CN112780226A - 一种复合式防喷泄油阀及含有泄油阀的管柱串和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合式防喷泄油阀及含有泄油阀的管柱串和应用方法，包括阀体、平衡滑套和防喷芯子，阀体安装有破裂盘和泄油销钉，阀体内是可沿轴向滑动并锁定的平衡滑套，平衡滑套开设有第一过流孔，防喷芯子的下段外壁密封插接于阀体的中空腔，防喷芯子沿周向开设有第二过流孔，在平衡滑套的滑移中，第二过流孔连通第一过流孔或被第一过流通道遮挡封闭。柱塞推动平衡滑套，平衡滑套和防喷芯子产生一定的相对移动后密封圈移出密封面，失去密封效果，井筒内液体经过防喷芯子的通道进入油管内，实现修井作业起下油管过程中防止井口溢流，并可通过机械和液压两种方式开启泄流通道，提高泄油器的开启成功率，避免了作业过程中的环境污染。

Description

一种复合式防喷泄油阀及含有泄油阀的管柱串和应用方法

技术领域

本发明属于井下作业工具领域，具体涉及一种复合式防喷泄油阀及含有泄油阀的管柱串和应用方法。

背景技术

油井修井作业起下生产管柱过程中，易出现间歇式井喷和油管内原油被带出井筒，导致井场及周围环境的污染，因此国内各油田普遍在生产管串中预装泄油器或防喷式泵，建立可控油管-油套环空的进液通道，实现修井作业过程中使油管内的油水泄到油套环空，防止起管柱时油管内喷溅现象的发生。

目前主要采用撞击式销钉泄油器、提挂式泄油器、旋转式泄油器和液压式泄油器，但大多缺乏防喷功能，防喷泄油器可实现下管柱过程中防止地层油气从油管喷出，但在起管柱时，因泄油器已打开，与油管内外实现了连通，无法再起到防喷作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合式防喷泄油阀及含有泄油阀的管柱串和应用方法，以克服上述技术缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种复合式防喷泄油阀，包括阀体、平衡滑套和防喷芯子，三者均呈中空管状且中空腔均沿轴向贯通，阀体的中空腔内是可沿轴向滑动并锁定的平衡滑套，平衡滑套的中空腔是供液体通过的第一过流通道，第一过流通道的通道壁开设有第一过流孔，第一过流孔连通于阀体的中空腔，第一过流通道的下段密封嵌插防喷芯子，防喷芯子的下段外壁密封插接于阀体的中空腔；

防喷芯子的中空腔是供液体通过的第二过流通道，第二过流通道的通道壁沿周向开设有第二过流孔，在平衡滑套的滑移中，第二过流孔连通第一过流孔或被第一过流通道遮挡封闭。

进一步地，平衡滑套的管体分为上中下三段，其中上段的外壁套设有锯齿锁环，锯齿锁环啮合于阀体的中空腔内壁锯齿，平衡滑套的管体中段开设若干第一过流孔，每个第一过流孔均连通于阀体的中空腔。

优选地，平衡滑套的管体上段外壁沿周向开设有环形凹槽，锯齿锁环套设于环形凹槽内。

进一步地，防喷芯子的外壁至少设有台肩，台肩将外壁分为外直径不同的两部分，分别是小直径段和大直径段，小直径段的管壁沿周向开设若干第二过流孔，大直径段的管壁套设密封圈且螺纹连接于阀体的中空腔；

小直径段插入平衡滑套的中空腔，且平衡滑套沿小直径段外壁滑移并抵接于台肩，小直径段外壁还套设有至少两道密封圈，第二过流孔位于两道密封圈之间。

优选地，阀体的外壁上段和外壁下段均设有螺纹，阀体的外壁中段沿径向延伸形成环形凸台，环形凸台开设有至少一个与阀体的中空腔相通的安装通孔，安装通孔内通过密封圈安装破裂盘，破裂盘的盘体嵌装有破裂盘压帽。

