CN116950607A - 一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开的是一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，本发明包括上接头、下接头、阀球和球座，球座中设有中心孔径小于阀球外径的不规则泄流孔；上接头中设有与上接头中心孔连通的球罩腔，球座安装在下接头中且在球座下方的下接头的本体中设有能够与球座中的不规则泄流孔连通的液流孔，上接头与下接头螺纹连接。本发明改进了传统的空心杆掺水单流阀的结构，满足了掺水和防喷的生产要求，有效解决了稠油井井筒掺水降粘工况中的问题，提高了开井时效，减少了躺井现象，有效降低了生产成本。

Description

一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀

技术领域

本发明属于石油工业稠油井井下空心杆柱的掺水防喷工具，特别是一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀。

背景技术

稠油油田的特征主要有以下几点：粘度大、流动性差、易堵管线。为了保证油田的正常生产，生产现场配套使用抽油泵上空心杆掺热水降粘开采的工艺，是目前普遍采用的方法。该方法是在地面将加压热水通过空心抽油杆送至井下，经抽油泵上部空心杆上的正掺水单流阀与采出的原油在油管内混合后经油管输送到地面，以此实现稠油油田的生产作业。但在使用过程中存在下列问题： 1、在停电、稠油井井下回压高、热水掺入压力不足的情况下，会出现稠油自输油管线倒流回井的现象，导致井下空心杆堵塞； 2、还有部分稠油油井因为掺水水质差的原因造成空心杆结垢。

为了防止上述问题的出现，在空心杆前端安装单流阀，是一种解决问题的方法。目前油田普遍使用的弹簧式单流阀，在使用过程中，由于掺水水质问题，容易导致单流阀阀座和阀片之间结垢，也就对阀座、阀片以及弹簧造成腐蚀，导致单流阀失效。

另有一种单流阀装置，如：专利授权公告号为CN201246602Y公开的高压掺水单流装置，只能正掺水。该装置包括下接头、单流阀体和上接头自下而上依次连接，下接头为双公接头，上接头为双母接头，单流阀体上部预留阀座与双母接头连接，阀座下方的空腔内依次是凡尔球、弹簧和丝堵，阀座下方与丝堵之间的阀体上壁上分布着多个导流孔，丝堵底面预留槽口，在双公接头的内腔设置滤网。

虽然上述装置能够利用采出水经地面加热后输送到空心抽油杆，一方面能将高温热水输送到井下直接与稠油混合加热，另一方面在输送热水的过程中将热量传导给抽油杆外部的稠油，实现对稠油的加温降粘作用。但是，因为掺水水质严重不达标，就很容易造成空心杆结垢和油泥堵塞。由于该装置只能正掺水，单流阀部位易形成节流点，造成泥垢在节流点处沉积现象，当空心杆或单流阀发生堵塞现象时，只能采用正洗空心杆的方式疏通空心杆。由于洗杆时泥垢是向下堆积的，容易造成泥垢压实，致使空心杆、单流阀堵死，最终只能通过修井作业解决问题，提高了生产成本。

由于目前使用的正掺水单流阀，不能反洗空心杆，随着开采时间的延长，垢堵问题会造成单井掺水压力呈不断上升趋势，甚至达到与掺水干压持平，掺水量呈不断下降趋势，降粘效果受到影响，杆堵、杆断导致的躺井呈现逐步增加的趋势，严重影响到正常的稳油上产，造成油井维护作业成本的大幅增加。

为了解决正掺水单阀存在的问题，在正掺水单流阀的下方串接反洗单流阀，比如：专利授权公告号为CN210509065u的一种正掺水可反洗井和防喷的空心杆杆柱。该实用新型包括空心杆和正掺水阀，在抽油泵与正掺水阀之间连接着反洗阀，在空心杆的顶端与掺水三通管之间连接着防喷阀；反洗阀设有反洗单流阀体和反洗内管，反洗单流阀体的反洗进水口与反洗内管的反洗通道贯通；防喷阀设有防喷出水口和防喷进水口，防喷单流阀体中装有防喷控制阀芯，防喷控制阀芯中的防喷球能够堵塞防喷阀进水通道。

上述实用新型能够将掺入水经过地面加温加压后输送到井下，通过正掺水阀与原油混合经油管输送到地面，反洗阀能够实现空心杆的反洗功能、解决其堵塞问题，防喷阀中的防喷球能够堵塞防喷阀进水通道、能够有效控制井内液体的流出。如此该实用新型既能保证稠油井空心杆的有效掺水，又能解决空心杆的反洗井问题，同时安装在现用掺水三通管下部的防喷阀，还能在不影响掺水的同时防止井内液流的流出。

