CN110359882A - 一种多通道井下注水安全阀结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道井下注水安全阀结构，安全阀外层管套在安全阀内层管外部，安全阀外层管还开设有至少三个轴向的偏心贯通孔作为安全阀外层通道，安全阀内层管上端连接上接头，上接头下端伸入安全阀内层管内部，活塞安装入安全阀内层管内部，安全阀内层管下端连接阀座，阀板通过扭簧安装在阀座内部，阀座下端连接下接头，活塞上端进入安全阀内层管和上接头之间的环空，且活塞与上接头外壁之间形成活塞腔，上接头开设轴向的液控通道。适用于复合材料分层注水管柱，可以满足多分层注水井，可利用液控管线控制注水通道的开闭，在井下压力过高时，可迅速关闭通道，避免井喷发生。

Description

一种多通道井下注水安全阀结构

技术领域

本发明涉及石油完井技术领域，具体地说是一种多通道井下注水安全阀结构。

背景技术

油田投入开发后，随着开采时间的延长，地层本身的能量也在不断的消耗，油层压力会不断下降，使地下原油脱气，粘度增加，油井产量下降，甚至会导致停喷停产、造成地下大量原油无法采出。为了弥补原油采出后所造成的地下亏空，保持或提高油层压力，实现油田高产稳产，必须对油田进行注水。随着油田进入高含水开采阶段，对分层注水的要求日渐提升。

在油田生产中,输油管道的腐蚀是有待解决的大问题。在过去的多年里,油田一直采用金属管道,其造价昂贵,防腐效果又不是很好,所以人们一直在寻求一种造价低,防腐效果更佳的材料来取代它。复合材料因其重量轻、耐腐蚀、价格低等特点,成为取代金属材料的首选而被广为采用,从而带动了复合材料工业的迅猛发展。各种性能更高的新型复合材料层出不穷,各种复合材料加工的新技术不断涌现。复合管道生产工艺先进、成本低、性能优良、施工费用少且技术易配套,为此深受世界各国的普遍重视,欧、美、德、英、日、俄等国家早在70年代就开始研究复合管生产技术,目前已进入工业化生产,先进的生产工艺,使复合管道具有更好的机械性能、阻热性能、耐酸碱盐等腐蚀性能,以及耐多种油类和有机溶剂的性能。根据复合结构的特点,复合管道一般可分为金属骨架复合管道和非金属玻璃纤维增强树脂复合管。金属骨架塑料复合管道由金属骨架层、粘结剂层和塑料制品层组成；而非金属玻纤增强树脂复合管道是由玻璃纤维与热固性树脂(如聚酯、环氧和酚醛树脂)组成。目前,国外在油田用复合管道结构、生产工艺的设计研究中取得了卓著的成果。

经过检索，没有检索到具有多通道结构的安全阀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多通道井下注水安全阀结构，适用于复合材料分层注水管柱，可以满足多分层注水井，可利用液控管线控制注水通道的开闭，在井下压力过高时，可迅速关闭通道，避免井喷发生。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种多通道井下注水安全阀结构，包括上接头、安全阀外层管、安全阀内层管、活塞、阀座、阀板、下接头，所述安全阀外层管套在安全阀内层管外部，安全阀外层管还开设有至少三个轴向的偏心贯通孔作为安全阀外层通道，所述安全阀内层管上端连接上接头，上接头下端伸入安全阀内层管内部，所述活塞安装入安全阀内层管内部，所述安全阀内层管下端连接阀座，所述阀板通过扭簧安装在阀座内部，阀座下端连接下接头，所述活塞上端进入安全阀内层管和上接头之间的环空，且活塞与上接头外壁之间形成活塞腔，所述上接头开设轴向的液控通道，液控通道连通至活塞腔，所述活塞也为中空管。

所述安全阀内层管内壁开设内卡台，所述活塞外壁开设外卡台，所述内卡台和外卡台之间设置弹簧。

所述活塞在无动作时，所述阀板通过扭簧的扭力封堵在活塞下端口。

所述安全阀外层管上、下两端均丝扣式连接复合材料注水管柱。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、正常生产时，液控管线带压，注水通道畅通。当井下出现异常情况时，可由液控管线泄压，控制切断注水通道，避免井喷发生。

