CN113074262B - 一种充填用限流阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石油天然气开采技术领域，公开一种充填用限流阀，在完井充填作业过程中，限流阀处于打开状态，限流阀的阀芯件上的多个导流孔扩充了充填通道，能够满足颗粒充填的排量要求，缩短充填作业时间，提高充填效率。同时，充填作业完成后，开采初期，原油可以经由导流孔开采出井，提高原油开采效率。限流阀关闭后，不影响正常的开采作业。在油井生产后期，又可以下入管柱通过限流阀向地层内注入化学药剂，注入完成后，在投产阶段限流阀在由外向内的流体的作用下自动关闭，不影响正常的开采作业。为增产措施的施行提供了预留通道，保证开采进度。

Description

一种充填用限流阀
技术领域
本发明涉及石油天然气开采技术领域，尤其涉及一种充填用限流阀。
背景技术
在石油天然气开发过程中，为提高水平井开发效果，常采用颗粒充填与控流装置组合的控水完井方式。在施工作业过程中，需在下入完井管柱后进行颗粒充填作业，但由于控流装置对充填液具有较强的限流作用，从而无法满足充填作业过程中颗粒的充填排量要求，导致充填作业时间长、充填效率比较低。同时，由于控流装置的限流作用，在油井生产后期，无法实现在完井管柱内部向地层注化学药剂等作业，影响石油天然气的开采进度。
发明内容
基于以上问题，本发明的目的在于提供一种充填用限流阀，能够扩充充填通道，提高充填效率，同时为后期修井注化学药剂提供预留通道，提高开采效率。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种充填用限流阀，包括：
外壳组件，包括相连的阀盖和阀体，所述阀盖和所述阀体限定出第一容纳腔和第二容纳腔，所述阀盖上设置有第一进液孔；
阀座，位于所述第二容纳腔内，并与所述阀体连接，所述阀座上设置有容纳槽和多个出液孔；
阀芯组件，包括阀芯件和可溶支撑件，所述可溶支撑件位于所述容纳槽内，所述阀芯件的一端位于所述第一容纳腔内，另一端位于所述容纳槽内，并与所述可溶支撑件抵接，所述阀芯件上设置有多个导流孔，多个所述导流孔与所述第一进液孔连通，并可选择地与多个所述出液孔连通，所述可溶支撑件溶化时，所述阀芯件向所述容纳槽内滑动，以使所述导流孔与所述出液孔隔开。
作为本发明的充填用限流阀的优选方案，所述阀芯件包括阀芯盖和阀芯体，所述阀芯盖的外周壁与所述第一容纳腔的内周壁贴靠，所述阀芯盖上设置有与多个所述导流孔连通的第二进液孔，所述第二进液孔与所述第一进液孔连通。
作为本发明的充填用限流阀的优选方案，所述阀芯盖的外周壁上设置有第一密封槽，所述第一密封槽内设置有第一密封件。
作为本发明的充填用限流阀的优选方案，所述阀芯体的外周壁上设置有至少两个第二密封槽，至少两个所述第二密封槽分设于所述导流孔的两侧，每个所述第二密封槽内均设置有第二密封件。
作为本发明的充填用限流阀的优选方案，所述第一进液孔两端的孔壁均为圆角过度，所述第二进液孔靠近所述第一进液孔一端的孔壁为圆弧过度。
作为本发明的充填用限流阀的优选方案，多个所述出液孔在所述阀座上沿周向间隔设置，每个所述出液孔均位于所述容纳槽的外侧，并与所述第一容纳腔连通。
作为本发明的充填用限流阀的优选方案，所述容纳槽的底部沿周向间隔设置有多个通孔，液体经由多个所述通孔进入容纳槽时，所述可溶支撑件开始溶化。
作为本发明的充填用限流阀的优选方案，所述阀盖朝向所述阀体的一侧沿周向设置有第三密封槽，所述第三密封槽内设置有第三密封件。
作为本发明的充填用限流阀的优选方案，所述阀盖的顶端沿周向间隔设置有多个安装槽。
作为本发明的充填用限流阀的优选方案，所述阀座与所述阀体螺纹连接，所述阀体的外周壁上设置有外螺纹。
本发明的有益效果为：
