CN106869858B - 一种油井自平衡多功能底阀装置及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油井自平衡多功能底阀装置及使用方法，将本装置连接在油井采油油管Ⅱ和接箍之间，与接箍连接的油管Ⅰ内装有固定凡尔；当采油抽油杆在油管Ⅰ里向上运动时，浮动凡尔关闭，原油从油管Ⅰ提升到地面，同时固定凡尔打开，开闭板向上打开，原油从油管Ⅱ、基座通道经过斜面及固定凡尔进入到油管Ⅰ；当采油抽油杆在油管Ⅰ里向下运动时，浮动凡尔打开，固定凡尔关闭，开闭板向下关闭，原油中的固体沉积物沉积在斜面下端，待开闭板再次开启和关闭时，砂子顺着斜面流下后自动排出。由于减少受力和增大了面积，会导致开闭板的受力比原凡尔系统降低很多，从而使开闭板的变形减少，开闭板的变形减少就直接导致开闭板的漏失量降低，从而提高产能。
Description
技术领域
本发明涉及一种油井自平衡多功能底阀装置及使用方法，尤其是用于油井举升中的自平衡多功能底阀装置及使用方法。
背景技术
凡尔: valve (中文是：阀) 是外来词音译过来的，就是一种单向阀，他一般由凡尔外壳体，以及内部的凡尔球和凡尔球座组成，当流体通过凡尔时，凡尔球离开凡尔球座，流通通道打开，流体可以通过，当流体逆向流动时，在压力（或其他力）的作用下凡尔球坐在凡尔球座上，流通通道关闭，流体不能通过凡尔。原理基本上就是这样，泵上经常用到凡尔，尤其是多柱塞泵上，以保持流体的单向流动。
目前所有抽油机井，更换新的抽油泵初期油井的泵效较高，经过几天的使用液量就会下降，泵效严重降低，这是由于泵中的凡尔球变形（固定凡尔球的变形要比游动凡尔球更厉害）严重引起泵的漏失，使得泵效降低，导致产能降低。
其原因在于：凡尔球的单向阀，其凡尔球是自由态的，凡尔球的运动受油管管柱的影响极大，不仅有液差产生的开闭，还有油管振荡产生的高频低频振动开闭，再加上凡尔球自身重力的惯性作用，使这两种开闭交互影响，相互干涉，使凡尔球和凡尔座相互激烈碰撞，极快地损害凡尔球和凡尔座的微观配合，造成了凡尔球的变形。
如何将抽油泵高频振荡和凡尔球自重的惯性交互影响降低，使得阀板和阀座的微观配合同步，减少密封面的变形，从而提高抽油泵的产能，并且减少抽油泵因凡尔球变形的维修次数。这是提高抽油泵效、提高凡尔寿命、必须解决的问题和研究方向。
现有的采油系统尚不能避免以上问题，因此需要设计一种新型结构方案实现上述目标。
发明内容
本发明的目的就是为克服现有技术的不足，针对已有抽油泵凡尔系统需要解决的问题，提供一种油井自平衡多功能底阀装置及使用方法，装置采用振动同步，增大接触面积，减少变形，进而减少漏失提高抽油泵的泵效，增加产能，延长修井周期间隔，同时兼容现有抽油系统。
本发明是通过这样的技术方案实现的：一种油井自平衡多功能底阀装置，其特征在于：包括开闭板、轴承、轴承套、基座、销钉、筒体；
所述开闭板一端为开闭面，另一端为平衡面，在平衡面尾端设有平衡块，在平衡面上设有轴；
所述基座为圆柱体，基座上端面，一侧为平面，另一侧为斜面，在平面上设有轴槽，在斜面上设有与底面相通的通道，通道内设有一段隔板，在基座下端的圆柱体面上分别设有外螺纹Ⅰ和一个销钉孔；
