CN115992660A - 可反复开关的反循环阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及油井冲洗设备技术领域，是一种可反复开关的反循环阀，其包括上接头、弹簧座、阀体、活塞和压簧。本发明结构合理而紧凑，使用方便，进行洗井液作业时先在环空内通入热洗井液，热洗井液由过滤管过滤后经进液口进入第三直孔内，进而热洗井液能向上推动密封球和活塞压缩压簧使通液槽打开，热洗井液便可经通液槽先进入阀孔内再进入油管内最终沿油管返回地面，洗井作业完成后密封球和活塞在自重和压簧恢复力的作用下再次封闭住第四直孔后即可进行正常生产作业；因此本反循环阀能实现多次有效开启和自动关闭，且动作执行速度快，而密封球与锥形槽形成的球面密封配合密封圈后密封性更好。
Description
技术领域
本发明涉及油井冲洗设备技术领域，是一种可反复开关的反循环阀。
背景技术
目前，对于采出原油粘度高的油井，为降低检泵费用、延长检泵周期，主要采用先天然气吞吐降粘，后机抽掺稀加周期性反循环热洗的生产工艺，即从油管与套管之间的环空通入热洗井液，通过热洗井液推动反循环阀的活塞，活塞移动后，热洗井液由环空通过反循环阀上的进液孔进入油管，最后从油管返出至地面，完成了反循环阀的洗井工艺。由于该工艺需要周期性反循环热洗，因此对下入井中的反循环阀要求较高，需要反循环阀能多次有效开启和关闭。
目前使用的反循环阀因其结构和材质原因存在以下问题：一是部分反循环阀打开后需要通过注入较大排量洗井液以便形成足够的节流压差，才能推动滑套运动进行关闭，但目前其在生产管柱中运用时，无法达到其关闭所需注入排量，因而关闭困难。另外目前广泛应用的反循环阀的密封方式是依靠密封圈密封，但在作为完井工具下入井内时，入井时间长，加之井内温度高等多项因素，导致密封圈快速老化，且开关活动时密封圈需从第三直孔外表面划过，在反复开关动作下密封圈易剪切断裂，导致反循环阀密封失效。
发明内容
本发明提供了一种可反复开关的反循环阀，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有反循环阀存在的打开后关闭困难的问题。进一步解决了密封有效期短的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种可反复开关的反循环阀，包括上接头、弹簧座、阀体、活塞和压簧，上接头从上至下设有上下贯通的连接孔、第一直孔和第二直孔，第一直孔内固定安装有弹簧座，第二直孔内固定安装有下端位于上接头下方的阀体，阀体中部设有上下贯通的阀孔，对应阀孔位置的弹簧座上设有上下贯通的通孔，弹簧座下端设有开口向下的上环槽，对应上环槽位置的弹簧座上端沿圆周均布有至少一个上下贯通的卸荷孔，对应上环槽位置的阀体上端设有开口向上的下环槽，上环槽和下环槽之间设有压簧，对应下环槽位置的阀体上沿圆周均布有至少两组开口向上且从下至上内径依次增大的第三直孔和第四直孔，第三直孔下端位于上接头下方，对应压簧下侧位置的第四直孔内设有活塞，对应活塞上端位置的阀体上设有将阀孔和每个第四直孔连通的通液槽，对应每个第三直孔下端位置阀体上均设有内外贯通且呈向下倾斜状的进液口。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述还可包括弹簧垫，对应压簧下端和活塞上端之间位置的下环槽内设有弹簧垫。
上述还可包括过滤管，与进液口对应的阀体外侧固定安装有过滤管，对应进液口位置的过滤管上沿圆周均布有若干内外贯通的过滤孔。
上述还可包括密封球，对应第三直孔和第四直孔之间位置的阀体上设有呈上大下小状的锥形槽，锥形槽内设有上端与活塞下端相抵的密封球。
上述还可包括紧定螺钉，上接头下端圆圆周均布有至少一个内外贯通的螺纹孔，对应每个螺纹孔位置的阀体上均设有开口向外的固定孔，每个固定孔内均设有外端位于螺纹孔内的紧定螺钉。
上述还可包括第一密封圈和第二密封圈，活塞下端外侧和第四直孔内侧之间上下间隔设有至少两组第一密封圈，第四直孔上端设有下端位于通液槽下方的内环槽，活塞上端外侧设有外端位于内环槽内的外环台；上接头下端内侧和阀体上部外侧之间上下间隔设有至少两组第二密封圈。
