CN104832135B - 一种用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，包括从上向下依次设置的防砂装置、泄油装置和单流装置。本发明采用防砂单流装置和泄油装置，具备单流和泄油能力，将单流阀和泄油阀集成在一起，能够减少投棒作业，提高效率；采用防砂装置，停泵后的沉积砂粒或杂质被阻挡在防砂外筒和防砂内筒之间的沉砂腔内，能够防止砂子堵塞单流装置，再次启泵后具备自清洁能力。采用全金属密封结构，无橡胶密封件，耐冲蚀和耐腐蚀能力强，使用寿命长。本发明由全金属构成，工作可靠，功能全面，将单流阀和泄油阀集成在一起，能够实现防砂埋、泄油和反洗功能。

Description

一种用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关
技术领域
本发明涉及油田开发生产技术领域，特别是涉及一种能够实现潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关。
背景技术
目前，潜油电泵井采油广泛应用于油田生产，但在井况复杂或其他客观因素引起电泵机组停止运转时，管柱内杂质或砂粒会在重力作用下沉积到单流阀上。当沉积砂量聚集到一定程度时，将导致单流阀被完全掩埋，进而导致启泵困难，甚而无法启泵。从而使油井停产，引起修井作业，增加作业成本。专利号为02256071.8、专利名称为电潜泵防堵单流阀的实用新型专利提供了一种用于电潜泵防堵的单流阀，但应用该单流阀时，还需要使用泄油阀，泄油阀需投棒打开，操作复杂，成本较高，而且泄油阀打开之后无法实现过泵反洗功能。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，该开关可以自动实现防砂埋、泄油、单流和反洗井的功能。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，包括从上向下依次设置的防砂装置、泄油装置和单流装置；所述防砂装置包括防砂外筒和与其下端连接的防砂座，所述防砂座采用中空结构；在所述防砂外筒内设有从下至上依次连接的防砂内筒、单向球座和防砂分流头，所述防砂内筒的下端连接在所述防砂座内，在所述防砂内筒的侧壁上设有多个筛孔；所述单向球座采用中空结构，在所述单向球座的中空结构内形成有阀球座，在所述单向球座的侧壁上设有径向出流孔，所述径向出流孔位于所述阀球座的上方；在所述阀球座上安装有阀球；在所述防砂分流头上设有沿周向均布的至少两个弧形轴向分流孔，在所述防砂分流头和所述阀球之间夹压有过流弹簧；在从下至上依次连接的所述防砂内筒、所述单向球座和所述防砂分流头与套装在它们外面的所述防砂外筒之间形成有沉砂环空；所述泄油装置包括泄油本体，所述泄油本体的上端与所述防砂座的下端通过变扣接头连接；在所述泄油本体内设有沿周向均布的至少两个弧形轴向过流孔、至少两个径向泄油孔和一个上端封闭的中心盲孔，所述径向泄油孔与所述泄油本体的中心盲孔连通，所述径向泄油孔与所述弧形轴向过流孔错开设置；在所述泄油本体的中心盲孔内设有泄油阀座，所述泄油阀座采用中空结构且与所述泄油本体连接，在所述泄油阀座的内侧下部形成有内锥密封面；所述单流装置包括单流阀外筒，所述单流阀外筒的上端与所述泄油本体的下端连接，在所述单流阀外筒内部从上至下依次形成有活塞腔、密封腔和所述单流阀活塞体的下端限位台阶；在所述单流阀外筒内安装有单流阀活塞体，所述单流阀活塞体设有下端封闭的中心盲孔，在所述单流阀活塞体的侧壁上从上至下依次形成有上部通孔、密封外凸台和下部通孔，所述单流阀活塞体位于所述密封外凸台下方的部分与所述密封腔形成滑动密封连接，所述密封外凸台与所述活塞腔形成滑动密封连接；在所述单流阀活塞体的中心盲孔内设有密封塞下端的限位凸台，所述限位凸台位于所述上部通孔的上方，在所述限位凸台上方设有限位筒，所述限位筒与所述单流阀活塞体的上端连接，在所述限位筒内设有与其滑动连接的所述密封塞，所述密封塞设有安装在所述限位筒内的直径较大的下塞段和与所述泄油阀座中空结构滑动密封配合的直径较小的上塞段，在所述上塞段和所述下塞段之间形成有外锥密封面，所述密封塞的外锥密封面与所述泄油阀座的内锥密封面配合；在所述下塞段的下端形成有加粗部，所述加粗部与所述限位筒的内壁滑动连接，在所述限位筒的上端形成有所述加粗部的轴向限位内翻边沿。