进一步地，阀体的环形凸台还安装有泄油销钉，泄油销钉的轴向中心线垂直于阀体的轴向中心线，且泄油销钉的螺杆端伸入并越过阀体的轴向中心线。

优选地，平衡滑套的下段内径与防喷芯子的小直径段外径相同，平衡滑套的下段外径小于防喷芯子的台肩宽度。

本发明还保护了一种含有泄油阀的管柱串，至少包括复合式防喷泄油阀，复合式防喷泄油阀串接于油管串中。

本发明还保护了一种复合式防喷泄油阀的应用方法，具体如下：

安装复合式防喷泄油阀串接于油管串，下放抽油杆至油管串内，执行碰泵作业，柱塞推动平衡滑套下行，平衡滑套在阀体的中空腔内滑移，直至平衡滑套的第一过流孔连通防喷芯子的第二过流孔，失去密封效果，井筒内液体经第二过流通道、第二过流孔、第一过流孔进入油管内。

进一步地，起出油管作业时，向油管串内投入抽油杆，抽油杆头端的撞击头撞断泄油销钉，油管通道与套管通道被打通，阀体内的油泄出，若泄油失败，憋压击破破裂盘。

本发明的有益效果如下：

当抽油杆柱下放到位后，碰泵作业，通过柱塞推动平衡滑套下行，平衡滑套和防喷芯子产生一定的相对移动后密封圈移出密封面，失去密封效果，井筒内液体经过防喷芯子的通道进入油管内，实现修井作业起下油管过程中防止井口溢流，并可通过机械和液压两种方式开启泄流通道，提高泄油器的开启成功率，避免了作业过程中的环境污染。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是复合式防喷泄油阀的剖视图。

图2是复合式防喷泄油阀的开启示意图。

附图标记说明：

1.锯齿锁环；

2.平衡滑套；201.第一过流通道；202.第一过流孔；

3.阀体；

4.破裂盘；

5.破裂盘压帽；

6.防喷芯子；601.第二过流通道；602.第二过流孔；

7.泄油销钉。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的复合式防喷泄油阀的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

第一实施方式

本实施方式涉及一种复合式防喷泄油阀，如图1所示，包括阀体3、平衡滑套2和防喷芯子6，三者均呈中空管状且中空腔均沿轴向贯通，阀体3的中空腔内是可沿轴向滑动并锁定的平衡滑套2，平衡滑套2的中空腔是供液体通过的第一过流通道201，第一过流通道201的通道壁开设有第一过流孔202，第一过流孔202连通于阀体3的中空腔，第一过流通道201的下段密封嵌插防喷芯子6，防喷芯子6的下段外壁密封插接于阀体3的中空腔。

参照图2，防喷芯子6的中空腔是供液体通过的第二过流通道601，第二过流通道601的通道壁沿周向开设有第二过流孔602，在平衡滑套2的滑移中，第二过流孔602连通第一过流孔202或被第一过流通道201遮挡封闭。

复合式防喷泄油阀的工作过程如下：

柱塞推动平衡滑套2下行，平衡滑套2在阀体3的中空腔内滑移，直至平衡滑套2的第一过流孔202连通防喷芯子6的第二过流孔602，失去密封效果，井筒内液体经第二过流通道601、第二过流孔602、第一过流孔202进入油管内。

在油井下钻作业中，由平衡滑套2和防喷芯子6及密封件将油管内腔密封（见图1），进而在下放油管和抽油杆柱的过程中可以防止油管内油气的外溢及喷出。

阀体3、平衡滑套2和防喷芯子6，三者的中心轴线重合。

平衡滑套2的作用是利用自身滑移实现泄油通道的开启和关闭，开启状态如图2所示，关闭状态如图1所示。

第二实施方式

本实施方式涉及一种复合式防喷泄油阀，如图1所示，包括阀体3、平衡滑套2和防喷芯子6，三者均呈中空管状且中空腔均沿轴向贯通，阀体3的中空腔内是可沿轴向滑动并锁定的平衡滑套2，平衡滑套2的中空腔是供液体通过的第一过流通道201，第一过流通道201的通道壁开设有第一过流孔202，第一过流孔202连通于阀体3的中空腔，第一过流通道201的下段密封嵌插防喷芯子6，防喷芯子6的下段外壁密封插接于阀体3的中空腔。

