CN117166944B - 一种油田洗井用沉砂式底球 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油田洗井用沉砂式底球，涉及油田洗井技术领域。包括有主管，所述主管的固接有上接头和下接头，所述主管设置进液孔和流砂孔，所述主管内部固接有内套壳，所述内套壳设置有通液孔，所述主管与所述内套壳共同滑动连接有活塞轴，所述活塞轴与所述内套壳之间设置有第一弹性元件，所述主管固接有阀座，所述活塞轴滑动连接有阀球，所述阀球与所述内套壳之间设置有第二弹性元件，所述活塞轴固接有封堵块，所述主管设置有通孔，所述封堵块均设置有密封环。本发明通过环形阵列的封堵块对井内液体进行隔断，避免井内的液体推动阀球，使外界液体进入注水管，致使封隔器提前座封，使注水管下放失败。

Description

一种油田洗井用沉砂式底球

技术领域

本发明涉及油田洗井技术领域，尤其涉及一种油田洗井用沉砂式底球。

背景技术

在油田开采后期为了提高油田采收率需要利用沉砂底球进行洗井，沉砂底球原理为单向阀，沉砂底球在洗井时与注水管固定，并与封隔器等器具一同下入井下进行洗井操作，通过向注水井内注射洗井液，并推开沉砂底球由注水管排出。

在将注水管柱下入注水井的过程中，由于井下的压力变化，井筒内的部分液体会通过底球与球座之间间隙进入注水管内部，导致注水管柱内的压力逐渐增大，致使在注水管柱还没有下放到预定深度时，注水管柱内的压力就提前达到了封隔器座封所需的压力，造成封隔器提前座封，导致注水管柱下放失败，影响洗井作业的进行。

发明内容

为了克服上述背景技术中所提到的缺点，本发明提供了一种油田洗井用沉砂式底球。

本发明的技术实施方案是：一种油田洗井用沉砂式底球，包括有主管，所述主管的上端固定连接有上接头，所述主管的下端固定连接有下接头，所述主管内的下部设置有流通腔，所述主管设置有环形阵列的进液孔，环形阵列的所述进液孔均与流通腔连通，所述主管设置有环形阵列的流砂孔，所述流砂孔用于连通所述上接头和所述下接头，所述主管内固定连接有内套壳，所述内套壳设置有环形阵列的通液孔，所述主管与所述内套壳共同滑动连接有活塞轴，所述活塞轴与所述内套壳之间设置有第一弹性元件，所述主管固定连接有位于所述内套壳内部的阀座，所述活塞轴滑动连接有与所述阀座配合的阀球，所述阀球与所述内套壳之间设置有第二弹性元件，所述活塞轴固定连接有环形阵列的封堵块，所述主管内侧的下部设置有环形阵列的通孔，环形阵列的所述封堵块均通过相邻的通孔与所述主管滑动配合，环形阵列的所述封堵块均设置有密封环。

进一步的是，所述流砂孔为弧形通孔，且环形阵列的所述流砂孔与环形阵列的所述进液孔交替分布。

进一步的是，所述阀座与所述阀球的贴合处设置有弧形面，用于增加所述阀球与所述阀座的贴合程度。

进一步的是，所述内套壳的上部设置有限位腔，限位腔的半径大于所述活塞轴最大直径，所述活塞轴滑动连接有镜像分布的限位轴，镜像分布的所述限位轴均与所述内套壳限位配合，镜像分布的所述限位轴与所述活塞轴之间均设置有第三弹性元件。

进一步的是，所述活塞轴螺纹连接有螺纹轴，镜像分布的所述限位轴与所述螺纹轴之间均固定连接有缆绳。

进一步的是，所述活塞轴固定连接有密封壳，所述密封壳内滑动连接有活塞板，所述活塞板与所述密封壳之间设置有第四弹性元件，环形阵列的所述封堵块内均设置有内腔，环形阵列的所述内腔与所述密封壳之间均固定连接且连通有导管，所述封堵块与相邻的所述密封环之间设置有间隙，所述封堵块设置有环形阵列的通油孔，环形阵列的所述通油孔用于连通所述封堵块和相邻的所述密封环之间的间隙与所述内腔。

