CN113638713A - 一种电泵井用浮筒型阀门和电泵生产管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电泵井用浮筒型阀门和电泵生产管柱，所述电泵井用浮筒型阀门包括筒形的阀体(301)，阀体(301)含有侧壁和内部通道(313)，阀体(301)的侧壁内设有安装空腔(310)，安装空腔(310)内含有上下设置的浮筒(303)和密封活塞(308)，安装空腔(310)内侧的所述侧壁内设有内连通孔，安装空腔(310)外侧的所述侧壁内设有外连通孔(306)，浮筒(303)能够带动密封活塞(308)向上移动并使密封活塞(308)封堵所述内连通孔。该电泵井用浮筒型阀门能够将油套环空中的气体放至油管内，从而使气体随着油管内的流体排出到地面，避免了由于环空气体的积累而导致的套压升高击穿电缆穿越器。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，具体是一种电泵井用浮筒型阀门，还是一种含有该电泵井用浮筒型阀门的电泵生产管柱。
背景技术
目前潜油电泵技术广泛用于油气田的生产中。油田中常用的电泵生产管柱见图1。例如采气井常用的排水采气，采油井的排液采油，广泛使用图1所示的电泵生产技术来进行排液。
储层中除了含有大量的油和水之外，也含有大量的天然气。在储层中，由于地层压力的作用，这些天然气通常是溶于原油。但在电泵排液的过程中，随着地层流体的上升，流体压力降低，天然气会从流体中释放出来。为了防止电泵发生气锁现象，通常在电泵的吸入口位置增加油气分离器。油气分离器可以将气体部分分离到油套环空内，而液体部分进入泵体内，泵再将液体举升至地面。
这样就会存在一个问题：油套环空之中，天然气就会越积越多，在井口位置处，油套环空压力也越来越高。
现在电泵井的井口采油树的耐压等位可以达到35MPa，但是电缆穿越器处的耐压等通常只有12MPa左右。所以，使用电泵排液生产，常常会发生套压迅速升高的现象。一旦套压超过了电缆穿越器的耐压等级，就会在井口处发生天然气泄露，这是十分危险的。
现场一般的做法为：人工巡井检查井口套压，放掉环空内的气体来降低套压。此种做法缺点：人工巡井，人工成本及时间成本高；无法做到准确及时的控制井口套压。
发明内容
为了防止油套环空中的气压过大，本发明提供了一种电泵井用浮筒型阀门和电泵生产管柱，该电泵井用浮筒型阀门能够将油套环空中的气体放至油管内，从而使气体随着油管内的流体排出到地面。避免了由于环空气体的积累而导致的套压升高击穿电缆穿越器。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电泵井用浮筒型阀门，包括筒形的阀体，阀体含有侧壁和内部通道，阀体的侧壁内设有安装空腔，安装空腔内含有上下设置的浮筒和密封活塞，浮筒为空心结构，安装空腔内侧的所述侧壁内设有内连通孔，该内连通孔内设有单流阀，安装空腔内的流体能够通过单流阀流入内部通道，安装空腔外侧的所述侧壁内设有外连通孔，密封活塞位于所述内连通孔和外连通孔的下方，浮筒能够带动密封活塞向上移动并使密封活塞封堵所述内连通孔。
当所述电泵井用浮筒型阀门处于开启状态时，密封活塞的下端与安装空腔的下端抵接，浮筒的上端与安装空腔的上端之间存在第一间距，所述内连通孔和外连通孔均位于浮筒和密封活塞之间。
当所述电泵井用浮筒型阀门处于关闭状态时，密封活塞的下端与安装空腔的下端之间存在第二间距，密封活塞封堵所述内连通孔和外连通孔。
阀体呈直立状态，安装空腔为圆柱形，安装空腔的轴线与阀体的轴线平行。
密封活塞与安装空腔过渡配合或间隙配合，浮筒与安装空腔之间存在间隙。
浮筒与密封活塞之间通过连杆连接，浮筒的体积大于密封活塞的体积。
安装空腔外侧的所述侧壁内设有多个外连通孔，外连通孔的面积之和大于单流阀的开度，在安装空腔内，所述内连通孔外设有密封圈。
安装空腔外侧的所述侧壁的上端设有上压力平衡通孔，安装空腔外侧的所述侧壁的下端设有下压力平衡通孔。
