阀座11的内腔形成通道27，所述阀体9的上限位台阶22与上弹簧座5之间设有上弹簧6，上弹簧6采用的材料为OCr17Ni7AI，所述阀体9的下限位台阶24与下阀座11之间设有下弹簧10，下弹簧10采用的材料为OCr17Ni7AI，所述下托体12螺纹连接有下接头15，所述下接头15具有通孔，所述下托体12与下接头15之间设有氢化丁腈橡胶密封圈14，所述下接头15与下托体12之间设有带筛孔的下筛网18，所述上接头1、筒体3、上弹簧座5、下托体12、筛筒13、下接头15采用不锈钢制成，使用时，将安全开关和其它保护装置连接在相应压力的双向封隔器下面，在压井状态下，借助于丢手，安置在油气层以上，经替液、诱喷后，该安全开关就处于工作状态，正常采气时，阀体9处于浮动状态，只要产气流量不大于开关的最大限定流量，开关总是处于开启状态，进行正常生产，当井口失控时，阀隙间油气流量骤然增大，阀体9上下产生很大的压差，在气流冲击和压差的共同作用下，阀体9克服上弹簧6的压力上升进入上阀座8中，与上阀座8接触形成密封连接，密封关闭，停止产气，完成井口作业，关严井口3～5小时后，由于阀体9前后各种合理的渗漏，使阀体9上下的压力接近平衡，阀体9在上弹簧6和自重的作用下，自动回落，恢复常态，即可恢复正常生产，也可以向井内加入比地层高1～2MPa的压力，并保持10分钟，可以很快地恢复生产，洗井时，若因洗井液压力大于气层压力而发生井漏，井内液体将通过阀流向低压层，在阀体9和下阀座11间的阀隙前后产生压差，在压差作用下，阀体9下落与下阀座11接触形成密封连接，密封关闭，制止液体下行，可防止对地层的污染和不必要的洗井液的消耗。

Claims (10)

1、油气井自动安全开关，包括具有内腔的柱状筒体(3)、上接头(1)、下托体(12)，所述上接头(1)与筒体(3)的上端螺纹连接，所述下托体(12)与筒体(3)的下端螺纹连接，其特征在于：所述筒体(3)内设有卡位装置，所述上接头(1)与卡位装置之间设有上弹簧座(5)、上阀座(8)，所述上弹簧座(5)、上阀座(8)具有通孔，所述下托体(12)的上侧设有下阀座(11)，所述下阀座(11)具有通孔，所述下阀座(11)、上阀座(8)之间的筒体(3)内设有阀体(9)，所述阀体(9)与上弹簧座(5)之间设有上弹簧(6)，所述阀体(9)与下阀座(11)之间设有下弹簧(10)。

2、如权利要求1所述的油气井自动安全开关，其特征是：所述筒体(3)内设有的卡位装置为台阶(21)。

3、如权利要求1或2所述的油气井自动安全开关，其特征是：所述阀体(9)的上端设有上密封面(23)，所述阀体(9)的下部设有下密封面(25)，所述上阀座(8)具有与上密封面(23)相配合的密封面，所述下阀座(11)具有与下密封面(25)相配合的密封面。

4、如权利要求3所述的油气井自动安全开关，其特征是：所述阀体(9)的上密封面(23)、下密封面(25)为锥形研磨面。

5、如权利要求4所述的油气井自动安全开关，其特征是：所述阀体(9)的上端部设有限定上弹簧(6)位置的上限位台阶(22)，所述上密封面(23)的下侧设有限定下弹簧(10)位置的下限位台阶(24)。

6、如权利要求5所述的油气井自动安全开关，其特征是：所述阀体(9)的底部设有分流器(26)，所述分流器(26)与下阀座(11)的内腔形成通道(27)。

7、如权利要求6所述的油气井自动安全开关，其特征是：所述下托体(12)螺纹连接有下接头(15)，所述下接头(15)具有通孔。

8、如权利要求7所述的油气井自动安全开关，其特征是：所述下接头(15)与下托体(12)之间设有带筛孔的下筛网(18)，所述上弹簧座(5)设有带筛孔的上筛网(17)。

9、如权利要求8所述的油气井自动安全开关，其特征是：所述上接头(1)与筒体(3)之间设有密封圈(2)，所述下托体(12)与筒体(3)之间设有密封圈(16)，所述上接头(1)与上弹簧座(5)之间设有上密封环(4)，所述上弹簧座(5)与上阀座(8)之间设有下密封环(7)，所述下托体(12)与下接头(15)之间设有密封圈(14)。

10、如权利要求9所述的油气井自动安全开关，其特征是：所述阀体(9)、上阀座(8)、下阀座(11)采用纳米陶瓷金属复合材料制成，所述上接头(1)、筒体(3)、上弹簧座(5)、下托体(12)、下接头(15)采用不锈钢制成。

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