CN113982545B - 一种油井用的安全型举升高温注气阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油井采油技术领域，具体为一种油井用的安全型举升高温注气阀，包括外管、活动管以及注气管件，活动管固定套设在注气管件的外侧，外管套设在活动管的外侧，且活动管由驱动装置驱动并在外管上进行直线运动，注气管件由多组活塞筒相互拼接而成，相邻两组活塞筒之间外侧套接有连接环，每组活塞筒内均设有活塞，每个活塞中部均固定插设有推杆，活动管内还设置有作用于推杆的往复运动机构，活塞筒的侧壁下端开设有通孔，每个通孔内均设有一组注气组件。本发明不仅能够根据实际需要对注气管道进行有效加长或缩短，使得装置运用更加灵活，高效；而且能够对油井竖直方向的多点进行注气，可以提升高温气体注入的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及油井采油技术领域，具体为一种油井用的安全型举升高温注气阀。
背景技术
我国已经开发的油气田大部分进入中后期，尽管采取注水等一系列措施取得了显著成效，但近年来在低渗透油田注水开发中反映出注水压力高、成本高、渗透率低、产能低等一系列问题，有相当一部分原油在地下开采不出来，剩余油和复杂油气藏的开采就显得尤为重要。为了提高原油采收率，注气等采油工艺技术得到越来越多的应用。由于气体具有易流动、降低粘度、体积膨胀、降低界面张力的作用，注气适用的油藏种类、深度和范围较为广泛，且不受地层温度和矿化度的影响，因此在低渗透油藏开发中有明显优势。而注气阀的设计在注气开发工艺中就至关重要。
现有技术中，由于各种因素的影响，如储藏层的性质、地质压力、井眼的走向等，竖直井在进行稠油开发时采用的笼统注汽方式有许多缺陷，如竖直段动用的均匀度不高等问题，需要对注汽方式进行改造升级，以保障动用的均匀度及采油的效率，对于油田的发展及能源的开采效果有着较为重要的作用；
鉴于此，我们提出一种油井用的安全型举升高温注气阀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油井用的安全型举升高温注气阀，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种油井用的安全型举升高温注气阀，包括外管、活动管以及注气管件，所述活动管固定套设在注气管件的外侧，所述外管套设在活动管的外侧，且活动管由驱动装置驱动并在外管上进行直线运动，所述注气管件由多组活塞筒相互拼接而成，相邻两组活塞筒之间外侧套接有连接环，每组活塞筒内均设有活塞，每个活塞中部均固定插设有推杆，相邻两根推杆通过定位组件快速拼接，活动管内还设置有作用于推杆的往复运动机构，活塞筒的侧壁下端开设有多个呈环形阵列分布的通孔，每个通孔内均设有一组注气组件。
优选的，所述活动管的顶部两端均一体成型有凸沿，所述外管的侧壁上开设有与凸沿相配合的穿槽，外管的顶部突出设置有外沿，外沿的下端面对称设置有两组液压缸，液压缸的活塞杆连接于凸沿。
优选的，所述活动管内部设有往复运动机构，往复运动机构包括固定板、偏心轮以及转轴，所述固定板固定设置在活动管的内侧壁上，转轴转动安装在固定板上并由电机驱动，偏心轮套设在转轴上，偏心轮的外侧套设有圆环，圆环的底部设置凸块，凸块转动连接铰接座，铰接座与最上端的推杆固定连接。
优选的，所述转轴位于偏心轮的后端固定套接有限位环，转轴远离限位环的一端开设有螺纹，转轴的螺纹端旋接有螺母，螺母抵触于偏心轮，偏心轮上设有容纳转轴的配合槽。
优选的，所述推杆的上端突出设置有插块，插块的外壁上开设有多个呈环形阵列分布的矩形槽，矩形槽内设有定位组件，定位组件包括第二弹簧以及卡块，推杆的下端面开设有容纳插块的容纳腔，容纳腔的侧壁上开设有于矩形槽相同数量的定位槽，卡块一端固定连接第二弹簧，卡块另一端插设在定位槽内，且卡块靠近定位槽的一侧上端设置呈圆弧状。
