CN106522899A - 一种固定式弹簧气举阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固定式弹簧气举阀，包括：外壳组件，包括具有内腔的管体、设于管体的上端上的上接头和设于管体的下端上的下接头，在下接头上分别设有流出通道及沿着径向延伸的流入通孔；设置在内腔内且位于上接头和下接头之间的阀芯和碟形弹簧，碟形弹簧设于阀芯与上接头之间，用于将阀芯推动到阻断流出通道与流入通孔之间的导通的位置，其中，当从流入通孔进入的流体迫使阀芯开始压缩碟形弹簧时，阀芯将从阻断流出通道与流入通孔之间的导通的位置移动到允许流出通道与流入通孔相互导通的位置。本发明提供的固定式弹簧气举阀，采用强度更大的碟形弹簧，因此能够在压力更大的4000米以下的深井中工作。
Description
技术领域
本发明属于石油开采用装置领域，具体涉及一种固定式弹簧气举阀。
背景技术
气压举升，是现代采油过程中经济效益最好的采油方法，气举可以不受油井深度的限制，注入气可以自上而下逐次通过各级气举阀深入液体内，使油管底部以上的液体重量变轻，并降低对油层的回压，从而保证油井顺利连续生产。用较低的启动注气压力把井内的液面降至注气点深度，并在此深度上以正常工作所需的注气压力按预期的产量进行生产。
现有的气举阀采用波纹管结构，因波纹管的管壁较薄，承压能力有限，所以现有的气举阀工作环境受到深井压力的限制，无法在压力较大的深井中作业。当井中本身的套压大于波纹管封包内的压力时，气举阀还未工作，球阀就处于打开的状态，无法实现反替泥浆、气举后无法补给环空保护液。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供一种固定式弹簧气举阀，能够在4000米以下的深井中工作。
本发明提供一种固定式弹簧气举阀，其包括：
外壳组件，包括具有内腔的管体、设于所述管体的上端上的上接头和设于所述管体的下端上的下接头，在所述下接头上分别设有流出通道及沿着径向延伸的流入通孔；
设置在所述内腔内且位于所述上接头和下接头之间的阀芯和碟形弹簧，所述碟形弹簧设于所述阀芯与上接头之间，用于将所述阀芯推动到阻断所述流出通道与流入通孔之间的导通的位置，其中，当从所述流入通孔进入的流体迫使所述阀芯开始压缩所述碟形弹簧时，所述阀芯将从阻断所述流出通道与流入通孔之间的导通的位置移动到允许所述流出通道与流入通孔相互导通的位置。
优选地，所述阀门组件包括设置所述阀孔的阀座，能够将所述阀孔封闭的球阀，以及连接在所述球阀上方的阀杆；所述阀杆与球阀为联动关系，用于带动球阀打开或者关闭所述阀孔。
优选地，在所述导向柱上套设有用于调整所述碟形弹簧的压缩量的调整构件。
优选地，还包括设置在所述下接头与阀芯之间的环形接芯座，所述环形接芯座与下接头相连，所述环形接芯座的中孔与所述流出通道相接合，并能够被所述阀芯封堵。
优选地，所述阀芯的下端具有封堵所述环形接芯座的中孔的球形结构。
优选地，当所述球形结构封堵所述环形接芯座的中孔时，在所述阀芯、环形接芯座和所述下接头之间形成有与所述流入通孔相连的接通腔，以使所述流体能够从所述流入通孔进入并推动所述阀芯压缩所述碟形弹簧。
优选地，还包括设在所述阀芯与所述管体的内腔之间的V型密封圈。
优选地，所述阀芯包括具有所述环形结构的上阀芯体和具有所述球形结构的下阀芯体，所述上阀芯体与下阀芯体之间的连接是可拆卸连接，并在所述上阀芯体的外周和下阀芯体的外周上设于容纳所述V型密封圈的凹槽。
优选地，在所述上接头和所述管体上设于与所述内腔相连通的释压通道。
本发明提供的一种固定式弹簧气举阀，采用碟形弹簧替代了传统气举阀中的波纹管结构，因碟形弹簧的强度更高，因此可以在深度更深，压力更大的油井中工作。另外，碟形弹簧可以根据需要选择不同的数量，并以不同的方式来进行组合，这样碟形弹簧的弹力也相应发生改变。当有外部流体作用在阀芯上，使得气举阀的流入通孔和流出通道被连通，气举阀被打开和封闭的压力也相应可以控制，因此起到了调节气举阀开启、关闭压力的作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1显示了根据本发明实施例一的气举阀的剖视图；
图2显示了根据本发明实施例一的气举阀连接的结构示意图。
附图标记说明：1、外壳组件；2、阀芯；3、碟形弹簧；4、调整机构；5、环形接芯座；6、接通腔；7、V型密封圈；8、释压通道；9、固定式工作筒；10、单流阀；11、管体；12、上接头；13、下接头；21、上阀芯体；22、下阀芯体；51、中孔；91、通腔；92、上连接部；93、下连接部；111、内腔；121、导向柱；131、流出通道；132、流入通孔；211、环形结构；221、球形结构；222、凹槽；921、导流管。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
