CN104975823A - 一种油田注水井用单流阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油田注水井用单流阀，它包括阀体，所述阀体内依次设置有导向板、防砂阀芯、移动阀座和防垢阀芯，防砂阀芯和防垢阀芯的外径小于移动阀座的外径，所述导向板的中部设置有导向孔、外周设置有出水流道，所述移动阀座和防垢阀芯的中部设置有进水流道，所述防砂阀芯的左端与导向孔滑动配合，所述防砂阀芯的右端与移动阀座滑动配合用于打开或关闭移动阀座左端的径向通孔，所述防垢阀芯的左端与移动阀座固定连接、右端可与阀体配合，且移动阀座和阀体之间设置有弹簧，所述弹簧套装在防垢阀芯的外侧。防砂阀芯采用了双端导向，增加了回位精度，可避免地层中返回水中砂粒的影响，防垢阀芯密封面接触压力大，解决了密封面水垢的影响。

Description

一种油田注水井用单流阀

技术领域

本发明涉及一种单流阀，尤其是一种油田注水井用单流阀。

背景技术

油田油气开发过程中，为控制地层能量下降速度，稳定原油产量，采用向地层高压注水是补充地层能量的主要方式。由于高压注水系统中设备或配套装置需要停机定期保养或故障检修，注水压力经常出现波动现象，这样注水地层的高压水能量，在管网压差作用下地层水向管网倒流，造成地层水泄出，压力回归，损失能量。同时，大量的高压水倒流，会带动井内砂粒外出，不但影响地面系统工作，而且经常会导致井下砂埋堵塞现象，造成水井作业维护费用升高，为此，在油田注水井上安置防水倒流的单流阀十分必要。而现有的单流阀技术在使用中，经常出现流动阻力较大、密封不严、弹簧断裂失效、故障率高、使用寿命短等现象，不能满足注水井生产工况要求。并且，由于水垢影响，密封面被破坏，单向截止功能彻底失效，因此，油田水井用单向截止技术是目前急需解决的一大难题。

图1是已知的单流阀结构简图：它包括阀体1、弹簧2、凡尔3和凡尔座4组成，这种单流阀存在如下缺点：

1、单向截止可靠性差：由于凡尔3回位不好，工作面受到冲击形变，造成凡尔3与凡尔座4间密封不良，并且弹簧2易损坏，凡尔3不能复位，经常出现功能失效；

2、密封性能差：凡尔3与凡尔座4之间为金属接触密封，要求零件形位公差精度高，使用中大部分单流阀存在渗漏；

3、流程阻力大：弹簧2驱使凡尔3向凡尔座4回位作用，弹簧阻力大，流程正常工作中，需要一定的压力才能推开单流阀凡尔3，在此处有相当大的一部分压力损失；

4、砂粒影响下失去单向截止功能，并且清理后密封面损伤，密封不严；

5、受介质结垢影响，阀件运动受阻，密封面密封功能失效，导致单流阀不能工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种能够有效实现防砂防垢的油田注水井用单流阀。

本方案是通过如下技术措施来实现的：该油田注水井用单流阀包括阀体，所述阀体内依次设置有导向板、防砂阀芯、移动阀座和防垢阀芯，且防砂阀芯和防垢阀芯的外径小于移动阀座的外径，所述导向板的中部设置有导向孔、外周设置有出水流道，所述移动阀座和防垢阀芯的中部设置有进水流道，所述防砂阀芯的左端与导向孔滑动配合，所述防砂阀芯的右端与移动阀座滑动配合用于打开或关闭移动阀座左端的径向通孔，所述防垢阀芯的左端与移动阀座固定连接、右端可与阀体配合，且移动阀座和阀体之间设置有弹簧，所述弹簧套装在防垢阀芯的外侧。

上述防砂阀芯的左半段为与导向孔滑动配合的导向段、右半段沿圆周方向自外向内依次为裙部、开口向右的环形凹槽和密封段，所述裙部的外径大于出水流道的内径，所述移动阀座的左端设置有与环形凹槽滑动配合的环形筒，所述径向通孔设置在环形筒上。