所述开闭板轴的两端上分别设有一个轴承，两个轴承设置在基座轴槽内，在两个轴承上分别扣装一个轴承套，两个轴承套固定在基座上，所述基座通过外螺纹Ⅰ和筒体内螺纹Ⅰ的配合设置在筒体内，所述销钉螺接在筒体的螺孔内，销钉的前端置于基座的销钉孔内，将基座定位在筒体内。
一种油井自平衡多功能底阀装置的使用方法，其特征在于：步骤如下，
第一步：将油井自平衡多功能底阀装置通过筒体内螺纹Ⅱ和外螺纹Ⅱ连接在油井采油油管Ⅱ和接箍之间，与接箍连接的油管Ⅰ内的下端装有固定凡尔；
第二步：抽油杆下端装有浮动凡尔与抽油杆同步运动，当采油抽油杆在油管Ⅰ里向上运动的时候，浮动凡尔关闭，原油从油管Ⅰ空腔提升到地面，同时固定凡尔打开，开闭板上部压强小于下部压强，开闭板由于平衡块自身重量平衡，受到微小的向上压力，开闭板围绕轴旋转运动向上打开，原油从油管Ⅱ的空腔进入到基座的通道，然后从基座的通道经过斜面及固定凡尔进入到油管Ⅰ的空腔；
当采油抽油杆在油管Ⅰ里向下运动的时候，浮动凡尔打开，固定凡尔关闭，开闭板上部压强大于下部压强，开闭板由于平衡块自身重量平衡，受到微小的向下压力，向下关闭，油管Ⅰ下空腔中的原油经过浮动凡尔进入到油管Ⅰ的上空腔，原油中的固体沉积物，则部分沉积在斜面下端，待开闭板再次开启和关闭时，由于装置采用斜开口进油方式，一方面增大了进油面积，减少了流体摩阻，另一方面斜面会将采出油带来的砂子顺着斜面流下后自动排出，不会像平面那样引起积砂；
第三步：上述第二步过程重复进行，从而起到抽油泵提效，采油增产、延长修井周期、节能的目的。
本发明的特点如下：
1、振动同步，减少受力。
由于开闭板的重心在轴附近，使得开闭板重心和轴的相对位移减少，当轴受系统的高频振动的影响而发生振动时，开闭板的振动几乎与轴同步，从而降低了开闭板和轴的相对运动，使得开闭板的受力减少，降低了开闭角度。
2、增大接触面，减少压强。
另外开闭板与基座是面接触，比之凡尔系统发球和基座的线性接触，大大增加了接触面积，根据P=F/S，接触面积S与所受压强P成反比的关系，因此增大的接触面积会到至开闭板所受的压强P大幅降低，从而延长开闭板的使用寿命，延长修井周期间隔。
3、变形减少，提高产能。
由于减少受力和增大了面积，会导致开闭板的受力比原凡尔系统降低很多，从而使开闭板的变形减少，开闭板的变形减少就直接导致开闭板的漏失量降低，从而提高产能。
4、开闭灵活，提高产量。
开闭板围绕轴开闭，平衡块平衡弧形面质量，使得开闭板的开闭动作为零重力、零扭矩、零力矩开闭。
当开闭板的重心被平衡到轴附近，使得开闭板的开闭变的灵活。尤其是开闭板关闭的时候变得比凡尔系统灵敏，会把系统的高频振动转换为进液的能量，起到振动泵的作用。
5、系统兼容，不做调整。
本装置采用标准TBG螺纹，可安装在抽油泵的固定凡尔下端，不对已有抽油泵系统做任何改造就能使用。
附图说明
图1为本发明的结构分解示意图；
图2为本发明的整体结构的透视图；
图3为本发明的剖视图；
图4为本发明开闭板的结构示意图；
图5为本发明基座的结构示意图；
图6为本发明的使用状态。
具体实施方式
如图1至图5所示，一种油井自平衡多功能底阀装置，包括开闭板1、轴承2、轴承套3、基座4、销钉5、筒体6。
开闭板1一端为开闭面1-1，另一端为平衡面1-2，在平衡面1-2尾端设有平衡块1-3，在平衡面1-2上设有轴1-4。
