CN110541686B - 单向流动工具和油管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单向流动工具和油管，属于油气田设备领域。所述工具包括：阀座、阀芯和剪切环。阀座内设置有连接在一起的第一腔室和第二腔室，第一腔室与油管连通，第二腔室与油套环空连通，且第二腔室的内径小于第一腔室的内径。剪切环固定在第一腔室内；阀芯包括：连接在一起的剪切段和封堵段，剪切段的自由端剪切环连接，封堵段位于第二腔室内，且封堵段的外径与第二腔室的内径相适配。剪切环剪断后，阀芯轴向移动，封堵段移动至第一腔室内，用于使气体或者泡排剂从油套环空中顺次经过第二腔室、第一腔室进入油管内。本发明通过注入气体或泡排剂憋压即可使剪切环剪断进而使油套环空与油管连通，操作较简单，提高生产效率。

Description

单向流动工具和油管

技术领域

本发明涉及油气田设备领域，特别涉及一种单向流动工具和油管。

背景技术

气井生产过程中，通常向气井的套管内下入带有永久式封隔器的油管进行开采。通过封隔器将油管固定于套管内，且封隔器位于产层的上方，起到固定和密封作用，使产层中的天然气通过油管流动到井口进行天然气开采。

气井开发初期，地层压力较大，井下天然气在地层压力作用下自发进入油管内，通过油管产出。天然气开采过程中，天然气中的水分在油管内逐渐堆积，形成积水。气井开发后期，受地层压力下降和积水压力的影响，产层中的天然气无法自发进入油管中排出，需要消除油管中的积水的压力。消除积水的压力时，在油管内下入射孔工具，在油管上靠近封隔器上方的位置射孔使油管与油套环空(油管和套管之间的环形空间)连通，然后向油套环空内注入气体，该气体从油管上的孔进入油管内，在气体的压力作用下，将油管中的积水气举到地表，消除积水对产层的压力。或者，向油套环空内注入泡排剂，该泡排剂从油管上的孔进入油管内，通过泡排剂将油管中的积水排到地表进行泡排排水采气。

现有技术至少存在以下问题：

通过射孔使油管与套管连通会破坏油管的完整性，且下入射孔工具进行钻孔影响生产效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种单向流动工具和油管，可解决上述技术问题。具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种单向流动工具，所述工具包括：阀座、阀芯和剪切环；

所述阀座内设置有连接在一起的第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与油管连通，所述第二腔室与油套环空连通，且所述第二腔室的内径小于所述第一腔室的内径；

所述剪切环固定在所述第一腔室内；

所述阀芯包括：连接在一起的剪切段和封堵段，所述剪切段的自由端所述剪切环连接，所述封堵段位于所述第二腔室内，且所述封堵段的外径与所述第二腔室的内径相适配；

所述剪切环剪断后，所述阀芯轴向移动，所述封堵段移动至所述第一腔室内，用于使气体或者泡排剂从所述油套环空中顺次经过所述第二腔室、所述第一腔室进入所述油管内。

在一种可能的设计中，所述剪切段包括：空心段和变径段，所述变径段设置于所述空心段与所述封堵段之间；

所述变径段上设置有与所述空心段连通的过孔。

在一种可能的设计中，所述空心段包括第一空心段和第二空心段，所述第一空心段的外径小于所述第二空心段的外径，所述第一空心段的自由端与所述剪切环连接；

所述第一空心段与所述第一腔室之间形成有环形空间，在所述环形空间中所述第二空心段与所述剪切环之间设置有弹性件。

在一种可能的设计中，所述第一腔室包括顺次形成的内径依次增大的第一段、第二段和第三段，所述第一段与所述油管连通，所述第二腔室的内径小于所述第三段的内径；

所述第一空心段的外径与所述第二段的内径相适配，所述第二空心段的外径与所述第三段的内径相适配；

所述剪切环设置在所述第二段和所述第三段之间。

在一种可能的设计中，所述工具还包括阀帽；

所述阀帽设置在所述阀座的一端，且所述阀帽上设置有通孔，使所述第二腔室与所述油套环空连通。

在一种可能的设计中，所述阀座包括：连接在一起的剪切阀座和密封阀座；

所述第一腔室设置于所述剪切阀座内，所述第二腔室设置于所述密封阀座内。

在一种可能的设计中，所述阀座的一端为丝扣端，用于将所述单向流动工具连接在油管上。

第二方面，提供了一种油管，包括上述任一项所述的单向流动工具。

在一种可能的设计中，所述油管包括气举工作筒，所述单向流动工具设置在所述气举工作筒的侧壁上。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的单向流动工具，通过阀芯与剪切环连接使封堵段与第二腔室密封接触，在采气初期使油管与油套环空不连通。需要进行气举或者泡排排水采气时，通过油套环空注入气体或泡排剂，使剪切环在压力作用下剪断，气体或者泡排剂能够进入油管中。通过本发明实施例提供的单向流动工具实现油套环空与油管的连通，不会破坏油管的完整性，且通过注入气体或泡排剂憋压即可使剪切环剪断进而使油套环空与油管连通，操作较简单，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的单向流动工具的结构示意图。

