CN205689187U - 一种用于采油井井下的气举阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布了一种用于采油井井下的气举阀，包括壳体，在壳体内开设有调节腔、进气腔以及过渡腔，调节腔内安装有气囊，调节腔通过透气孔与进气腔连通，进气腔通过小孔与过渡腔连通，在进气腔的两侧开有连通孔，在进气腔中部设置有顶杆，回力弹簧套设在顶杆的竖直段上，顶杆的竖直段顶部贯穿透气孔后向上延伸至与气囊底部连接，在顶杆水平段底部设置有第一球体，在进气腔的内壁上设置有垫片，垫片中部开有与小孔同轴的密封孔。针对现有技术中气举采油时，对高压气流的调节不准确而导致采油效率降低的问题，通过设置不同的腔体来对高压气流进行联动控制，使得高压气流在套管与油管间的流通更为流畅，调节更加精确，进而提高气举采油的效率。

Description

一种用于采油井井下的气举阀

技术领域

本实用新型涉及石油开采领域，具体是指一种用于采油井井下的气举阀。

背景技术

采用气压举升，是现代采油过程中经济效益最好的采油方法，气举可以不受油井深度的限制，注入气可以自上而下逐次通过各级气举阀深入液体内，使油管底部以上的液体重量变轻，并降低对油层的回压，从而保证油井顺利连续生产。而现有的气举阀在使用过程中，球体在高压气流的超强推动作用下，不断发生往复运动，即球体与球座之间发生不间断的相互碰撞而导致球体的气密性下降，使得气举阀对油管内油液的调节灵活度下降，最终导致气举采油的效率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于采油井井下的气举阀，方便调控高压气流注入的同时，保证油管与套管之间稳定的气密性，提高气举采油过程中调控效率。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种用于采油井井下的气举阀，包括壳体，在所述壳体内由上至下依次开设有调节腔、进气腔以及过渡腔，所述调节腔内安装有填充有压缩空气的气囊，且调节腔通过透气孔与进气腔连通，所述透气孔的孔径沿顶杆的轴线向下递减，在所述透气孔内壁且沿其轴向安装有螺旋突起，所述进气腔通过小孔与过渡腔连通，所述过渡腔与油管连通，在所述进气腔的两侧开有连通孔，且在进气腔中部设置有T型的顶杆，回力弹簧套设在顶杆的竖直段上，顶杆的竖直段顶部贯穿透气孔后向上延伸至与气囊底部连接，在顶杆水平段底部设置有用于密封小孔的第一球体，且在进气腔的内壁上还设置有弹性橡胶材质的垫片，垫片中部开有与小孔同轴的密封孔，所述密封孔的孔径小于第一球体的直径；还包括设置在气囊底部的多个缓冲圈，多个缓冲圈沿气囊底部中心向四周辐射，且多个缓冲圈的厚度沿顶杆竖直段的径向向外递减。针对现有技术中气举采油时，对高压气流的调节不准确而导致采油效率降低的问题，发明人通过设置不同的腔体来对高压气流进行联动控制，使得高压气流在套管与油管间的流通更为流畅，调节更加精确，进而提高气举采油的效率；使用时，在套管与油管的环空部分中设置多个壳体，此时过渡腔与油管内部连通，进气腔与过渡腔之间被封隔，且回力弹簧处于拉伸状态，向套管内注入大量的高压气流，高压气流通过连通孔进入到进气腔通，在进气腔被填充的同时，高压气流通过透气孔进入到调节腔中，而调节腔内的空间被膨胀的气囊所填充，通过注入的高压气流对气囊的挤压，气囊产生形变而使自身的体积减小，此时气囊对顶杆的下压力减小，在回力弹簧的回复作用力下，顶杆上移，同时带动第一球体撤销对小孔的密封，而进气腔中的高压气流则通过小孔泄压以快速通过过渡腔体进入到油管内，通过高压气流对油管内油液重力的部分抵消，油管内的油液上升所需的升力大幅度下降，即加快了油管内的油液泵出效率。

