CN101812982A

CN101812982A - 油气井生产用井底过管柱开关阀装置

Info

Publication number: CN101812982A
Application number: CN201010147281A
Authority: CN
Inventors: 杨进; 巩立根; 张泽富
Original assignee: China University of Petroleum Beijing
Current assignee: China University of Petroleum Beijing
Priority date: 2010-04-13
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2010-08-25

Abstract

本发明公开了一种油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述开关阀装置包括圆柱状的装置本体，所述装置本体内开设有管柱通道及其下方的阀容置腔，所述阀容置腔内设有能够弹性启闭所述管柱通道的开关阀。开关阀可包括密封盖和弹性驱动机构，弹性驱动机构通过弹力将所述密封盖密封于所述管柱通道的开口，所述密封盖为锥体结构，其与所述管柱通道的开口配合的侧面周缘成形为弧形面，所述管柱通道的出口处配合形成锥面状的密封面，所述密封盖与密封面间形成线密封。本发明克服了公知技术存在的缺陷，在油气田的生产和修井作业过程中，既满足生产要求，又保护油气层，大大减少了现场作业工作量，进一步节约作业费用。

Description

油气井生产用井底过管柱开关阀装置

技术领域

本发明涉及一种井下生产工具，尤其是一种在石油天然气等领域广泛使用的油气井生产用井底过管柱开关阀装置。

背景技术

在油气开采生产过程中，广泛采用井下开关阀，但由于一般的开关阀不能穿越管柱。因此，在进行井下修井和其他完井作业时需要把开关阀起出井筒，这样就需要耗费大量的时间和金钱。为了解决这个技术难题，需要研发油气井生产用井底过管柱开关阀装置。

本发明人根据多年来在本领域的研发，提出本发明的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，以克服现有技术中存在的缺陷，满足生产实际的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其能够解决石油生产过程中管柱穿越井下开关阀和修井作业中油气层保护问题。

本发明的技术解决方案是：一种油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述开关阀装置包括圆柱状的装置本体，所述装置本体内开设有管柱通道及其下方的阀容置腔，所述阀容置腔内设有能够弹性启闭所述管柱通道的开关阀。

如上所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述开关阀包括密封盖和弹性驱动机构，所述弹性驱动机构通过弹力将所述密封盖密封于所述管柱通道的开口。

如上所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述密封盖的与所述管柱通道的开口配合的侧面周缘成形为弧形面，所述管柱通道的出口处配合该弧形面形成锥面状的密封面，所述密封盖与密封面间形成线密封。

如上所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述密封盖通过转动支座可转动地设于装置本体上，并对应所述开口，所述弹性驱动机构包括连杆、压缩弹簧和弹簧套筒，所述弹簧套筒可枢转地设置，所述压缩弹簧设于所述弹簧套筒内，所述连杆连接于所述密封盖与压缩弹簧之间，从而将所述密封盖顶抵于所述管柱通道的出口处。

如上所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述连杆通过球节与所述密封盖连接。

如上所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述开关阀装置还包括下部筒体，该下部筒体装设于所述装置本体的阀容置腔的下部，其内部形成有供管柱通过的下部通道，且所述弹簧套筒通过套筒支座可枢转地固定于所述下部筒体的上端。

如上所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述套筒支座位于所述转动支座的正下方。

如上所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述压缩弹簧的回复力与油气井的深度、油井生产管柱下放力及/或上部井筒作业过程中的液柱激动压力相配合。

如上所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述压缩弹簧的回复力与通过密封盖处的上下流体压力差相配合。

如上所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其中，所述开关阀装置安装在井筒中的丢手管柱上部，所述开关阀装置的下部与丢手管柱的上部相连。

与现有技术相比，本发明的油气井生产用井底过管柱开关阀装置具备以下的优点和特点：

1、本发明的油气井生产用井底过管柱开关阀装置结构简单、合理，具有较长的使用寿命。

2、本发明的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，克服了公知技术存在的缺陷，解决石油生产过程中管柱穿越井下开关阀和修井作业中油气层保护问题。