参照图2，防喷芯子6的中空腔是供液体通过的第二过流通道601，第二过流通道601的通道壁沿周向开设有第二过流孔602，在平衡滑套2的滑移中，第二过流孔602连通第一过流孔202或被第一过流通道201遮挡封闭。

参照图1或图2，平衡滑套2的管体分为上中下三段，其中上段的外壁套设有锯齿锁环1，锯齿锁环1啮合于阀体3的中空腔内壁锯齿，平衡滑套2的管体中段开设若干第一过流孔202，每个第一过流孔202均连通于阀体3的中空腔。

柱塞撞击平衡滑套2，推动锯齿锁环1沿着阀体3的中空腔内壁锯齿啮合下行，当接近锯齿末端时，第二过流孔602连通第一过流孔202，此时锯齿锁环1啮合于锯齿，平衡滑套2停止下行，保持不动，井筒内液体按照图2所示箭头进入油管内。

第二过流孔602连通第一过流孔202，是指两类过流孔相通，液体可穿过。

为了方便安装和更换，锯齿锁环1套设于平衡滑套2的管体，以便拆卸检修。

平衡滑套2的管体上段外壁沿周向开设有环形凹槽，锯齿锁环1套设于环形凹槽内，对锯齿锁环1进行限位和定位。

防喷芯子6的外壁至少设有台肩，台肩将外壁分为外直径不同的两部分，分别是小直径段和大直径段，小直径段的管壁沿周向开设若干第二过流孔602，大直径段的管壁套设密封圈且螺纹连接于阀体3的中空腔。

柱塞推动锯齿锁环1沿着阀体3的中空腔内壁锯齿啮合下行，平衡滑套2的底端面抵接于防喷芯子6的台肩，平衡滑套2停止下行，即台肩可起到限位作用，避免平衡滑套2滑脱。

为了确保平衡滑套2在关闭状态下的密封性，防止油液进入油管，小直径段插入平衡滑套2的中空腔，且平衡滑套2沿小直径段外壁滑移并抵接于台肩，小直径段外壁还套设有至少两道密封圈，第二过流孔602位于两道密封圈之间，如图1所示。

当平衡滑套2处于开启状态时，参照图2，平衡滑套2和防喷芯子6产生一定的相对移动后密封圈移出密封面，失去密封效果，井筒内液体经过防喷芯子6的通道进入油管内。

阀体3的外壁上段和外壁下段均设有螺纹，阀体3的外壁中段沿径向延伸形成环形凸台，环形凸台开设有至少一个与阀体3的中空腔相通的安装通孔，安装通孔内通过密封圈安装破裂盘4，破裂盘4的盘体嵌装有破裂盘压帽5。