上述移动阀座的左侧设置有与密封段的右端配合的锥形密封段Ⅰ。

上述防砂阀芯处于左极限位置时，所述裙部的右端面与径向通孔纵剖面的左侧平齐，且密封段的右端面与锥形密封段Ⅰ右端之间的距离大于裙部右端面与径向通孔纵剖面右侧之间的距离。

上述裙部中靠近出水流道一端的外侧面为背部承流面，所述背部承流面为水平面。

上述裙部中靠近出水流道一端的外侧面为背部承流面，所述背部承流面为自左向右向外倾斜的斜面。

上述阀体上设置有与防垢阀芯右端配合的锥形密封段Ⅱ。

上述移动阀座与阀体内壁之间设置有密封圈。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，该油田注水井用单流阀中，防砂阀芯采用了双端导向，增加了回位精度，且可以避免地层中返回水中砂粒的影响，防垢阀芯在压差作用下，驱动力量大，且移动阀座与阀体之间设置有弹簧，降低了整个单流阀的流程阻力。防垢阀芯密封面接触压力大，解决了密封面水垢的影响，使阀门开启和闭合行为准确，工作可靠，使用寿命长，密封性能可靠。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为现有技术中单流阀的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式中流体关闭时的结构示意图。

图3为本发明具体实施方式中流体通畅流通时的结构示意图。

图中，1-阀体，2-弹簧，3-凡尔，4-凡尔座，5-导向板，6-防垢阀芯，7-防砂阀芯，8-移动阀座，9-导向孔，10-出水流道，11-背部承流面，12-裙部，13-密封段，14-密封圈，15-锥形密封段Ⅱ，16-进水流道，17-锥形密封段Ⅰ，18-环形筒，19-径向通孔，20-环形凹槽，21-导向段。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

一种油田注水井用单流阀，如图所示，它包括阀体1，所述阀体1内依次设置有导向板5、防砂阀芯7、移动阀座8和防垢阀芯6，且防砂阀芯7和防垢阀芯6的外径小于移动阀座8的外径，所述移动阀座8的外壁与阀体1内壁之间设置有密封圈14，且移动阀座8能在阀体1内移动。所述导向板5的中部设置有导向孔9、外周设置有出水流道10，所述移动阀座8和防垢阀芯6的中部设置有进水流道16，所述防砂阀芯7的左端与导向孔9滑动配合，所述防砂阀芯7的右端与移动阀座8滑动配合用于打开或关闭移动阀座8左端的径向通孔19，径向通孔19与进水流道16相通，所述防垢阀芯6的左端与移动阀座8固定连接、右端可与阀体1配合，阀体1上设置有与防垢阀芯6右端配合的锥形密封段Ⅱ15，且移动阀座8和阀体1之间设置有弹簧2，所述弹簧2套装在防垢阀芯6的外侧，弹簧2在舒张状态下工作。

其中，防砂阀芯7的左半段为与导向孔9滑动配合的导向段21、右半段沿圆周方向自外向内依次为裙部12、开口向右的环形凹槽20和密封段13，所述移动阀座8的左侧设置有与密封段13的右端配合的锥形密封段Ⅰ17。所述裙部12的外径大于出水流道10的内径，且裙部12中靠近出水流道10一端的外侧面为背部承流面11，所述背部承流面11为水平面或自左向右向外倾斜的斜面。所述移动阀座8的左端设置有与环形凹槽20滑动配合的环形筒18，所述径向通孔19设置在环形筒18上，保证防砂阀芯7能在导向孔9内自由移动，同时与移动阀座8的锥形密封段Ⅰ17保证严密密封。