3、在油气生产过程中可以省掉公知技术中的大量非生产时间，大大减少了修井作业对油气层的伤害。

附图说明

图1为本发明的一具体实施例的非生产状态的结构示意图。

图2为本发明的该具体实施例出于油气生产状态油的结构示意图。

图3为本发明的前述实施例在井筒中安装位置的示意图。

附图标号说明：

1、装置本体 2、管柱通道 3、转动支座

4、密封盖 6、弹簧套筒 7、套筒支座

8、下部通道 9、球节 10、连杆

11、压缩弹簧 12、穿越管柱 13、密封面

14、套管 15、丢手管柱 16、封隔器

17、盖层 18、射孔炮眼 19、储层

20、丝扣 201、开口 30、阀容置腔

40、下部筒体

具体实施方式

下面配合附图及具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提出一种油气井生产用井底过管柱开关阀装置，该开关阀装置包括圆柱状的装置本体，装置本体内开设有管柱通道及其下方的阀容置腔，所述阀容置腔内设有能够弹性启闭所述管柱通道的开关阀。在油气井生产状态时，靠井下的穿越管柱向下压开关阀，推动开关阀开启管柱通道，穿越管柱通过开关阀并向下移动一定距离，下部储层的油气通过穿越管柱内部通道向上到达上部抽油装置处；在油气井停止生产而进行上部井筒内的洗井等作业时，穿越管柱随生产管柱起出井筒，开关阀关闭管柱通道，下部的油气不能向上流动，而上部的作业液不能进入下部储层，起到隔离和密封作用。

如图1所示，其为本发明的一具体实施例的结构示意图，本发明的油气井生产用井底过管柱开关阀装置包括圆柱状的装置本体1，装置本体1内开设有管柱通道2，管柱通道2可以允许穿越管柱和流体通过，即管柱通道2的内径大于穿越管柱外径，并保持有一定的间隙，以便顺利通过；管柱通道2下方设有阀容置腔30，阀容置腔30内设有能够弹性启闭管柱通道2的开关阀，本实施例中，开关阀包括密封盖4和弹性驱动机构，弹性驱动机构通过弹力将密封盖4密封于管柱通道2的开口201处。

较佳地，如图所示，密封盖4通过转动支座3可转动地设于装置本体1上，并对应管柱通道2的开口201，弹性驱动机构包括连杆10、压缩弹簧11和弹簧套筒6，其中，弹簧套筒6可枢转地设置，压缩弹簧11设于弹簧套筒6内，连杆10连接于密封盖4与压缩弹簧11之间，从而将密封盖4顶抵于管柱通道2的出口201处。

为了保证密封盖4与管柱通道2之间的密封性能，较佳地，密封盖4设为朝向开口内突出的外凸结构，上端较小下端较大，该密封盖的上侧面至少在与管柱通道2的出口处接触的地方形成环状弧面，或者也可将密封盖的上半部直接形成球形面，例如图1所示的弧面结构，其与管柱通道2的开口201配合的侧面成形为弧形面，优选地，管柱通道2的出口201处配合该弧形面而形成锥面状(图中未示出)的密封面，从而使得密封盖4周缘的弧形面与倾斜的密封面间形成密合的线密封，可以确实保证密封效果。

较佳地，连杆10是通过球节9与密封盖4连接。如图1所示，该密封盖的一侧通过转动支座可转动地固定于装置本体1上，其另一侧通过该球节9与连杆端部相连。

较佳地，如图所示，开关阀装置还包括下部筒体40，该下部筒体40装设于装置本体1的阀容置腔30的下部，下部筒体40的内部形成有供管柱通过的下部通道8，且弹簧套筒6通过套筒支座7可枢转地固定于下部筒体40的上端。当然，该弹簧套筒6的端部也可直接枢转固定于装置本体1上，此处并不限制。

如图所示，固定密封盖4的转动支座3设于管柱通道2开口一侧的装置本体1上，较佳地，套筒支座7位于转动支座3的正下方。密封盖4和管柱通道2的开口组成的密封机构，当穿越管柱通过后，密封盖4的靠管柱一侧会紧贴穿越管柱，而不会影响管柱正常下入和起出。

压缩弹簧11的回复力大小可以选择，一般可根据油气井的深度、油井生产管柱下放力及/或上部井筒作业过程中液柱激动压力大小来确定。如果在修井或洗井过程中，井筒液柱激动压力比较大，可选择回复力较大的压缩弹簧；如果井筒液柱激动压力比较小，可选择回复力较小的压缩弹簧。另一方面，如果油气井生产管柱下放过程中到达丢手管柱处的力比较小，可以选择回复力较小的压缩弹簧，反之选用较大回复力的压缩弹簧。

密封盖4的开启方式，除了利用下入穿越管柱12打开的方式外，还可以通过密封盖4处的上下流体压力差来打开：当密封盖4上部的流体压力与下部的流体压力的压力差等于或大于一极限值时，就可以压开密封盖4，形成卸压，从而使上部流体进入到下部地层。这个压力差极限值可以通过选择不同回复力的压缩弹簧11来调整。