附图标记分别表示：

1-阀座，

11-剪切阀座，

12-密封阀座，

2-阀芯，

21-剪切段，

211-空心段，

2111-第一空心段，

21112-第二空心段

212-变径段，

2121-过孔，

22-封堵段，

3-剪切环，

4-第一腔室，

41-第一段，

42-第二段，

43-第三段，

5-第二腔室，

6-弹性件，

7-阀帽，

71-通孔。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

第一方面，本发明实施例提供了一种单向流动工具，如附图1所示，该单向流动工具包括：阀座1、阀芯2和剪切环3；阀座1内设置有连接在一起的第一腔室4和第二腔室5，第一腔室4与油管连通，第二腔室5与油套环空连通，且第二腔室5的内径小于第一腔室4的内径，剪切环3固定在第一腔室4内。阀芯2包括：连接在一起的剪切段21和封堵段22，剪切段21的自由端与剪切环3连接，封堵段22位于第二腔室5内，且封堵段22的外径与第二腔室5的内径相适配。剪切环3剪断后，阀芯2轴向移动，封堵段22移动至第一腔室4 内，用于使气体或者泡排剂从油套环空中顺次经过第二腔室5、第一腔室4进入油管内。

以下对本发明实施例提供的单向流动工具的工作原理进行说明：

应用时，单向流动工具设置在油管上，第一腔室4与油管连通，第二腔室5 与油套环空连通。初始时，封堵段22位于第二腔室5内，且封堵段22的外径与第二腔室5的内径相适配，封堵段22与第二腔室5密封接触使第一腔室4与第二腔室5无法连通，进而使油管与油套环空隔绝，保证采气过程天然气通过油管排出到地表过程中不会从套管外泄。

需要进行气举或者泡排排水采气时，向油套环空中注入气体或者泡排剂，气体或泡排剂进入与油套环空连通的第二腔室5内。气体或者泡排剂的压力作用在封堵段22上，使阀芯2有沿轴向向左移动的趋势(以附图1所示的方向为基准)。阀芯2与剪切环3连接进行固定，随着气体或泡排剂的压力不断增大，增大至剪切环3的剪切应力时，剪切环3剪断，阀芯2轴向移动，封堵段22移动至第一腔室4内，气体或者泡排剂从油套环空中顺次经过第二腔室5、第一腔室4进入油管内，能够进行气举或者泡排排水采气。

可见，本发明实施例提供的单向流动工具，通过阀芯2与剪切环3连接使封堵段22与第二腔室5密封接触，在采气初期使油管与油套环空不连通。需要进行气举或者泡排排水采气时，通过油套环空注入气体或泡排剂，使剪切环3 在压力作用下剪断，气体或者泡排剂能够进入油管中。通过本发明实施例提供的单向流动工具实现油套环空与油管的连通，不会破坏油管的完整性，且通过注入气体或泡排剂憋压即可使剪切环3剪断进而使油套环空与油管连通，操作较简单，提高生产效率。

在本发明实施例中，如附图1所示，剪切段21可以包括：空心段211和变径段212，变径段212设置于空心段211与封堵段22之间；变径段212上设置有与空心段211连通的过孔2121。如此设置，阀芯2轴向移动使封堵段22移动至第一腔室4内后，气体或泡排剂能够经第二腔室5进入第一腔室4，然后通过变径段212上的过孔2121进入空心段211内。

进一步地，如附图1所示，空心段211包括第一空心段2111和第二空心段 2112，第一空心段2111的外径小于第二空心段2112的外径，第一空心段2111 的自由端与剪切环3连接；第一空心段2111与第一腔室4之间形成有环形空间，在环形空间中第二空心段2112与剪切环3之间设置有弹性件6。

由于第一空心段2111的外径小于第二空心段2112的外径，第一空心段2111 与第二空心段2112之间形成有台阶面，第一空心段2111与第一腔室4之间形成有环形空间，便于设置弹性件6。且通过设置弹性件6，注入气体或泡排剂时，阀芯2在压力作用下向左移动，气体或泡排剂能够从油套环空中进入油管中。不注入气体或泡排剂时，阀芯2能够在弹性件6作用下复位，使封堵段22堵塞第二腔室5，油管与油套环空不连通。

弹性件6可以为连接在第二空心段2112与剪切环3之间的弹簧。

第一腔室4包括顺次形成的内径依次增大的第一段41、第二段42和第三段 43，第一段41与油管连通，第二腔室5的内径小于第三段43的内径；第一空心段2111的外径与第二段42的内径相适配，第二空心段2112的外径与第三段 43的内径相适配；剪切环3设置在第二段42和第三段43之间。

如此设置，剪切环3剪断后，第一空心段2111进入第二段42中，第二空心段2112在第三段43中移动，第一空心段211的外径与第二段42的内径相适配，第二空心段211的外径与第三段43的内径相适配，避免阀芯2在阀座1内的晃动。此时，气体或泡排剂的从油套环空中顺次流经第二腔室5、第三段43、过孔2121、第二空心段2112、第一空心段2111、第二段42、第一段41进入油管中。