阀体的材质为钢，浮筒的材质和密封活塞的材质均为塑料。
一种电泵生产管柱，包括从上向下依次设置的油管挂、双公接头、电泵井用浮筒型阀门、泄油器、单流阀、泵组、分离器、保护器、电机、打孔筛管、双皮碗封隔器、防砂筛管、沉砂管和丝堵，电泵井用浮筒型阀门为上述的电泵井用浮筒型阀门。
本发明的有益效果是：
1、将环空气体放至油管内，降低环空压力。防止了电缆穿越器的击穿，保证了井口的安全。
2、在后期修井，反循环压井液时，压井液不可从该电泵井用浮筒型阀门通过，保证了修井时循环压井操作的可行性。
3、不需要人工巡井放套压，降低了人工成本。
4、工具的使用方法简单。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是现有电泵生产管柱的示意图。
图2是本发明所述电泵井用浮筒型阀门在开启状态时的示意图。
图3是本发明所述电泵井用浮筒型阀门在关闭状态时的示意图。
图4是本发明所述电泵生产管柱的示意图。
1、油管挂；2、双公接头；3、电泵井用浮筒型阀门；4、泄油器；5、单流阀；6、泵组；7、分离器；8、保护器；9、电机；10、打孔筛管；11、双皮碗封隔器；12、防砂筛管；13、沉砂管；14、丝堵；
301、阀体；302、上压力平衡通孔；303、浮筒；304、连杆；305、密封圈；306、外连通孔；307、单流阀；308、密封活塞；309、下压力平衡通孔；310、安装空腔；311、外部侧壁；312、内部侧壁；313、内部通道。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种电泵井用浮筒型阀门，包括筒形的阀体301，阀体301为直立状态，阀体301含有侧壁和内部通道313，阀体301的侧壁内设有安装空腔310，安装空腔310内含有上下设置的浮筒303和密封活塞308，浮筒303为空心结构，安装空腔310内侧的所述侧壁(即内部侧壁312)内设有内连通孔，该内连通孔内安装有单流阀307，安装空腔310内的流体能够通过单流阀307流入内部通道313，而内部通道313内的流体不能够通过单流阀307流入安装空腔310，安装空腔310外侧的所述侧壁(即外部侧壁311)内设有外连通孔306，密封活塞308位于所述内连通孔和外连通孔306的下方，浮筒303能够带动密封活塞308向上移动并使密封活塞308封堵所述内连通孔，如图2和图3所示。
所述电泵井用浮筒型阀门为如图2所示的常开状态，所述电泵井用浮筒型阀门利用气体和液体的密度的不同，当阀体301的外部是气体时，浮筒303的浮力不足以拉升密封活塞308，单流阀307为开启状态，允许气体依次经过外连通孔306、安装空腔310和单流阀307流入内部通道313；当阀体301的外部是液体时，液体流入从外连通孔306进入安装空腔310使浮筒303产生浮力，该浮力拉动密封活塞308向上移动，使得密封活塞308挡住该内连通孔和单流阀，致使液体无法流入内部通道313。
具体的，当所述电泵井用浮筒型阀门处于开启状态时，浮筒303和密封活塞308受到重力的作用，密封活塞308的下端与安装空腔310的下端抵接，浮筒303的上端与安装空腔310的上端之间存在第一间距，所述内连通孔和外连通孔306均位于浮筒303和密封活塞308之间。
当阀体301外的液体通过外连通孔306进入安装空腔310后，一少部分液体会通过单流阀307流入内部通道313，大多部分的液体将留在安装空腔310，随着液面的上升并淹没浮筒303，液体将会使浮筒303产生浮力，浮力逐渐增大从而使浮筒303带动密封活塞308向上移动，直至密封活塞308封堵所述内连通孔，此时，所述电泵井用浮筒型阀门处于关闭状态，安装空腔310内的液体不会通过单流阀307流入内部通道313。