如图2所示，其为本发明的该具体实施例出于油气生产状态的结构示意图。由图中可以看出，本实施例的油气井生产用井底过管柱开关阀装置包括：装置本体1、管柱通道2、密封盖4、连杆10、压缩弹簧11、下部通道8，其中所述密封盖4、密封盖转动支座3、密封盖与连杆球结9、连杆10、压缩弹簧11、弹簧套筒6和弹簧套筒支座7连接在一起，密封盖4的转动起到密封和打开管柱通道2的作用。在油气井生产状态，靠井下的穿越管柱12向下压密封盖4，推动密封盖4转动，管柱通道2打开，穿越管柱12通过密封盖4处向下移动一定距离后，位于密封盖4处，下部储层19的油气通过穿越管柱12内部通道向上到达上部抽油装置处。在油气井停止生产而进行上部井筒内的洗井等作业时，穿越管柱12随生产管柱起出井筒，压缩弹簧11靠回复力伸长，推动连杆10，连杆推动密封盖4转动，使密封盖4转动到密封面13位置，使管柱通道2关闭，下部的油气不能向上流动，而上部的作业液不能进入下部储层19，起到隔离和密封作用。

开关阀装置上端部较佳设有丝扣20，丝扣20为API标准油管螺纹扣，其主要是为了预防开关阀装置万一掉入井下，可以方便进行对接打捞。

本实施例的油气井生产用井底过管柱开关阀装置可用于安装在井筒中的丢手管柱15上部，设有下部通道8的下部筒体40与丢手管柱15的上部相连。如图3所示，其为本发明的前述实施例在井筒中安装位置的示意图。盖层17是紧接储层上部的致密封盖地层，储层19是含有油气的地层，即生产层。套管14是整个油气生产的井筒，封隔器16安装在套管14里，丢手管柱15插入固定在封隔器16中，穿越管柱12插入在丢手管柱15里。封隔器16起到密封丢手管柱15外侧面的作用。射孔炮眼18是利用射孔抢，射穿套管后留下的孔眼。

结合图3所示，本发明的油气井生产用井底过管柱开关阀装置工作原理是：

在油气井生产状态，靠井下的穿越管柱12向下压密封盖4，推动密封盖4转动，管柱通道2打开，穿越管柱12通过密封盖4处向下移动一定距离后，正好下放到管柱通道2内的密封盖4处的上下位置处，下部储层19的油气通过穿越管柱12内部通道向上到达上部抽油装置处。

在油气井停止生产而进行上部井筒内的洗井等作业时，穿越管柱12随生产管柱起出井筒，压缩弹簧11靠回复力伸长，推动连杆10，连杆推动密封盖4转动，使密封盖4转动到密封面13位置，使管柱通道2关闭，下部的油气不能向上流动，而上部的作业液不能进入下部储层19，起到隔离和密封作用。

本发明的油气井生产用井底过管柱开关阀装置克服了公知技术存在的缺陷，在油气田的生产和修井作业过程中，既满足生产要求，又保护油气层，大大减少了现场作业工作量，进一步节约作业费用，具有使用寿命长，作业简单、方便、快捷等特点。

虽然本发明已以具体实施例揭示，但其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的前提下所作出的等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，皆应仍属本专利涵盖的范畴。

Claims

1.一种油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述开关阀装置包括圆柱状的装置本体，所述装置本体内开设有管柱通道及其下方的阀容置腔，所述阀容置腔内设有能够弹性启闭所述管柱通道的开关阀。

2.如权利要求1所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述开关阀包括密封盖和弹性驱动机构，所述弹性驱动机构通过弹力将所述密封盖密封于所述管柱通道的开口。

3.如权利要求2所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述密封盖为与所述管柱通道的开口配合的侧面周缘成形为弧形面，所述管柱通道的出口处与该弧形面配合形成锥面状的密封面，所述密封盖与密封面间形成线密封。

4.如权利要求2所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述密封盖通过转动支座可转动地设于装置本体上，并对应所述开口，所述弹性驱动机构包括连杆、压缩弹簧和弹簧套筒，所述弹簧套筒可枢转地设置，所述压缩弹簧设于所述弹簧套筒内，所述连杆连接于所述密封盖与压缩弹簧之间，从而将所述密封盖顶抵于所述管柱通道的出口处。

5.如权利要求4所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述连杆通过球节与所述密封盖连接。

6.如权利要求4所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述开关阀装置还包括下部筒体，该下部筒体装设于所述装置本体的阀容置腔的下部，其内部形成有供管柱通过的下部通道，且所述弹簧套筒通过套筒支座可枢转地固定于所述下部筒体的上端。

7.如权利要求6所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述套筒支座位于所述转动支座的正下方。

8.如权利要求4所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述压缩弹簧的回复力与油气井的深度、油井生产管柱下放力及/或上部井筒作业过程中的液柱激动压力相配合。

9.如权利要求4所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述压缩弹簧的回复力与通过所述密封盖处的上下流体压力差相配合。

10.如权利要求1所述的油气井生产用井底过管柱开关阀装置，其特征在于，所述开关阀装置安装在井筒中的丢手管柱上部，所述开关阀装置的下部与丢手管柱的上部相连。