在所述泄油阀座的内侧上端形成有锥阀座，在所述锥阀座的上安装有单向锥阀，在所述单向锥阀和所述泄油本体之间夹压有泄油弹簧。
在所述防砂分流头上安装有防砂扶正过流环，在所述防砂扶正过流环的外圆周面上均布有三个外凸的扶正爪，所述防砂扶正过流环的扶正爪的外端与所述防砂外筒的内壁接触。
在所述泄油本体外侧形成有偏心凸台，在所述偏心凸台上设有过电缆槽。
在所述单流阀活塞体的外侧设有扶正爪，所述单流阀活塞体的扶正爪的外端与所述单流阀外筒的内壁接触。
所述单流阀活塞体的下端采用倒圆锥结构。
所述防砂分流头的上端采用圆锥结构。
本发明具有的优点和积极效果是：
1)采用防砂单流装置和泄油装置，具备单流和泄油能力，将单流阀和泄油阀集成在一起，能够减少投棒作业，提高效率；
2)采用防砂装置，停泵后的沉积砂粒或杂质被阻挡在防砂外筒和防砂内筒之间的沉砂腔内，能够防止砂子堵塞单流装置，再次启泵后具备自清洁能力。
3)采用全金属密封结构，无橡胶密封件，耐冲蚀和耐腐蚀能力强，使用寿命长。
综上所述，本发明由全金属构成，工作可靠，功能全面，将单流阀和泄油阀集成在一起，能够实现防砂埋、泄油和反洗功能。
附图说明
图1为不具有过泵反洗井功能的本发明在停泵泄油状态的结构示意图；
图2为具有过泵反洗井功能的本发明在增加泄油弹簧和单向锥阀后在启泵生产状态下的结构示意图；
图3为本发明的防砂分流头俯视图；
图4为图3的A-A向半剖视图；
图5为本发明的防砂扶正过流环示意图；
图6为本发明的单向球座半剖视图；
图7为本发明的泄油本体全剖视图；
图8为图7的B-B向剖视图；
图9为本发明的单向锥阀示意图；
图10为本发明的泄油阀座示意图；
图11为本发明的单流阀活塞体示意图；
图12为图11的C-C向剖视图；
图13为本发明的应用示意图；
图14为具有过泵反洗井功能的本发明在增加泄油弹簧和单向锥阀后在停泵泄油状态下的结构示意图；
图15为具有过泵反洗井功能的本发明在增加泄油弹簧和单向锥阀后在启泵生产状态下的结构示意图；
图16为不具有过泵反洗井功能的本发明反洗井状态的结构示意图。
图中：1、防砂分流头；1-1、弧形轴向分流孔；1-2、环形沉槽；1-3中间柱体；2、防砂扶正过流环；2-1、中心孔；2-2、扶正爪；3、单向球座；3-1、径向出流孔；3-2、阀球座；4、过流弹簧；5、阀球；6、防砂外筒；7、防砂内筒；7-1、筛孔；8、防砂座；9、变扣接头；10、泄油本体；10-1、偏心凸台；10-2、过电缆槽；10-3、径向泄油孔；10-4、弧形轴向过流孔；11、泄油弹簧；12、单向锥阀；12-1、倒圆锥结构；12-2、中心盲孔；13、泄油阀座；13-1、中心孔；13-2、锥阀座；13-3、内锥密封面；14、单流阀外筒；15、密封塞；16、限位筒；17、单流活塞体；17-1倒圆锥结构；17-2、中心盲孔；17-3、扶正爪；17-4、密封外凸台；17-5、上部通孔；17-6、下部通孔；18、套管；19、油管；20、本发明；21、潜油电泵。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1和图3～图16，一种用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，包括从上向下依次设置的防砂装置、泄油装置和单流装置。
