CN106869857B - 一种油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组，包括掺水管、来水总截止阀、热洗截止阀、掺水单向阀、掺水中心管一、中心套管、掺水立管、油气进管、掺水中心管二、掺水调节阀、回油单向阀、回油立管、回油总截止阀和出油管。该装置将掺水管内置于集输管线中，利用掺水的余热，对整个阀组进行循环保温，如果因作业、井口装置和采油树以及抽油机故障需要维修停井时，仍然能保证该阀组整体循环保温，不发生冻堵。

Description

一种油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组

技术领域

本发明属于油田机械设备领域，涉及一种油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组。

背景技术

目前在用的掺水工艺流程组合井口的防冻措施为在装置外面采用保温棉等保温层，在正常掺水情况下，可保证不发生管线及设备冻堵问题。如果由于作业、井口故障等原因导致油井短时间关停，从而使管线中的水或含水混合液因低温冻堵或冻裂，造成管线或管线上的设备冻坏，不但影响生产，而且会因设备冻坏造成损失；现有的掺水工艺流程组合井口外形杂乱，且组合阀门的壳体为方体，冬季不方便给管线及装置做保温；现有的掺水工艺流程组合井口装置将所有阀门组合在一个方体上，阀门走向不清晰，不能简单的从外观走向上区分阀门的用途；现有的掺水管为外露形式，由于管内外存在很大的温差，冬季低温情况下，掺水管内热水会在温差的作用下造成大量的热散失。因此，需要对现有的掺水集输管线及阀门进行改进以克服上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组，克服目前的掺水工艺流程组合在掺水时不容易保温，容易造成大量的热散失的问题。

本发明通过以下技术方案来实现：一种油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组，包括掺水管、来水总截止阀、热洗截止阀、掺水单向阀、掺水中心管一、中心套管、掺水立管、油气进管、掺水中心管二、掺水调节阀、回油单向阀、回油立管、回油总截止阀和出油管，

其中，所述的来水总截止阀包括外层套管一、内层套管一、阀座一和阀杆一，掺水管纵向放置，外层套管一套在内层套管一上且外层套管一和内层套管一之间有环形空腔，外层套管一上下两端有开口，内层套管一上部和侧面有开口，阀座一横向穿过外层套管一和内层套管一，阀座一的周向及侧面有开口，阀杆一装在阀座一内，阀杆一端部正好能够封堵内层套管一和阀座一的侧面开口，外层套管一下端开口连接掺水管，内层套管一上部开口连接掺水管，掺水管上端连接热洗截止阀；

所述的热洗截止阀包括环套管一、内管总成一、C形堰环一、阀座二和阀杆二，环套管一套在内管总成一上，且环套管一和内管总成一之间有环形空腔，环套管一通过下部开口连接掺水管，内管总成一的底部和侧面有开口，阀座二横向穿过环套管一和内管总成一，阀座二的周向及侧面有开口，阀杆二装在阀座二内，阀杆二端部正好能够封堵阀座二的侧面开口，在阀座二的侧面装有C形堰环一，C形堰环一为圆形，下半部分封闭但上半部分开有半环形豁口，C形堰环一的另一侧设有掺水单向阀；

所述的掺水单向阀包括壳体一、阀头、复位弹簧一，壳体一垂直穿过环套管一和内管总成一，壳体一内有阀头，阀头和壳体一顶部之间设有复位弹簧一，壳体一底部和侧面有开口，且内管总成一在连接壳体一底部的位置也有开口；

所述的内管总成一侧面通过开口连接中心套管，壳体一侧面通过开口连接掺水中心管一，掺水中心管一套在中心套管中，掺水中心管一从中心套管的侧壁穿出后连接掺水立管，掺水立管从油气进管的侧壁穿入后连接掺水中心管二，油气进管和掺水中心管二又分别连接回油单向阀和掺水调节阀；