优选的，所述矩形槽与定位槽均设置有六个，推杆位于插块的下端设有环形凹槽，环形凹槽内转动安装有转环，转环上开设有与定位槽相同数量的驱动槽，每个驱动槽内均插接有一根拨杆，拨杆远离驱动槽的一端伸入矩形槽并固定连接卡块。
优选的，所述活塞筒上设有4-8个通孔，注气组件由内而外依次包括第二活动筒、第一活动筒以及固定筒，第一活动筒伸入固定筒的筒腔中并突出设置第一限位环，第一限位环的左侧固定连接第一弹簧，第二活动筒伸入第一活动筒的筒腔中并突出设置第二限位环，第二限位环的左侧固定设置有磁块A，第一活动筒的内壁上设置有与磁块A 同性的磁块B。
优选的，所述第一活动筒的内腔右侧设置有竖杆，竖杆的中部固定连接支撑杆，支撑杆伸入第二活动筒的内腔中并固定连接堵头，第二活动筒的左侧开设有与堵头相配合的注气孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.当推杆向下移动时，活塞下压活塞筒内的气体，使得气体受力并推动第一活动筒以及第二活动筒向外伸出，此时堵头与注气孔分离，高温气体能够正常注入充气点；当推杆向上移动时，活塞随之上移，活塞筒内重新注入新的气体，且活塞筒内的气压逐渐变小，此时在第一弹簧反弹力以及同性的磁块A与磁块B之间斥力作用下，第一活动筒以及第二活动筒均快速向内回缩，此时堵头与注气孔卡合，高温气体停止注入；于此往复，从而实现连续反，减少作业次数，减少工人劳动强度，一定程度上提高了产油效率；
2.本发明将注气管件设置可拆卸结构，不仅能够根据实际需要对注气管道进行有效加长或缩短，使得装置运用更加灵活，高效；而且能够对油井竖直方向的多点进行注气，可以提升高温气体注入的均匀性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构的半剖图；
图3为本发明结构的爆炸图；
图4为本发明中内部组件的俯视图；
图5为本发明中内部组件的前视图；
图6为本发明中推杆的连接示意图；
图7为本发明中注气组件的示意图。
图中：外管1、活动管2、凸沿3、液压缸4、固定板5、偏心轮 6、转轴7、螺母8、配合槽9、推杆10、活塞11、活塞筒12、连接环13、固定筒14、第一活动筒15、第一弹簧16、竖杆17、支撑杆 18、堵头19、第二活动筒20、第二弹簧21、卡块22、拨杆23、驱动槽24、转环25。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1至图7，本发明提供一种技术方案：一种油井用的安全型举升高温注气阀，包括外管1、活动管2以及注气管件，活动管 2固定套设在注气管件的外侧，外管1套设在活动管2的外侧，且活动管2由驱动装置驱动并在外管1上进行直线运动，活动管2的顶部两端均一体成型有凸沿3，外管1的侧壁上开设有与凸沿3相配合的穿槽，外管1的顶部突出设置有外沿，外沿的下端面对称设置有两组液压缸4，液压缸4的活塞杆连接于凸沿3。通过设置凸沿3与穿槽配合使用，能够对活动管2起到导向限位的作用，使用时，开启液压缸4，液压缸4的活塞杆伸出并推动凸沿3，使得凸沿3带动活动管2 向下移动。
如图2以及图3所示，注气管件由多组活塞筒12相互拼接而成，相邻两组活塞筒12之间外侧套接有连接环13，每组活塞筒12内均设有活塞11，每个活塞11中部均固定插设有推杆10，活塞11上还设置有不少于两个单向阀，相邻两根推杆10通过定位组件快速拼接，活动管2内还设置有作用于推杆10的往复运动机构，活塞筒12的侧壁下端开设有多个呈环形阵列分布的通孔，每个通孔内均设有一组注气组件。将注气管件设置可拆卸结构，不仅能够根据实际需要对注气管道进行有效加长或缩短，使得装置运用更加灵活，高效；而且能够对油井竖直方向的多点进行注气，可以提升高温气体注入的均匀性。
