CN108253171B - 复合通道控水阀 - Google Patents

Abstract

本文公布了一种复合通道控水阀，包括阀体；所述阀体内部设置螺旋通道，所述螺旋通道的边缘区域设置有与阀体外侧连通的入口，所述螺旋通道的中央区域设置有与贯穿阀体底部的出口；所述阀体内部还设置有沿出口轴线方向移动的柱塞，所述柱塞的下表面面向所述出口，所述柱塞的上表面面向贯穿阀体顶部的通孔。

Description

复合通道控水阀

技术领域

本申请涉及但不限于石油勘探技术领域，尤其是一种复合通道控水阀。

背景技术

现有技术中，稳油控水是控制油气生产成本，提高油田开发效益的必经之路，控水的方式有很多。目前比较常用的方式是利用控水工具进行控水。在当今石油天然气行业中，水平井和大斜度井越来越多，特别是在海洋石油领域，水平井和大斜度井的数量更是占据多数。

其中，在水平井采油过程中，由于水平段各地层所受的抽吸压力不同，地层原生及后生的非均质性、流体流度差异以及其他原因，在地层中形成水流优势通道，导致水锥、水窜、水脊进的现象，严重影响了油井采油。

然而，现有水平井采油使用的控水工具在实际使用过程中存在很多不足，只能延缓水锥的形成，不能完全杜绝其生成。

发明内容

本申请解决的技术问题是提供一种复合通道控水阀，能够有效克服现有技术中控水工具存在的缺陷，能够实现油水的自动区分，并有效实现稳油控水的功能。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种复合通道控水阀，包括阀体；

所述阀体内部设置螺旋通道，所述螺旋通道的边缘区域设置有与阀体外侧连通的入口，所述螺旋通道的中央区域设置有与贯穿阀体底部的出口；

所述阀体内部还设置有沿出口轴线方向移动的柱塞，所述柱塞的下表面面向所述出口，所述柱塞的上表面面向贯穿阀体顶部的通孔。

上述复合通道控水阀，还可具有如下特点：

所述阀体包括压帽、阀盖和阀底；

所述阀底的上表面设置有多个呈螺旋状设置的弧状凸起，所述弧状凸起之间的间隙构成所述螺旋通道，多个弧状凸起的中央区域设置有所述出口；所述阀底的上表面边缘设置有环形侧壁，所述环形侧壁设置有所述入口；

所述阀盖的下表面边缘区域设置有用于连接环形侧壁的环形凹槽，所述阀盖的上表面中央区域设置有用于连接压帽的圆形凹槽；所述压帽与阀盖之间构成用于容纳柱塞的腔体，所述压帽的中央区域开设有所述通孔，所述腔体的底部设置有柱塞伸出孔，所述柱塞伸出孔位于出口上方，所述环形凹槽开设有与入口连通的侧壁孔。

上述复合通道控水阀，还可具有如下特点：

所述环形凹槽的槽体内侧壁与环形侧壁螺纹连接，槽体外侧壁与环形侧壁之间具有预设间隙，槽体外侧壁上开设有多个所述侧壁孔。

上述复合通道控水阀，还可具有如下特点：

所述柱塞包括相互连接的柱塞底座和柱塞凸起，所述柱塞底座位于腔体内，所述柱塞凸起贯穿所述柱塞伸出孔。

上述复合通道控水阀，还可具有如下特点：

所述环形侧壁包括开设有缺口的壁板，或包括多段独立设置的壁板。

上述复合通道控水阀，还可具有如下特点：

所述阀底的下表面设置有用于连接基管的柱状凸起，所述出口贯穿所述柱状凸起。

上述复合通道控水阀，还可具有如下特点：

所述阀底的柱状凸起与基管之间为螺纹连接。

上述复合通道控水阀，还可具有如下特点：

所述阀底的下表面设置有环绕柱状凸起的环形槽以及嵌设在环形槽内的密封圈。

上述复合通道控水阀，还可具有如下特点：

所述圆形凹槽的侧壁开设有用于连接压帽的内螺纹，所述圆形凹槽的外沿端面设置有环绕圆形凹槽的环形槽以及嵌设在环形槽内的密封圈。

上述复合通道控水阀，还可具有如下特点：

所述柱塞底座的侧壁与腔体的侧壁相互接触，所述柱塞底座的侧壁上设置有环形槽以及嵌设在环形槽内的密封圈。

本申请上述技术方案具有如下有益效果：

相比于现有技术，本申请具有结构合理，操作方便，现场便于调整和更换的有益技术特点；本申请可通过内部复合通道结构将粘度和密度不同的油水进行自动区分；并实现相同条件下原油的过流量大，水的过流量小，以达到稳油控水的目的。

进一步的，本申请能够避免水平井水平段各地层所受的抽吸压力不同，地层原生及后生的非均质性、流体流度差异以及其他原因导致的水锥、水窜等现象，实现水平井长水平段自动控水的目的。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本申请的技术方案，并不构成对本申请技术方案的限制。