本发明提供的充填用限流阀，在使用时，可将其安装在控水筛管的管壁上或油管的管壁上。在完井充填作业过程中，充填用限流阀处于打开状态，即，阀盖上的第一进液孔与阀芯件上的多个导流孔连通，多个导流孔与多个出液孔连通，携带充填颗粒的充填液可以依次经由第一进液孔、多个导流孔和多个出液孔进入筛管的基管中循环出井。多个导流孔扩充了充填通道，能够满足颗粒充填的排量要求，缩短充填作业时间，提高充填效率。同时，充填作业完成后，开采初期，原油可以经由导流孔开采出井，提高原油开采效率。当局部见水后，容纳槽中进水，可溶支撑件与水反应逐渐溶化消失，阀芯件在外部流体的推动作用下向容纳槽内移动，直至阀芯件的底端与容纳槽底部贴合，此时，导流孔位于容纳槽内，导流孔与出液孔分隔开，充填用限流阀关闭，不影响正常的开采作业。另外，在油井生产后期，可以下入管柱通过限流阀向地层内注入化学药剂，注入完成后，在投产阶段限流阀在由外向内的流体的作用下自动关闭，不影响正常的开采作业。为增产措施的施行提供了预留通道，保证开采进度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式提供的充填用限流阀在第一视角下的爆炸示图；
图2是本发明具体实施方式提供的充填用限流阀在第二视角下的爆炸示图；
图3是本发明具体实施方式提供的充填用限流阀打开时的剖面图；
图4是本发明具体实施方式提供的充填用限流阀关闭时的剖面图。
图中：
1-外壳组件；2-阀座；3-阀芯组件；
11-阀盖；12-阀体；13-第一容纳腔；14-第二容纳腔；
111-第一进液孔；112-第三密封槽；113-第三密封件；114-安装槽；
21-容纳槽；22-出液孔；23-通孔；
31-阀芯件；32-可溶支撑件；
311-阀芯盖；312-阀芯体；
3111-第二进液孔；3112-第一密封槽；3113-第一密封件；3121-导流孔；3122-第二密封槽；3123-第二密封件。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，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，本领域技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位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和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图4所示，本实施例提供一种充填用限流阀，可以应用于完井充填作业过程中，扩充充填通道，提高充填效率。该充填用限流阀包括外壳组件1、阀座2和阀芯组件3。
其中，外壳组件1包括相连的阀盖11和阀体12，阀盖11和阀体12限定出第一容纳腔13和第二容纳腔14，阀盖11上设置有第一进液孔111；阀座2位于第二容纳腔14内，并与阀体12连接，阀座2上设置有容纳槽21和多个出液孔22；阀芯组件3包括阀芯件31和可溶支撑件32，可溶支撑件32位于容纳槽21内，阀芯件31的一端位于第一容纳腔13内，另一端位于容纳槽21内，并与可溶支撑件32抵接，阀芯件31上设置有多个导流孔3121，多个导流孔3121与第一进液孔111连通，并可选择地与多个出液孔22连通，可溶支撑件32溶化时，阀芯件31向容纳槽21内滑动，以使导流孔3121与出液孔22隔开。
本实施例提供的充填用限流阀，在使用时，可将其安装在控水筛管的管壁上或油管的管壁上。在完井充填作业过程中，充填用限流阀处于打开状态，即，阀盖11上的第一进液孔111与阀芯件31上的多个导流孔3121连通，多个导流孔3121与多个出液孔22连通，携带充填颗粒的充填液可以依次经由第一进液孔111、多个导流孔3121和多个出液孔22进入筛管的基管中循环出井。多个导流孔3121扩充了充填通道，能够满足颗粒充填的排量要求，缩短充填作业时间，提高充填效率。同时，充填作业完成后，开采初期，原油可以经由导流孔3121开采出井，提高原油开采效率。当局部见水后，容纳槽21中进水，可溶支撑件32与水反应逐渐溶化消失，阀芯件31在外部流体的推动作用下向容纳槽21内移动，直至阀芯件31的底端与容纳槽21底部贴合，此时，导流孔3121位于容纳槽21内，导流孔3121与出液孔22分隔开，充填用限流阀关闭，不影响正常的开采作业。另外，在油井生产后期，可以下入管柱通过限流阀向地层内注入化学药剂，注入完成后，在投产阶段限流阀在由外向内的流体的作用下自动关闭，不影响正常的开采作业。为增产措施的施行提供了预留通道，保证开采进度。
本实施例中，优选地，阀盖11和阀体12采用一体成型加工。在其他实施例中，阀盖11和阀体12也可采用分体式。