本发明结构合理而紧凑，使用方便，进行洗井液作业时先在环空内通入热洗井液，热洗井液由过滤管过滤后经进液口进入第三直孔内，进而热洗井液能向上推动密封球和活塞压缩压簧使通液槽打开，热洗井液便可经通液槽先进入阀孔内再进入油管内最终沿油管返回地面，洗井作业完成后密封球和活塞在自重和压簧恢复力的作用下再次封闭住第四直孔后即可进行正常生产作业；因此本反循环阀能通过控制环空内热洗井液的通断来实现多次有效开启和自动关闭，且每次开启和关闭响应速度快，而密封球与锥形槽形成的球面密封配合密封圈后密封性更好，活塞上端的外环台可保证其能可靠地沿内环槽向上移动，而活塞下端与内环槽之间的间隙，可避免活塞上的第一密封圈不会被通液槽上下边缘摩擦剪切，有效延长第一密封圈的使用寿命。
附图说明
附图1为本发明最佳实施例的主视半剖视结构示意图。
附图2为附图1中阀体的主视半剖视结构示意图。
附图3为附图2在A-A处的剖视结构示意图。
附图中的编码分别为：1为上接头，2为弹簧座，3为阀体，4为活塞，5为压簧，6为连接孔，7为阀孔，8为上环槽，9为通孔，10为卸荷孔，11为下环槽，12为第三直孔，13为第四直孔，14为通液槽，15为进液口，16为弹簧垫，17为过滤管，18为过滤孔，19为密封球，20为紧定螺钉，21为第一密封圈，22为第二密封圈，23为外环台，24为扳手槽，25为锥形槽。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
如附图1、2、3所示，该可反复开关的反循环阀包括上接头1、弹簧座2、阀体3、活塞4和压簧5，上接头1从上至下设有上下贯通的连接孔6、第一直孔和第二直孔，第一直孔内固定安装有弹簧座2，第二直孔内固定安装有下端位于上接头1下方的阀体3，阀体3中部设有上下贯通的阀孔7，对应阀孔7位置的弹簧座2上设有上下贯通的通孔9，弹簧座2下端设有开口向下的上环槽8，对应上环槽8位置的弹簧座2上端沿圆周均布有至少一个上下贯通的卸荷孔10，对应上环槽8位置的阀体3上端设有开口向上的下环槽11，上环槽8和下环槽11之间设有压簧5，对应下环槽11位置的阀体3上沿圆周均布有至少两组开口向上且从下至上内径依次增大的第三直孔12和第四直孔13，第三直孔12下端位于上接头1下方，对应压簧5下侧位置的第四直孔13内设有活塞4，对应活塞4上端位置的阀体3上设有将阀孔7和每个第四直孔13连通的通液槽14，对应每个第三直孔12下端位置阀体3上均设有内外贯通且呈向下倾斜状的进液口15。根据需求，为方便与油管或其他工具进行连接，上接头1上端内侧和阀体3下端外侧均可设置API标准油管螺纹；为增强阀体3的抗腐蚀能力，阀体3表面可涂覆抗腐蚀材料如表面镀铬处理；为方便拆装弹簧座2，弹簧座2与第一直孔之间可通过螺纹连接，且弹簧座2下端还可设有一字型或十字型扳手槽24；为方便拆装更换阀体3，阀体3上端外侧和第二直孔可通过螺纹连接；为方便拆装活塞4，活塞4上端可设有开口向上的螺纹孔，同时可设置与螺纹孔配套的拆装扳手；为保证压簧5的正常工作，上环槽8和下环槽11的槽宽应略大于压簧5外径，且在安装压簧5时会预先压缩使之具有预紧力，以便其能可靠顶住活塞4；为了保证洗井液排量且使压簧5受力平衡，可在阀体3上端沿圆周均匀设置四组第三直孔12和第四直孔13。
通过这样设置，正常工作时，油管内液体可通过阀孔7、通孔9和连接孔6泵出地面，此时阀内压力远大于环空内压力，活塞4不会被顶开因此阀内液体不会外泄；需要进行反循环洗井作业时，热洗井液泵入环空后经进液口15进入第三直孔12内，此时环空内压力远大于阀内压力，热洗井液会向上推动活塞4进一步压缩压簧5最终打开通液槽14，使热洗井液通过通液槽14进入阀孔7内，最终热洗井液经通孔9和连接孔6通过油管返回地面，洗井完成后关闭洗井液泵使环空内压力降低，活塞4在压簧5恢复力和自重作用下退回初始位置封堵住第三直孔12；其中卸荷孔10可避免活塞4顶压压簧5时上环槽8内憋压，保证压簧5能被顺利压缩；此外由于本阀内活塞4体积小，因此顶开每个活塞4所需洗井液排量小，而将每个活塞4推回初始位置时所需力也小，通过设置合适的压簧5预紧力即可快速将活塞4推回初始位置，能保证多次有效开启和关闭。