所述内连通孔和外连通孔306的位置相对应，所述内连通孔与外连通孔306大致位于同一高度，当所述电泵井用浮筒型阀门处于关闭状态时，密封活塞308的下端与安装空腔310的下端之间存在第二间距，该第二间距小于或等于该第一间距，密封活塞308同时封堵所述内连通孔和外连通孔306，外连通孔306进入的液体可以使密封活塞308压紧所述内连通孔，以使所述内连通孔密封良好，如图3所示。
在本实施例中，安装空腔310的横截面可以为圆形、扇形或圆环形，浮筒303和密封活塞308的横截面均与安装空腔310的横截面向匹配。优选，安装空腔310的横截面可以为圆形，即安装空腔310为圆柱形，浮筒303和密封活塞308也均为圆柱形，安装空腔310的轴线与阀体301的轴线平行。
在本实施例中，密封活塞308与安装空腔310过渡配合或间隙配合，浮筒303与安装空腔310之间存在间隙。浮筒303与密封活塞308之间通过连杆304连接，连杆304上设有通孔，浮筒303的体积大于密封活塞308的体积。当阀体301外的液体通过外连通孔306进入安装空腔310后，浮筒303能够带动密封活塞308向上移动。当安装空腔310内的液体流出后，在重力的作用下，浮筒303和密封活塞308可以向下移动并返回原位。
在本实施例中，安装空腔310外侧的所述侧壁内设有多个外连通孔306，外连通孔306的面积之和大于单流阀307的开度，这样，当阀体301外的液体通过外连通孔306进入安装空腔310后，就会一少部分液体会通过单流阀307流入内部通道313，而大多部分的液体将留在安装空腔310。外连通孔306的面积之和、所述内连通孔的孔径以及单流阀307的开度可以根据有限次实验或理论计算获得。
在本实施例中，为了使浮筒303和密封活塞308能够灵活的上下移动，安装空腔310外侧的所述侧壁的上端设有上压力平衡通孔302，安装空腔310外侧的所述侧壁的下端设有下压力平衡通孔309。为了保证密封效果，在安装空腔310内，所述内连通孔外设有密封圈305。
在本实施例中，阀体301的材质为45号钢，浮筒303的材质为塑料，密封活塞308的材质为塑料，或者密封活塞308可以为复合结构，例如密封活塞308含有金属内芯，该金属内芯外包裹有塑料层。浮筒303的尺寸和能够产生的浮力以及密封活塞308的尺寸和重量可以根据有限次实验或理论计算获得，单流阀307可以选择现有市售产品。单流阀307可以为常开状态或单流阀307含有额定开启压力(即压力大于额定开启压力时才开启)，例如单流阀307的额定开启压力值P开＝3Mpa，则当环空压力大于3Mpa时，单流阀307才会打开，环空的气体才会进入油管内。
下面介绍一种电泵生产管柱，所述电泵生产管柱包括通过油管从上向下依次连接的油管挂1、双公接头2、电泵井用浮筒型阀门3、泄油器4、单流阀5、泵组6、分离器7、保护器8、电机9、打孔筛管10、双皮碗封隔器11、防砂筛管12、沉砂管13和丝堵14，该电泵井用浮筒型阀门3为上述的电泵井用浮筒型阀门，如图4所示。
下面介绍该电泵井用浮筒型阀门和电泵生产管柱的工作过程。
将该电泵生产管柱下入井内合适位置，一般深200m左右。
该电泵生产管柱正常开展抽油作业，阀体301的外部是气体时，该电泵井用浮筒型阀门处于开启状态，如图2所示，阀体301外的气体依次经过外连通孔306、安装空腔310和单流阀307流入内部通道313，该气体随内部通道313中的原油向上排出井口。此时，该电泵井用浮筒型阀门实现了放气降套压，将环空中的气体放至油管内，从而降低环空压力，保护井口电缆穿越器。
后期若修井需要注入循环压井液时，阀体301的外部会有液体(即压井液)，该液体流入从外连通孔306进入安装空腔310，随着液面的上升使浮筒303产生的浮力也逐渐增大，该浮力将拉动密封活塞308向上移动，使得密封活塞308挡住该内连通孔和单流阀307，此时该电泵井用浮筒型阀门处于关闭状态，液体无法再流入内部通道313。此时，该电泵井用浮筒型阀门可以实现常规的反循环压井。
