CN108086946A - 气井诱喷开关阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种气井诱喷开关阀，包括上传压筒、外筒、上动力套、动力滑块、球阀、支撑芯轴、下动力套、下传压筒和定压盘片，所述球阀通过动力滑块控制，所述控制滑块可由上动力套和下动力套推动，所述上动力套和下动力套通过定压盘片破裂后进入所述气井诱喷开关阀内部的高压环空液体推动，通过控制环空压力，即可控制球阀的开关。所述的气井诱喷开关阀，施工简单，施工时间短，施工成本低，更加安全，一旦地面出现问题，可迅速在井底关井。

Description

气井诱喷开关阀

技术领域

本发明涉及油田气井试油诱喷及油田开采设备的技术领域，具体是一种气井诱喷开关阀。

背景技术

目前油田气井诱喷有两种方式，一是利用连续油管进行氮气气举诱喷，这种方法施工安全，但施工过程复杂，需要连续油管设备和制氮设备等，施工成本高，二是利用试井钢丝工具诱喷，这种方法是利用专用工具首先打开井下开关滑套，然后在油管内注氮气将管柱内液体排入环空，在保持井口压力状态下用钢丝工具关闭开关滑套，然后在地面释放管柱内气体实现诱喷目的，施工过程复杂，施工过程中钢丝工具不易关闭滑套，容易造成试井工具操作失误或工程事故。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对目前技术中的不足，提供一种气井诱喷开关阀，容易控制阀门开关，使施工更加简单。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种气井诱喷开关阀，包括上传压筒、外筒、上动力套、动力滑块、球阀、支撑芯轴、下动力套、下传压筒和定压盘片，所述上传压筒是中空的圆柱体，内径规则，外圆有不同直径的抬肩，上传压筒上端为接头，外圆连接外筒，上传压筒大径部位壁厚内有一轴向孔并与轴心线平行，轴向孔贯穿出上传压筒下端，在大径外侧有一个径向孔与轴向孔相交并连通；所述外筒是圆筒状，上下端分别连接上传压筒和下传压筒；上动力套呈现圆筒状，外壁并排分布两个形状和大小完全相同的长方形的开窗；所述动力滑块呈现等厚弧形板状，动力滑块有两个，分别与所述的两个开窗配合，动力滑块凹形弧面上有一个凸块，所述凸块为凸起的小圆柱体，圆柱体的端面是球形；所述球阀为球体，球体上具有贯通的中心孔，球体上还分布两个开关孔，所述开关孔轴线通过球形，开关孔分别与动力滑块上的凸块配合；所述支撑芯轴呈筒状结构，上端与球阀接触，同心安装在上动力套内，下端延伸出上动力套；所述下动力套呈筒状结构，同心安装在外筒2内部，套接与支撑芯轴外部，所述下动力套下端面圆环面积大于上动力套上端面圆环面积；所述下传压筒呈筒状结构，上端与支撑芯轴配合，外圆连接外筒，下传压筒下端连接有接头，下传压筒大径部位壁厚内有一轴向孔并与轴心线平行，轴向孔贯穿出下传压筒上端，在大径外侧有一个径向孔与轴向孔相交并连通；所述定压盘片为在承受一定压力下可破碎的片状体，安装在径向孔内。

作为本方案的一种改进，所述上传压筒与外筒，上动力套与外筒，上动力套与上传压筒，上动力套与支撑芯轴，下动力套与外筒，下动力套与支撑芯轴，支撑芯轴与下传压筒，下传压筒与外筒之间均设置有密封装置保证管道内密封性。

作为本方案的一种改进，所述上传压筒下端和支撑芯轴上端还连接有轴套，轴套与球阀接触，所述轴套与球阀接触一端面为贴合球阀外表面的球形弧面，轴套与上传压筒和支撑芯轴之间设置有密封装置。

