CN112127859A - 双向控流阀、控水筛管以及完井管串 - Google Patents

双向控流阀、控水筛管以及完井管串 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种双向控流阀、控水筛管以及完井管串，双向控流阀包括安装阀座、碟簧、喷嘴片、以及阀片，其中，安装阀座包括阀头以及从阀头延伸而突出的阀柱，阀柱形成有空腔，阀头的周缘侧壁上形成有与所述空腔相连通的多个通道，阀头的内部中央处形成有环形突起，所述多个通道穿过环形突起从而与碟簧的中心通道相连通；喷嘴片形成有中心通孔并且上部形成为圆台状；阀片的上表面中心处形成有凹槽，在凹槽中形成有至少一个阀片通孔；所述碟簧、喷嘴片以及阀片由上而下依次设置在空腔121中，其中环形突起与碟簧的上端锥面接触，喷嘴片的上表面与碟簧的下端锥面接触，阀片设置在阀柱的空腔中。

Description

双向控流阀、控水筛管以及完井管串
技术领域
本申请涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种双向控流阀、控水筛管以及完井管串。
背景技术
在石油开采的后期，油藏压力降低，产油率降低，往往采用二次注水注气等技术来提高产油率。但是，但是采用这些技术也导致一些问题，例如二次注水注气开采、低水脊进等原因产液中含水率逐渐升高，有的油井含水率甚至达到98％以上，失去了开采的价值。
在注水产油技术中，一般采用控水阀对油井能的油水出液进行限流，对不同粘度的产液进行限制，是控制油井出水的关键器件之一。但是现有技术的控水阀一般均为单向控水，控水节流、增油效果较差。
因此，需要新的技术和设备，以至少部分消除现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的是：改进现有技术中的设备，以限制油水井产液中水的产出，提高油井的综合含油比率，降低采油成本。
为此，根据本发明的一方面，提供一种双向控流阀(71)，其特征在于，包括安装阀座(10)、碟簧(20)、喷嘴片(30)、以及阀片(40)，
其中，安装阀座(10)包括阀头(11)以及从阀头延伸而突出的阀柱(12)，阀柱(12)形成有空腔(121)，阀头(11)的周缘侧壁上形成有与所述空腔(121)相连通的多个通道(111)，阀头(11)的内部中央处形成有环形突起(112)，所述多个通道(111)穿过环形突起(112)从而与碟簧(20)的中心通道相连通；
喷嘴片(30)形成有中心通孔(31)并且上部形成为圆台状；
阀片(40)的上表面中心处形成有凹槽(41)，在凹槽中形成有至少一个阀片通孔(42)；
所述碟簧(20)、喷嘴片(30)以及阀片(40)由上而下依次设置在空腔121中，其中环形突起(112)与碟簧(20)的上端锥面接触，喷嘴片(30)的上表面与碟簧(20)的下端锥面接触，阀片(40)设置在阀柱(12)的空腔(121)中。
优选地，所述阀片(40)固定或者可移动地设置在空腔(121)中，例如可以上下浮动，例如可以通过螺纹与空腔(121)固定连接。
优选地，所述空腔(121)中形成有分别环绕所述碟簧(20)和喷嘴片(30)的多个突起(1211)以及多个凸台(1212)，以分别限制所述碟簧(20)和喷嘴片(30)的水平移动。
优选地，所述阀柱(12)的外表面上形成有螺纹。
优选地，所述安装阀座(10)、碟簧(20)、喷嘴片(30)以及阀片(40)由耐磨蚀耐冲蚀的高强度金属材料制成。
根据本发明的另一方面，提供一种控水筛管，其特征在于，包括基管(50)，过滤套单元(60)以及控水单元(70)，
其中，所述控水单元(70)包括至少一个根据权利要求1-4中任一项所述的双向控流阀(71)以及控水外套(72)；所述控水外套(72)与过滤套(60)相邻地设置在所述基管(50)的外周，二者的相邻端通过中间密封环(73)密封连接；在所述控水外套(72)所覆盖的基管(50)上形成有接口(51)，双向控流阀(71)与所述接口固定连；