如图4以及图5所示，活动管2内部设有往复运动机构，往复运动机构包括固定板5、偏心轮6以及转轴7，固定板5固定设置在活动管2的内侧壁上，转轴7转动安装在固定板5上并由电机驱动，偏心轮6套设在转轴7上，偏心轮6的外侧套设有圆环，圆环的底部设置凸块，凸块转动连接铰接座，铰接座与最上端的推杆10固定连接。转轴7位于偏心轮6的后端固定套接有限位环，转轴7远离限位环的一端开设有螺纹，转轴7的螺纹端旋接有螺母8，螺母8抵触于偏心轮6，偏心轮6上设有容纳转轴7的配合槽9。通过设置在转轴7上设置螺纹并与螺母8以及配合槽9配合使用，能够对偏心轮6的偏心距离进行多级调节，以此实现对推杆10运动位移量的改变。使用时，通过开启电机，电机驱动转轴7，使得转轴7带动偏心轮6进行转动，而偏心轮6作用于圆环，使得铰接座带动推杆10进行直线上下往复运动。
如图6所示，推杆10的上端突出设置有插块，插块的外壁上开设有多个呈环形阵列分布的矩形槽，矩形槽内设有定位组件，定位组件包括第二弹簧21以及卡块22，推杆10的下端面开设有容纳插块的容纳腔，容纳腔的侧壁上开设有于矩形槽相同数量的定位槽，卡块22一端固定连接第二弹簧21，卡块22另一端插设在定位槽内，且卡块22靠近定位槽的一侧上端设置呈圆弧状。装配时，将矩形槽与定位槽的方向互相对应，并将相邻推杆10进行首位插接，在这个过程中，卡块22因其斜面端首先受力向内回缩，直到插块能够正常插接在容纳腔中，在第二弹簧21的反弹力作用下，卡块22能够稳定插接在定位槽内，从而实现对推杆10的快速拼接。
如图5以及图6所示，矩形槽与定位槽均设置有六个，推杆10 位于插块的下端设有环形凹槽，环形凹槽内转动安装有转环25，转环25上开设有与定位槽相同数量的驱动槽24，驱动槽24为C形结构，每个驱动槽24内均插接有一根拨杆23，拨杆23远离驱动槽24 的一端伸入矩形槽并固定连接卡块22。使用时，通过顺时针转动转环25，由于转环25上的驱动槽24也随之进行圆周运动，且驱动槽24 为C形结构并作用于拨杆23，使得拨杆23受力带动卡块22挤压第二弹簧21并缩回矩形槽内，此时便可实现相邻两组推杆10之间的快速拆分。
如图5以及图7所示，活塞筒12上设有4-8个通孔，注气组件由内而外依次包括第二活动筒20、第一活动筒15以及固定筒14，多个注气组件呈环形阵列分布，进一步提升高温气体注入的均匀性。第一活动筒15伸入固定筒14的筒腔中并突出设置第一限位环，第一限位环的左侧固定连接第一弹簧16，第二活动筒20伸入第一活动筒15 的筒腔中并突出设置第二限位环，第二限位环的左侧固定设置有磁块 A，第一活动筒15的内壁上设置有与磁块A同性的磁块B。第一活动筒15的内腔右侧设置有竖杆17，竖杆17的中部固定连接支撑杆18，支撑杆18伸入第二活动筒20的内腔中并固定连接堵头19，第二活动筒20的左侧开设有与堵头19相配合的注气孔。堵头19与注气孔均为圆台结构。
当推杆10向下移动时，活塞11下压活塞筒12内的气体，使得气体受力并推动第一活动筒15以及第二活动筒20向外伸出，此时堵头19与注气孔分离，高温气体能够正常注入充气点；当推杆10向上移动时，活塞11随之上移，活塞筒12内重新注入新的气体，且活塞筒12内的气压逐渐变小，此时在第一弹簧16反弹力以及同性的磁块 A与磁块B之间斥力作用下，第一活动筒15以及第二活动筒20均快速向内回缩，此时堵头19与注气孔卡合，高温气体停止注入。
工作原理：在实际装配时，将矩形槽与定位槽的方向互相对应，并将相邻两组推杆10进行首位插接，在这个过程中，卡块22因其斜面端首先受力向内回缩，直到插块能够正常插接在容纳腔中，在第二弹簧21的反弹力作用下，卡块22能够稳定插接在定位槽内，从而实现对推杆10的快速拼接；而需要向油井内注气时，开启液压缸4，液压缸4的活塞杆伸出并推动凸沿3，使得凸沿3带动活动管2向下移动。而活动管2带动注气管件插入油井中，紧接着通过开启电机，电机驱动转轴7，使得转轴7带动偏心轮6进行转动，而偏心轮6作用于圆环，使得铰接座带动推杆10进行直线上下往复运动；当推杆10 向下移动时，活塞11下压活塞筒12内的气体，使得气体受力并推动第一活动筒15以及第二活动筒20向外伸出，此时堵头19与注气孔分离，高温气体能够正常注入充气点；当推杆10向上移动时，活塞11 随之上移，活塞筒12内重新注入新的气体，且活塞筒12内的气压逐渐变小，此时在第一弹簧16反弹力以及同性的磁块A与磁块B之间斥力作用下，第一活动筒15以及第二活动筒20均快速向内回缩，此时堵头19与注气孔卡合，高温气体停止注入。