进一步的是，所述内套壳的内壁固定连接有固定环，所述固定环设置有滑槽，所述阀球固定连接有卡轴，所述卡轴通过所述滑槽与所述固定环滑动配合。

进一步的是，所述滑槽由两个螺旋槽组成，两个螺旋槽首尾相连，一个螺旋槽的螺距大于另一个螺旋槽的螺距。

进一步的是，所述内套壳内滑动连接有挡板，所述挡板用于封堵环形阵列的所述通液孔，所述挡板与所述阀球固定连接。

进一步的是，所述阀座由圆台和圆环组成，圆台直径小的一端靠近所述阀球，所述阀座圆台直径大的一端与环形阵列的所述通液孔的底部高度一致。

本发明具有如下优点：

1、通过环形阵列的六个封堵块对井内液体进行隔断，避免井内的液体推动阀球，使外界液体进入注水管，导致注水管未到达指定位置挤压开始增大注水管内压力，致使封隔器提前座封，使注水管下放失败。

2、通过镜像分布的两个限位轴对活塞轴锁死，避免在后续洗井时活塞轴带动环形阵列的六个封堵块再次复位封堵主管，导致工作人员无法进行洗井操作。

3、通过挤压封堵块与相邻的密封环之间的间隙内液压油，密封环受液压油挤压力形变增大与主管的贴合面积，进而增大封堵块对井内液体的密封程度，避免油井内液体进入注水管内。

4、通过滑槽减缓阀球的复位速度，使阀球与阀座缓慢贴合，避免阀球复位速度过快与阀座出现撞击，导致阀球与阀座贴合处出现磨损，降低阀球与阀座的贴合程度。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明主管的立体结构剖视示意图；

图3为本发明内套壳的立体结构剖视示意图；

图4为本发明封堵块的立体结构剖视示意图；

图5为本发明进液孔和流砂孔的立体结构示意图；

图6为本发明的活塞轴立体结构剖视示意图；

图7为本发明固定环的立体结构剖视示意图；

图8为本发明滑槽的立体结构示意图。

以上附图中：101-主管，102-上接头，103-下接头，104-进液孔，105-流砂孔，106-内套壳，107-通液孔，108-活塞轴，109-第一弹性元件，110-阀座，111-阀球，112-第二弹性元件，113-封堵块，114-密封环，201-限位轴，202-第三弹性元件，203-螺纹轴，204-缆绳，301-密封壳，302-活塞板，303-第四弹性元件，304-导管，305-内腔，306-通油孔，401-固定环，402-滑槽，403-卡轴，501-挡板。

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。

实施例1：一种油田洗井用沉砂式底球，如图1-图5所示，包括有主管101，主管101的上端固定连接有上接头102，主管101的下端固定连接有下接头103，主管101内的下部设置有流通腔，主管101设置有环形阵列的三个进液孔104，进液孔104用于流通洗井液，环形阵列的三个进液孔104均与流通腔连通，主管101设置有环形阵列的三个流砂孔105，流砂孔105用于连通上接头102和下接头103，流砂孔105为弧形通孔，增大砂粒的流通孔径，避免砂粒在主管101内囤聚，且环形阵列的三个流砂孔105与环形阵列的三个进液孔104交替分布，主管101内部固定连接有内套壳106，内套壳106由柱形壳和圆台组成，内套壳106柱形壳的外壁设置有环形阵列的通液孔107，主管101与内套壳106的圆台共同滑动连接有活塞轴108，活塞轴108与内套壳106之间设置有第一弹性元件109，第一弹性元件109用于支撑活塞轴108，主管101固定连接有位于内套壳106内部的阀座110，活塞轴108滑动连接有与阀座110配合的阀球111，阀座110由圆台和圆环组成，圆台直径小的一端位于上部，环形阵列的通液孔107与阀座110圆台直径大的一端高度相同，使进入内套壳106的沙粒沿阀座110的圆台向下滑动至通液孔107处，避免沙粒囤积于阀座110周围，影响阀球111与阀座110的贴合，同时洗井液可直接带动沙粒沿通液孔107进入主管101后排出，阀座110在与阀球111贴合处设置有弧形面，用于增加阀球111与阀座110的贴合程度，提高阀球111对阀座110的密封程度，阀球111与内套壳106之间设置有第二弹性元件112，第二弹性元件112为压缩状态，向阀球111施加向下的作用力与阀座110贴合，活塞轴108固定连接有环形阵列的六个封堵块113，主管101流通腔的上方设置有环形阵列的六个通孔，通孔用于流通洗井液，环形阵列的六个封堵块113均通过相邻的通孔与主管101滑动配合，环形阵列的封堵块113均设置有密封环114，通过环形阵列的六个封堵块113对井内液体进行隔断，避免井内的液体推动阀球111，使外界液体进入注水管，增大注水管内部压力，导致注水管未到达指定位置，封隔器提前座封，使注水管下放失败，内套壳106内滑动连接有挡板501，挡板501用于封堵环形阵列的通液孔107，挡板501与阀球111固定连接，在未进行洗井时，挡板501将内套壳106封堵为密闭环境，避免主管101内沙粒进入内套壳106内，影响阀球111与阀座110的分离。