当环空为天然气时，天然气对塑料浮筒303的浮力不足让浮筒303上浮，所以天然气可以顺利通过单流阀307，从而进入油管内；2、当环空为水时(洗/压井工况)，浮筒303为塑料材质，其密度小于，水对浮筒303的浮力大于浮筒的重力，所以浮筒303上升，密封活塞308堵塞单流阀307所在的内连通孔。从而关闭了进入通道，防止水进入油管内。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
Claims (10)
1.一种电泵井用浮筒型阀门，其特征在于，所述电泵井用浮筒型阀门包括筒形的阀体(301)，阀体(301)含有侧壁和内部通道(313)，阀体(301)的侧壁内设有安装空腔(310)，安装空腔(310)内含有上下设置的浮筒(303)和密封活塞(308)，浮筒(303)为空心结构，安装空腔(310)内侧的所述侧壁内设有内连通孔，该内连通孔内设有单流阀(307)，安装空腔(310)内的流体能够通过单流阀(307)流入内部通道(313)，安装空腔(310)外侧的所述侧壁内设有外连通孔(306)，密封活塞(308)位于所述内连通孔和外连通孔(306)的下方，浮筒(303)能够带动密封活塞(308)向上移动并使密封活塞(308)封堵所述内连通孔。
2.根据权利要求1所述的电泵井用浮筒型阀门，其特征在于，当所述电泵井用浮筒型阀门处于开启状态时，密封活塞(308)的下端与安装空腔(310)的下端抵接，浮筒(303)的上端与安装空腔(310)的上端之间存在第一间距，所述内连通孔和外连通孔(306)均位于浮筒(303)和密封活塞(308)之间。
3.根据权利要求1所述的电泵井用浮筒型阀门，其特征在于，当所述电泵井用浮筒型阀门处于关闭状态时，密封活塞(308)的下端与安装空腔(310)的下端之间存在第二间距，密封活塞(308)封堵所述内连通孔和外连通孔(306)。
4.根据权利要求1所述的电泵井用浮筒型阀门，其特征在于，阀体(301)呈直立状态，安装空腔(310)为圆柱形，安装空腔(310)的轴线与阀体(301)的轴线平行。
5.根据权利要求1所述的电泵井用浮筒型阀门，其特征在于，密封活塞(308)与安装空腔(310)过渡配合或间隙配合，浮筒(303)与安装空腔(310)之间存在间隙。
6.根据权利要求1所述的电泵井用浮筒型阀门，其特征在于，浮筒(303)与密封活塞(308)之间通过连杆(304)连接，浮筒(303)的体积大于密封活塞(308)的体积。
7.根据权利要求1所述的电泵井用浮筒型阀门，其特征在于，安装空腔(310)外侧的所述侧壁内设有多个外连通孔(306)，外连通孔(306)的面积之和大于单流阀(307)的开度，在安装空腔(310)内，所述内连通孔外设有密封圈(305)。
8.根据权利要求1所述的电泵井用浮筒型阀门，其特征在于，安装空腔(310)外侧的所述侧壁的上端设有上压力平衡通孔(302)，安装空腔(310)外侧的所述侧壁的下端设有下压力平衡通孔(309)。
9.根据权利要求1所述的电泵井用浮筒型阀门，其特征在于，阀体(301)的材质为钢，浮筒(303)的材质和密封活塞(308)的材质均为塑料。
10.一种电泵生产管柱，其特征在于，所述电泵生产管柱包括从上向下依次设置的油管挂(1)、双公接头(2)、电泵井用浮筒型阀门(3)、泄油器(4)、单流阀(5)、泵组(6)、分离器(7)、保护器(8)、电机(9)、打孔筛管(10)、双皮碗封隔器(11)、防砂筛管(12)、沉砂管(13)和丝堵(14)，电泵井用浮筒型阀门(3)为权利要求1所述的电泵井用浮筒型阀门。
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- 2020-04-27 CN CN202010343116.0A patent/CN113638713B/zh active Active
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