CN114458253A - 一种双波纹管带阻尼超高压气举阀及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双波纹管带阻尼超高压气举阀及其使用方法，气举阀外壳的首端开设有气门，在气门处安装气门芯，双波纹管机构安装在气举阀外壳内，双波纹管机构采用中空管状结构，阻尼机构安装在双波纹管机构内，在双波纹管机构的尾端安装有阀球，阀座安装在气举阀外壳的尾端，在气举阀外壳的下部侧壁上开设有气举阀进气口，气举阀外壳的尾端与下连接头螺纹连接，下连接头采用中空管状结构，下连接头的尾端形成一气举阀出气口，单流阀安装在下连接头内。该气举阀采用双波纹管外部受压方案代替了传统的单波纹管内外受压方案，大幅提升了气举阀预充压力，实现气举阀高打开压力的功能，同时增加了阻尼机构减少了压力波动外来的不利影响。
Description
技术领域
本发明涉及高开启压力的气举阀技术领域，更具体地说涉及一种双波纹管带阻尼超高压气举阀及其使用方法。
背景技术
传统的气举技术在浅水油田开发中得到广泛应用，气举系统最大注入开启压力不超过20MPa，下井深度多在2000米以内，如已有专利一种可投捞高压气举阀，专利号201320162934.6仅适用于陆上井和油藏深度较浅、生产压力较低的近海陆架井。对传统单波纹管气举阀进行改进，采用整体式气举阀氮气腔室以及增加波纹管层数以提高气举阀打开压力，可使气举阀开启压力达到35MPa，如专利号201820640563.0一种气举阀。但此中工艺并未对传统气举阀结构又较大的改进，另外传统气举阀开启和关闭时没有阻尼，气举阀在工作时注气压力大幅波动会导致气举阀阀球、阀座频繁碰撞，降低气举阀的使用寿命且导致气举系统不稳定。因此传统的气举技术不能适应深井、超深井气举稳定开采的要求。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，传统气举阀开启和关闭时没有阻尼，气举阀在工作时注气压力大幅波动会导致气举阀阀球、阀座频繁碰撞，降低气举阀的使用寿命且导致气举系统不稳定，提供了一种双波纹管带阻尼超高压气举阀及其使用方法，该气举阀采用双波纹管外部受压方案代替了传统的单波纹管内外受压方案，大幅提升了气举阀预充压力，实现气举阀高打开压力的功能，同时增加了阻尼机构减少了压力波动外来的不利影响，新设计气举阀具有打开压力高、耐压力波动等特点，可广泛应用深井、超深井的气举举升工艺中。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种双波纹管带阻尼超高压气举阀，包括气门芯、气举阀外壳、阻尼机构、双波纹管机构、阀座和下连接头，所述气举阀外壳的首端开设有气门，在所述气门处安装所述气门芯，所述双波纹管机构安装在所述气举阀外壳内，所述双波纹管机构采用中空管状结构，所述阻尼机构安装在所述双波纹管机构内，在所述双波纹管机构的尾端安装有阀球，所述阀座安装在所述气举阀外壳的尾端，用于与阀球相配合，在所述气举阀外壳的下部侧壁上开设有气举阀进气口，所述气举阀外壳的尾端与所述下连接头螺纹连接，所述下连接头采用中空管状结构，所述下连接头的尾端形成一气举阀出气口，单流阀安装在所述下连接头内。
所述双波纹管机构包括上波纹管和下波纹管，在所述气举阀外壳的内壁上形成一凸台，所述上波纹管的尾端安装在所述凸台的上表面，所述气举阀外壳的内壁与所述上波纹管的外壁间形成一充氮腔室，所述下波纹管的首端安装在所述凸台的下表面。
所述下波纹管的直径为所述上波纹管直径的0.6-0.9倍。