由于高压气流的流速不稳定，即使得顶杆以及第一球体在竖直方向上的往复运动不规律，即第一球体与小孔上端面之间会发生间断性的碰撞，且该碰撞产生的作用应力不稳定，第一球体上用于密封的工作面会局部受损，即降低密封性能；而发明人在进气腔的内壁上设置有橡胶材质的垫片，该垫片中部开有与小孔同轴的密封孔，且密封孔的孔径下于第一球体的直径，即在第一球体发生间断性的往复运动而与小孔上端面接触前，第一球体先与垫片发生柔性接触，使得第一球体的下移趋势相对减缓，直至第一球体的工作面与小孔上端面接触后，第一球体的内径大于密封孔的内径，使得第一球体的外壁会对密封孔内壁形成一定的挤压，垫片通过形变将第一球体夹持紧固，进而加强第一球体对小孔密封性能，防止在调节腔内气囊发生微小形变的同时，进气腔内的高压气流则通过小孔泄压流通至过渡腔内，避免壳体内高压气流的进出比过低，即进气量远大于出气量，提高油管内气举采油的工作效率。

其中，由进气腔中进入到调节腔内的高压气流直接作用在气囊底部，该束气流通过透气孔的聚集，使得气流自身所携带的冲量被顺势放大，即气囊的底部受到的冲击远大于气囊的其余部分，致使气囊底部受损严重，而发明人通过在将透气孔的内径沿顶杆轴向向下递减，使得气流在流至调节腔体内的流通截面面积递增，相应地减缓了气流的部分速度，并且在透气孔内壁上设置螺旋突起，使得气流在进入调节腔内后呈圆锥形的雾状分布，增大了气流与气囊外壁的接触面积，避免气囊的局部应力集中而导致受损，并且使得气囊的形变更加规律，减少顶杆在透气孔内轴向摆动的几率。而与螺旋突起对应设置的多个缓冲圈沿气囊底部中心点处向其四周辐射，在对气囊底部进行加固的同时，还可抵消螺旋气流对气囊底部的冲击，降低气囊的受损率；并且多个缓冲圈的厚度沿顶杆竖直段的径向向外递减，即保证气囊在具备足够强度的同时，降低气囊自身的载荷，即缩短气囊在发生压缩形变时的时间，提高对进气腔与过渡腔之间连通控制的灵活度。

所述过渡腔被分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室通过气流通道连通，且第一腔室与油管连通，第二腔室通过小孔与进气腔连通，在第一腔室的内壁上设置有压缩弹簧，压缩弹簧的末端安装有用于密封气流通道的第二球体。为增加过渡腔体内的高压气流储量，将过渡腔分为第一腔室和第二腔室，第一腔室被第二球体与压缩弹簧所密封，第二腔室通过小孔与进气腔连通，在第二腔室内填充至足够的高压气流后，即保证第二腔室中的压强足够将第二球体推动，通过暂存在第二腔室内的气流，使得进气腔中高压气流的进气量与第二腔室中的出气量保持均衡，以保证第一球体对小孔的密闭及第二球体对气流通道的密闭频率同步，提高油管内的高压气流进气量的同时，提高油管内油液的举升能力。

所述小孔的内径沿顶杆的轴线向下递减。作为优选，将小孔的内径沿顶杆的轴线方向向下递减设置，使得在过渡腔内的高压气流的流速进一步增强，即提高油管内油液与气流的上升速率，进而实现提高油液的举升效率。

所述连通孔的内径沿高压气流的进气方向递增。套管与油管的环空部分内，高压气流在进过流通截面的变化后，其流速在进入到进气腔内后会进一步加快，即高压气流对回力弹簧、第一球体以及顶杆的冲击力度增强，导致进气腔内的各部件受损程度加剧；而将连通孔的内径设置为沿高压气流的进气方向递增后，高压气流通过连通孔后的流速相对放缓，即对进气腔内的部件形成的冲击相对降低，延长了壳体内部分的使用寿命。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型中第一球体的工作面与小孔上端面接触后，第一球体的内径大于密封孔的内径，使得第一球体的外壁会对密封孔内壁形成一定的挤压，垫片通过形变将第一球体夹持紧固，进而加强第一球体对小孔密封性能，防止在调节腔内气囊发生微小形变的同时，进气腔内的高压气流则通过小孔泄压流通至过渡腔内，避免壳体内高压气流的进出比过低，即进气量远大于出气量，提高油管内气举采油的工作效率；

2、本实用新型通过暂存在第二腔室内的气流，使得进气腔中高压气流的进气量与第二腔室中的出气量保持均衡，以保证第一球体对小孔的密闭及第二球体对气流通道的密闭频率同步，提高油管内的高压气流进气量的同时，提高油管内油液的举升能力；