如图6所示，内套壳106圆台的下部设置有限位腔，限位腔的半径大于活塞轴108最大直径，活塞轴108滑动连接有镜像分布的两个限位轴201，镜像分布的两个限位轴201与内套壳106限位配合，镜像分布的限位轴201与活塞轴108之间均设置有第三弹性元件202，第三弹性元件202为压缩状态，第三弹性元件202推动相邻的限位轴201进入限位腔，通过限位轴201与内套壳106限位腔上侧面的接触，对活塞轴108限位锁死，活塞轴108的上平面螺纹连接有螺纹轴203，镜像分布的两个限位轴201与螺纹轴203之间均固定连接有缆绳204，当洗井完成后，收取本装置时，工作人员通过转动螺纹轴203，螺纹轴203沿活塞轴108向上滑动通过拉动缆绳204，限位轴201沿活塞轴108向内滑动，第三弹性元件202再次压缩。

当需要对油田进行洗井作业时，工作人员将本装置固定连接于注水管的底部，并在本装置的底部安装尾管，然后逐渐开始向油井内下放，在注水管在油井下放至预定深度后，此时工作人员通过封隔器增大注水管内部压力进行座封，随着注水管内部压力逐渐增大，此时活塞轴108受注水管内部压力沿内套壳106向下滑动，同时第一弹性元件109压缩，活塞轴108带动环形阵列的六个封堵块113同步向下滑动，同时环形阵列的六个封堵块113解除对主管101内环形阵列的通孔的封堵，然后注水管内部压力继续增大直至封隔器座封完成，在向油井内下放注水管时，通过环形阵列的六个封堵块113对井内液体进行隔断，避免井内的液体推动阀球111，使外界液体进入注水管，导致注水管未到达指定位置挤压开始增大注水管内压力，致使封隔器提前座封，使注水管下放失败。

在活塞轴108向下滑动的过程中，活塞轴108带动镜像分布的两个限位轴201同步向下滑动，当活塞轴108带动镜像分布的两个限位轴201滑动至内套壳106圆台下部的限位腔内，此时第三弹性元件202复位带动相邻的限位轴201进入限位腔，通过镜像分布的两个限位轴201对活塞轴108锁死，避免在后续洗井时活塞轴108带动环形阵列的六个封堵块113再次复位封堵主管101，导致工作人员无法进行洗井操作。

当注水管座封完成后，工作人员开始进行洗井操作，此时洗井液通过环形阵列的三个进液孔104向主管101内注入洗井液，此时洗井液沿环形阵列的三个进液孔104进入底部的流通腔内，此时流通腔内洗井液压力增大推动阀球111，阀球111受洗井液推力与阀座110分离，然后阀球111受洗井液推动沿活塞轴108向上滑动，同时第二弹性元件112被压缩，阀球111沿活塞轴108向上滑动并带动挡板501沿内套壳106向上滑动，挡板501沿内套壳106向上滑动解除对环形阵列的通液孔107的封堵，此时洗井液沿阀座110进入内套壳106内，再次沿环形阵列的通液孔107进入主管101，并由注水管排出，在此过程中，如果注水管中的砂向下落下，砂沿环形阵列的三个流砂孔105进入下方的尾管中，砂粒不会在主管101内进行堆积，从而进入内套壳106内影响阀球111与阀座110的密封状态，如此直至洗井完成。