作为本方案的一种改进，所述球阀上两个开关孔孔的中心线夹角为80-100°，每个开关孔的轴线与中心孔通轴线线夹角为40-50°。

作为本方案的一种改进，所述所述球阀上两个开关孔孔的中心线夹角为90.61°，每个圆孔的中心线通孔中心线夹角为45.305°。

作为本方案的一种改进，所述轴向孔内设置有螺纹，所述定压盘片圆周加厚并有外螺纹与轴向孔内的螺纹配合。

作为本方案的一种改进，所述所述上传压筒、外筒和下传压筒之间通过螺纹连接。

作为本方案的一种改进，所述上传压筒、支撑芯轴和下传压筒内径相同。

作为本方案的一种改进，所述密封装置为存在于筒体外壁或内壁的密封圈槽及密封圈。

作为本方案的一种改进，所述上传压筒上所安装的定压盘片额定压力小于下传压筒上所安装的定压盘片。

有益效果：所述的气井诱喷开关阀内部设置有球阀，所述球阀上开关孔与动力滑块上凸块配合，动力滑块嵌入在上动力套的开窗中，上动力套可在外筒内滑动，当上动力套处于上极限位置时，球阀中心孔与上传压筒和支撑芯轴内孔错开，内部管道关闭，当上动力套处于下极限位置时，球阀中心孔与上传压筒和支撑芯轴内孔接通，内部管道接通。

所述球阀上有两个开关孔，两个开关孔轴线间具有夹角，有两个动力滑块与开关孔配合，保证球阀转动时中心孔中线始终在竖直平面上。

所述上传压筒和支撑芯轴与球阀接触一端设置有衬套，加强球阀关闭时的密封性，同时减少上传压筒和支撑芯轴的磨损，只需定期更换衬套，即可保证所述气井诱喷开关阀正常使用。

在实际施工过程中，可在下井之前，将上动力套移至上止点，此时球阀处于关闭状态，上传压筒上所安装的定压盘片额定压力小于下传压筒上所安装的定压盘片，下井过程中，需要诱喷时，增大环空压力，上传压筒上的定压盘片先破裂，上传压筒上径向孔与环空环境联通，环空液体进入径向孔和纵向孔，进而进入上传压筒、外筒和上动力套之间的间隙空间，推动上动力套下移，进而动力滑块下移至下极限位置，球阀转动至中心孔与上传压筒和支撑芯轴内孔联通；当需要关闭阀门时，进一步加大环空压力直至下传压筒上压力盘片破裂，此时下传压筒、外筒和下动力套之间的间隙空间亦充满环空液体，此时由于下动力套下端环面面积大于上动力套上端环面面积，环境内压强一定，下动力套受到的向上的力大于上动力套收到的向下的力，进而时下动力套和上动力套上移至上极限位置，球阀关闭。

本发明所述的一种气井诱喷开关阀，施工简单，施工时间短，施工成本低，更加安全，一旦地面出现问题，可迅速在井底关井，只需环空加压就可实现气井诱喷开关阀的开和关。

附图说明

图1、所述气井诱喷开关阀结构示意图；

图2、所述上动力套结构示意图；

图3、所述动力滑块结构示意图；

图4、所述球阀结构示意图；

附图标记列表：1、上传压筒；2、外筒；3、上动力套；4、动力滑块；5、球阀；6、支撑芯轴；7、下动力套；8、下传压筒；9、定压盘片；10、衬套；11、径向孔；12、轴向孔；3a、开窗；4a、凸块；5a、中心孔；5b、开关孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示是一种气井诱喷开关阀，包括上传压筒1、外筒2、上动力套3、动力滑块4、球阀5、支撑芯轴6、下动力套7、下传压筒8和定压盘片9，上传压筒1、外筒2和下传压筒8之间通过螺纹连接。上传压筒1是中空的圆柱体，内径规则，外圆有不同直径的抬肩，上传压筒1上端为接头，外圆连接外筒2，上传压筒1大径部位壁厚内有一轴向孔12并与轴心线平行，轴向孔12贯穿出上传压筒1下端，在大径外侧有一个径向孔11与轴向孔12相交并连通；外筒2是圆筒状，上下端分别连接上传压筒1和下传压筒8。轴向孔12内设置有螺纹，所述定压盘片9圆周加厚并有外螺纹与轴向孔12内的螺纹配合，定压盘片9在承受一定压力下可破碎。上传压筒1上所安装的定压盘片9额定压力小于下传压筒8上所安装的定压盘片9。