所述的回油单向阀包括环套管二、内管总成二、C形堰环二、阀座三、阀杆三、复位弹簧二，环套管二套在内管总成二上，且环套管二和内管总成二之间有环形空腔，环套管二通过下部开口连接回油立管，内管总成二的底部和侧面有开口，阀座三横向穿过环套管二和内管总成二，阀座三的周向及侧面有开口，阀杆三装在阀座三内，阀杆三端部正好能够封堵阀座三的侧面开口，阀杆三和阀座三之间设有复位弹簧二，在阀座三的侧面装有C形堰环二，C形堰环二为圆形，下半部分封闭但上半部分开有半环形豁口，C形堰环二的另一侧设有掺水单向阀；

所述的掺水调节阀包括壳体二和阀杆四，壳体二垂直穿过环套管二和内管总成二，壳体二内有阀杆四，壳体二底部和侧面有开口，且内管总成二在连接壳体二底部的位置也有开口；

所述的回油立管下部连接回油总截止阀，回油总截止阀包括外层套管二、内层套管二、阀座四和阀杆五，外层套管二套在内层套管二上且外层套管二和内层套管二之间有环形空腔，外层套管二上下两端有开口，内层套管二下部和侧面有开口，阀座四横向穿过外层套管二和内层套管二，阀座四的周向及侧面有开口，阀杆五装在阀座二内，阀杆五端部正好能够封堵内层套管二和阀座四的侧面开口，外层套管二上部连接回油立管，内层套管二下部连接出油管。

作为本发明的进一步改进，还包括油套连通及定压放气阀，油套连通及定压放气阀位于回油立管上，包括外套管、中心套管、掺水中心管、焊接套管、壳体三、阀座五、阀球和复位弹簧三，所述的外套管套在中心套管上，中心套管又套在掺水中心管上，外套管上下两端通过开口连接回油立管，侧面连接焊接套管，焊接套管内套有壳体三，且焊接套管和壳体三之间有环形空腔，中心套管侧面有口连通壳体三，壳体三上有口连通焊接套管和壳体三之间的环形空腔，阀座五位于壳体三内，阀座五的周向和侧面均有口，阀座五内设有阀球，阀球正好可以封堵阀座五的侧面开口，阀球与阀座五之间有复位弹簧三。

进一步的，所述的环套管一和内管总成一的一侧均设有开口，开口处连接管道，管道端部设有丝堵壳体一。

进一步的，所述的环套管二和内管总成二的一侧均设有开口，开口处连接管道，管道端部设有丝堵壳体二。

采用上述技术方案的积极效果：本发明具有以下优点：

（1）该装置将掺水管内置于集输管线中，利用掺水的余热，对整个阀组进行循环保温，如果因作业、井口装置和采油树以及抽油机故障需要维修停井时，仍然能保证该阀组整体循环保温，不发生冻堵；

（2）外形规整，阀门走向清晰，从阀门走向和外观上，可直观的分清各个阀门的功能和用途；

（3）采用防冻测压及取样装置，保证在低温环境下可实现测压、取样；

（4）阀组整体中心平面与采油树处于同一平面上，阀组上没有方体结构，方便井口保温，且可以配备保温套，安装方便；

（5）阀组上设有回油止回阀，可防止抽油杆断脱后，管线中的油、气、水三相混合液从盘根盒处喷出，起到一定的防喷效果；

（6）装置上设有超压（不低于16MPa）泄压功能，当回油管线（油井到计量间之间）或掺水管线冻堵的时候，可以保证管线不在地下的部分不冻裂。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是来水总截止阀的纵剖视图；