所述防砂装置包括防砂外筒6和与其下端连接的防砂座8，所述防砂座8采用中空结构；在所述防砂外筒6内设有从下至上依次连接的防砂内筒7、单向球座3和防砂分流头1，所述防砂内筒7的下端连接在所述防砂座8内，在所述防砂内筒7的侧壁上设有多个筛孔7-1；所述单向球座3采用中空结构，在所述单向球座3的中空结构内形成有阀球座3-2，在所述单向球座的侧壁上设有径向出流孔3-1，所述径向出流孔3-1位于所述阀球座3-2的上方；在所述阀球座3-2上安装有阀球5；在所述防砂分流头1上设有沿周向均布的至少两个弧形轴向分流孔1-1，在所述防砂分流头1和所述阀球5之间夹压有过流弹簧4；在从下至上依次连接的所述防砂内筒7、所述单向球座3和所述防砂分流头1与套装在它们外面的所述防砂外筒6之间形成有沉砂环空。
所述泄油装置包括泄油本体10，所述泄油本体10的上端与所述防砂座8的下端通过变扣接头9连接；在所述泄油本体10内设有沿周向均布的至少两个弧形轴向过流孔10-4、至少两个径向泄油孔10-3和一个上端封闭的中心盲孔，所述径向泄油孔10-3与所述泄油本体10的中心盲孔连通，所述径向泄油孔10-3与所述弧形轴向过流孔10-4错开设置；在所述泄油本体10的中心盲孔内设有泄油阀座13，所述泄油阀座13设有中心孔13-1，采用中空结构，与所述泄油本体10连接，在所述泄油阀座13的内侧下部形成有内锥密封面13-3。
所述单流装置包括单流阀外筒14，所述单流阀外筒14的上端与所述泄油本体10的下端连接，在所述单流阀外筒14内部从上至下依次形成有活塞腔、密封腔和所述单流阀活塞体的下端限位台阶。
在所述单流阀外筒14内安装有单流阀活塞体17，所述单流阀活塞体17设有下端封闭的中心盲孔17-2，在所述单流阀活塞体17的侧壁上从上至下依次形成有上部通孔17-5、密封外凸台17-4和下部通孔17-6，所述单流阀活塞体17位于所述密封外凸台17-4下方的部分与所述密封腔形成滑动密封连接，所述密封外凸台17-4与所述活塞腔形成滑动密封连接。
在所述单流阀活塞体17的中心盲孔内设有密封塞15下端的限位凸台，所述限位凸台位于所述上部通孔17-5的上方，在所述限位凸台上方设有限位筒16，所述限位筒16与所述单流阀活塞体17的上端连接，在所述限位筒16内设有与其滑动连接的所述密封塞15，所述密封塞15设有安装在所述限位筒16内的直径较大的下塞段和与所述泄油阀座13的中空结构滑动密封配合的直径较小的上塞段，在所述上塞段和所述下塞段之间形成有外锥密封面，所述密封塞15的外锥密封面与所述泄油阀座13的内锥密封面配合；在所述下塞段的下端形成有加粗部，所述加粗部与所述限位筒16的内壁滑动连接，在所述限位筒16的上端形成有所述加粗部的轴向限位内翻边沿。
请参见图13，在实际工作中，本发明20的下端连接潜油电泵21，上端连接油管19，油管19携带本发明20和潜油电泵21下入套管18。潜油电泵21启动后，油液被潜油电泵21举升并通过本发明20后进入油管19，从而被举升至地面。
具体工作过程为：
在启泵生产时，下部被举升油液首先进入所述单流阀外筒14的底部推动所述单流阀活塞体17上行，直至所述下部通孔17-6进入所述活塞腔处于打开状态；然后，被举升油液流经所述下部通孔17-6进入所述单流阀活塞体17的中心盲孔17-2推动所述密封塞15上行，直至所述密封塞15的外锥密封面与所述泄油阀座13的内锥密封面配合形成锥面密封且所述上塞段插入所述泄油阀座13的中空结构内，被举升油液从下至上依次流经所述上部通孔17-5、所述单流阀活塞体17位于所述密封外凸台17-5上方的部分与所述单流阀外筒14之间形成的环形空间、所述弧形轴向过流孔10-4、所述变扣接头9的内腔和所述防砂座8的中空结构进入所述防砂内筒7的内腔，被举升油液进入所述防砂内筒7的内腔后，一部分经所述筛孔7-1进入所述防砂外筒6，另一部分进入所述单向球座3，在推动所述球阀5上行压缩所述过流弹簧4后，使所述单向球座3上的单流通道打开，被举升油液经所述径向出流孔3-1和所述弧形轴向分流孔1-1进入所述防砂外筒6。最后，所述防砂外筒6内的油液在举升作用力下进入油管并最终到达地面，实现油液生产作业。