但是，上述实用新型也存在着抽油泵中的游动阀和固定阀是否能够关闭严密以及在油管内能否憋起压力的条件限制；同时，与正掺水单流阀连接的反洗阀堵塞后，再反冲洗仍属于被动地采取作业措施，被动反冲洗作业依然会带来较大的维护工作量和一定的维护施工费用，上述实用新型仍没有起到提前预防的效果。

所以，目前在稠油井掺水空心杆柱中连接的单流阀仍需改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，改进现有空心杆柱掺水单流阀的结构，满足稠油井掺入热水和防喷的需求。解决现有稠油井空心杆柱中使用的单流阀，影响井筒掺水降粘工况和开井时效的缺陷，提高稠油井的生产效率，降低生产成本。

本发明的技术解决方案是：一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀包括上接头、下接头、阀球和球座，其中：球座中设有中心孔径小于阀球外径的不规则泄流孔；上接头中设有与上接头中心孔连通的球罩腔，球座安装在下接头中且在球座下方的下接头的本体中设有能够与球座中的不规则泄流孔连通的液流孔，上接头与下接头螺纹连接。

优选的，所述上接头两端的本体外径均设有外螺纹且上端的外螺纹能够与空心杆柱连接、下端的外螺纹能够与下接头连接，所述上接头上端的外螺纹段下方还设有密封圈槽；球罩腔设在上接头下端螺纹连接段的本体内。

优选的，所述球罩腔是上小下大的锥形腔，该锥形腔的上端内径小于阀球的外径；阀球是不锈钢制造的壁厚1.5mm－2.5mm的空心球。

优选的，所述球座中的中心孔径小于阀球外径的不规则泄流孔是二瓣以上的瓣状泄流孔，二瓣以上的瓣状泄流孔相互连通后的中心孔径小于阀球的外径且二瓣以上的瓣状泄流孔外沿形成的孔径大于阀球的外径。

优选的，所述瓣状泄流孔是向下倾斜的螺旋孔，瓣状泄流孔的螺旋角度设定在20度－35度之间；所述瓣状泄流孔在球座中按60度－180度之间均布。

优选的，所述球座中的中心孔径小于阀球外径的不规则泄流孔是一字型下斜槽孔且一字型下斜槽孔的槽体长度大于阀球的外径。

优选的，所述球座中的中心孔径小于阀球外径的不规则泄流孔是十字型下斜槽孔且十字型下斜槽孔的槽体长度大于阀球的外径。

优选的，所述下接头的上部内腔设有内螺纹且能够与上接头连接，在所述下接头上部内腔的内螺纹段的下方设有球座装配台阶，在所述球座装配台阶下方的下接头的本体中设有与球座装配台阶中心孔贯通的泄流沉孔。

优选的，所述液流孔是下斜孔且在下接头的本体中至少设有两个，液流孔的上端与泄流沉孔贯通、下端与下接头的外壁贯通。

优选的，所述下接头的下部设有外螺纹且能够与抽油杆接箍连接；稠油井掺水空心杆柱防喷单流阀用于注采一体化井时、还能够安装在光杆下端并顺次与空心杆柱、筛管和抽油泵连接。

相较于现有的技术，本发明的显著使用效果是： 1、本发明改进了传统的空心杆掺水单流阀的结构，满足了掺水和防喷的生产要求，有效解决了稠油井井筒掺水降粘工况中的问题，提高了开井时效，减少了躺井现象，有效降低了生产成本。

2、本发明中的阀球在浮力和井底压力的作用下与球罩腔密封，即可实现防喷，防喷效果显著。

3、本发明中的空心杆柱掺水单流阀中球座的液流通道为直通漏失型，不需要开启压力，球座中不会堆积泥垢，泥垢会随时漏失；同时，由于阀球的质量轻，选用的是不锈钢制造的空心球，当本单流阀工作时，阀球始终处于跳动状态，对下部承接的球座有震荡作用，即使是正洗后形成的泥垢，也不会堆积在单流阀内。避免了目前静置型的球座与阀球密闭后所导致的泥垢堆积而出现空心杆柱堵塞的现象。

4、若将本发明用于注采一体化井，可把本掺水单流阀安装至光杆下面，将空心杆柱与抽油泵之间通过筛管连接，可有效减少杆堵现象，提高了原井杆柱注汽后直接开井的成功率。

5、直通漏失型的本掺水单流阀，也避免了部分温度高的稠油井，因出现“气锁现象”掺不进水、造成高温，所导致的生产盘根刺漏的井控安全风险。

综上所述，本发明具有显著的使用效果并能取得较好的经济效益。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的外观结构示意图。