所述阻尼机构采用中空管状结构，所述阻尼机构的内部由阻尼杆内部上通道和阻尼杆内部下通道组成，阻尼杆内部上通道和阻尼杆内部下通道贯穿所述阻尼机构的首尾两端，以实现联通上波纹管的内部与下波纹管的内部的目的，在所述阻尼杆内部上通道和所述阻尼杆内部下通道相连处的形成一毛细小孔，用于限制减震液的流速。
在所述凸台与所述阻尼机构相接触处设置有密封圈。
一种双波纹管带阻尼超高压气举阀的使用方法，按照下述步骤进行：
步骤1，气举阀未进行氮气充压时，上波纹管和下波纹管均处于自然伸缩状态，上波纹管和下波纹管的内部充满减震液，阀球离开阀座，但阀球与阀座之间的距离不是最远；
步骤2，对气举阀进行预充氮气时，高压气通过气门芯进入上波纹管的外壁与气举阀外壳的内壁间形成的充氮腔室内，高压气作用，上波纹管逐渐被压缩，处于上波纹管内部的减震液通过阻尼机构的毛细小孔被挤到下波纹管的内部，进而带动下波纹管逐渐伸长，下波纹管与阀球相连，阀球向下运动与阀座距离缩短直至完全接触，气举阀关闭，上波纹管被压缩至最短，下波纹管伸长至最长，双波纹管机构内部的减震液全部被挤压到下部波纹管内部；
步骤3，气举阀开启时，外部的高压气通过气举阀进气口进入气举阀内，并作用于下部波纹管上，下波纹管的直径小于上波纹管的直径，外部高压气的压力足以克服预充氮气压力作用在上波纹管上的力时，下波纹管逐渐压缩，并将下波纹管内的减震液慢慢挤压至上波纹管中，上波纹管逐渐伸长，外部高压持续直至下部波纹管完全压缩，下波纹管连接有阀球，阀球向上运动与阀座距离最远，气举阀完全开启，外部高压气经过阀座中心孔并推开单流阀经过下部连接头流入油管内部举升管内流体，上波纹管伸长至最大，下波纹管被压缩至最大，双波纹管机构内部的减震液被挤压到上部波纹管内部；
步骤4，气举阀开启状态下，注气压力不稳定即外部高压气压力发生较大变化时，若注气压力突然增大，作用在下波纹管上的压力增加，下波纹管已经处于压缩极限位置，故下波纹管不会再缩短，阀球与阀座相对距离不变，气举阀开度不变，注气量受影响较小；若注气压力突然减小，作用在下波纹管上的压力降低，作用在上波纹管的力大于作用在下波纹管的力，阻尼机构中的毛细小孔会限制减震液从上波纹管内流入下波纹管内的速度，上波纹管不会被瞬间压缩，而是随着内部减震液的慢慢排出逐渐压缩，避免阀球迅速位移于阀座发生碰撞，气举阀开启程度逐渐减少，避免注气压力突然降低导致的气举系统不稳定。
在步骤3中，外部高压气的压力为预充氮气压力的1.1-1.5倍，下波纹管逐渐压缩。
本发明的有益效果为：本发明改善了工作时波纹管的受力状态，提高了气举阀的预充压力值，从而增大了气举阀的开启压力和下井深度；同时设计了阻尼机构，降低了注气压力不稳定导致气举阀损坏，使整个气举工艺更稳定。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中双波纹管的结构示意图；
图3是本发明中阻尼机构的局部放大结构示意图；
图中：1为气门芯；2为气举阀外壳；3为阻尼机构；4为双波纹管机构；5为密封圈；6为阀球；7为阀座；8为单流阀；9为下连接头；
A为充氮腔室；B为气举阀进气口；C为气举阀出气口；F为阻尼杆内部上通道；G为毛细小孔；D为上部波纹管；E为下部波纹管；F为阻尼杆内部上通道；G为毛细小孔；H为阻尼杆内部下通道；d为减震液。
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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