图3是热洗截止阀和掺水单向阀的纵剖视图；

图4是C形堰环一的放大图；

图5是掺水调节阀和回油单向阀的纵剖视图；

图6是C形堰环二的放大图；

图7是回油总截止阀的纵剖视图；

图8是油套连通及定压放气阀的纵剖视图；

图9是图1中A-A向结构示意图；

图10是图1中B-B向结构示意图。

图中，1掺水管，2来水总截止阀，3热洗截止阀，4掺水单向阀，5掺水中心管一，6中心套管，7掺水立管，8油气进管，9掺水中心管二，10掺水调节阀，11回油单向阀，12回油立管，13回油总截止阀，14出油管，15外层套管一，16内层套管一，17阀座一，18阀杆一，19环套管一，20内管总成一，21 C形堰环一，22阀座二，23阀杆二，24壳体一，25阀头，26复位弹簧一，27环套管二，28内管总成二，29 C形堰环二，30阀座三，31阀杆三，32复位弹簧二，33壳体二，34阀杆四，35外层套管二，36内层套管二，37阀座四，38阀杆五，39油套连通及定压放气阀，40外套管，41焊接套管，42壳体三，43阀座五，44阀球，45复位弹簧三，46丝堵壳体一，47丝堵壳体二。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步解释，但不应理解为对本发明的限制：

图1是本发明的结构示意图，一种油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组，包括掺水管1、来水总截止阀2、热洗截止阀3、掺水单向阀4、掺水中心管一5、中心套管6、掺水立管7、油气进管8、掺水中心管二9、掺水调节阀10、回油单向阀11、回油立管12、回油总截止阀13和出油管14。

图2是来水总截止阀的纵剖视图，其中，所述的来水总截止阀2包括外层套管一15、内层套管一16、阀座一17和阀杆一18，掺水管1纵向放置，外层套管一15套在内层套管一16上且外层套管一15和内层套管一16之间有环形空腔，外层套管一15上下两端有开口，内层套管一16上部和侧面有开口，阀座一17横向穿过外层套管一15和内层套管一16，阀座一17的周向及侧面有开口，阀杆一18装在阀座一17内，阀杆一18端部正好能够封堵内层套管一16和阀座一17的侧面开口，外层套管一15下端开口连接掺水管1，内层套管一16上部开口连接掺水管1，掺水管1上端连接热洗截止阀3。水流从掺水管进入，由阀杆一的移动来控制来水总截止阀的开启或者关闭。

图3是热洗截止阀和掺水单向阀的纵剖视图，图4是C形堰环一的放大图，所述的热洗截止阀3包括环套管一19、内管总成一20、C形堰环一21、阀座二22和阀杆二23，环套管一19套在内管总成一20上，且环套管一19和内管总成一20之间有环形空腔，环套管一19通过下部开口连接掺水管1，内管总成一20的底部和侧面有开口，阀座二22横向穿过环套管一19和内管总成一20，阀座二22的周向及侧面有开口，阀杆二23装在阀座二22内，阀杆二23端部正好能够封堵阀座二22的侧面开口，在阀座二22的侧面装有C形堰环一21，C形堰环一21为圆形，下半部分封闭但上半部分开有半环形豁口，C形堰环一21的另一侧设有掺水单向阀4。C形堰环一的作用是水位必须上升至一定的高度，才可以通过C形堰环一进入环套管一和内管总成一之间的环形空腔，进而打开掺水单向阀。阀杆二的运动控制热洗截止阀，进而控制水的流向。

所述的掺水单向阀4包括壳体一24、阀头25、复位弹簧一26，壳体一24垂直穿过环套管一19和内管总成一20，壳体一24内有阀头25，阀头25和壳体一24顶部之间设有复位弹簧一26，壳体一24底部和侧面有开口，且内管总成一20在连接壳体一24底部的位置也有开口。当水顶开掺水单向阀的阀头时，掺水单向阀打开，水进入掺水中心管。

所述的内管总成一20侧面通过开口连接中心套管6，壳体一24侧面通过开口连接掺水中心管一5，掺水中心管一5套在中心套管6中，掺水中心管一5从中心套管6的侧壁穿出后连接掺水立管7，掺水立管7从油气进管8的侧壁穿入后连接掺水中心管二9，油气进管8和掺水中心管二9又分别连接回油单向阀11和掺水调节阀10。热洗截止阀的开启或者关闭控制了水流的方向，水流或者进入掺水中心管，或者进入中心套管。