阀体3的环形凸台还安装有泄油销钉7，泄油销钉7的轴向中心线垂直于阀体3的轴向中心线，且泄油销钉7的螺杆端伸入并越过阀体3的轴向中心线。

起出油管作业时，向油管串内投入抽油杆，抽油杆头端的撞击头撞断泄油销钉7，油管通道与套管通道被打通，阀体3内的油泄出，若泄油失败，憋压击破破裂盘4。

综上，复合式防喷泄油阀具有机械和液压双功能开启泄流通道，具体是指：

液压开启泄流通道：柱塞推动平衡滑套2下行，平衡滑套2和防喷芯子6产生一定的相对移动后密封圈移出密封面，失去密封效果，井筒内液体经过防喷芯子6的通道进入油管内。

机械开启泄流通道：向油管串内投入抽油杆，抽油杆头端的撞击头撞断泄油销钉7，油管通道与套管通道被打通，阀体3内的油泄出，若泄油失败，憋压击破破裂盘4。

双功能开启泄流通道，可提高泄油器开启成功率。

为了确保密封性能，平衡滑套2的下段内径与防喷芯子6的小直径段外径相同，平衡滑套2的下段外径小于防喷芯子6的台肩宽度。

第三实施方式

本实施方式保护了一种含有泄油阀的管柱串，至少复合式防喷泄油阀，复合式防喷泄油阀串接于油管串中，它的应用方法，具体如下：

安装复合式防喷泄油阀串接于油管串，下放抽油杆至油管串内，执行碰泵作业，柱塞推动平衡滑套2下行，平衡滑套2在阀体3的中空腔内滑移，直至平衡滑套2的第一过流孔202连通防喷芯子6的第二过流孔602，失去密封效果，井筒内液体经第二过流通道601、第二过流孔602、第一过流孔202进入油管内。

平衡滑套2的上、下压力都是油管压力，平衡滑套2的下行不会存在压力上顶现象。

起出油管作业时，向油管串内投入抽油杆，抽油杆头端的撞击头撞断泄油销钉7，油管通道与套管通道被打通，阀体3内的油泄出，若泄油失败，憋压击破破裂盘4。

油井下钻作业，由平衡滑套2和防喷芯子6及密封件将油管内腔密封，在下放油管和抽油杆柱的过程中可以防止油管内油气的外溢及喷出，同时破裂盘4及泄油销钉7可以承受外部压差25MPa，套管内液体不会进入。

复合式防喷泄油阀，包括阀体3、平衡滑套2和防喷芯子6，三者均呈中空管状且中空腔均沿轴向贯通，阀体3的中空腔内是可沿轴向滑动并锁定的平衡滑套2，平衡滑套2的中空腔是供液体通过的第一过流通道201，第一过流通道201的通道壁开设有第一过流孔202，第一过流孔202连通于阀体3的中空腔，第一过流通道201的下段密封嵌插防喷芯子6，防喷芯子6的下段外壁密封插接于阀体3的中空腔。

防喷芯子6的中空腔是供液体通过的第二过流通道601，第二过流通道601的通道壁沿周向开设有第二过流孔602，在平衡滑套2的滑移中，第二过流孔602连通第一过流孔202或被第一过流通道201遮挡封闭。

平衡滑套2的管体分为上中下三段，其中上段的外壁套设有锯齿锁环1，锯齿锁环1啮合于阀体3的中空腔内壁锯齿，平衡滑套2的管体中段开设若干第一过流孔202，每个第一过流孔202均连通于阀体3的中空腔。

平衡滑套2的管体上段外壁沿周向开设有环形凹槽，锯齿锁环1套设于环形凹槽内。

防喷芯子6的外壁至少设有台肩，台肩将外壁分为外直径不同的两部分，分别是小直径段和大直径段，小直径段的管壁沿周向开设若干第二过流孔602，大直径段的管壁套设密封圈且螺纹连接于阀体3的中空腔。

小直径段插入平衡滑套2的中空腔，且平衡滑套2沿小直径段外壁滑移并抵接于台肩，小直径段外壁还套设有至少两道密封圈，第二过流孔602位于两道密封圈之间。

阀体3的外壁上段和外壁下段均设有螺纹，阀体3的外壁中段沿径向延伸形成环形凸台，环形凸台开设有至少一个与阀体3的中空腔相通的安装通孔，安装通孔内通过密封圈安装破裂盘4，破裂盘4的盘体嵌装有破裂盘压帽5。

阀体3的环形凸台还安装有泄油销钉7，泄油销钉7的轴向中心线垂直于阀体3的轴向中心线，且泄油销钉7的螺杆端伸入并越过阀体3的轴向中心线。

平衡滑套2的下段内径与防喷芯子6的小直径段外径相同，平衡滑套2的下段外径小于防喷芯子6的台肩宽度。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种复合式防喷泄油阀，其特征在于：包括阀体（3）、平衡滑套（2）和防喷芯子（6），三者均呈中空管状且中空腔均沿轴向贯通，阀体（3）的中空腔内是可沿轴向滑动并锁定的平衡滑套（2），平衡滑套（2）的中空腔是供液体通过的第一过流通道（201），第一过流通道（201）的通道壁开设有第一过流孔（202），第一过流孔（202）连通于阀体（3）的中空腔，第一过流通道（201）的下段密封嵌插防喷芯子（6），防喷芯子（6）的下段外壁密封插接于阀体（3）的中空腔；

