CN102650204B - 液控单流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液控单流阀，其连接在空心光杆和空心抽油杆之间，所述液控单流阀包括：外套，其上端设有用来连接空心光杆的上接头，其下端设有用来连接空心抽油杆的下接头；阀球座，其设置在外套的上部的内侧；中心轨迹管，其设置在外套的下部的内侧，中心轨迹管与阀球座之间具有液流通道，中心轨迹管的管壁设有第一通孔；阀球组件，其包括阀球，滑套和弹簧，所述滑套固定连接在所述阀球的下部，所述弹簧位于滑套的内部，并顶设在所述阀球与所述中心轨迹管之间，所述滑套可上下移动地连接在所述中心轨迹管的上端外侧，阀球能与阀球座形成密封连接。

Description

液控单流阀

技术领域

本发明是有关于一种单流阀，特别是关于一种在稠油、超稠油开采领域所使用的一种液控单流阀。

背景技术

重力热管井筒伴热降粘技术具有一定的推广应用价值，其能延长蒸汽吞吐油井的生产周期增加了油井的周期产量，降低能源消耗。

重力热管井筒伴热降粘技术的施工步骤如下：

A、由作业队完井，下好空心抽油杆(亦称空心杆)，并在空心杆的上端连接空心光杆，调节空心光杆在井口外面的长度，以方便下步骤操作人员操作；

B、在空心光杆的上端安装热工质注入装置；

C、给空心杆抽真空，以方便热工质注入空心杆；

D、抽真空合格后，启动热工质注入装置，使热工质从空心光杆内注入，此时可根据设计注入量来控制注入时间；

E、启动抽油机。

因此，重力热管井筒伴热降粘技术中的空心光杆与空心杆的直接连接关系具有下述缺点：

1、现有的空心光杆是直接与空心杆连接的，空心杆内的热工质有可能会返回空心光杆内，并从空心光杆的上端溢出，如此会污染环境。

2、一旦进入步骤D后，如果出现空心光杆的顶端密封装置泄漏整改时，就需要放掉空心杆内的热工质，之后还要重新给空心杆抽真空，这样不但影响作业时间，还污染环境。

3、在启动抽油机时，如果空心光杆在井口外面的长度调节的不是很好，那么空心光杆的顶端密封装置很容易与抽油机的驴头发生碰撞，严重时就会使密封装置失效，此时的密封装置又不能卸下来重装，泄漏后就要重新抽真空、加热工质，这样就严重影响了施工效果，并且还影响油井的碰泵等日常维护操作。

发明内容

本发明的目的是，提供一种液控单流阀，其在一定程度上壁免了环境污染事故的发生，缩短了施工时间。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种液控单流阀，其连接在空心光杆和空心抽油杆之间，所述液控单流阀包括外套，其上端设有用来连接空心光杆的上接头，其下端设有用来连接空心抽油杆的下接头；阀球座，其设置在外套的上部的内侧；中心轨迹管，其设置在外套的下部的内侧，中心轨迹管与阀球座之间具有液流通道，中心轨迹管的管壁设有第一通孔；阀球组件，其包括阀球，滑套和弹簧，所述滑套固定连接在所述阀球的下部，所述弹簧位于滑套的内部，并顶设在所述阀球与所述中心轨迹管之间，所述滑套可上下移动地连接在所述中心轨迹管的上端外侧，阀球能与阀球座形成密封连接。

如上所述的液控单流阀，所述中心轨迹管的外部设有L型轨迹槽，所述滑套的下部内侧固定连接有轨道销钉，随着滑套的移动，所述轨道销钉可在所述L型轨迹槽内换轨滑动。

如上所述的液控单流阀，所述L型轨迹槽包括长轨道和短轨道，所述长、短轨道均沿着平行于所述中心轨迹管的轴线方向设置；所述短轨道通过斜轨道与长轨道相连通，所述短轨道的顶端位于长轨道的顶端的下方。

所述斜轨道的底部呈锯齿状，所述L型轨迹槽的底端的正上方对应斜轨道，斜轨道是从所述短轨道的下部到长轨道的下部向上倾斜。

如上所述的液控单流阀，所述滑套的上部设有第二通孔。

如上所述的液控单流阀，所述上接头的下端外侧连接所述外套，所述上接头的下端内侧连接所述阀球座，所述下接头的上端外侧连接所述外套，所述下接头的上端内侧连接所述中心轨迹管。