图5是掺水调节阀和回油单向阀的纵剖视图，图6是C形堰环二的放大图，所述的回油单向阀11包括环套管二27、内管总成二28、C形堰环二29、阀座三30、阀杆三31、复位弹簧二32，环套管二27套在内管总成二28上，且环套管二27和内管总成二28之间有环形空腔，环套管二27通过下部开口连接回油立管12，内管总成二28的底部和侧面有开口，阀座三30横向穿过环套管二27和内管总成二28，阀座三30的周向及侧面有开口，阀杆三31装在阀座三30内，阀杆三31端部正好能够封堵阀座三30的侧面开口，阀杆三31和阀座三30之间设有复位弹簧二32，在阀座三30的侧面装有C形堰环二29，C形堰环二29为圆形，下半部分封闭但上半部分开有半环形豁口，C形堰环二29的另一侧设有掺水调节阀10。阀杆三的来回移动控制回油单向阀的开启或者关闭。

所述的掺水调节阀10包括壳体二33和阀杆四34，壳体二33垂直穿过环套管二27和内管总成二28，壳体二33内有阀杆四34，壳体二33底部和侧面有开口，且内管总成二28在连接壳体二33底部的位置也有开口。阀杆四的上下运动控制掺水调节阀的开启或者关闭。

图7是回油总截止阀的纵剖视图，所述的回油立管12下部连接回油总截止阀13，回油总截止阀包括外层套管二35、内层套管二36、阀座四37和阀杆五38，外层套管二35套在内层套管二36上且外层套管二35和内层套管二36之间有环形空腔，外层套管二35上下两端有开口，内层套管二36下部和侧面有开口，阀座四37横向穿过外层套管二35和内层套管二36，阀座四37的周向及侧面有开口，阀杆五38装在阀座四37内，阀杆五38端部正好能够封堵内层套管二36和阀座四37的侧面开口，外层套管二35上部连接回油立管12，内层套管二36下部连接出油管14。阀杆五的来回移动控制回油总截止阀的开启或者关闭。

图8是油套连通及定压放气阀的纵剖视图，还包括油套连通及定压放气阀39，油套连通及定压放气阀39位于回油立管12上，包括外套管40、中心套管6、掺水中心管5、焊接套管41、壳体三42、阀座五43、阀球44和复位弹簧三45，所述的外套管40套在中心套管6上，中心套管6又套在掺水中心管5上，外套管40上下两端通过开口连接回油立管12，侧面连接焊接套管41，焊接套管41内套有壳体三42，且焊接套管41和壳体三42之间有环形空腔，中心套管6侧面有口连通壳体三42，壳体三42上有口连通焊接套管41和壳体三42之间的环形空腔，阀座五43位于壳体三42内，阀座五43的周向和侧面均有口，阀座五43内设有阀球44，阀球44正好可以封堵阀座五43的侧面开口，阀球44与阀座五43之间有复位弹簧三45。这个设计主要是保证如果管内压力太大时，可以顶开阀球进行泄压，保证安全。

图9是图1中A-A向结构示意图，所述的环套管一19和内管总成一20的一侧均设有开口，开口处连接管道，管道端部设有丝堵壳体一46。丝堵壳体一可以打开，连接外部管道。

图10是图1中B-B向结构示意图，所述的环套管二27和内管总成二28的一侧均设有开口，开口处连接管道，管道端部设有丝堵壳体二47。丝堵壳体二可以打开，连接外部管道。

本发明的工作过程如下：

一、掺水

热水从掺水管进入，进入来水总截止阀中的外层套管一和内层套管一之间的环形空间，然后顶开阀杆一，向上流经掺水管进入热洗截止阀。如果此时热洗截止阀中的阀杆二关闭阀座二上的侧面开口，热水只能进入环套管一和内管总成二之间的环形空腔中，当水位上升到一定高度时，越过C形堰环一的上部豁口，进入掺水单向阀下部的环形空间，顶开掺水单向阀的阀头，然后从掺水中心管流出。水流依次通过掺水立管、掺水中心管二，此时掺水调节阀处于打开状态，水流通过掺水调节阀，进入环套管二和内管总成二之间的环形空间，当水位上升到一定高度时，越过C形堰环二的上部豁口，周向循环后，与从油气进管进入的油、气、水混合液混合，顶开回油单向阀中的阀杆三，进入回油立管。混合液顺着回油立管下行，进入回油总截止阀。回油总截止阀处于打开状态，混合液下行进入外层套管二和内层套管二之间的环形空腔，进而进入阀座四，从下方的出油管排出。