2、5个注水通道可分别由单独的液压管线控制，液压控制反应迅速灵敏，可以有效地保障井控安全。

附图说明

图1为本发明的一种多通道井下注水安全阀结构的结构示意图。

图2为本发明的注水通道连接横截面图；

图3为安全阀外层管开设的液控通道俯视结构示意图；

图4为安全阀外层管开设的液控通道纵截面结构示意图。

图中：第一复合材料注水管柱101，安全阀外层管102，上接头103，液控管线接头104，活塞105，弹簧106，阀板107，扭簧108，阀座109，下接1010头，第二复合材料注水管柱1011，安全阀内层管1012。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：一种多通道井下注水安全阀结构，包括上接头103、安全阀外层管102、安全阀内层管1012、活塞105、阀座109、阀板107、下接头1010，所述安全阀外层管102套在安全阀内层管1012外部，安全阀外层管还开设有至少三个轴向的偏心贯通孔作为安全阀外层通道，所述安全阀内层管上端连接上接头103，上接头下端伸入安全阀内层管内部，所述活塞安装入安全阀内层管内部，所述安全阀内层管下端连接阀座，所述阀板107通过扭簧108安装在阀座内部，阀座下端连接下接头1010，所述活塞105上端进入安全阀内层管和上接头之间的环空，且活塞与上接头外壁之间形成活塞腔，所述上接头开设轴向的液控通道，液控通道上端通过液控管线接头104连通液控管线，液控通道连通至活塞腔，所述活塞105也为中空管。所述安全阀内层管内壁开设内卡台，所述活塞外壁开设外卡台，所述内卡台和外卡台之间设置弹簧106。

所述活塞在无动作时，所述阀板通过扭簧108的扭力封堵在活塞下端口。

所述安全阀外层管上、下两端均丝扣式连接复合材料注水管柱，并同时开设相对应的径向小孔，除了和安全阀内层管连通的那个注水通道外，使其它注水通道和安全阀外层的通道一一对应连通。

参考图1、图2：

1、分层注水的第一、第二复合材料注水管柱包括5个注水通道，各注水通道保持独立，截面如图2所示，注水通道1、2、3、4、5。

2、上接头103插入第一复合材料注水管柱1的中心通道A中。

3、如图2所示，第一复合材料注水管柱101的注水通道1中的流体通过径向小孔进入中心通道A，然后进入安全阀的安全阀内层管1012。第一复合材料注水管柱101的注水通道2、3、4、5中的流体分别进入安全阀外层管102的注水通道B、C、D、E。

4、正常生产时，液压管线由液压接头104接入打压，推动活塞105向下运动，弹簧106压缩，活塞下部推动阀板107打开，中心通道畅通，这样注水通道1就具有了安全阀开关。

5、下接头与第二复合材料注水管柱1011相连，安全阀内层管1012连通第二复合材料注水管柱1011的中心通道A，中心通道A的流体通过径向小孔回到第二复合材料注水管柱1011的注水通道1，安全阀外层管102通道B、C、D、E中的流体回到第二复合材料注水管柱1011的注水通道2、3、4、5。

6、当出现异常情况时，液压管线泄压，弹簧6回复，推动活塞5向上运动，阀板7在扭簧8的作用下关闭，与阀座9配合，中心通道关闭。

7、根据以上6个步骤依次类推，往下依次设置5个相同的安全阀结构，注水通道2、3、4、5分别连通依次设置的多级复合材料注水管柱的中心通道A，即可分别控制5个注水通道启闭。

正常生产时，液控管线带压，注水通道畅通。当井下出现异常情况时，可由液控管线泄压，控制切断注水通道，避免井喷发生。5个注水通道可分别由单独的液压管线控制，液压控制反应迅速灵敏，可以有效地保障井控安全。复合材料注水管柱具有耐腐蚀性好、安装运输方便、介质输送阻力小、抗结垢结蜡性能好，导热系数小等优势。

根据图3、图4所示，安全阀外层管102设有液控通道F，液控管线可以穿过，一端连接液控管线接头104，另一端连接至地面液压控制装置。这属于本领域的常规技术。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位指示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，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种多通道井下注水安全阀结构，其特征在于，包括上接头、安全阀外层管、安全阀内层管、活塞、阀座、阀板、下接头，所述安全阀外层管套在安全阀内层管外部，安全阀外层管还开设有至少三个轴向的偏心贯通孔作为安全阀外层通道，所述安全阀内层管上端连接上接头，上接头下端伸入安全阀内层管内部，所述活塞安装入安全阀内层管内部，所述安全阀内层管下端连接阀座，所述阀板通过扭簧安装在阀座内部，阀座下端连接下接头，所述活塞上端进入安全阀内层管和上接头之间的环空，且活塞与上接头外壁之间形成活塞腔，所述上接头开设轴向的液控通道，液控通道连通至活塞腔，所述活塞也为中空管。

2.根据权利要求1所述的一种多通道井下注水安全阀结构，其特征在于，所述安全阀内层管内壁开设内卡台，所述活塞外壁开设外卡台，所述内卡台和外卡台之间设置弹簧。

3.根据权利要求1或2所述的一种多通道井下注水安全阀结构，其特征在于，所述活塞在无动作时，所述阀板通过扭簧的扭力封堵在活塞下端口。

4.根据权利要求1或2所述的一种多通道井下注水安全阀结构，其特征在于，所述安全阀外层管上、下两端均丝扣式连接复合材料注水管柱。