基座4为圆柱体，基座4上端面，一侧为平面，另一侧为斜面4-1，在平面上设有轴槽4-2，在斜面上设有与底面相通的通道4-3，通道4-3内设有一段隔板4-4，在基座4下端的圆柱体面上分别设有外螺纹Ⅰ4-5和一个销钉孔4-6。
在开闭板1轴1-4的两端上分别套装一个轴承2，将两个轴承2设置在基座4轴槽4-2内，在两个轴承2上分别扣装一个轴承套3，两个轴承套3焊接在基座4上，再将上述装置后的基座4通过外螺纹Ⅰ4-5和筒体6内螺纹Ⅰ6-1的配合螺接在筒体6内，将销钉5螺接在筒体6的螺孔6-2内，销钉5的前端置于基座4的销钉孔4-6内，将基座4定位在筒体6内。
开闭板1围绕轴1-4开闭，通过调节平衡块1-3的配重，使整个开闭板1的质量重心与轴1-4旋转中心重合。
开闭面1-1可为弧形面或长方形面或异形面，平衡面1-2可为弧形面或长方形面或异形面。
轴1-4可设置在平衡面1-2上端面或下端面或者穿过平衡面1-2。
开闭板1围绕轴1-4开闭，平衡块1-3平衡弧形面1-1质量，使得开闭板1的开闭动作为零重力、零扭矩、零力矩开闭。
如图6所示，一种油井自平衡多功能底阀装置的使用方法，步骤如下：
第一步：将油井自平衡多功能底阀装置通过筒体6内螺纹Ⅱ6-3和外螺纹Ⅱ6-4连接在油井采油油管Ⅱ7和接箍8之间，与接箍8连接的油管Ⅰ9内的下端装有固定凡尔10。
第二步：抽油杆11下端装有浮动凡尔12与抽油杆11同步运动，当采油抽油杆11在油管Ⅰ9里向上运动的时候，浮动凡尔12关闭，原油从油管Ⅰ9空腔9-2提升到地面，同时固定凡尔10打开，开闭板1上部压强小于下部压强，开闭板1由于平衡块1-3自身重量平衡，受到微小的向上压力，开闭板1围绕轴1-4旋转运动向上打开，原油从油管Ⅱ7的空腔进入到基座4的通道4-3，然后从基座4的通道4-3经过斜面4-1及固定凡尔10进入到油管Ⅰ9的空腔9-1，当采油抽油杆11在油管Ⅰ9里向下运动的时候，浮动凡尔12打开，固定凡尔10关闭，开闭板1上部压强大于下部压强，开闭板1由于平衡块1-3自身重量平衡，受到微小的向下压力，向下关闭，油管Ⅰ9的空腔9-1中的原油经过浮动凡尔12进入到油管Ⅰ9的空腔9-2，原油中的固体沉积物，则部分沉积在斜面4-1下端，等待开闭板1再次开启和关闭时，由于装置采用斜开口进油方式，一方面增大了进油面积，减少了流体摩阻，另一方面斜面4-1会将采出油带来的砂子顺着斜面4-1流下后自动排出，不会像平面那样引起积砂。
第三步：上述第二步过程重复进行，当油管受综合力震动的时候，由于开闭板1与基座4采用轴1-4和轴承2配套连接，开闭板1围绕轴1-4旋转运动，不像凡尔仅靠凡尔罩限位，从而使得开闭板1的运动主要受基座4的振动影响，其运动自由度降低，开闭作用灵敏度高于凡尔；开闭板1采用自身的平衡块1-3来确保其重心在轴1-4的附近，即能开闭板1与系统的高频振动同步又使得开闭对压差的变化十分灵敏，同时平衡块1-3还起到限位的作用，保证其在工作过程中的开启角度在设计范围之内，从而起到抽油泵提效，采油增产、延长修井周期、节能的目的。
Claims (4)
1.一种油井自平衡多功能底阀装置，其特征在于：包括开闭板（1）、轴承（2）、轴承套（3）、基座（4）、销钉（5）、筒体（6）；