当防砂阀芯7处于左极限位置时，所述裙部12的右端面与径向通孔19纵剖面的左侧平齐，且密封段13的右端面与锥形密封段Ⅰ17右端之间的距离大于裙部12右端面与径向通孔19纵剖面右侧之间的距离，以保证径向通孔19完全关闭后，密封段13与锥形密封段Ⅰ17再接触实现密封，从而实现了先防砂后密封的目的。

所述防砂阀芯7与移动阀座8在倒流流体动力作用下密封后，防砂阀芯7在前后压差推力驱动下，驱使移动阀座8压缩弹簧2向右移动，使防垢阀芯6关闭。

所述防砂阀芯7在导向板5（导向板5上的导向孔9）与移动阀座8（环形筒18与环形凹槽20的配合可以起到对防砂阀芯7导向的作用）之间灵活移动，防砂阀芯7的背部承流面11在流体倒流动力作用下，推动防砂阀芯7移向移动阀座8，使密封段13与锥形密封段Ⅰ17配合密封。防砂阀芯7移向移动阀座8的过程中，径向通孔19的流道面积逐惭缩小直至径向通孔19完全关闭，砂粒被挡在外部后，密封段13与锥形密封段Ⅰ17的密封面才开始接触，在防砂后实现可靠一级密封。

所述防砂阀芯7与移动阀座8可以一同在阀体1内移动，实现一级密封后，借助水井中注水高压能量，推动防砂阀芯7与移动阀座8向右移动，给予防垢阀芯6强大的正压力量，使防垢阀芯6与阀体1内锥形密封段Ⅱ15紧密接触密封。

在正常工作时，弹簧2顶开移动阀座8，防砂阀芯7在流体作用下移至开启位置，运行时各零部件在舒展状态工作，可以提高寿命和可靠性。

本发明中未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述实施方式，本领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种油田注水井用单流阀，它包括阀体，其特征是：所述阀体内依次设置有导向板、防砂阀芯、移动阀座和防垢阀芯，且防砂阀芯和防垢阀芯的外径小于移动阀座的外径，所述导向板的中部设置有导向孔、外周设置有出水流道，所述移动阀座和防垢阀芯的中部设置有进水流道，所述防砂阀芯的左端与导向孔滑动配合，所述防砂阀芯的右端与移动阀座滑动配合用于打开或关闭移动阀座左端的径向通孔，所述防垢阀芯的左端与移动阀座固定连接、右端可与阀体配合，且移动阀座和阀体之间设置有弹簧，所述弹簧套装在防垢阀芯的外侧。

2.根据权利要求1所述的油田注水井用单流阀，其特征是：所述防砂阀芯的左半段为与导向孔滑动配合的导向段、右半段沿圆周方向自外向内依次为裙部、开口向右的环形凹槽和密封段，所述裙部的外径大于出水流道的内径，所述移动阀座的左端设置有与环形凹槽滑动配合的环形筒，所述径向通孔设置在环形筒上。

3.根据权利要求2所述的油田注水井用单流阀，其特征是：所述移动阀座的左侧设置有与密封段的右端配合的锥形密封段Ⅰ。

4.根据权利要求3所述的油田注水井用单流阀，其特征是：所述防砂阀芯处于左极限位置时，所述裙部的右端面与径向通孔纵剖面的左侧平齐，且密封段的右端面与锥形密封段Ⅰ右端之间的距离大于裙部右端面与径向通孔纵剖面右侧之间的距离。

5.根据权利要求4所述的油田注水井用单流阀，其特征是：所述裙部中靠近出水流道一端的外侧面为背部承流面，所述背部承流面为水平面。

6.根据权利要求4所述的油田注水井用单流阀，其特征是：所述裙部中靠近出水流道一端的外侧面为背部承流面，所述背部承流面为自左向右向外倾斜的斜面。

7.根据权利要求5或6所述的油田注水井用单流阀，其特征是：所述阀体上设置有与防垢阀芯右端配合的锥形密封段Ⅱ。

8.根据权利要求7所述的油田注水井用单流阀，其特征是：所述移动阀座与阀体内壁之间设置有密封圈。