图2为图1的剖视图。

图3为图2中球座实施例一的结构示意图的俯视图。

图4是图2中球座实施例二的结构示意图的俯视图。

图5是图2中球座实施例三的结构示意图的俯视图。

图中：上接头1、上接头中心孔11、球罩腔12、下接头2、球座装配台阶21、液流孔22、泄流沉孔23、阀球3、球座4。

具体实施方式

附图仅为参考与说明之用，并非用以限制本发明的保护范围。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。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1到图5，一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，包括上接头1、下接头2、阀球3和球座4，其中：球座4中设有中心孔径小于阀球3外径的不规则泄流孔；上接头1中设有与上接头中心孔11连通的球罩腔12，球座4安装在下接头2中且在球座4下方的下接头2的本体中设有能够与球座4中的不规则泄流孔连通的液流孔22，上接头1与下接头2螺纹连接。

本发明在球座4中设置了中心孔径小于阀球3外径的不规则泄流孔，阀球3坐于球座4上面，球座4下方的下接头2的本体中设有能够与球座4中的不规则泄流孔连通的液流孔22。

来自空心杆柱中的热水能够通过球座4中的不规则泄流孔和液流孔22流入油管内，与油管中的稠油混合并稀释后，再被抽油泵采至地面。

当井下压力升高，稠油从液流孔22中倒流进入球座4时，阀球3被顶起进入上接头1中的球罩腔12内，阀球3与球罩腔12密封，实现防止井液喷涌的功能。待井下压力下降后，阀球3下降进入球座4，可继续为井下稠油掺热水而工作。

在上述实施例一的基础上，本发明还有以下实施例：优选的一个实施例：所述上接头1两端的本体外径均设有外螺纹且上端的外螺纹能够与空心杆柱连接、下端的外螺纹能够与下接头2连接，所述上接头1上端的外螺纹段下方还设有密封圈槽，能够实现本发明与空心杆柱之间的密封；球罩腔12设在上接头1下端螺纹连接段的本体内。将球罩腔12设在上接头1下端螺纹连接段的本体内，即方便加工制造，又方便连接安装。

优选的一个实施例：所述球罩腔12是上小下大的锥形腔，该锥形腔的上端内径小于阀球3的外径；阀球3是不锈钢制造的壁厚1.5mm－2.5mm的空心球。不锈钢制造的空心球，使得阀球3在重量轻的前提下，其球体外表光滑、使用寿命长。能够保证防喷效果。当井下压力升高，稠油从液流孔22中倒流进入球座4、发生井液倒流时，阀球3即刻被顶起进入球罩腔12的上部，阀球3与球罩腔12密封，稠油被堵在本单流阀内，无法上涌，实现防止井液喷涌的效果。等井下压力下降后，阀球3下降进入球座4，可继续为井下稠油掺热水而工作。由于阀球3是空心球、质量轻，在本发明的工作过程中，阀球3始终处于跳动状态，能够对球座4起到震动作用，可以防止液流中的泥垢在球座4处堆积和防止堵塞空心杆柱。

本发明中的球座4有下述实施例：球座4的实施例一，所述球座4中的中心孔径小于阀球3外径的不规则泄流孔是二瓣以上的瓣状泄流孔，二瓣以上的瓣状泄流孔相互连通后的中心孔径小于阀球3的外径且二瓣以上的瓣状泄流孔外沿形成的孔径大于阀球3的外径。瓣状泄流孔能够是二瓣、三瓣、四瓣等等，来自空心杆柱中的热水能够通过球座4中的瓣状泄流孔外沿和液流孔22流入油管内，与油管中的稠油混合。

球座4的实施例二，所述瓣状泄流孔是向下倾斜的螺旋孔，瓣状泄流孔的螺旋角度设定在20度－35度之间，可让掺入的热水顺势通过液流孔22泄入油管内；所述瓣状泄流孔在球座4中按60度－180度之间均布。

球座4的实施例三，所述球座4中的中心孔径小于阀球3外径的不规则泄流孔是一字型下斜槽孔且一字型下斜槽孔的槽体长度大于阀球3的外径。可让掺入的热水顺势从一字型下斜槽孔的两侧通过液流孔22泄入油管内。

球座4的实施例四，所述球座4中的中心孔径小于阀球3外径的不规则泄流孔是十字型下斜槽孔且十字型下斜槽孔的槽体长度大于阀球3的外径，可让掺入的热水顺势从十字型下斜槽孔的四个侧边通过液流孔22泄入油管内。