如图2和图3所示，可选地，阀芯件31包括阀芯盖311和阀芯体312，阀芯盖311的外周壁与第一容纳腔13的内周壁贴靠，阀芯盖311上设置有与多个导流孔3121连通的第二进液孔3111，第二进液孔3111与第一进液孔111连通。进一步地，阀芯盖311的外周壁上设置有第一密封槽3112，第一密封槽3112内设置有第一密封件3113。第一密封件3113可以填充阀芯盖311与第一容纳腔13的腔壁之间的间隙，以将第一进液孔111与出液孔22分隔开，起到良好的密封作用，防止充填液直接经由第一进液孔111和第一容纳腔13进入出液孔22。
参阅图3，本实施例中，将充填用限流阀安装于筛管或油管的管壁上后，进行完井充填作业时，限流阀处于打开状态，携带充填颗粒的充填液依次经由第一进液孔111、第二进液孔3111流和多个导流孔3121通入第一容纳腔13内，再经由多个出液孔22进入筛管的基管中，形成额外的充填路径。该充填路径扩充了充填通道，能够满足充填作业的充填排量要求，同时缩短充填作业时间，提高充填效率，保证良好的充填效果。
如图2所示，可选地，多个出液孔22在阀座2上沿周向间隔设置，每个出液孔22均位于容纳槽21的外侧，并与第一容纳腔13连通。本实施例中，优选地，导流孔3121在阀芯体312上设置有四个，四个导流孔3121沿周向均匀分布，并同时与第二进液孔3111连通。出液孔22在阀座2上设置有12个，并沿周向均匀分布。在其他实施例中，导流孔3121和出液孔22的数量和大小可根据实际作业需求设置，这里不对其做特殊限定。
如图1和图3所示，可选地，第一进液孔111两端的孔壁均为圆角过度，第二进液孔3111靠近第一进液孔111一端的孔壁为圆弧过度。在第一进液孔111两端的孔壁上均做圆角处理，可以提高阀盖11的抗冲蚀能力，避免阀盖11的第一进液孔111处因应力集中而损坏。将第二进液孔3111上端的孔壁加工成圆弧过渡的喇叭状，能够起到导流作用，有利于充填液经由第二进液孔3111流入导流孔3121内，同时也可以提高阀芯盖311的抗冲蚀能力，延长使用寿命。
如图3和图4所示，可选地，阀芯体312的外周壁上设置有至少两个第二密封槽3122，至少两个第二密封槽3122分设于导流孔3121的两侧，每个第二密封槽3122内均设置有第二密封件3123。本实施例中，优选地，第二密封槽3122设置有两个，相应地设置有两个第二密封件3123，分别位于导流孔3121的上端和下端。充填用限流阀打开时，导流孔3121下端的第二密封件3123填充阀芯体312与容纳槽21之间的间隙，起到密封作用，防止充填液进入容纳槽21底部与可溶支撑件32接触。可溶支撑件32溶化消失后，阀芯体312整个滑动至容纳槽21内，导流孔3121上端的第二密封件3123填充阀芯体312与容纳槽21之间的间隙，起到密封作用，以将导流孔3121与出液孔22隔开，实现充填用限流阀的关闭(如图4所示)。
可选地，容纳槽21的底部沿周向间隔设置有多个通孔23，液体经由多个通孔23进入容纳槽21时，可溶支撑件32开始溶化。当石油开采过程中局部见水后，基管中的水经由通孔23进入容纳槽21，可溶支撑件32遇水后与水发生反应，逐渐溶化消失，以使阀芯体312在外部流体作用下向容纳槽21内滑动，实现限流阀的关闭。本实施例中，优选地，可溶支撑体由可溶性金属制备而成。在其他实施例中，也可选用可溶性塑料等加工可溶支撑件32。
继续参阅图3，可选地，阀盖11朝向阀体12的一侧沿周向设置有第三密封槽112，第三密封槽112内设置有第三密封件113。将限流阀安装于筛管或油管的管壁上之后，第三密封件113能够填充阀盖11与筛管管壁之间的间隙，起到密封作用，防止筛管与限流阀的连接处发生泄漏。优选的，第一密封件3113、第二密封件3123和第三密封件113均采用橡胶材料加工制备，耐磨且弹性好，取材方便。
本实施例中，优选地，阀座2与阀体12螺纹连接。具体的，阀体12的内周壁上设置有内螺纹，阀座2的外周壁上设置有外螺纹，便于限流阀的组装，或更换零件。进一步地，阀体12的外周壁上设置有外螺纹，筛管上设置有安装孔，安装孔内设置有内螺纹，以实现阀体12与筛管的螺纹连接，方便限流阀的安装和拆卸。