在停泵泄油时，所述阀球5失去举升作用力，在所述过流弹簧4的恢复力作用下复位，所述单向球座3上的单流通道关闭；与此同时，所述单流阀活塞体17失去举升作用力，在上部油液的重力作用下向下运动，直至所述单流阀活塞体17的下端落在其限位台阶上，所述单流阀活塞体17位于所述密封外凸台17-4下方的部分与所述密封腔形成密封，油液生产通道关闭；上部油管内的油液首先进入所述防砂外筒6，在所述沉砂环空内形成沉砂，同时经所述防砂内筒7的筛孔7-1进入所述防砂内筒7内，然后再依次流经所述防砂座8的中空结构、所述变扣接头9的内腔、所述弧形轴向过流孔10-4和所述单流阀外筒14的内腔进入所述泄油本体10的中心盲孔，推动所述单向锥阀12上行至所述径向泄油孔10-3的上方并压缩所述泄油弹簧11，使所述径向泄油孔处于打开状态，油液流经所述径向泄油孔进入油套环空，实现泄油。
请参见图16，在不过泵反洗井时，洗井液从油套环空经所述径向泄油孔10-3进入所述泄油本体10的中心盲孔和所述泄油阀座13，然后进入所述单流阀外筒14内部，然后从下至上依次流经所述弧形轴向过流孔10-4、所述变扣接头9的内腔和所述防砂座8的中空结构进入所述防砂内筒7的内腔，洗井液进入所述防砂内筒7的内腔后，一部分经所述筛孔7-1进入所述防砂外筒6，另一部分进入所述单向球座3，在推动所述球阀3上行压缩所述过流弹簧4后，使所述单向球座3上的单流通道打开，洗井液经所述径向出流孔3-1和所述弧形轴向分流孔1-1进入所述防砂外筒6。
但上述油套连通自动开关不能实现过泵反洗井。请参见图2，在所述泄油阀座13的内侧上端形成有锥阀座13-2，在所述锥阀座13-2的上安装有单向锥阀12，在所述单向锥阀12和所述泄油本体10之间夹压有泄油弹簧11。增加泄油弹簧11和单向锥阀12后的油套连通自动开关可实现过泵反洗井，且过泵反洗井的过程与其启泵生产的过程相同，具有过泵反洗井功能的本实施例的启泵生产的过程与上述不能实现过泵反洗井的油套连通开关的启泵生产过程相同。应用本实施例，在泄油时，上部油管内的油液进入所述泄油本体的中心盲孔后，需首先推动所述单向锥阀12上行至所述径向泄油孔10-3的上方并压缩所述泄油弹簧11，使所述径向泄油孔处于打开状态，然后流经所述径向泄油孔进入油套环空，实现泄油。其余泄油过程相同。
在本实施例中，在所述防砂分流头1的下端设有环形沉槽1-2和向下延伸的中间柱体1-3，以方便过流弹簧4的安装和液体的通过。在所述防砂分流头1上安装有防砂扶正过流环2，所述防砂扶正过流环2设有中心孔2-1，在所述防砂扶正过流环2的外圆周面上均布有三个外凸的扶正爪2-2，所述防砂扶正过流环2的扶正爪2-2的外端与所述防砂外筒6的内壁接触。在所述泄油本体10的外侧形成有偏心凸台10-1，在所述偏心凸台10-1上设有过电缆槽10-2。在所述单流阀活塞体17的外侧设有扶正爪17-3，所述单流阀活塞体的扶正爪17-3的外端与所述单流阀外筒14的内壁接触。所述单流阀活塞体17的下端采用倒圆锥结构17-1。所述防砂分流头1的上端采用圆锥结构。上述筛孔7-1采用割缝筛孔。在所述单向锥阀12上设有下端封闭的中心盲孔12-2，所述单向锥阀12的下端采用倒圆锥结构12-1；泄油弹簧11安装在所述单向锥阀12的中心盲孔内。泄油弹簧11安装在所述单向锥阀12的中心盲孔12-2中。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，其特征在于，包括从上向下依次设置的防砂装置、泄油装置和单流装置；
所述防砂装置包括防砂外筒和与其下端连接的防砂座，所述防砂座采用中空结构；