所述控水外套(72)的另一端通过控水侧端环(74)密封固定在基管(50)上，所述过滤套(60)的另一端通过过滤侧端环(61)密封固定在基管(50)上，使得外部环境中的流体能够通过过滤套(60)、进入控水外套(72)与基管(50)之间的空间，然后通过双向控流阀(71)进入基管(50)中，或者基管(50)中的流体能够通过双向控流阀(71)进入控水外套(72)与基管(50)之间的空间、然后通过过滤套(60)进入外部环境。
优选地，所述双向控流阀(71)通过螺纹或者焊接的方式固定连接所述接口(51)。
优选地，所述过滤套(60)为精密绕丝套、精密冲缝套或其他类型过滤套。
优选地，所述基管(50)为API油套管。
根据本发明的有一方面，提供一种完井管串，其特征在于，包括多个串联连接的根据本发明所述的控水筛管。
本发明的控水阀可以实现双向流通，所述碟簧(20)以及喷嘴片(30)活动地设置在安装阀座(10)中，根据流体的方向，能够实现不同的流量，由此实现良好的控水节流、增油效果。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：
图1为根据本发明实施方案的双向控流阀的剖面结构示意图；
图2为根据本发明实施方案的双向控流阀的立体结构示意图；
图3为根据本发明实施方案的安装阀座的立体结构示意图；
图4为根据本发明实施方案的喷嘴片的立体结构示意图
图5为根据本发明实施方案的控水筛管的结构示意图；
图6为根据本发明实施方案的完井管串的结构示意图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
参考图1～4，本发明的双向控流阀(71)可以包括安装阀座(10)、碟簧(20)、喷嘴片(30)以及阀片(40)。
如图1～3所示，安装阀座(10)包括阀头(11)以及从阀头延伸而突出的阀柱(12)，阀柱(12)形成为中空，也即其中形成有空腔(121)，阀头(11)的周缘侧壁上形成有与所述空腔(121)相连通的多个通道(111)，阀头(11)的内部中央处形成有环形突起(112)，所述多个通道(111)穿过环形突起(112)从而与环形突起(112)中的空间相连通，并由此能够与碟簧(20)的中心通道相连通。所述阀柱(12)的外表面上可以形成有螺纹，用于连接其他部件。
碟簧(20)可以为多片串联，由此可形成有上端锥面以及下端锥面。碟簧设置在空腔(121)中，邻近所述环形突起(112)，使得环形突起抵靠上端锥面(例如凸锥面或凹锥面)。为了约束碟簧(20)在水平方向移动，可以在空腔(121)内壁上形成多个凸起(1211)，基本环绕碟簧(20)，用于在水平方向限制碟簧(20)。
参考1-4，喷嘴片(30)设置所述碟簧(20)下部，喷嘴片(30)的上部形成为圆台状，由此具有倾斜锥面，并且在形成有中心通孔(31)。喷嘴片(30)的上表面与碟簧(20)的下端锥面(例如凹锥面)接触，中心通孔(31)与碟簧(20)的中心通道相连通，并由此与所述多个通道(111)相连通。整体上喷嘴片(30)的直径可以稍大于碟簧(20)直径，但是其上部圆台的上表面直径小于碟簧(20)的直径，由此凸起(1211)并不妨碍圆台抵靠碟簧(20)的下表面。同样为了约束喷嘴片(30)的水平方向的移动，可以在空腔(121)内壁上形成基本环绕喷嘴片(30)的多个凸台(1212)，用于在水平方向限制喷嘴片(30)。
在上述结构中，环形突起(112)与碟簧(20)的上端锥面接触，同时喷嘴片(30)的上表面与碟簧(20)的下端锥面接触，再结合凸起(1211)以及凸台(1212)，由此碟簧(20)以及喷嘴片(30)能够稳定地设置在空腔(121)中。