如附图1所示，本发明实施例提供的单向流动工具还包括阀帽7；阀帽7设置在阀座1的一端，且阀帽7上设置有通孔71，使第二腔室5与外界连通。通过在阀座1上第二腔室5的一端设置阀帽7，阀帽7上设置有通孔71，在不影响气体或泡排剂进入第二腔室5的前提下，避免杂物进入第二腔室5内堵塞第二腔室5，保障单向流动工具在井下环境处于正常工作状态。

如附图1所示，为了便于在阀座1内设置阀芯2，阀座1包括：连接在一起的剪切阀座11和密封阀座12；第一腔室4设置于剪切阀座11内，第二腔室5 设置于密封阀座12内。如此设置，先将阀芯2设置于剪切阀座11内，然后套装密封阀座12，能够完成单向流动工具的组装成型。

其中，剪切阀座11和密封阀座12可以通过螺纹连接方式连接在一起。

为了便于将该单向流动工具连接在油管上，阀座1的一端为丝扣端，通过丝扣端与油管螺纹连接，将阀座1固定在油管的侧壁上。

第二方面，本发明实施例提供了一种油管，包括上述任一项单向流动工具。

通过在油管上设置单向流动工具，在采气初期使油管与油套环空不连通。需要进行气举或者泡排排水采气时，通过油套环空注入气体或泡排剂，泡排剂能够通过单向流动工具进入油管内，从而使油套环空与油管连通，操作较简单，提高生产效率。

为了便于单向流动工具连接在油管上，油管包括气举工作筒，单向流动工具设置在气举工作筒的侧壁上。单向流动工具与气举工作筒连接，在进行气举或者泡排排水采气时，气体或者泡排剂通过单向流动工具进入气举工作筒内，然后流动到油管内的其它位置。

以上所述仅为本发明的说明性实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种单向流动工具，其特征在于，所述工具包括：阀座(1)、阀芯(2)和剪切环(3)；

所述阀座(1)内设置有连接在一起的第一腔室(4)和第二腔室(5)，所述第一腔室(4)与油管连通，所述第二腔室(5)与油套环空连通，且所述第二腔室(5)的内径小于所述第一腔室(4)的内径；

所述第一腔室(4)包括顺次形成的内径依次增大的第一段(41)、第二段(42)和第三段(43)，所述第一段(41)与所述油管连通，所述第二腔室(5)的内径小于所述第三段(43)的内径；

所述剪切环(3)固定在所述第一腔室(4)内；

所述阀芯(2)包括：连接在一起的剪切段(21)和封堵段(22)，所述剪切段(21)的自由端与所述剪切环(3)连接，所述封堵段(22)位于所述第二腔室(5)内，且所述封堵段(22)的外径与所述第二腔室(5)的内径相适配；

所述剪切段(21)包括空心段(211)，所述空心段包括第一空心段(2111)，所述第一空心段(2111)的自由端与所述剪切环(3)连接，所述第一空心段(2111)的外径与所述第二段(42)的内径相适配；

所述剪切环(3)设置在所述第二段(42)和所述第三段(43)之间；

所述剪切环(3)剪断后，所述阀芯(2)轴向移动，所述封堵段(22)移动至所述第一腔室(4)内，用于使气体或者泡排剂从所述油套环空中顺次经过所述第二腔室(5)、所述第一腔室(4)进入所述油管内。

2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述剪切段(21)还包括变径段(212)，所述变径段(212)设置于所述空心段(211)与所述封堵段(22)之间；

所述变径段(212)上设置有与所述空心段(211)连通的过孔(2121)。

3.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述空心段(211)还包括第二空心段(2112)，所述第二空心段(2112)的外径大于所述第一空心段(2111)的外径；

所述第一空心段(2111)与所述第一腔室(4)之间形成有环形空间，在所述环形空间中所述第二空心段(2112)与所述剪切环(3)之间设置有弹性件(6)。

4.根据权利要求3所述的工具，其特征在于，所述第二空心段(2112)的外径与所述第三段(43)的内径相适配。

5.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述工具还包括阀帽(7)；

所述阀帽(7)设置在所述阀座(1)的一端，且所述阀帽(7)上设置有通孔(71)，使所述第二腔室(5)与所述油套环空连通。

6.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述阀座(1)包括：连接在一起的剪切阀座(11)和密封阀座(12)；

所述第一腔室(4)设置于所述剪切阀座(11)内，所述第二腔室(5)设置于所述密封阀座(12)内。

7.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述阀座(1)的一端为丝扣端，用于将所述单向流动工具连接在油管上。

8.一种油管，包括权利要求1-7任一项所述的单向流动工具。

9.根据权利要求8所述的油管，其特征在于，所述油管包括气举工作筒，所述单向流动工具设置在所述气举工作筒的侧壁上。

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