如图2所示的上动力套3呈现圆筒状，外壁并排分布两个形状和大小完全相同的长方形的开窗3a；如图3所示的动力滑块4呈现等厚弧形板状，动力滑块4有两个，分别与两个开窗3a配合，动力滑块4凹形弧面上有一个凸块4a，凸块4a为凸起的小圆柱体，圆柱体的端面是球形；如图4所示的球阀5为球体，球体上具有贯通的中心孔5a，球体上还分布两个开关孔5b，开关孔5b轴线通过球形，开关孔5b分别与动力滑块4上的凸块4a配合，球阀5上两个开关孔5b孔的中心线夹角为90.61°，每个圆孔的中心线通孔中心线夹角为45.305°。

支撑芯轴6呈筒状结构，上端与球阀5接触，同心安装在上动力套3内，下端延伸出上动力套3。上传压筒1下端和支撑芯轴6上端还连接有轴套，轴套与球阀5接触，轴套与球阀5接触一端面为贴合球阀5外表面的球形弧面，轴套与上传压筒1和支撑芯轴6之间设置有密封装置。下动力套7呈筒状结构，同心安装在外筒22内部，套接与支撑芯轴6外部，下动力套7下端面圆环面积大于上动力套3上端面圆环面积；下传压筒8呈筒状结构，上端与支撑芯轴6配合，外圆连接外筒2，下传压筒8下端连接有接头，下传压筒8大径部位壁厚内有一轴向孔12并与轴心线平行，轴向孔12贯穿出下传压筒8上端，在大径外侧有一个径向孔11与轴向孔12相交并连通。

上传压筒1与外筒2，上动力套3与外筒2，上动力套3与上传压筒1，上动力套3与支撑芯轴6，下动力套7与外筒2，下动力套7与支撑芯轴6，支撑芯轴6与下传压筒8，下传压筒8与外筒2之间均设置有密封装置保证管道内密封性，所述密封装置为存在于筒体外壁或内壁的密封圈槽及密封圈。上传压筒1、支撑芯轴6和下传压筒8内径相同。

在实际施工过程中，可在下井之前，将上动力套3移至上止点，此时球阀5处于关闭状态，上传压筒1上所安装的定压盘片9额定压力小于下传压筒8上所安装的定压盘片9，下井过程中，需要诱喷时，增大环空压力，上传压筒1上的定压盘片9先破裂，上传压筒1上径向孔11与环空环境联通，环空液体进入径向孔11和纵向孔，进而进入上传压筒1、外筒2和上动力套3之间的间隙空间，推动上动力套3下移，进而动力滑块4下移至下极限位置，球阀5转动至中心孔5a与上传压筒1和支撑芯轴6内孔联通；当需要关闭阀门时，进一步加大环空压力直至下传压筒8上压力盘片破裂，此时下传压筒8、外筒2和下动力套7之间的间隙空间亦充满环空液体，此时由于下动力套7下端环面面积大于上动力套3上端环面面积，环境内压强一定，下动力套7受到的向上的力大于上动力套3收到的向下的力，进而时下动力套7和上动力套3上移至上极限位置，球阀5关闭。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (10)