阀片(40)设置在空腔(121)中并位于喷嘴片(30)的下方。阀片(40)上表面中心处形成有凹槽(41)，在凹槽中形成有至少一个穿透阀片(40)的阀片通孔(42)，图中示出了四个，当然也可以根据需要来具体设置数量以及布置。所述阀片(40)的直径可以稍大于喷嘴片(30)的直径，与空腔(121)的内径基本一致，其可以紧贴喷嘴片(30)或者间隔一定距离；阀片可以通过例如螺纹与空腔(121)固定连接在一起，或者以可移动的方式(例如上下浮动)设置在空腔(41)中，此时安装阀座(10)还可以包括阀盖(未示出)，阀盖可以通过螺纹连接等方式套设在阀柱(12)上，阀片(40)的下表面抵靠在阀盖上，并且阀盖上设置有与阀片通孔(42)相对于的通孔。
如上所述，本发明中，所述碟簧(20)、喷嘴片(30)以及阀片(40)由上而下依次设置在空腔121中。在正常的状态下，环形突起(112)与碟簧(20)的上端锥面接触，喷嘴片(30)的上表面与碟簧(20)的下端锥面接触，阀片(40)固定地设置在阀柱(12)的空腔(121)中并且其上表面与喷嘴片(30)的下表面接触。此时，碟簧(20)可以是处于正常非压缩状态或者稍微压缩状态，使得阀片(40)的上表面与喷嘴片(30)的下表面紧密接触或保留一定间隙。
流体例如水或油可以经过所述多个通道(111)流入(假定为正向流)，进入碟簧(20)的中心通道，然后经过喷嘴片(30)的中心通孔(31)进入阀片(40)的凹槽(41)，通过阀片通孔(42)流出；或者流体例如水或油可以经过阀片通孔(42)流入(假定为反向流)，然后进入阀片(40)的凹槽(41)，此时，由于喷嘴片(30)的中心通孔(31)的流通量相对较小，流体对喷嘴片(30)产生压力，使得喷嘴片(30)与阀片(40)脱离接触，并挤压碟簧(20)，由此，部分流体通过中心通孔(31)流入碟簧(20)的中心通道，然后通过上述多个通道(111)流出，同时，部分流体通过碟簧(20)和喷嘴片(30)与空腔(121)内壁之间的间隙以及碟簧片之间的间隙进入碟簧(20)的中心通道，然后通过上述多个通道(111)流出。由此可见，本发明的双向控流阀(71)能够实现正反双向流动，反向流的流通量还可以大于正向流的流通量。例如，当所述阀片(40)与喷嘴片(30)之间压力大于上腔时推动喷嘴片(30)并压缩碟簧，反注液体大部分可以经过喷嘴片外环空往上流出阀体孔(111)。
所述安装阀座(10)、碟簧(20)、喷嘴片(30)以及阀片(40)可以由耐磨蚀耐冲蚀的高强度金属材料制成，例如由合金材料制成。
图5为根据本发明实施方案的控水筛管的结构示意图，参考图5，所述控水筛管100可以包括基管(50)、过滤套单元(60)以及控水单元(70)。基管例如可以为API油套管，在基管上形成有接口(51)，用于固定连接所述双向控流阀(71)，例如可以通过所述阀柱(12)的外表面上的螺纹来连接所述接口，或者可以通过焊接的方式来连接。固定好之后，双向控流阀(71)的阀片(40)面向基管(50)的内部，阀头(11)在基管(50)的外部。
所述控水单元(70)可以包括至少一个双向控流阀(71)以及控水外套(72)；所述控水外套(72)嵌套在形成有双向控流阀(71)的基管(50)的外周，中间形成有空间，双向控流阀(71)的阀头(11)位于该空间之中。控水外套(72)的一端通过控水侧端环(74)密封固定在基管(50)上，其另一端通过中间密封环(73)与过滤套(60)密封连接，也即，控水外套(72)与过滤套(60)相邻地设置在所述基管(50)的外周。
所述控水外套(72)可以为精密绕丝套或精密冲缝套，或者其他合适的过滤套等，嵌套在基管上，其另一端通过控水侧端环(74)密封固定在基管(50)上，管外流体可以经过过滤套的过滤后进入控水外套(72)与基管之间的空间，然后进入控水外套(72)与基管(50)之间的空间，经上述双向控流阀(71)进入基管(50)中；反之，基管(50)中的流体也可以通过双向控流阀(71)进入控水外套(72)与基管(50)之间的空间然后通过过滤套(60)进入外部环境。