如上所述的液控单流阀，所述上接头与所述外套之间为密封连接，所述下接头与所述外套之间为密封连接。

如上所述的液控单流阀，所述上接头与所述阀球座之间涂有密封胶。

本发明的液控单流阀的特点和优点是：

1、其结构简单，设计合理，便宜于操作，安全可靠，并在一定程度上避免了环境污染事故的发生，保护了现场操作人员的生命安全，缩短了施工时间，降低了施工成本，方便了油井的日常维护工作。

2、如果空心光杆的顶端密封装置泄漏需整改或密封装置失效时，只需要停止注入热工质，使阀球与阀球座连接，即关闭液控单流阀即可更换或维修顶端密封装置，而无需放掉空心抽油杆内的热工质，之后也不需要重新给空心抽油杆抽真空，如此不会影响作业时间，也避免了污染环境。

3、其提高了措施的成功率，提高了油井的生产时率，节约施工费用，方便操作人员日常维护操作，并使稠油重力热管井筒伴热技术更安全有效地进行，更有利于该项目的推广应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的液控单流阀的半剖视示意图；

图2是本发明实施例的液控单流阀的中心轨迹管的半剖视示意图；

图3是本发明实施例的液控单流阀的中心轨迹管的展开示意图；

图4A是本发明实施例的液控单流阀的中心轨道管与轨道销钉结合的示意图一，其显示轨道销钉位于短轨道的顶端的位置上；

图4B是本发明实施例的液控单流阀的中心轨道管与轨道销钉结合的示意图二，其显示轨道销钉位于短轨道的底端的位置上；

图4C是本发明实施例的液控单流阀的中心轨道管与轨道销钉结合的示意图三，其显示轨道销钉位于斜轨道的位置上；

图4D是本发明实施例的液控单流阀的中心轨道管与轨道销钉结合的示意图四，其显示轨道销钉位于长轨道的位置上；

图4E是本发明实施例的液控单流阀的中心轨道管与轨道销钉结合的示意图五，其显示轨道销钉位于与图4B相邻的短轨道的底端的位置上；

图4F是本发明实施例的液控单流阀的中心轨道管与轨道销钉结合的示意图六，其显示轨道销钉位于斜轨道并准备进入短轨道的位置上；

图4G是本发明实施例的液控单流阀的中心轨道管与轨道销钉结合的示意图七，其显示轨道销钉位于短轨道顶端的位置上。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中所述的上或下位置是针对液控单流阀在进入井下后的使用状态而言的，确切地说，所述液控单流阀的上接头位置为上，下接头位置为下。

如图1和图2所示，本发明实施例提出的液控单流阀是连接在空心光杆和空心抽油杆之间的，所述液控单流阀包括外套1，阀球座2，中心轨迹管3和阀球组件4。所述外套1的上端设有用来连接空心光杆的上接头5，外套1的下端设有用来连接空心抽油杆的下接头6。所述阀球座2设置在外套1的上部的内侧；所述中心轨迹管3设置在外套1的下部的内侧，中心轨迹管3与阀球座2之间具有液流通道7，中心轨迹管3的管壁设有第一通孔3a。阀球组件4包括阀球4a，滑套4b和弹簧4c，所述滑套4b固定连接在所述阀球4a的下部，所述弹簧4c位于滑套4b的内部，并顶设在所述阀球4a与所述中心轨迹管3之间，所述滑套4b可上下移动地连接在中心轨迹管3的上端外侧，阀球4a能与阀球座2形成密封连接。

其中，所述阀球4a可通过丝扣或焊接在滑套4b的顶端，在安装时使阀球4a的中心与阀球座2的中心的同轴度得到保证，以保证井下液控单流阀工作的可靠性。上接头5的上端可设有内螺纹以方便连接其它井下工具，例如空心光杆。

本发明实施例的实施过程如下：

将空心抽油杆连接在下接头6上，将空心光杆的下端连接在上接头5上，调节空心光杆在井口外面的长度，以方便下步骤操作人员操作，此时液控单流阀处于开启位置，即滑套4b处于下方位置，使阀球4a与阀球座2分离，阀球4a与阀球座2之间具有空隙；