在所述防砂外筒内设有从下至上依次连接的防砂内筒、单向球座和防砂分流头，所述防砂内筒的下端连接在所述防砂座内，在所述防砂内筒的侧壁上设有多个筛孔；
所述单向球座采用中空结构，在所述单向球座的中空结构内形成有阀球座，在所述单向球座的侧壁上设有径向出流孔，所述径向出流孔位于所述阀球座的上方；在所述阀球座上安装有阀球；
在所述防砂分流头上设有沿周向均布的至少两个弧形轴向分流孔，在所述防砂分流头和所述阀球之间夹压有过流弹簧；
在从下至上依次连接的所述防砂内筒、所述单向球座和所述防砂分流头与套装在它们外面的所述防砂外筒之间形成有沉砂环空；
所述泄油装置包括泄油本体，所述泄油本体的上端与所述防砂座的下端通过变扣接头连接；
在所述泄油本体内设有沿周向均布的至少两个弧形轴向过流孔、至少两个径向泄油孔和一个上端封闭的中心盲孔，所述径向泄油孔与所述泄油本体的中心盲孔连通，所述径向泄油孔与所述弧形轴向过流孔错开设置；在所述泄油本体的中心盲孔内设有泄油阀座，所述泄油阀座采用中空结构且与所述泄油本体连接，在所述泄油阀座的内侧下部形成有内锥密封面；
所述单流装置包括单流阀外筒，所述单流阀外筒的上端与所述泄油本体的下端连接，在所述单流阀外筒内部从上至下依次形成有活塞腔、密封腔和所述单流阀活塞体的下端限位台阶；
在所述单流阀外筒内安装有单流阀活塞体，所述单流阀活塞体设有下端封闭的中心盲孔，在所述单流阀活塞体的侧壁上从上至下依次形成有上部通孔、密封外凸台和下部通孔，所述单流阀活塞体位于所述密封外凸台下方的部分与所述密封腔形成滑动密封连接，所述密封外凸台与所述活塞腔形成滑动密封连接；
在所述单流阀活塞体的中心盲孔内设有密封塞下端的限位凸台，所述限位凸台位于所述上部通孔的上方，在所述限位凸台上方设有限位筒，所述限位筒与所述单流阀活塞体的上端连接，在所述限位筒内设有与其滑动连接的所述密封塞，所述密封塞设有安装在所述限位筒内的直径较大的下塞段和与所述泄油阀座中空结构滑动密封配合的直径较小的上塞段，在所述上塞段和所述下塞段之间形成有外锥密封面，所述密封塞的外锥密封面与所述泄油阀座的内锥密封面配合；在所述下塞段的下端形成有加粗部，所述加粗部与所述限位筒的内壁滑动连接，在所述限位筒的上端形成有所述加粗部的轴向限位内翻边沿。
2.根据权利要求1所述的用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，其特征在于，在所述泄油阀座的内侧上端形成有锥阀座，在所述锥阀座的上面安装有单向锥阀，在所述单向锥阀和所述泄油本体之间夹压有泄油弹簧。
3.根据权利要求1所述的用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，其特征在于，在所述防砂分流头上安装有防砂扶正过流环，在所述防砂扶正过流环的外圆周面上均布有三个外凸的扶正爪，所述防砂扶正过流环的扶正爪的外端与所述防砂外筒的内壁接触。
4.根据权利要求1所述的用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，其特征在于，在所述泄油本体外侧形成有偏心凸台，在所述偏心凸台上设有过电缆槽。
5.根据权利要求1所述的用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，其特征在于，在所述单流阀活塞体的外侧设有扶正爪，所述单流阀活塞体的扶正爪的外端与所述单流阀外筒的内壁接触。
6.根据权利要求1所述的用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，其特征在于，所述单流阀活塞体的下端采用倒圆锥结构。
7.根据权利要求1所述的用于潜油电泵井防砂埋的油套连通自动开关，其特征在于，所述防砂分流头的上端采用圆锥结构。
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