3、本实用新型将小孔的内径沿顶杆的轴线方向向下递减设置，使得在过渡腔内的高压气流的流速进一步增强，即提高油管内油液与气流的上升速率，进而实现提高油液的举升效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为透气孔的放大图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-壳体、2-气囊、3-调节腔、4-回力弹簧、5-第一球体、6-透气孔、61-螺旋突起、7-顶杆、8-连通孔、9-垫片、10-小孔、11-过渡腔、12-第二球体、13-压缩弹簧、14-缓冲圈。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例包括壳体1，在所述壳体1内由上至下依次开设有调节腔3、进气腔以及过渡腔11，所述调节腔3内安装有填充有压缩空气的气囊2，且调节腔3通过透气孔6与进气腔连通，所述透气孔6的孔径沿顶杆7的轴线向下递减，在所述透气孔6内壁且沿其轴向安装有螺旋突起61，所述进气腔通过小孔10与过渡腔11连通，所述过渡腔11与油管连通，在所述进气腔的两侧开有连通孔8，且在进气腔中部设置有T型的顶杆7，回力弹簧4套设在顶杆7的竖直段上，顶杆7的竖直段顶部贯穿透气孔6后向上延伸至与气囊2底部连接，在顶杆7水平段底部设置有用于密封小孔10的第一球体5，且在进气腔的内壁上还设置有弹性橡胶材质的垫片9，垫片9中部开有与小孔10同轴的密封孔，所述密封孔的孔径小于第一球体5的直径；还包括设置在气囊2底部的多个缓冲圈14，多个缓冲圈14沿气囊2底部中心向四周辐射，且多个缓冲圈14的厚度沿顶杆7竖直段的径向向外递减。

针对现有技术中气举采油时，对高压气流的调节不准确而导致采油效率降低的问题，发明人通过设置不同的腔体来对高压气流进行联动控制，使得高压气流在套管与油管间的流通更为流畅，调节更加精确，进而提高气举采油的效率；使用时，在套管与油管的环空部分中设置多个壳体1，此时过渡腔11与油管内部连通，进气腔与过渡腔11之间被封隔，且回力弹簧4处于拉伸状态，向套管内注入大量的高压气流，高压气流通过连通孔8进入到进气腔通，在进气腔被填充的同时，高压气流通过透气孔6进入到调节腔3中，而调节腔3内的空间被膨胀的气囊2所填充，通过注入的高压气流对气囊2的挤压，气囊2产生形变而使自身的体积减小，此时气囊2对顶杆7的下压力减小，在回力弹簧4的回复作用力下，顶杆7上移，同时带动第一球体5撤销对小孔10的密封，而进气腔中的高压气流则通过小孔10泄压以快速通过过渡腔11体进入到油管内，通过高压气流对油管内油液重力的部分抵消，油管内的油液上升所需的升力大幅度下降，即加快了油管内的油液泵出效率。

由于高压气流的流速不稳定，即使得顶杆7以及第一球体5在竖直方向上的往复运动不规律，即第一球体5与小孔10上端面之间会发生间断性的碰撞，且该碰撞产生的作用应力不稳定，第一球体5上用于密封的工作面会局部受损，即降低密封性能；而发明人在进气腔的内壁上设置有橡胶材质的垫片9，该垫片9中部开有与小孔10同轴的密封孔，且密封孔的孔径下于第一球体5的直径，即在第一球体5发生间断性的往复运动而与小孔10上端面接触前，第一球体5先与垫片9发生柔性接触，使得第一球体5的下移趋势相对减缓，直至第一球体5的工作面与小孔10上端面接触后，第一球体5的内径大于密封孔的内径，使得第一球体5的外壁会对密封孔内壁形成一定的挤压，垫片9通过形变将第一球体5夹持紧固，进而加强第一球体5对小孔10密封性能，防止在调节腔3内气囊2发生微小形变的同时，进气腔内的高压气流则通过小孔10泄压流通至过渡腔11内，避免壳体1内高压气流的进出比过低，即进气量远大于出气量，提高油管内气举采油的工作效率。