如图1所示，可选地，阀盖11的顶端沿周向间隔设置有多个安装槽114。在安装限流阀时，使用安装工具通过安装槽114对限流阀施力，以完成限流阀的安装或拆卸，操作省时省力。
本实施例提供的充填用限流阀，在油井生产后期，如需向地层注入化学药剂，可下入管柱进行挤注作业。参照图4，例如向地层内注酸，下入管柱后，在注酸泵的作用下，使得筛管内部的压强大于筛管外的压强，从而在限流阀的两侧形成压差。阀芯件31在压差作用下向上移动，使阀芯盖311的上端面与第一容纳腔13的顶部贴靠，导流孔3121与出液孔22连通，限流阀打开(如图3所示)。此时，即可通过限流阀向底层内注酸，注酸完成后取出管柱，然后再进行正常的开采作业。在潜油电泵的作用下，使得筛管内部的压强小于外部压强，阀芯件31又在压差作用下向下移动至与容纳槽21底部贴合，导流孔3121与出液孔22隔开，限流阀关闭。若再需要停产注入化学药剂，则重复上述步骤。该充填用限流阀为注化学药剂等增产措施预留了注入通道，可实现反复多次注化学药剂和生产的切换。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种充填用限流阀，其特征在于，包括：
外壳组件(1)，包括相连的阀盖(11)和阀体(12)，所述阀盖(11)和所述阀体(12)限定出第一容纳腔(13)和第二容纳腔(14)，所述阀盖(11)上设置有第一进液孔(111)；
阀座(2)，位于所述第二容纳腔(14)内，并与所述阀体(12)连接，所述阀座(2)上设置有容纳槽(21)和多个出液孔(22)；
阀芯组件(3)，包括阀芯件(31)和可溶支撑件(32)，所述可溶支撑件(32)位于所述容纳槽(21)内，所述阀芯件(31)的一端位于所述第一容纳腔(13)内，另一端位于所述容纳槽(21)内，并与所述可溶支撑件(32)抵接，所述阀芯件(31)上设置有多个导流孔(3121)，多个所述导流孔(3121)与所述第一进液孔(111)连通，并可选择地与多个所述出液孔(22)连通，所述可溶支撑件(32)溶化时，所述阀芯件(31)向所述容纳槽(21)内滑动，以使所述导流孔(3121)与所述出液孔(22)隔开。
2.根据权利要求1所述的充填用限流阀，其特征在于，所述阀芯件(31)包括阀芯盖(311)和阀芯体(312)，所述阀芯盖(311)的外周壁与所述第一容纳腔(13)的内周壁贴靠，所述阀芯盖(311)上设置有与多个所述导流孔(3121)连通的第二进液孔(3111)，所述第二进液孔(3111)与所述第一进液孔(111)连通。
3.根据权利要求2所述的充填用限流阀，其特征在于，所述阀芯盖(311)的外周壁上设置有第一密封槽(3112)，所述第一密封槽(3112)内设置有第一密封件(3113)。
4.根据权利要求3所述的充填用限流阀，其特征在于，所述阀芯体(312)的外周壁上设置有至少两个第二密封槽(3122)，至少两个所述第二密封槽(3122)分设于所述导流孔(3121)的两侧，每个所述第二密封槽(3122)内均设置有第二密封件(3123)。
5.根据权利要求2所述的充填用限流阀，其特征在于，所述第一进液孔(111)两端的孔壁均为圆角过度，所述第二进液孔(3111)靠近所述第一进液孔(111)一端的孔壁为圆弧过度。
6.根据权利要求1所述的充填用限流阀，其特征在于，多个所述出液孔(22)在所述阀座(2)上沿周向间隔设置，每个所述出液孔(22)均位于所述容纳槽(21)的外侧，并与所述第一容纳腔(13)连通。
7.根据权利要求1所述的充填用限流阀，其特征在于，所述容纳槽(21)的底部沿周向间隔设置有多个通孔(23)，液体经由多个所述通孔(23)进入容纳槽(21)时，所述可溶支撑件(32)开始溶化。
8.根据权利要求1所述的充填用限流阀，其特征在于，所述阀盖(11)朝向所述阀体(12)的一侧沿周向设置有第三密封槽(112)，所述第三密封槽(112)内设置有第三密封件(113)。
9.根据权利要求1所述的充填用限流阀，其特征在于，所述阀盖(11)的顶端沿周向间隔设置有多个安装槽(114)。
10.根据权利要求1-9任一项所述的充填用限流阀，其特征在于，所述阀座(2)与所述阀体(12)螺纹连接，所述阀体(12)的外周壁上设置有外螺纹。
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