图1为本发明实施例一的半剖视图；

图2为本发明实施例一的阀底俯视图；

图示说明：

1-压帽，2-阀盖，3-阀底，4-柱塞，5-密封圈；

11-通孔，21-侧壁孔，31-出口，32-螺旋通道，33-入口，34-环形侧壁，41-柱塞底座，42-柱塞凸起。

具体实施方式

下文中将结合附图对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例一：

结合图1所示，本发明实施例一提供了一种复合通道控水阀，包括阀体；阀体内部设置螺旋通道32，螺旋通道32的边缘区域设置有与阀体外侧连通的入口33，螺旋通道32的中央区域设置有贯穿阀体底部的出口31；阀体内部还设置有沿出口31轴线方向移动的柱塞4，柱塞4的下表面面向出口31，柱塞4的上表面面向贯穿阀体顶部的通孔11。

具体操作中，上述螺旋通道32的优选设置，能够将粘度和密度不同的油水进行自动区分；上述入口33与通孔11均与阀体的外界连通，入口33用于原油的流入，通孔11则用于配合出口31以形成柱塞4上下表面的压力差；上述出口31用于连通基管，以使原油顺利通过入口33进入控水阀内部，最终经出口31流入基管内部。

基于原油的粘度高、密度低的特质，当原油通过螺旋通道32流至出口31时，原油在出口31处的压力增加，这将直接导致柱塞4的下表面压力大于入口33处的压力，入口33处与通孔11处均与阀体外界连通，两者压力相同；因此，柱塞4下表面压力将大于柱塞4上表面压力，压力差将驱使柱塞4沿出口31的轴线方向上移，增大出口31处的开度，进而增加控水阀出口31进入井内的原油流量。

相应的，基于水的粘度低、密封高的特质，当水经螺旋通道32流至出口31时，地层水在出口31处的压力小于入口33处的压力，柱塞4上表面压力大于柱塞4下表面压力，压力差将区域柱塞4沿出口31的轴线方向下移，减小出口31处的开度，进而降低控水阀出口31进入井内的地层水流量。

因此，上述优选设置的螺旋通道32以及柱塞4，能够实现相同条件下原油的过流量大，水的过流量小，进而达到稳油控水的目的。

本实施例中，阀体包括压帽1、阀盖2和阀底3。

本实施例中，阀底3的上表面设置有多个呈螺旋状设置的弧状凸起，弧状凸起之间的间隙构成螺旋通道32，多个弧状凸起的中央区域设置有出口31；阀底3的上表面边缘设置有环形侧壁34，环形侧壁34设置有入口33；其中，上述环形侧壁34可以包括开设有缺口的壁板，也可以包括多段独立设置的壁板。

具体操作中，若上述环形侧壁34设置为带有缺口的壁板，则上述壁板的缺口可构成相应的入口33，并与螺旋通道32连通，以保证原油或地层水能够顺利通过缺口进入螺旋通道32内，最终经螺旋通道32的出口31流至井内；相应的，若上述环形侧壁34设置为多段独立设置的壁板，则上述独立设置的壁板之间的缝隙构成相应的入口33，以实现与螺旋通道32之间的连通，进而保证原油或地层水顺利进而井内。

本实施例中，阀盖2的下表面的边缘区域设置有用于连接环形侧壁34的环形凹槽。具体操作中，环形凹槽的槽体内侧壁上开设有匹配环形壁板的螺纹，进而实现环形凹槽的槽体内侧壁与环形侧壁34之间的螺纹连接。

本实施例中，环形凹槽开设有与入口33连通的侧壁孔21，上述侧壁孔21优选开设在槽体外侧壁上；进一步的，上述槽体外侧壁与环形侧壁34之间还具有预设间隙；上述侧壁孔21以及预设间隙的设置，旨在能够实现侧壁孔21与环形侧壁34的缺口或者缝隙之间的连通，进而保证原油或地层水通过侧壁孔21顺利进而控水阀的内部，并经螺旋通道32的出口31顺利流出。

优选地，环形侧壁34包括两段独立且对称设置的壁板；上述环形壁板可通过开设相应的内螺纹，实现其与阀盖2之间的螺纹连接操作。

本实施例中，阀盖2的上表面的中央区域设置有用于连接压帽1的圆形凹槽；压帽1与阀盖2之间构成用于容纳柱塞4的腔体，压帽1的中央区域开设有通孔11，腔体的底部设置有柱塞伸出孔，柱塞伸出孔位于出口31上方。

具体操作中，上述柱塞4包括相互连接的柱塞底座41和柱塞凸起42，柱塞底座41位于腔体内，柱塞底座41的侧壁与腔体的侧壁接触，柱塞凸起42贯穿柱塞伸出孔，柱塞凸起42与柱塞伸出孔之间为间隙配合；此时柱塞底座41的上表面与通孔11处的压力相同，柱塞底座41的下表面的压力与出口31处相同；当出口31处的压力变大时，柱塞底座41的下表面压力大于柱塞底座41的上表面压力，压力差驱动柱塞底座41以及柱塞凸起42上移，以扩大柱塞凸起42端部与出口31之间的距离，进而实现出口31处流量的增大调节；反之亦然。