应该理解的是，各管套之间、管套与管之间的密封连接技术为本领域中所熟知，在本文中不具体赘述。
图6为根据本发明实施方案的完井管串的结构示意图，参考图6，完井管串可以包括多个串联连接的根据本发明所述的控水筛管100。多个控水筛管100之间通过封隔器90进行密封串接，然后连接在油管上，完井管串的端部可以设置引鞋，另一端通过悬挂器固定，由此形成了完井管串。本发明的控水筛管完井管串能够对地层产层环空进行分段封隔或填充，分段安装控水阀分段采油，可以提高增油控水效果。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种双向控流阀(71)，其特征在于，包括安装阀座(10)、碟簧(20)、喷嘴片(30)、以及阀片(40)，
其中，安装阀座(10)包括阀头(11)以及从阀头延伸而突出的阀柱(12)，阀柱(12)形成有空腔(121)，阀头(11)的周缘侧壁上形成有与所述空腔(121)相连通的多个通道(111)，阀头(11)的内部中央处形成有环形突起(112)，所述多个通道(111)穿过环形突起(112)从而与碟簧(20)的中心通道相连通；
喷嘴片(30)形成有中心通孔(31)并且上部形成为圆台状；
阀片(40)的上表面中心处形成有凹槽(41)，在凹槽中形成有至少一个阀片通孔(42)；
所述碟簧(20)、喷嘴片(30)以及阀片(40)由上而下依次设置在空腔(121)中，其中环形突起(112)与碟簧(20)的上端锥面接触，喷嘴片(30)的上表面与碟簧(20)的下端锥面接触，阀片(40)设置在阀柱(12)的空腔(121)中。
2.根据权利要求1所述的双向控流阀，其中，阀片(40)紧贴喷嘴片(30)或与之保持一定间隙。
3.根据权利要求1所述的双向控流阀，其中，所述空腔(121)中形成有分别环绕所述碟簧(20)和喷嘴片(30)的多个突起(1211)以及多个凸台(1212)，以分别限制所述碟簧(20)和喷嘴片(30)的水平移动。
4.根据权利要求1所述的双向控流阀，其中，所述阀柱(12)的外表面上形成有螺纹。
5.根据权利要求1所述的双向控流阀，其中，所述安装阀座(10)、碟簧(20)、喷嘴片(30)以及阀片(40)由耐磨蚀耐冲蚀的高强度金属材料制成。
6.一种控水筛管(100)，其特征在于，包括基管(50)，过滤套单元(60)以及控水单元(70)，
其中，所述控水单元(70)包括至少一个根据权利要求1-5中任一项所述的双向控流阀(71)以及控水外套(72)；所述控水外套(72)与过滤套(60)相邻地设置在所述基管(50)的外周，二者的相邻端通过中间密封环(73)密封连接；在所述控水外套(72)所覆盖的基管(50)上形成有接口(51)，双向控流阀(71)与所述接口固定连；
所述控水外套(72)的另一端通过控水侧端环(74)密封固定在基管(50)上，所述过滤套(60)的另一端通过过滤侧端环(61)密封固定在基管(50)上，使得外部环境中的流体能够通过过滤套(60)、进入控水外套(72)与基管(50)之间的空间，然后通过双向控流阀(71)进入基管(50)中，或者基管(50)中的流体能够通过双向控流阀(71)进入控水外套(72)与基管(50)之间的空间、然后通过过滤套(60)进入外部环境。
7.根据权利要求6所述的控水筛管，其中所述双向控流阀(71)通过螺纹或者焊接的方式固定连接所述接口(51)。
8.根据权利要求6所述的控水筛管，其中所述过滤套(60)为精密绕丝套、精密冲缝套、复合过滤套。
9.根据权利要求6所述的控水筛管，其中所述基管(50)为API油套管。
10.一种完井管串，其特征在于，包括多个串联连接的根据权利要求6-9中任一项所述的控水筛管(100)。
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