在空心光杆的上端安装热工质注入装置，给空心抽油杆抽真空(此时阀球4a与阀球座2仍旧分离)，以方便热工质注入空心抽油杆；

当抽真空合格后，进行热工质(例如液氨)注入，热工质从空心光杆流入液控单流阀的上端内，并从阀球4a与阀球座2之间的空隙中流入液流通道7，再从液流通道7通过中心轨迹管3上的第一通孔3a流入中心轨迹管3的内部，接着流入空心抽油杆内，此时，由于阀球4a受到的热工质向下注入的压力大于阀球4a向上的受力，使得滑套4b继续下移；其中，中心轨迹管3上的第一通孔3a可具有一个或多个，较佳的是，在保证中心轨迹管3自身刚度的情况下尽可能地多开设第一通孔3a，以方便液体进出。

此时，如果需要关闭空心抽油杆通道，只需使液控单流阀处于闭合状态即可，具体是，停止注入热工质，由于阀球4a失去了热工质向下注入的压力，阀球4a在弹簧4c和空心抽油杆的内部气化热工质向上的作用下，使阀球4a向上移动，直至阀球4a与阀球座2密封连接，此时就可以放掉空心光杆内的压力进行维修作业；

当维修完成后，可以继续注入热工质，由于阀球4a受到向下的压力大于向上的压力，所以阀球4a与阀球座2分离，即使液控单流阀打开，空心抽油杆内的通道打开，若经过一段时间注够量时停止打压注入，滑套4b上移使阀球4a与阀球座2密封连接，再次打压时，滑套4b就下移，此时停止打压阀球4a，阀球4a就在弹簧4c及空心抽油杆内部压力作用下向上运移到阀球座2位置即封闭空心抽油杆向上的通道。这样就可以拆下顶端密封装置，以方便下步工作。

本发明实施例，其结构简单，设计合理，便宜于操作，安全可靠，并在一定程度上避免了环境污染事故的发生，保护了现场操作人员的生命安全，缩短了施工时间，降低了施工成本，方便了油井的日常维护工作。

此外，如果空心光杆的顶端密封装置泄漏需整改或密封装置失效时，只需要停止注入热工质，使阀球4a与阀球座2连接，即关闭液控单流阀即可更换或维修顶端密封装置，而无需放掉空心抽油杆内的热工质，之后也不需要重新给空心抽油杆抽真空，如此不会影响作业时间，也避免了污染环境。

其中，所述滑套4b的上部设有第二通孔4d，以进一步方便液体的进出中心轨迹管3。

根据本发明的一个实施方式，所述中心轨迹管3的外部设有L型轨迹槽3b，所述滑套4b的下部内侧固定连接有轨道销钉8，随着滑套4b的移动，所述轨道销钉8可在所述L型轨迹槽3b内换轨滑动。

进一步而言，所述L型轨迹槽3b包括长轨道3c和短轨道3d。所述长、短轨道3c、3d均沿着平行于中心轨迹管3的轴线方向设置；所述短轨道3d通过斜轨道3e与长轨道3c相连通，所述短轨道3d的顶端位于长轨道3c的顶端的下方。

其中，所述斜轨道3e的底部呈锯齿状，并使L型轨迹槽3b的底端的正上方对应斜轨道3e，斜轨道3e是从短轨道3d的下部到长轨道3c的下部向上倾斜，即，斜轨道3e与短轨道3d的连接处位于斜轨道3e与长轨道3c的连接处的下方。

本实施例中，在对空心抽油杆抽真空合格之前，轨道销钉8处于短轨道3d的顶端(如图4A所示)，使阀球4a与阀球座2分离。之后当热工质注入时，阀球4a由于向下的受力大于向上的受力，使得轨道销钉8位于L型轨迹槽3b的底端(亦称为短轨道3d的底端，如图4B所示)，阀球4a与阀球座2最大限度地分离；此时如果需要关闭空心抽油杆通道，则停注热工质，阀球4a在弹簧4c及空心抽油杆内部压力作用下向上运移，使轨道销钉8上移至斜轨道3e上(如图4C所示)，接着沿着斜轨道3e继续上移进入长轨道3c(如图4D所示)，阀球4a再接着在向上受力的作用下使阀球4a与阀球座2连接。