其中，由进气腔中进入到调节腔3内的高压气流直接作用在气囊2底部，该束气流通过透气孔6的聚集，使得气流自身所携带的冲量被顺势放大，即气囊2的底部受到的冲击远大于气囊2的其余部分，致使气囊2底部受损严重，而发明人通过在将透气孔6的内径沿顶杆7轴向向下递减，使得气流在流至调节腔体3内的流通截面面积递增，相应地减缓了气流的部分速度，并且在透气孔6内壁上设置螺旋突起61，使得气流在进入调节腔3内后呈圆锥形的雾状分布，增大了气流与气囊2外壁的接触面积，避免气囊2的局部应力集中而导致受损，并且使得气囊2的形变更加规律，减少顶杆7在透气孔6内轴向摆动的几率。而与螺旋突起61对应设置的多个缓冲圈14沿气囊2底部中心点处向其四周辐射，在对气囊2底部进行加固的同时，还可抵消螺旋气流对气囊2底部的冲击，降低气囊2的受损率；并且多个缓冲圈14的厚度沿顶杆7竖直段的径向向外递减，即保证气囊2在具备足够强度的同时，降低气囊2自身的载荷，即缩短气囊2在发生压缩形变时的时间，提高对进气腔与过渡腔11之间连通控制的灵活度。

在本实施例中，所述过渡腔11被分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室通过气流通道连通，且第一腔室与油管连通，第二腔室通过小孔10与进气腔连通，在第一腔室的内壁上设置有压缩弹簧13，压缩弹簧13的末端安装有用于密封气流通道的第二球体12。为增加过渡腔11体内的高压气流储量，将过渡腔11分为第一腔室和第二腔室，第一腔室被第二球体12与压缩弹簧13所密封，第二腔室通过小孔10与进气腔连通，在第二腔室内填充至足够的高压气流后，即保证第二腔室中的压强足够将第二球体12推动，通过暂存在第二腔室内的气流，使得进气腔中高压气流的进气量与第二腔室中的出气量保持均衡，以保证第一球体5对小孔10的密闭及第二球体12对气流通道的密闭频率同步，提高油管内的高压气流进气量的同时，提高油管内油液的举升能力。

作为优选，将小孔10的内径沿顶杆7的轴线方向向下递减设置，使得在过渡腔11内的高压气流的流速进一步增强，即提高油管内油液与气流的上升速率，进而实现提高油液的举升效率。

作为优选，所述连通孔8的内径沿高压气流的进气方向递增。套管与油管的环空部分内，高压气流在进过流通截面的变化后，其流速在进入到进气腔内后会进一步加快，即高压气流对回力弹簧4、第一球体5以及顶杆7的冲击力度增强，导致进气腔内的各部件受损程度加剧；而将连通孔8的内径设置为沿高压气流的进气方向递增后，高压气流通过连通孔8后的流速相对放缓，即对进气腔内的部件形成的冲击相对降低，延长了壳体1内部分的使用寿命。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于采油井井下的气举阀，包括壳体（1），其特征在于：在所述壳体（1）内由上至下依次开设有调节腔（3）、进气腔以及过渡腔（11），所述调节腔（3）内安装有填充有压缩空气的气囊（2），且调节腔（3）通过透气孔（6）与进气腔连通，所述透气孔（6）的孔径沿顶杆（7）的轴线向下递减，在所述透气孔（6）内壁且沿其轴向安装有螺旋突起（61），进气腔通过小孔（10）与过渡腔（11）连通，所述过渡腔（11）与油管连通，在所述进气腔的两侧开有连通孔（8），且在进气腔中部设置有T型的顶杆（7），回力弹簧（4）套设在顶杆（7）的竖直段上，顶杆（7）的竖直段顶部贯穿透气孔（6）后向上延伸至与气囊（2）底部连接，在顶杆（7）水平段底部设置有用于密封小孔（10）的第一球体（5），且在进气腔的内壁上还设置有弹性橡胶材质的垫片（9），垫片（9）中部开有与小孔（10）同轴的密封孔，所述密封孔的孔径小于第一球体（5）的直径；还包括设置在气囊（2）底部的多个缓冲圈（14），多个缓冲圈（14）沿气囊（2）底部中心向四周辐射，且多个缓冲圈（14）的厚度沿顶杆（7）竖直段的径向向外递减。

2.根据权利要求1所述的一种用于采油井井下的气举阀，其特征在于：所述过渡腔（11）被分隔成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室通过气流通道连通，且第一腔室与油管连通，第二腔室通过小孔（10）与进气腔连通，在第一腔室的内壁上设置有压缩弹簧（13），压缩弹簧（13）的末端安装有用于密封气流通道的第二球体（12）。

3.根据权利要求1所述的一种用于采油井井下的气举阀，其特征在于：所述小孔（10）的内径沿顶杆（7）的轴线向下递减。

4.根据权利要求1所述的一种用于采油井井下的气举阀，其特征在于：所述连通孔（8）的内径沿高压气流的进气方向递增。