一种双波纹管带阻尼超高压气举阀，包括气门芯1、气举阀外壳2、阻尼机构3、双波纹管机构4、阀座7和下连接头9，气举阀外壳2的首端开设有气门，在气门处安装气门芯1，双波纹管机构4安装在气举阀外壳2内，双波纹管机构4采用中空管状结构，阻尼机构3安装在双波纹管机构4内，在双波纹管机构4的尾端安装有阀球6，阀座7安装在气举阀外壳2的尾端，用于与阀球6相配合，在气举阀外壳2的下部侧壁上开设有气举阀进气口B，气举阀外壳2的尾端与下连接头9螺纹连接，下连接头9采用中空管状结构，下连接头9的尾端形成一气举阀出气口C，单流阀8安装在下连接头9内。
实施例二
在实施例一的基础上，双波纹管机构4包括上波纹管和下波纹管，在气举阀外壳2的内壁上形成一凸台，上波纹管的尾端安装在凸台的上表面，气举阀外壳2的内壁与上波纹管的外壁间形成一充氮腔室，下波纹管的首端安装在凸台的下表面。
下波纹管的直径为上波纹管直径的0.6-0.9倍。
实施例三
在实施例二的基础上，阻尼机构3采用中空管状结构，阻尼机构3的内部由阻尼杆内部上通道F和阻尼杆内部下通道H组成，阻尼杆内部上通道F和阻尼杆内部下通道H贯穿阻尼机构3的首尾两端，以实现联通上波纹管的内部与下波纹管的内部的目的，在阻尼杆内部上通道F和阻尼杆内部下通道H相连处的形成一毛细小孔G，用于限制减震液d的流速。
在凸台与阻尼机构3相接触处设置有密封圈5。
实施例四
一种双波纹管带阻尼超高压气举阀的使用方法，按照下述步骤进行：
步骤1，气举阀未进行氮气充压时，上波纹管和下波纹管均处于自然伸缩状态，上波纹管和下波纹管的内部充满减震液，阀球离开阀座，但阀球与阀座之间的距离不是最远；
步骤2，对气举阀进行预充氮气时，高压气通过气门芯进入上波纹管的外壁与气举阀外壳的内壁间形成的充氮腔室内，高压气作用，上波纹管逐渐被压缩，处于上波纹管内部的减震液通过阻尼机构的毛细小孔被挤到下波纹管的内部，进而带动下波纹管逐渐伸长，下波纹管与阀球相连，阀球向下运动与阀座距离缩短直至完全接触，气举阀关闭，上波纹管被压缩至最短，下波纹管伸长至最长，双波纹管机构内部的减震液全部被挤压到下部波纹管内部；
步骤3，气举阀开启时，外部的高压气通过气举阀进气口进入气举阀内，并作用于下部波纹管上，下波纹管的直径小于上波纹管的直径，外部高压气的压力为预充氮气压力的1.1-1.5倍时，下波纹管逐渐压缩，并将下波纹管内的减震液慢慢挤压至上波纹管中，上波纹管逐渐伸长，外部高压持续直至下部波纹管完全压缩，下波纹管连接有阀球，阀球向上运动与阀座距离最远，气举阀完全开启，外部高压气经过阀座中心孔并推开单流阀经过下部连接头流入油管内部举升管内流体，上波纹管伸长至最大，下波纹管被压缩至最大，双波纹管机构内部的减震液被挤压到上部波纹管内部；
步骤4，气举阀开启状态下，注气压力不稳定即外部高压气压力发生较大变化时，若注气压力突然增大，作用在下波纹管上的压力增加，下波纹管已经处于压缩极限位置，故下波纹管不会再缩短，阀球与阀座相对距离不变，气举阀开度不变，注气量受影响较小；若注气压力突然减小，作用在下波纹管上的压力降低，作用在上波纹管的力大于作用在下波纹管的力，阻尼机构中的毛细小孔会限制减震液从上波纹管内流入下波纹管内的速度，上波纹管不会被瞬间压缩，而是随着内部减震液的慢慢排出逐渐压缩，避免阀球迅速位移于阀座发生碰撞，气举阀开启程度逐渐减少，避免注气压力突然降低导致的气举系统不稳定。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种双波纹管带阻尼超高压气举阀，其特征在于：包括气门芯、气举阀外壳、阻尼机构、双波纹管机构、阀座和下连接头，所述气举阀外壳的首端开设有气门，在所述气门处安装所述气门芯，所述双波纹管机构安装在所述气举阀外壳内，所述双波纹管机构采用中空管状结构，所述阻尼机构安装在所述双波纹管机构内，在所述双波纹管机构的尾端安装有阀球，所述阀座安装在所述气举阀外壳的尾端，用于与阀球相配合，在所述气举阀外壳的下部侧壁上开设有气举阀进气口，所述气举阀外壳的尾端与所述下连接头螺纹连接，所述下连接头采用中空管状结构，所述下连接头的尾端形成一气举阀出气口，单流阀安装在所述下连接头内。