优选的一个实施例：所述下接头2的上部内腔设有内螺纹且能够与上接头1连接，在所述下接头2上部内腔的内螺纹段的下方设有球座装配台阶21，在所述球座装配台阶21下方的下接头2的本体中设有与球座装配台阶21中心孔贯通的泄流沉孔23。

优选的一个实施例：所述液流孔22是下斜孔且在下接头2的本体中至少设有两个，液流孔22的上端与泄流沉孔23贯通、下端与下接头22的外壁贯通。来自空心杆柱中的热水能够通过球座4中的中心孔径小于阀球3外径的不规则泄流孔的外边沿流入泄流沉孔23中、再从液流孔22中分流到油管内，可减少对球座4和液流孔22的冲蚀作用。

优选的一个实施例：所述下接头2的下部设有外螺纹且能够与抽油杆接箍连接，使用本发明后，下方无需再连接空心杆做为沉积腔，可以直接与抽油杆柱连接；稠油井掺水空心杆柱防喷单流阀用于注采一体化井时、还能够安装在光杆下端并顺次与空心杆柱、筛管和抽油泵连接。能够有效减少杆堵现象的出现，提高了原井杆柱注汽后直接开井成功率。

上面叙述的实施例仅仅为典型实施例，但本发明不仅限于这些实施例，本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的创造精神和创造理念之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。因此，保护范围不仅限于上文的说明。

Claims (10)

1.一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，包括上接头（1）、下接头（2）、阀球（3）和球座（4），其特征是：球座（4）中设有中心孔径小于阀球（3）外径的不规则泄流孔；上接头（1）中设有与上接头中心孔（11）连通的球罩腔（12），球座（4）安装在下接头（2）中且在球座（4）下方的下接头（2）的本体中设有能够与球座（4）中的不规则泄流孔连通的液流孔（22），上接头（1）与下接头（2）螺纹连接。

2.如权利要求1所述的一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，其特征是，所述上接头（1）两端的本体外径均设有外螺纹且上端的外螺纹能够与空心杆柱连接、下端的外螺纹能够与下接头（2）连接，所述上接头（1）上端的外螺纹段下方还设有密封圈槽；球罩腔（12）设在上接头（1）下端螺纹连接段的本体内。

3.如权利要求1或2所述的一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，其特征是，所述球罩腔（12）是上小下大的锥形腔，该锥形腔的上端内径小于阀球（3）的外径；阀球（3）是不锈钢制造的壁厚1.5mm－2.5mm的空心球。

4.如权利要求3所述的一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，其特征是，所述球座（4）中的中心孔径小于阀球3外径的不规则泄流孔是二瓣以上的瓣状泄流孔，二瓣以上的瓣状泄流孔相互连通后的中心孔径小于阀球（3）的外径且二瓣以上的瓣状泄流孔外沿形成的孔径大于阀球（3）的外径。

5.如权利要求4所述的一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，其特征是，所述瓣状泄流孔是向下倾斜的螺旋孔，瓣状泄流孔的螺旋角度设定在20度－35度之间；所述瓣状泄流孔在球座（4）中按60度－180度之间均布。

6.如权利要求3所述的一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，其特征是，所述球座（4）中的中心孔径小于阀球（3）外径的不规则泄流孔是一字型下斜槽孔且一字型下斜槽孔的槽体长度大于阀球（3）的外径。

7.如权利要求3所述的一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，其特征是，所述球座（4）中的中心孔径小于阀球（3）外径的不规则泄流孔是十字型下斜槽孔且十字型下斜槽孔的槽体长度大于阀球（3）的外径。

8.如权利要求3所述的一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，其特征是，所述下接头（2）的上部内腔设有内螺纹且能够与上接头（1）连接，在所述下接头（2）上部内腔的内螺纹段的下方设有球座装配台阶（21），在所述球座装配台阶（21）下方的下接头（2）的本体中设有与球座装配台阶（21）中心孔贯通的泄流沉孔（23）。

9.如权利要求8所述的一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，其特征是，所述液流孔（22）是下斜孔且在下接头（2）的本体中至少设有两个，液流孔（22）的上端与泄流沉孔（23）贯通、下端与下接头（22）的外壁贯通。

10.如权利要求9所述的一种稠油井空心杆柱掺水防喷单流阀，其特征是，所述下接头（2）的下部设有外螺纹且能够与抽油杆接箍连接；稠油井掺水空心杆柱防喷单流阀用于注采一体化井时、还能够安装在光杆下端并顺次与空心杆柱、筛管和抽油泵连接。