为了使本发明的目的、技术方案和效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。
本发明提供一种固定式弹簧气举阀，如图1所示，包括：外壳组件1，其包括具有内腔111的管体11、设于管体11的上端的上接头12和设于管体11的下端的下接头13，在下接头13上分别设有流出通道131及沿着径向延伸的流入通孔132；设置在内腔111内且位于上接头12和下接头13之间的阀芯2和碟形弹簧3，碟形弹簧3设于阀芯2与上接头12之间，用于将阀芯2推动到阻断流出通道131与流入通孔132之间的导通的位置。其中，当从流入通孔132进入的流体迫使阀芯2开始压缩碟形弹簧3时，阀芯2将从阻断流出通道131与流入通孔132之间的导通的位置移动到允许流出通道131与流入通孔132相互导通的位置。
在油井中设置有油管和套管，油管设置在套管内，它俩之间的环形空间就叫油套环空。本发明的固定式弹簧气举阀的流出通道131与油管相连，放置在油套环空中。上述流体为充入油套环空中以让其进入油管的气体，多为氮气。当外部的流体通过流入通孔132进入固定式弹簧气举阀中，流体的压力作用在阀芯2上，推动阀芯2上行，压缩碟形弹簧3，流入通孔132与流出通道131导通，流体即从油套环空进入油管，并与油管中的油液混合，使油液的密度降低，进而降低油管的压力梯度，使油液能够高速上升。当外部流体作用于阀芯2的压力降低，碟形弹簧3的弹力又会迫使阀芯2下行，阻断流入通孔132与流出通道131的连通。
为了使得本发明的固定式弹簧气举阀能够在不同压力的工况下工作，碟形弹簧3可以采用不同的组合方式，能使碟形弹簧3弹性在很大范围内变化。可采用对合、叠合的组合方式，也可采用复合组合方式，即将不同厚度，不同片数的碟形弹簧3进行组合。只需在将碟形弹簧3装入管体11的内腔111的时候，根据需要来设置即可。
采用碟形弹簧3替代了传统气举阀中的波纹管结构，因碟形弹簧3的强度更高，因此可以在深度更深，压力更大的油井中工作。另外，碟形弹簧3可以根据需要选择不同的数量，并以不同的方式来进行组合，这样碟形弹簧3的弹力也相应发生改变。当有外部流体作用在阀芯2上，使得气举阀的流入通孔132和流出通道131被连通，气举阀被打开和封闭的压力也相应可以控制，因此起到了调节气举阀开启、关闭压力的作用。
在一个实施例中，在上接头12上设有能够插入管体11的内腔111内并穿入碟形弹簧3的导向柱121，阀芯2的上端具有能够套设在导向柱121上的环形结构211。采用将碟形弹簧3套设在导向柱121上的设置，使得碟形弹簧3在被压缩时，也不会发生偏移，因此保证了气举阀能够稳定性的工作。同时，阀芯2上端的环形结构211与上述导向柱121相配合，也就是说，当阀芯2上行压缩碟形弹簧3时，阀芯2上端的环形结构211刚好能够用于容纳导向柱121。优选地，在导向柱121上套设有用于调整碟形弹簧3的压缩量的调整构件4。该调整构件4可以是根据需要设置的多个垫片，也可以是能够调整其轴向位置的垫片，例如在导向柱121和垫片内圈设置相配合的螺纹，通过螺纹来调节垫片的位置。该调整构件4可以进一步调整固定碟形弹簧3的两端之间距离，能够调节气举阀的开启压力的大小。
优选地，该气举阀还包括设置在下接头13与阀芯2之间的环形接芯座5，环形接芯座5与下接头13相连，环形接芯座5的中孔51与流出通道131相接合，并能够被阀芯2封堵。设置环形接芯座5，且使用阀芯2来封堵环形接芯座5上的中孔51，能够使得气举阀的气密性更强。
阀芯2的下端具有封堵环形接芯座5的中孔51的球形结构221。优选地，该球形结构221为阀芯2的下端的硬质合金球。球形结构221更有利于对环形接芯座5的封堵，其密封性能可靠。当球形结构221封堵环形接芯座5的中孔51时，在阀芯2、环形接芯座5和下接头13之间形成有与流入通孔132相连的接通腔6，以使流体能够从流入通孔132进入并推动阀芯2压缩碟形弹簧3。接通腔6使得外部流体进入气举阀后经由流出通道131流到油管的流体量更大，且使得气举阀的结构得到优化。
固定式弹簧气举阀还包括设在阀芯2与管体11的内腔111之间的V型密封圈7。该V型密封圈7将阀芯2周围的内腔111密封，因此可以避免当流入通孔132与流出通道131连通，外部气体进入气举阀的内腔111中，使得从流入通孔132进入的流体被阻挡，不会再继续上行。