此外，注入热工质使阀球4a与阀球座2分离(此时轨道销钉8位于短轨道3d的底端)如图4B所示，空心抽油杆通道打开之后，如果经过一段时间，热工质注够量时停止打压注入，轨道销钉8先进入如图4C所示位置再进入如图4D所示位置的长轨道3c，阀球4a就在弹簧4c及空心抽油杆内部压力作用下向上运移到长轨道3c内，使阀球4a与阀球座2紧密接触，即关闭空心抽油杆与空心光杆之间的通道，再次打压时，轨道销钉8进入长轨道3d的底端(如图4E所示)，此时停止打压阀球4a，阀球4a就在弹簧4c及空心抽油杆内部压力作用下向上运移到如图4F位置，进而进入短轨道3d如图4G位置，从而使空心抽油杆与空心光杆之间的通道打开。

根据本发明的一个实施方式，所述上接头5的下端外侧连接所述外套1，所述上接头5的下端内侧连接所述阀球座2，所述下接头6的上端外侧连接所述外套1，所述下接头6的上端内侧连接所述中心轨迹管3。本实施例中，所述上接头5设置在外套1与阀球座2之间，下接头6设置在外套1与中心轨迹管3之间，使得液流通道7的宽度较大，方便热工质进入液流通道7。

所述上接头5与外套1之间为密封连接，所述下接头6与外套1之间为密封连接。在此处，上接头5与外套1为螺纹连接，上接头5与外套1之间设有密封圈5a，下接头6与外套1为螺纹连接，下接头6与外套1之间设有密封圈6a。

所述上接头5与阀球座2之间涂有密封胶，所述下接头6与中心轨迹管3之间涂有密封胶。在操作时，阀球座2通过丝扣连接在上接头5内，上紧时丝扣内涂上密封胶，以保证上接头5与阀球座2之间连接密封，以防止井内流体从缝隙漏出；中心轨迹管3通过丝扣连接在下接头6内。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种液控单流阀，其特征在于，其连接在空心光杆和空心抽油杆之间，所述液控单流阀包括：

外套，其上端设有用来连接空心光杆的上接头，其下端设有用来连接空心抽油杆的下接头；

阀球座，其设置在外套的上部的内侧；

中心轨迹管，其设置在外套的下部的内侧，中心轨迹管与阀球座之间具有液流通道，中心轨迹管的管壁设有第一通孔；

阀球组件，其包括阀球，滑套和弹簧，所述滑套固定连接在所述阀球的下部，所述弹簧位于滑套的内部，并顶设在所述阀球与所述中心轨迹管之间，所述滑套可上下移动地连接在所述中心轨迹管的上端外侧，阀球能与阀球座形成密封连接；阀球通过丝扣或焊接在滑套的顶端；

停止注入热工质，由于阀球失去了热工质向下注入的压力，阀球在弹簧和空心抽油杆的内部气化热工质向上的作用下，使阀球向上移动，直至阀球与阀球座密封连接，此时就可以放掉空心光杆内的压力进行维修作业。

2.根据权利要求1所述的液控单流阀，其特征在于，所述中心轨迹管的外部设有L型轨迹槽，所述滑套的下部内侧固定连接有轨道销钉，随着滑套的移动，所述轨道销钉可在所述L型轨迹槽内换轨滑动。

3.根据权利要求2所述的液控单流阀，其特征在于，所述L型轨迹槽包括长轨道和短轨道，所述长、短轨道均沿着平行于所述中心轨迹管的轴线方向设置；所述短轨道通过斜轨道与长轨道相连通，所述短轨道的顶端位于长轨道的顶端的下方。

4.根据权利要求3所述的液控单流阀，其特征在于，所述斜轨道的底部呈锯齿状，所述L型轨迹槽的底端的正上方对应斜轨道，斜轨道是从所述短轨道的下部到长轨道的下部向上倾斜。

5.根据权利要求1所述的液控单流阀，其特征在于，所述滑套的上部设有第二通孔。

6.根据权利要求1所述的液控单流阀，其特征在于，所述上接头的下端外侧连接所述外套，所述上接头的下端内侧连接所述阀球座，所述下接头的上端外侧连接所述外套，所述下接头的上端内侧连接所述中心轨迹管。

7.根据权利要求6所述的液控单流阀，其特征在于，所述上接头与所述外套之间为密封连接，所述下接头与所述外套之间为密封连接。

8.根据权利要求6所述的液控单流阀，其特征在于，所述上接头与所述阀球座之间涂有密封胶。