2.根据权利要求1所述的一种双波纹管带阻尼超高压气举阀，其特征在于：所述双波纹管机构包括上波纹管和下波纹管，在所述气举阀外壳的内壁上形成一凸台，所述上波纹管的尾端安装在所述凸台的上表面，所述气举阀外壳的内壁与所述上波纹管的外壁间形成一充氮腔室，所述下波纹管的首端安装在所述凸台的下表面。
3.根据权利要求2所述的一种双波纹管带阻尼超高压气举阀，其特征在于：所述下波纹管的直径为所述上波纹管直径的0.6-0.9倍。
4.根据权利要求1所述的一种双波纹管带阻尼超高压气举阀，其特征在于：所述阻尼机构采用中空管状结构，所述阻尼机构的内部由阻尼杆内部上通道和阻尼杆内部下通道组成，阻尼杆内部上通道和阻尼杆内部下通道贯穿所述阻尼机构的首尾两端，以实现联通上波纹管的内部与下波纹管的内部的目的，在所述阻尼杆内部上通道和所述阻尼杆内部下通道相连处的形成一毛细小孔，用于限制减震液的流速。
5.根据权利要求1所述的一种双波纹管带阻尼超高压气举阀，其特征在于：在所述凸台与所述阻尼机构相接触处设置有密封圈。
6.一种双波纹管带阻尼超高压气举阀的使用方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤1，气举阀未进行氮气充压时，上波纹管和下波纹管均处于自然伸缩状态，上波纹管和下波纹管的内部充满减震液，阀球离开阀座，但阀球与阀座之间的距离不是最远；
步骤2，对气举阀进行预充氮气时，高压气通过气门芯进入上波纹管的外壁与气举阀外壳的内壁间形成的充氮腔室内，高压气作用，上波纹管逐渐被压缩，处于上波纹管内部的减震液通过阻尼机构的毛细小孔被挤到下波纹管的内部，进而带动下波纹管逐渐伸长，下波纹管与阀球相连，阀球向下运动与阀座距离缩短直至完全接触，气举阀关闭，上波纹管被压缩至最短，下波纹管伸长至最长，双波纹管机构内部的减震液全部被挤压到下部波纹管内部；
步骤3，气举阀开启时，外部的高压气通过气举阀进气口进入气举阀内，并作用于下部波纹管上，下波纹管的直径小于上波纹管的直径，外部高压气的压力足以克服预充氮气压力作用在上波纹管上的力时，下波纹管逐渐压缩，并将下波纹管内的减震液慢慢挤压至上波纹管中，上波纹管逐渐伸长，外部高压持续直至下部波纹管完全压缩，下波纹管连接有阀球，阀球向上运动与阀座距离最远，气举阀完全开启，外部高压气经过阀座中心孔并推开单流阀经过下部连接头流入油管内部举升管内流体，上波纹管伸长至最大，下波纹管被压缩至最大，双波纹管机构内部的减震液被挤压到上部波纹管内部；
步骤4，气举阀开启状态下，注气压力不稳定即外部高压气压力发生较大变化时，若注气压力突然增大，作用在下波纹管上的压力增加，下波纹管已经处于压缩极限位置，故下波纹管不会再缩短，阀球与阀座相对距离不变，气举阀开度不变，注气量受影响较小；若注气压力突然减小，作用在下波纹管上的压力降低，作用在上波纹管的力大于作用在下波纹管的力，阻尼机构中的毛细小孔会限制减震液从上波纹管内流入下波纹管内的速度，上波纹管不会被瞬间压缩，而是随着内部减震液的慢慢排出逐渐压缩，避免阀球迅速位移于阀座发生碰撞，气举阀开启程度逐渐减少，避免注气压力突然降低导致的气举系统不稳定。
7.根据权利要求6所述的一种双波纹管带阻尼超高压气举阀的使用方法，其特征在于：在步骤3中，外部高压气的压力为预充氮气压力的1.1-1.5倍，下波纹管逐渐压缩。
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