在一个实施例中，阀芯2包括具有环形结构211的上阀芯体21和具有球形结构221的下阀芯体22，上阀芯体21与下阀芯体22之间的连接是可拆卸连接，并在上阀芯体21的外周和下阀芯体22的外周上设有容纳V型密封圈7的凹槽222。上阀芯体21与下阀芯体22的可拆卸连接有利于气举阀的安装、拆卸与维修，尤其是方便在凹槽222中设置V型密封圈7。且设置于上、下阀芯体(21、22)的外周的凹槽222能够将V型密封圈7固定，当气举阀的阀芯2上下移动的时候，V型密封圈7能够跟随阀芯2移动而不会脱落。
优选地，在上接头12和管体11上设有与内腔111相连通的释压通道8，且在上阀芯体21上还设置有沿着径向延伸过液槽。气举阀开启时，阀芯2向上移动，压缩碟形弹簧3，使得内腔111的容积变小，内腔111中的流体最终经释压通道8流出。且内腔的流体通过上阀芯体21上的过液槽，最终经释压通道8流出到气举阀外。
更优选地，碟形弹簧采用耐腐蚀材料，在气举阀工作时可能会有油液进入到气举阀，以致对气举阀的各个部件造成腐蚀。因此，耐腐蚀材料的使用可以很大程度上增加气举阀的耐用性。
在一个实施例中，本发明的固定式弹簧气举阀通过固定式工作筒9与油管连接，该固定式工作筒9具有通腔91，且通腔91的上端和下端均与油管连通，参见图2，固定式工作筒的外侧壁的上部设置有上连接部92，下部设置有下连接部93，固定式工作筒9的上连接部92用于连接气举阀的上接头12，其下连接部93用于连接气举阀的下接头13，且下接头13的流出通道131与固定式工作筒9的通腔91连通。气举阀的流出通道131与固定式工作筒9的通腔91之间还设置有单流阀10。由于单流阀10的设置，外部流体只能从气举阀的流出通道131通过单流阀10进入固定式工作筒9中，而固定式工作筒9的通腔91中的油气混合物不能再回流入气举阀，以此保证了气举阀的正常工作。
另外，固定式工作筒9的上连接部92上设置有导流管921，该导流管921用于连接气举阀的释压通道8与固定式工作筒9的通腔91。当气举阀开启时，阀芯2向上移动，压缩碟形弹簧3，使得内腔111的容积变小，内腔111的流体通过释压通道8，经固定式工作筒9的导流管921流入油管内，起到了释放内腔111中的压力的作用，以保证气举阀安全工作。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种固定式弹簧气举阀，其特征在于，包括：
外壳组件，包括具有内腔的管体、设于所述管体的上端上的上接头和设于所述管体的下端上的下接头，在所述下接头上分别设有流出通道及沿着径向延伸的流入通孔；
设置在所述内腔内且位于所述上接头和下接头之间的阀芯和碟形弹簧，所述碟形弹簧设于所述阀芯与上接头之间，用于将所述阀芯推动到阻断所述流出通道与流入通孔之间的导通的位置，其中，当从所述流入通孔进入的流体迫使所述阀芯开始压缩所述碟形弹簧时，所述阀芯将从阻断所述流出通道与流入通孔之间的导通的位置移动到允许所述流出通道与流入通孔相互导通的位置。
2.根据权利要求1所述的固定式弹簧气举阀，其特征在于，在所述上接头上设有能够插入所述管体的内腔内并穿入所述碟形弹簧的导向柱，所述阀芯的上端具有能够套设在所述导向柱上的环形结构。
3.根据权利要求2所述的固定式弹簧气举阀，其特征在于，在所述导向柱上套设有用于调整所述碟形弹簧的压缩量的调整构件。
4.根据权利要求2或3所述的固定式弹簧气举阀，其特征在于，还包括设置在所述下接头与阀芯之间的环形接芯座，所述环形接芯座与下接头相连，所述环形接芯座的中孔与所述流出通道相接合，并能够被所述阀芯封堵。
5.根据权利要求4所述的固定式弹簧气举阀，其特征在于，所述阀芯的下端具有封堵所述环形接芯座的中孔的球形结构。
6.根据权利要求5所述的固定式弹簧气举阀，其特征在于，当所述球形结构封堵所述环形接芯座的中孔时，在所述阀芯、环形接芯座和所述下接头之间形成有与所述流入通孔相连的接通腔，以使所述流体能够从所述流入通孔进入并推动所述阀芯压缩所述碟形弹簧。
7.根据权利要求5所述的固定式弹簧气举阀，其特征在于，还包括设在所述阀芯与所述管体的内腔之间的V型密封圈。
8.根据权利要求7所述的固定式弹簧气举阀，其特征在于，所述阀芯包括具有所述环形结构的上阀芯体和具有所述球形结构的下阀芯体，所述上阀芯体与下阀芯体之间的连接是可拆卸连接，并在所述上阀芯体的外周和下阀芯体的外周上设于容纳所述V型密封圈的凹槽。
9.根据权利要求1-3任一项所述的固定式弹簧气举阀，其特征在于，在所述上接头和所述管体上设有与所述内腔相连通的释压通道。
10.根据权利要求1所述的固定式弹簧气举阀，其特征在于，所述碟形弹簧采用耐腐蚀材料。
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