1.一种气井诱喷开关阀，其特征在于，包括上传压筒(1)、外筒(2)、上动力套(3)、动力滑块(4)、球阀(5)、支撑芯轴(6)、下动力套(7)、下传压筒(8)和定压盘片(9)，所述上传压筒(1)是中空的圆柱体，内径规则，外圆有不同直径的抬肩，上传压筒(1)上端为接头，外圆连接外筒(2)，上传压筒(1)大径部位壁厚内有一轴向孔(12)并与轴心线平行，轴向孔(12)贯穿出上传压筒(1)下端，在大径外侧有一个径向孔(11)与轴向孔(12)相交并连通；所述外筒(2)是圆筒状，上下端分别连接上传压筒(1)和下传压筒(8)；上动力套(3)呈现圆筒状，外壁并排分布两个形状和大小完全相同的长方形的开窗(3a)；所述动力滑块(4)呈现等厚弧形板状，动力滑块(4)有两个，分别与所述的两个开窗(3a)配合，动力滑块(4)凹形弧面上有一个凸块(4a)，所述凸块(4a)为凸起的小圆柱体，圆柱体的端面是球形；所述球阀(5)为球体，球体上具有贯通的中心孔(5a)，球体上还分布两个开关孔(5b)，所述开关孔(5b)轴线通过球形，开关孔(5b)分别与动力滑块(4)上的凸块(4a)配合；所述支撑芯轴(6)呈筒状结构，上端与球阀(5)接触，同心安装在上动力套(3)内，下端延伸出上动力套(3)；所述下动力套(7)呈筒状结构，同心安装在外筒(2)2内部，套接与支撑芯轴(6)外部，所述下动力套(7)下端面圆环面积大于上动力套(3)上端面圆环面积；所述下传压筒(8)呈筒状结构，上端与支撑芯轴(6)配合，外圆连接外筒(2)，下传压筒(8)下端连接有接头，下传压筒(8)大径部位壁厚内有一轴向孔(12)并与轴心线平行，轴向孔(12)贯穿出下传压筒(8)上端，在大径外侧有一个径向孔(11)与轴向孔(12)相交并连通；所述定压盘片(9)为在承受一定压力下可破碎的片状体，安装在径向孔(11)内。

2.如权利要求1所述的一种气井诱喷开关阀，其特征在于：所述上传压筒(1)与外筒(2)，上动力套(3)与外筒(2)，上动力套(3)与上传压筒(1)，上动力套(3)与支撑芯轴(6)，下动力套(7)与外筒(2)，下动力套(7)与支撑芯轴(6)，支撑芯轴(6)与下传压筒(8)，下传压筒(8)与外筒(2)之间均设置有密封装置保证管道内密封性。

3.如权利要求2所述的一种气井诱喷开关阀，其特征在于：所述上传压筒(1)下端和支撑芯轴(6)上端还连接有轴套，轴套与球阀(5)接触，所述轴套与球阀(5)接触一端面为贴合球阀(5)外表面的球形弧面，轴套与上传压筒(1)和支撑芯轴(6)之间设置有密封装置。

4.如权利要求3所述的一种气井诱喷开关阀，其特征在于: 所述球阀(5)上两个开关孔(5b)孔的中心线夹角为80-100°，每个开关孔(5b)的轴线与中心孔(5a)通轴线线夹角为40-50°。

5.如权利要求4所述的一种气井诱喷开关阀，其特征在于：所述所述球阀(5)上两个开关孔(5b)孔的中心线夹角为90.61°，每个圆孔的中心线通孔中心线夹角为45.305°。

6.如权利要求5所述的一种气井诱喷开关阀，其特征在于：所述轴向孔(12)内设置有螺纹，所述定压盘片(9)圆周加厚并有外螺纹与轴向孔(12)内的螺纹配合。

7.如权利要求6所述的一种气井诱喷开关阀，其特征在于：所述所述上传压筒(1)、外筒(2)和下传压筒(8)之间通过螺纹连接。

8.如权利要求7所述的一种气井诱喷开关阀，其特征在于：所述上传压筒(1)、支撑芯轴(6)和下传压筒(8)内径相同。

9.如权利要求8所述的一种气井诱喷开关阀，其特征在于：所述密封装置为存在于筒体外壁或内壁的密封圈槽及密封圈。

10.如权利要求9所述的一种气井诱喷开关阀，其特征在于：所述上传压筒(1)上所安装的定压盘片(9)额定压力小于下传压筒(8)上所安装的定压盘片(9)。