可根据实际需要，对上述可反复开关的反循环阀作进一步优化或/和改进：
如附图1所示，还包括弹簧垫16，对应压簧5下端和活塞4上端之间位置的下环槽11内设有弹簧垫16。通过这样设置，可使活塞4顶压压簧5时压簧5受力更均匀，保证各活塞4工作的同步性，避免个别活塞4压缩压簧5的速度快打开其对应位置的通液槽14，使洗井液流入阀孔7内降低环空内压力，进而减小其余活塞4的开启压力，使其余活塞4开启困难。
如附图1、2所示，还包括过滤管17，与进液口15对应的阀体3外侧固定安装有过滤管17，对应进液口15位置的过滤管17上沿圆周均布有若干内外贯通的过滤孔18。
根据需求，为方便拆装过滤管17，过滤管17下端内侧与第二外环槽之间可通过螺纹连接；为避免位于进液口15位置的过滤孔18被堵塞使过滤管17失效，过滤管17上端内侧和第一外环槽之间应预留间隙；过滤管17主要用来过滤环空内洗井液中的大颗粒杂质。
如附图1、2所示，还包括密封球19，对应第三直孔12和第四直孔13之间位置的阀体3上设有呈上大下小状的锥形槽25，锥形槽25内设有上端与活塞4下端相抵的密封球19。通过这样设置，密封球19和锥形槽25之间可形成一个具有球面密封的单向阀，也就是说只能从密封球19下端将密封球19推开，反之密封球19则会被牢牢地压在锥形槽25内形成球面密封；此外，为了防止密封球19表面被腐蚀，延长密封球19的使用寿命，密封球19可使用表面进行防腐处理（如镀铬）的钢球，也可使用具有防腐功能的材料加工如铬球。
如附图1所示，还包括紧定螺钉20，上接头1下端圆圆周均布有至少一个内外贯通的螺纹孔，对应每个螺纹孔位置的阀体3上均设有开口向外的固定孔，每个固定孔内均设有外端位于螺纹孔内的紧定螺钉20。通过这样设置，可防止上接头1和壳体脱开。
如附图1所示，还包括第一密封圈21和第二密封圈22，活塞4下端外侧和第四直孔13内侧之间上下间隔设有至少两组第一密封圈21，第四直孔13上端设有下端位于通液槽14下方的内环槽，活塞4上端外侧设有外端位于内环槽内的外环台23；上接头1下端内侧和阀体3上部外侧之间上下间隔设有至少两组第二密封圈22。通过这样设置，第一密封圈21用来防止阀内液体通过活塞4和通液槽14之间的缝隙渗出，活塞4上端的外环台23使活塞4在内环槽内活动时具有导向性，即活塞4只能沿内环槽上下移动而不会偏转倾斜，活塞4下端与内环槽之间存在一定间隙，确保第一密封圈21随着活塞4上下移动时不会被通液槽14上下边缘切割磨损，以便延长第一密封圈21的使用寿命；第二密封圈22主要用来防止阀内液体从上接头1和阀体3之间的缝隙渗出，此外为了保证安装第二密封圈22时其表面不被螺纹划伤，对应第二密封圈22位置的上接头1和阀体3之间可不设螺纹。
本发明最佳实施例的使用过程（以杆式泵机抽生产管柱为例）：
先将本阀下端与封隔器连接，再将本阀上端与泵座连接并确保本阀和泵座之间的距离不小于十米，然后用油管将泵座、本阀和封隔器下入到管柱内的预定位置，坐封封隔器，再用抽油杆下入杆式抽油泵并将其坐入泵座内。
在正常机抽生产过程中，打开杆式抽油泵将油管内液体泵出到地面，此时本阀内的压力大于环空内的压力，活塞4在压簧5预紧力作用下封堵住第四直孔13，活塞4下端外侧的第一密封圈21与第四直孔13形成第一重密封；密封球19上端受到阀内液体压迫因而被紧紧地压入锥形槽25内，密封球19与锥形槽25之间形成球面密封（为第二重密封）；采用双重密封可有效避免阀内液体外渗。
在反循环洗井时，先将杆式抽油泵上提出泵座，然后用泵车将热洗井液泵入环空，此时环空内压力大于阀内压力，热洗井液先通过过滤管17过滤去大颗粒杂质，再经进液口15进入第三直孔12内，随着环空内热洗井液排量的增加，热洗井液会向上顶开密封球19，然后推动密封球19和活塞4向上移动弹簧垫16同时压缩压簧5，直至第二环槽被打开使阀孔7和第三直孔12被连通，进而热洗井液进入阀孔7内经通孔9、连接孔6从油管返回地面，完成反循环洗井。