所述开闭板（1）一端为开闭面（1-1），另一端为平衡面（1-2），在平衡面（1-2）尾端设有平衡块（1-3），在平衡面（1-2）上设有轴（1-4）；
所述基座（4）为圆柱体，基座（4）上端面，一侧为平面，另一侧为斜面（4-1），在平面上设有轴槽（4-2），在斜面上设有与底面相通的通道（4-3），通道（4-3）内设有一段隔板（4-4），在基座（4）下端的圆柱体面上分别设有外螺纹Ⅰ（4-5）和一个销钉孔（4-6）；
所述开闭板（1）轴（1-4）的两端上分别设有一个轴承（2），两个轴承（2）设置在基座（4）轴槽（4-2）内，在两个轴承（2）上分别扣装一个轴承套（3），两个轴承套（3）固定在基座（4）上，所述基座（4）通过外螺纹Ⅰ（4-5）和筒体（6）内螺纹Ⅰ（6-1）的配合设置在筒体（6）内，所述销钉（5）螺接在筒体（6）的螺孔（6-2）内，销钉（5）的前端置于基座（4）的销钉孔（4-6）内，将基座（4）定位在筒体（6）内；
开闭板（1）围绕轴（1-4）开闭，通过调节平衡块（1-3）的配重，使整个开闭板（1）的质量重心与轴（1-4）旋转中心重合。
2.一种根据权利要求1所述的一种油井自平衡多功能底阀装置，其特征在于：所述开闭面（1-1）为弧形面或长方形面或异形面，所述平衡面（1-2）为弧形面或长方形面或异形面。
3.一种根据权利要求1所述的一种油井自平衡多功能底阀装置，其特征在于：所述轴（1-4）设置在平衡面（1-2）上端面或下端面或者穿过平衡面（1-2）。
4.一种根据权利要求1所述的一种油井自平衡多功能底阀装置的使用方法，其特征在于：步骤如下，
第一步：将油井自平衡多功能底阀装置通过筒体（6）内螺纹Ⅱ（6-3）和外螺纹Ⅱ（6-4）连接在油井采油油管Ⅱ（7）和接箍（8）之间，与接箍（8）连接的油管Ⅰ（9）内的下端装有固定凡尔（10）；
第二步：抽油杆（11）下端装有浮动凡尔（12）与抽油杆（11）同步运动，当采油抽油杆（11）在油管Ⅰ（9）里向上运动的时候，浮动凡尔（12）关闭，原油从油管Ⅰ（9）空腔（9-2）提升到地面，同时固定凡尔（10）打开，开闭板（1）上部压强小于下部压强，开闭板（1）由于平衡块（1-3）自身重量平衡，受到微小的向上压力，开闭板（1）围绕轴（1-4）旋转运动向上打开，原油从油管Ⅱ（7）的空腔进入到基座（4）的通道（4-3），然后从基座（4）的通道（4-3）经过斜面（4-1）及固定凡尔（10）进入到油管Ⅰ（9）的下空腔（9-1）；
当采油抽油杆（11）在油管Ⅰ（9）里向下运动的时候，浮动凡尔（12）打开，固定凡尔（10）关闭，开闭板（1）上部压强大于下部压强，开闭板（1）由于平衡块（1-3）自身重量平衡，受到微小的向下压力，向下关闭，油管Ⅰ（9）下空腔（9-1）中的原油经过浮动凡尔（12）进入到油管Ⅰ（9）的上空腔（9-2），原油中的固体沉积物，则部分沉积在斜面（4-1）下端，待开闭板（1）再次开启和关闭时，由于装置采用斜开口进油方式，一方面增大了进油面积，减少了流体摩阻，另一方面斜面（4-1）会将采出油带来的砂子顺着斜面（4-1）流下后自动排出，不会像平面那样引起积砂；
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