二、放套气

一般情况下，油套连通及定压放气阀为关闭状态，只有当管内的压力达到设定的压力时，套管气顶开油套连通及定压放气阀上的阀球，进入壳体三和焊接套管之间的空间，下行到回油总截止阀，通过出油管排出，可防止压力管内压力过高。

三、热洗

热水从掺水管进入，进入来水总截止阀中的外层套管一和内层套管一之间的环形空间，然后顶开阀杆一，向上流经掺水管进入热洗截止阀。如果此时热洗截止阀中的阀杆二打开，那么水流将会从阀座二上的侧面开口流出，再从内管总成一的侧面开口流入中心套管。

本发明具有以下优点：

（1）该装置将掺水管内置于集输管线中，利用掺水的余热，对整个阀组进行循环保温，如果因作业、井口装置和采油树以及抽油机故障需要维修停井时，仍然能保证该阀组整体循环保温，不发生冻堵；

（2）外形规整，阀门走向清晰，从阀门走向和外观上，可直观的分清各个阀门的功能和用途；

（3）采用防冻测压及取样装置，保证在低温环境下可实现测压、取样；

（4）阀组整体中心平面与采油树处于同一平面上，阀组上没有方体结构，方便井口保温，且可以配备保温套，安装方便；

（5）阀组上设有回油止回阀，可防止抽油杆断脱后，管线中的油、气、水三相混合液从盘根盒处喷出，起到一定的防喷效果；

（6）装置上设有超压（不低于16MPa）泄压功能，当回油管线（油井到计量间之间）或掺水管线冻堵的时候，可以保证管线不在地下的部分不冻裂。

Claims (3)

1.一种油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组，其特征在于：包括掺水管（1）、来水总截止阀（2）、热洗截止阀（3）、掺水单向阀（4）、掺水中心管一（5）、中心套管（6）、掺水立管（7）、油气进管（8）、掺水中心管二（9）、掺水调节阀（10）、回油单向阀（11）、回油立管（12）、回油总截止阀（13）和出油管（14），其中，所述的来水总截止阀（2）包括外层套管一（15）、内层套管一（16）、阀座一（17）和阀杆一（18），掺水管（1）纵向放置，外层套管一（15）套在内层套管一（16）上且外层套管一（15）和内层套管一（16）之间有环形空腔，外层套管一（15）上下两端有开口，内层套管一（16）上部和侧面有开口，阀座一（17）横向穿过外层套管一（15）和内层套管一（16），阀座一（17）的周向及侧面有开口，阀杆一（18）装在阀座一（17）内，阀杆一（18）端部正好能够封堵内层套管一（16）和阀座一（17）的侧面开口，外层套管一（15）下端开口连接掺水管（1），内层套管一（16）上部开口连接掺水管（1），掺水管（1）上端连接热洗截止阀（3）；

所述的热洗截止阀（3）包括环套管一（19）、内管总成一（20）、C形堰环一（21）、阀座二（22）和阀杆二（23），环套管一（19）套在内管总成一（20）上，且环套管一（19）和内管总成一（20）之间有环形空腔，环套管一（19）通过下部开口连接掺水管（1），内管总成一（20）的底部和侧面有开口，阀座二（22）横向穿过环套管一（19）和内管总成一（20），阀座二（22）的周向及侧面有开口，阀杆二（23）装在阀座二（22）内，阀杆二（23）端部正好能够封堵阀座二（22）的侧面开口，在阀座二（22）的侧面装有C形堰环一（21），C形堰环一（21）为圆形，下半部分封闭但上半部分开有半环形豁口，C形堰环一（21）的另一侧设有掺水单向阀（4）；

所述的掺水单向阀（4）包括壳体一（24）、阀头（25）、复位弹簧一（26），壳体一（24）垂直穿过环套管一（19）和内管总成一（20），壳体一（24）内有阀头（25），阀头（25）和壳体一（24）顶部之间设有复位弹簧一（26），壳体一（24）底部和侧面有开口，且内管总成一（20）在连接壳体一（24）底部的位置也有开口；