本实施例中，上述阀底3的下表面设置有用于连接基管的柱状凸起，出口31贯穿柱状凸起；其中，阀底3的柱状凸起与基管之间优选为螺纹连接，柱状凸起的外壁设置有外螺纹，能够实现其与基管之间的便捷连接操作。

本实施例中，阀底3的下表面设置有环绕柱状凸起的环形槽以及嵌设在环形槽内的密封圈5；其中，上述密封圈5的设置，能够有效提高阀底3与基管之间的密封性能。

本实施例中，阀盖2与压帽1之间优选为螺纹连接；其中，圆形凹槽的侧壁开设有用于连接压帽1的内螺纹，上述内螺纹与压帽1的螺纹相互匹配，进而实现阀盖2与压帽1之间的便捷连接操作。

另外，为了能够提高阀盖2与压帽1之间的密封性能，上述圆形凹槽的外沿端面也可有环绕圆形凹槽的环形槽以及嵌设在环形槽内的密封圈。相应的，为了提高柱塞底座41的侧壁与腔体的侧壁之间的密封性能，柱塞底座41的侧壁上设置有环形槽以及嵌设在环形槽内的密封圈。

本实施例中，上述压帽1、阀盖2以及阀底3均可采用合金材料制成，上述合金材料具有良好的耐腐蚀、耐冲蚀的性能，能够有效提高零部件的耐冲蚀和耐腐蚀性能，进而能够提高控水阀装置整体的使用寿命。

在本申请的描述中，术语“设置”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本领域的技术人员应该明白，虽然本发明实施例所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明实施例而采用的实施方式，并非用以限定本发明实施例。任何本发明实施例所属领域内的技术人员，在不脱离本发明实施例所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明实施例的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种复合通道控水阀，其特征在于，包括阀体；

所述阀体内部设置螺旋通道，所述螺旋通道的边缘区域设置有与阀体外侧连通的入口，所述螺旋通道的中央区域设置有贯穿阀体底部的出口；

所述阀体内部还设置有沿出口轴线方向移动的柱塞，所述柱塞的下表面面向所述出口，所述柱塞的上表面面向贯穿阀体顶部的通孔；

所述阀体包括压帽、阀盖和阀底；

所述阀底的上表面设置有多个呈螺旋状设置的弧状凸起，所述弧状凸起之间的间隙构成所述螺旋通道，多个弧状凸起的中央区域设置有所述出口；所述阀底的上表面边缘设置有环形侧壁，所述环形侧壁设置有所述入口；

所述阀盖的下表面边缘区域设置有用于连接环形侧壁的环形凹槽，所述阀盖的上表面中央区域设置有用于连接压帽的圆形凹槽；所述压帽与阀盖之间构成用于容纳柱塞的腔体，所述压帽的中央区域开设有所述通孔，所述腔体的底部设置有柱塞伸出孔，所述柱塞伸出孔位于出口上方，所述环形凹槽开设有与入口连通的侧壁孔。

2.根据权利要求1所述的复合通道控水阀，其特征在于，

所述环形凹槽的槽体内侧壁与环形侧壁螺纹连接，槽体外侧壁与环形侧壁之间具有预设间隙，槽体外侧壁上开设有多个所述侧壁孔。

3.根据权利要求1所述的复合通道控水阀，其特征在于，

所述柱塞包括相互连接的柱塞底座和柱塞凸起，所述柱塞底座位于腔体内，所述柱塞凸起贯穿所述柱塞伸出孔。

4.根据权利要求1或2或3所述的复合通道控水阀，其特征在于，

所述环形侧壁包括开设有缺口的壁板，或包括多段独立设置的壁板。

5.根据权利要求1或2或3所述的复合通道控水阀，其特征在于，

所述阀底的下表面设置有用于连接基管的柱状凸起，所述出口贯穿所述柱状凸起。

6.根据权利要求5所述的复合通道控水阀，其特征在于，

所述阀底的柱状凸起与基管之间为螺纹连接。

7.根据权利要求5所述的复合通道控水阀，其特征在于，

所述阀底的下表面设置有环绕柱状凸起的环形槽以及嵌设在环形槽内的密封圈。

8.根据权利要求1或2或3所述的复合通道控水阀，其特征在于，

所述圆形凹槽的侧壁开设有用于连接压帽的内螺纹，所述圆形凹槽的外沿端面设置有环绕圆形凹槽的环形槽以及嵌设在环形槽内的密封圈。

9.根据权利要求3所述的复合通道控水阀，其特征在于，

所述柱塞底座的侧壁与腔体的侧壁相互接触，所述柱塞底座的侧壁上设置有环形槽以及嵌设在环形槽内的密封圈。

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