洗井完成后，停止注入洗井液，此时阀球111沿活塞轴108向下滑动复位时，阀球111带动挡板501同步向下滑动对环形阵列的通液孔107再次封堵，避免主管101内砂向下掉落至内套壳106内部，通过在洗井时开启内套壳106，避免主管101内部的砂进入内套壳106内部，导致砂填充内套壳106，致使阀座110和阀球111无法分离。

实施例2：在实施例1的基础之上，如图4所示，活塞轴108的底端固定连接有密封壳301，密封壳301内滑动连接有活塞板302，活塞板302与密封壳301之间设置有第四弹性元件303，第四弹性元件303用于带动活塞板302复位，环形阵列的六个封堵块113内均设置有内腔305，环形阵列的六个内腔305与密封壳301之间固定连接且连通有导管304，封堵块113与相邻的密封环114之间设置有间隙，封堵块113设置有环形阵列的通油孔306，密封壳301、环形阵列的导管304、环形阵列的六个内腔305、环形阵列的通油孔306和封堵块113与相邻的密封环114之间间隙均填充有液压油，活塞板302受井内压力推动液压油挤压密封环114，增加密封环114对井内液体的密封程度，环形阵列的通油孔306用于连通内腔305与封堵块113和相邻的密封环114之间间隙，通过挤压封堵块113与相邻的密封环114之间的间隙内的液压油，密封环114受液压油挤压力形变增大其与主管101的贴合面积，进而增大封堵块113对井内液体的密封程度，避免油井内液体进入注水管内。

在注水管沿油井下放过程中，随着下放深度的增加，井内压力增大，活塞板302受井内压力沿密封壳301向上滑动，同时第四弹性元件303压缩，沿密封壳301向上滑动挤压其内部液压油，液压油受挤压力沿环形阵列的六个导管304进入相邻的内腔305内，然后内腔305内液压油受挤压力沿环形阵列的通油孔306进入封堵块113与相邻的密封环114之间的间隙内，此时封堵块113与相邻的密封环114之间间隙内液压油挤压密封环114，密封环114受液压油挤压力形变增大与主管101的贴合面积，进而增大封堵块113对井内液体的密封程度，避免油井内液体进入注水管内。

实施例3：在实施例2的基础之上，如图7和图8所示，内套壳106内壁的上平面固定连接有固定环401，固定环401的内壁设置有滑槽402，滑槽402由两个螺旋槽组成，两个螺旋槽首尾相连，且一个螺旋槽的螺距大于另一个螺旋槽的螺距，阀球111固定连接有卡轴403，卡轴403通过滑槽402与固定环401滑动配合，卡轴403沿大螺距的螺旋槽向上滑动使阀球111与阀座110分离，然后卡轴403沿小螺距的螺旋槽上滑动使阀球111与阀座110缓慢贴合，避免阀球111复位速度过快与阀座110出现撞击，导致阀球111与阀座110贴合处出现磨损，降低阀球111与阀座110的贴合程度。

在阀球111沿活塞轴108向上滑动时，阀球111带动卡轴403沿固定环401上滑槽402滑动，此时卡轴403沿滑槽402上螺距大的螺旋槽快速向上滑动，当阀球111上卡轴403滑动至两个螺旋槽对接处时，此时洗井液由阀座110进入内套壳106，在沿环形阵列的通液孔107进入主管101内对注水井进行洗井，当洗井结束后，此时停止注入洗井液，井下压力减小，第二弹性元件112复位带动阀球111沿活塞轴108向下滑动与阀座110贴合，同时阀球111上卡轴403沿螺距小的螺旋槽向下缓慢滑动至复位，通过滑槽402减缓阀球111的复位速度，使阀球111与阀座110缓慢贴合，避免阀球111复位速度过快与阀座110出现撞击，导致阀球111与阀座110贴合处出现磨损，降低阀球111与阀座110的贴合程度。