防喷芯子（6）的中空腔是供液体通过的第二过流通道（601），第二过流通道（601）的通道壁沿周向开设有第二过流孔（602），在平衡滑套（2）的滑移中，所述第二过流孔（602）连通第一过流孔（202）或被第一过流通道（201）遮挡封闭。

2.如权利要求1所述的复合式防喷泄油阀，其特征在于：所述平衡滑套（2）的管体分为上中下三段，其中上段的外壁套设有锯齿锁环（1），锯齿锁环（1）啮合于阀体（3）的中空腔内壁锯齿，平衡滑套（2）的管体中段开设若干第一过流孔（202），每个第一过流孔（202）均连通于阀体（3）的中空腔。

3.如权利要求2所述的复合式防喷泄油阀，其特征在于：所述平衡滑套（2）的管体上段外壁沿周向开设有环形凹槽，锯齿锁环（1）套设于所述环形凹槽内。

4.如权利要求2所述的复合式防喷泄油阀，其特征在于：所述防喷芯子（6）的外壁至少设有台肩，台肩将外壁分为外直径不同的两部分，分别是小直径段和大直径段，小直径段的管壁沿周向开设若干第二过流孔（602），大直径段的管壁套设密封圈且螺纹连接于阀体（3）的中空腔；

所述小直径段插入平衡滑套（2）的中空腔，且平衡滑套（2）沿小直径段外壁滑移并抵接于台肩，小直径段外壁还套设有至少两道密封圈，第二过流孔（602）位于两道密封圈之间。

5.如权利要求1或4所述的复合式防喷泄油阀，其特征在于：所述阀体（3）的外壁上段和外壁下段均设有螺纹，阀体（3）的外壁中段沿径向延伸形成环形凸台，环形凸台开设有至少一个与阀体（3）的中空腔相通的安装通孔，安装通孔内通过密封圈安装破裂盘（4），破裂盘（4）的盘体嵌装有破裂盘压帽（5）。

6.如权利要求5所述的复合式防喷泄油阀，其特征在于：所述阀体（3）的环形凸台还安装有泄油销钉（7），泄油销钉（7）的轴向中心线垂直于阀体（3）的轴向中心线，且泄油销钉（7）的螺杆端伸入并越过阀体（3）的轴向中心线。

7.如权利要求4所述的复合式防喷泄油阀，其特征在于：所述平衡滑套（2）的下段内径与防喷芯子（6）的小直径段外径相同，平衡滑套（2）的下段外径小于防喷芯子（6）的台肩宽度。

8.一种含有泄油阀的管柱串，其特征在于：至少包括如权利要求1～7中任一权利要求所述的复合式防喷泄油阀，所述复合式防喷泄油阀串接于油管串中。

9.一种复合式防喷泄油阀的应用方法，其特征在于，具体如下：

安装复合式防喷泄油阀串接于油管串，下放抽油杆至油管串内，执行碰泵作业，柱塞推动平衡滑套（2）下行，平衡滑套（2）在阀体（3）的中空腔内滑移，直至平衡滑套（2）的第一过流孔（202）连通防喷芯子（6）的第二过流孔（602），失去密封效果，井筒内液体经第二过流通道（601）、第二过流孔（602）、第一过流孔（202）进入油管内。

10.如权利要求9所述的复合式防喷泄油阀的应用方法，其特征在于，起出油管作业时，向油管串内投入抽油杆，抽油杆头端的撞击头撞断泄油销钉（7），油管通道与套管通道被打通，阀体（3）内的油泄出，若泄油失败，憋压击破破裂盘（4）。

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