所述的内管总成一（20）侧面通过开口连接中心套管（6），壳体一（24）侧面通过开口连接掺水中心管一（5），掺水中心管一（5）套在中心套管（6）中，掺水中心管一（5）从中心套管（6）的侧壁穿出后连接掺水立管（7），掺水立管（7）从油气进管（8）的侧壁穿入后连接掺水中心管二（9），油气进管（8）和掺水中心管二（9）又分别连接回油单向阀（11）和掺水调节阀（10）；

所述的回油单向阀（11）包括环套管二（27）、内管总成二（28）、C形堰环二（29）、阀座三（30）、阀杆三（31）、复位弹簧二（32），环套管二（27）套在内管总成二（28）上，且环套管二（27）和内管总成二（28）之间有环形空腔，环套管二（27）通过下部开口连接回油立管（12），内管总成二（28）的底部和侧面有开口，阀座三（30）横向穿过环套管二（27）和内管总成二（28），阀座三（30）的周向及侧面有开口，阀杆三（31）装在阀座三（30）内，阀杆三（31）端部正好能够封堵阀座三（30）的侧面开口，阀杆三（31）和阀座三（30）之间设有复位弹簧二（32），在阀座三（30）的侧面装有C形堰环二（29），C形堰环二（29）为圆形，下半部分封闭但上半部分开有半环形豁口，C形堰环二（29）的另一侧设有掺水调节阀（10）；

所述的掺水调节阀（10）包括壳体二（33）和阀杆四（34），壳体二（33）垂直穿过环套管二（27）和内管总成二（28），壳体二（33）内有阀杆四（34），壳体二（33）底部和侧面有开口，且内管总成二（28）在连接壳体二（33）底部的位置也有开口；

所述的回油立管（12）下部连接回油总截止阀（13），回油总截止阀包括外层套管二（35）、内层套管二（36）、阀座四（37）和阀杆五（38），外层套管二（35）套在内层套管二（36）上且外层套管二（35）和内层套管二（36）之间有环形空腔，外层套管二（35）上下两端有开口，内层套管二（36）下部和侧面有开口，阀座四（37）横向穿过外层套管二（35）和内层套管二（36），阀座四（37）的周向及侧面有开口，阀杆五（38）装在阀座四（37）内，阀杆五（38）端部正好能够封堵内层套管二（36）和阀座四（37）的侧面开口，外层套管二（35）上部连接回油立管（12），内层套管二（36）下部连接出油管（14）；

还包括油套连通及定压放气阀（39），油套连通及定压放气阀（39）位于回油立管（12）上，包括外套管（40）、中心套管（6）、掺水中心管一（5）、焊接套管（41）、壳体三（42）、阀座五（43）、阀球（44）和复位弹簧三（45），所述的外套管（40）套在中心套管（6）上，中心套管（6）又套在掺水中心管一（5）上，外套管（40）上下两端通过开口连接回油立管（12），侧面连接焊接套管（41），焊接套管（41）内套有壳体三（42），且焊接套管（41）和壳体三（42）之间有环形空腔，中心套管（6）侧面有口连通壳体三（42），壳体三（42）上有口连通焊接套管（41）和壳体三（42）之间的环形空腔，阀座五（43）位于壳体三（42）内，阀座五（43）的周向和侧面均有口，阀座五（43）内设有阀球（44），阀球（44）正好可以封堵阀座五（43）的侧面开口，阀球（44）与阀座五（43）之间有复位弹簧三（45）。

2.根据权利要求1所述的油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组，其特征在于：所述的环套管一（19）和内管总成一（20）的一侧均设有开口，开口处连接管道，管道端部设有丝堵壳体一（46）。

3.根据权利要求1所述的油田用防冻防盗掺水集输工艺流程阀组，其特征在于：所述的环套管二（27）和内管总成二（28）的一侧均设有开口，开口处连接管道，管道端部设有丝堵壳体二（47）。

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