于此往复，从而实现连续反复注气的效果，缩短作业时间，减少作业次数，减少工人劳动强度，提高产油效率。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种油井用的安全型举升高温注气阀，包括外管(1)、活动管(2)以及注气管件，其特征在于：所述活动管(2)固定套设在注气管件的外侧，所述外管(1)套设在活动管(2)的外侧，且活动管(2)由驱动装置驱动并在外管(1)上进行直线运动，所述注气管件由多组活塞筒(12)相互拼接而成，相邻两组活塞筒(12)之间外侧套接有连接环(13)，每组活塞筒(12)内均设有活塞(11)，每个活塞(11)中部均固定插设有推杆(10)，相邻两根推杆(10)通过定位组件快速拼接，活动管(2)内还设置有作用于推杆(10)的往复运动机构，活塞筒(12)的侧壁下端开设有多个呈环形阵列分布的通孔，每个通孔内均设有一组注气组件，所述活塞筒(12)上设有4-8个通孔，注气组件由内而外依次包括第二活动筒(20)、第一活动筒(15)以及固定筒(14)，第一活动筒(15)伸入固定筒(14)的筒腔中并突出设置第一限位环，第一限位环的左侧固定连接第一弹簧(16)，第二活动筒(20)伸入第一活动筒(15)的筒腔中并突出设置第二限位环，第二限位环的左侧固定设置有磁块A，第一活动筒(15)的内壁上设置有与磁块A同性的磁块B；所述第一活动筒(15)的内腔右侧设置有竖杆(17)，竖杆(17)的中部固定连接支撑杆(18)，支撑杆(18)伸入第二活动筒(20)的内腔中并固定连接堵头(19)，第二活动筒(20)的左侧开设有与堵头(19)相配合的注气孔。
2.根据权利要求1所述的一种油井用的安全型举升高温注气阀，其特征在于：所述活动管(2)的顶部两端均一体成型有凸沿(3)，所述外管(1)的侧壁上开设有与凸沿(3)相配合的穿槽，外管(1)的顶部突出设置有外沿，外沿的下端面对称设置有两组液压缸(4)，液压缸(4)的活塞杆连接于凸沿(3)。
3.根据权利要求2所述的一种油井用的安全型举升高温注气阀，其特征在于：所述活动管(2)内部设有往复运动机构，往复运动机构包括固定板(5)、偏心轮(6)以及转轴(7)，所述固定板(5)固定设置在活动管(2)的内侧壁上，转轴(7)转动安装在固定板(5)上并由电机驱动，偏心轮(6)套设在转轴(7)上，偏心轮(6)的外侧套设有圆环，圆环的底部设置凸块，凸块转动连接铰接座，铰接座与最上端的推杆(10)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种油井用的安全型举升高温注气阀，其特征在于：所述转轴(7)位于偏心轮(6)的后端固定套接有限位环，转轴(7)远离限位环的一端开设有螺纹，转轴(7)的螺纹端旋接有螺母(8)，螺母(8)抵触于偏心轮(6)，偏心轮(6)上设有容纳转轴(7)的配合槽(9)。
5.根据权利要求4所述的一种油井用的安全型举升高温注气阀，其特征在于：所述推杆(10)的上端突出设置有插块，插块的外壁上开设有多个呈环形阵列分布的矩形槽，矩形槽内设有定位组件，定位组件包括第二弹簧(21)以及卡块(22)，推杆(10)的下端面开设有容纳插块的容纳腔，容纳腔的侧壁上开设有与矩形槽相同数量的定位槽，卡块(22)一端固定连接第二弹簧(21)，卡块(22)另一端插设在定位槽内，且卡块(22)靠近定位槽的一侧上端设置呈圆弧状。
6.根据权利要求5所述的一种油井用的安全型举升高温注气阀，其特征在于：所述矩形槽与定位槽均设置有六个，推杆(10)位于插块的下端设有环形凹槽，环形凹槽内转动安装有转环(25)，转环(25)上开设有与定位槽相同数量的驱动槽(24)，每个驱动槽(24)内均插接有一根拨杆(23)，拨杆(23)远离驱动槽(24)的一端伸入矩形槽并固定连接卡块(22)。
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