当本次反循环洗井作业结束后，关闭泵车上的洗井液泵，环空内热洗井液逐步减少直至停止流动，此时环空内压力逐步降低，活塞4和密封球19在自重和压簧5恢复力作用下回到初始位置，活塞4再次封堵住第四直孔13，密封球19与锥形槽25再次形成球面密封，本阀关闭；再次将杆式抽油泵坐入泵座内即可继续进行正常机抽生产。当进行周期性反循环洗井时，只需要重复上述过程即可。
通过使用本阀进行周期性反循环热洗作业时，可以确保本阀能多次有效开启和关闭，且开启和关闭过程可靠、速度快、操作简单，而自动化关闭过程可提高工作效率；具有双重密封机制（密封圈和球面密封），密封可靠性高、使用寿命长，当其中一重密封失效时仍不影响本阀的正常工作。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (10)
1.一种可反复开关的反循环阀，其特征在于包括上接头、弹簧座、阀体、活塞和压簧，上接头从上至下设有上下贯通的连接孔、第一直孔和第二直孔，第一直孔内固定安装有弹簧座，第二直孔内固定安装有下端位于上接头下方的阀体，阀体中部设有上下贯通的阀孔，对应阀孔位置的弹簧座上设有上下贯通的通孔，弹簧座下端设有开口向下的上环槽，对应上环槽位置的弹簧座上端沿圆周均布有至少一个上下贯通的卸荷孔，对应上环槽位置的阀体上端设有开口向上的下环槽，上环槽和下环槽之间设有压簧，对应下环槽位置的阀体上沿圆周均布有至少两组开口向上且从下至上内径依次增大的第三直孔和第四直孔，第三直孔下端位于上接头下方，对应压簧下侧位置的第四直孔内设有活塞，对应活塞上端位置的阀体上设有将阀孔和每个第四直孔连通的通液槽，对应每个第三直孔下端位置阀体上均设有内外贯通且呈向下倾斜状的进液口。
2.根据权利要求1所述的可反复开关的反循环阀，其特征在于还包括弹簧垫，对应压簧下端和活塞上端之间位置的下环槽内设有弹簧垫。
3.根据权利要求1或2所述的可反复开关的反循环阀，其特征在于还包括过滤管，与进液口对应的阀体外侧固定安装有过滤管，对应进液口位置的过滤管上沿圆周均布有若干内外贯通的过滤孔。
4.根据权利要求1或2所述的可反复开关的反循环阀，其特征在于还包括密封球，对应第三直孔和第四直孔之间位置的阀体上设有呈上大下小状的锥形槽，锥形槽内设有上端与活塞下端相抵的密封球。
5.根据权利要求3所述的可反复开关的反循环阀，其特征在于还包括密封球，对应第三直孔和第四直孔之间位置的阀体上设有呈上大下小状的锥形槽，锥形槽内设有上端与活塞下端相抵的密封球。
6.根据权利要求1或2或5所述的可反复开关的反循环阀，其特征在于还包括紧定螺钉，上接头下端圆圆周均布有至少一个内外贯通的螺纹孔，对应每个螺纹孔位置的阀体上均设有开口向外的固定孔，每个固定孔内均设有外端位于螺纹孔内的紧定螺钉。
7.根据权利要求3所述的可反复开关的反循环阀，其特征在于还包括紧定螺钉，上接头下端圆圆周均布有至少一个内外贯通的螺纹孔，对应每个螺纹孔位置的阀体上均设有开口向外的固定孔，每个固定孔内均设有外端位于螺纹孔内的紧定螺钉。
8.根据权利要求4所述的可反复开关的反循环阀，其特征在于还包括紧定螺钉，上接头下端圆圆周均布有至少一个内外贯通的螺纹孔，对应每个螺纹孔位置的阀体上均设有开口向外的固定孔，每个固定孔内均设有外端位于螺纹孔内的紧定螺钉。
9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的可反复开关的反循环阀，其特征在于还包括第一密封圈和第二密封圈，活塞下端外侧和第四直孔内侧之间上下间隔设有至少两组第一密封圈，第四直孔上端设有下端位于通液槽下方的内环槽，活塞上端外侧设有外端位于内环槽内的外环台；上接头下端内侧和阀体上部外侧之间上下间隔设有至少两组第二密封圈。
10.根据权利要求6所述的可反复开关的反循环阀，其特征在于还包括第一密封圈和第二密封圈，活塞下端外侧和第四直孔内侧之间上下间隔设有至少两组第一密封圈，第四直孔上端设有下端位于通液槽下方的内环槽，活塞上端外侧设有外端位于内环槽内的外环台；上接头下端内侧和阀体上部外侧之间上下间隔设有至少两组第二密封圈。
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