最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种油田洗井用沉砂式底球，包括有主管（101），所述主管（101）的上端固定连接有上接头（102），所述主管（101）的下端固定连接有下接头（103），其特征是：所述主管（101）内的下部设置有流通腔，所述主管（101）设置有环形阵列的进液孔（104），环形阵列的所述进液孔（104）均与流通腔连通，所述主管（101）设置有环形阵列的流砂孔（105），所述流砂孔（105）用于连通所述上接头（102）和所述下接头（103），所述主管（101）内固定连接有内套壳（106），所述内套壳（106）设置有环形阵列的通液孔（107），所述主管（101）与所述内套壳（106）共同滑动连接有活塞轴（108），所述活塞轴（108）与所述内套壳（106）之间设置有第一弹性元件（109），所述主管（101）固定连接有位于所述内套壳（106）内部的阀座（110），所述活塞轴（108）滑动连接有与所述阀座（110）配合的阀球（111），所述阀球（111）与所述内套壳（106）之间设置有第二弹性元件（112），所述活塞轴（108）固定连接有环形阵列的封堵块（113），所述主管（101）内侧的下部设置有环形阵列的通孔，环形阵列的所述封堵块（113）均通过相邻的通孔与所述主管（101）滑动配合，环形阵列的所述封堵块（113）均设置有密封环（114）。

2.按照权利要求1所述的一种油田洗井用沉砂式底球，其特征是：所述流砂孔（105）为弧形通孔，且环形阵列的所述流砂孔（105）与环形阵列的所述进液孔（104）交替分布。

3.按照权利要求1所述的一种油田洗井用沉砂式底球，其特征是：所述阀座（110）与所述阀球（111）的贴合处设置有弧形面，用于增加所述阀球（111）与所述阀座（110）的贴合程度。

4.按照权利要求1所述的一种油田洗井用沉砂式底球，其特征是：所述内套壳（106）的上部设置有限位腔，限位腔的半径大于所述活塞轴（108）最大直径，所述活塞轴（108）滑动连接有镜像分布的限位轴（201），镜像分布的所述限位轴（201）均与所述内套壳（106）限位配合，镜像分布的所述限位轴（201）与所述活塞轴（108）之间均设置有第三弹性元件（202）。

5.按照权利要求4所述的一种油田洗井用沉砂式底球，其特征是：所述活塞轴（108）螺纹连接有螺纹轴（203），镜像分布的所述限位轴（201）与所述螺纹轴（203）之间均固定连接有缆绳（204）。

6.按照权利要求5所述的一种油田洗井用沉砂式底球，其特征是：所述活塞轴（108）固定连接有密封壳（301），所述密封壳（301）内滑动连接有活塞板（302），所述活塞板（302）与所述密封壳（301）之间设置有第四弹性元件（303），环形阵列的所述封堵块（113）内均设置有内腔（305），环形阵列的所述内腔（305）与所述密封壳（301）之间均固定连接且连通有导管（304），所述封堵块（113）与相邻的所述密封环（114）之间设置有间隙，所述封堵块（113）设置有环形阵列的通油孔（306），环形阵列的所述通油孔（306）用于连通所述封堵块（113）和相邻的所述密封环（114）之间的间隙与所述内腔（305）。

7.按照权利要求4所述的一种油田洗井用沉砂式底球，其特征是：所述内套壳（106）的内壁固定连接有固定环（401），所述固定环（401）设置有滑槽（402），所述阀球（111）固定连接有卡轴（403），所述卡轴（403）通过所述滑槽（402）与所述固定环（401）滑动配合。

8.按照权利要求7所述的一种油田洗井用沉砂式底球，其特征是：所述滑槽（402）由两个螺旋槽组成，两个螺旋槽首尾相连，一个螺旋槽的螺距大于另一个螺旋槽的螺距。

9.按照权利要求7所述的一种油田洗井用沉砂式底球，其特征是：所述内套壳（106）内滑动连接有挡板（501），所述挡板（501）用于封堵环形阵列的所述通液孔（107），所述挡板（501）与所述阀球（111）固定连接。

10.按照权利要求9所述的一种油田洗井用沉砂式底球，其特征是：所述阀座（110）由圆台和圆环组成，圆台直径小的一端靠近所述阀球（111），所述阀座（110）圆台直径大的一端与环形阵列的所述通液孔（107）的底部高度一致。