CN207795157U - 液控注水阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液控注水阀，其包括：外工作筒；连接在外工作筒下端的过流体，设置在过流体下端的丝堵；设置在外工作筒内的复位机构；通过销钉固定在复位机构上的活塞；用于向活塞传递压力的活塞杆；其中，活塞杆下端具有用于和活塞接触的端头；其中部形成有具有锥面的卡合部，其上端设置有挡帽；卡合部背离端头的一侧形成有环形面；环形面上设置有胶筒，胶筒与挡帽之间设置有胶筒座；打压后，所述活塞杆向下移动，剪断所述销钉，所述卡合部与所述复位机构形成一次线密封，所述胶筒与所述卡合部形成二次面密封。本实用新型提供的液控注水阀密封可靠性高，且具有较佳的防砂能力。

Description

液控注水阀

技术领域

本实用新型涉及石油开采用的井下工具技术领域，特别涉及一种液控注水阀。

背景技术

油井在中后期生产时，因地底随着开采能量减少，需要向地层注入补充能量。水驱开发是现油田生产中最主要的开发方式。目前大多数采油厂在注水管柱底部使用的是一个定压球座。目前这种球座主要存在两个问题：

一是球座使用钢球与其内部台肩仅采用一道线密封，因长期注水造成球座端面或钢球部份脱落导致在注水时球座密封不严，存在密封失效的风险，会导致层间注水欠注或注入不均；

二是对于出砂井，井底有压力激动时，井底砂子会返出到球座以上易造成砂埋。

因此，有必要提供一种新的注水阀，能够克服现有技术中密封性不佳导致的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种液控注水阀，能够克服现有技术的缺陷，该液控注水阀密封可靠性高，且具有较佳的防砂能力。

本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种液控注水阀，其包括：

外工作筒；连接在所述外工作筒下端的过流体，所述过流体上设置有过流孔；设置在所述过流体下端的丝堵；设置在所述外工作筒内的复位机构；通过销钉固定在所述复位机构上的活塞；用于向所述活塞传递压力的活塞杆；其中，

所述活塞杆整体呈回转体型，其下端具有用于和所述活塞接触的端头；其中部形成有具有锥面的卡合部，其上端设置有挡帽；所述卡合部背离所述端头的一侧形成有环形面；所述环形面上设置有胶筒，所述胶筒与所述挡帽之间设置有胶筒座；

打压后，所述活塞杆向下移动，剪断所述销钉，所述卡合部与所述复位机构形成一次线密封，所述胶筒与所述卡合部形成二次面密封。

在一个优选的实施方式中，所述外工作筒内形成有第一限位部，所述外工作筒与所述过流体配合位置设置有第二限位部，所述复位机构设置在所述第一限位部至所述第二限位部之间。

在一个优选的实施方式中，所述复位机构包括：与所述第二限位部卡合的弹簧座，能与所述第一限位部卡合的滑环套，以及设置在所述弹簧座与所述滑环套之间的弹簧。

在一个优选的实施方式中，所述滑环套整体呈中空的回转体，其内部自上而下至少具有第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的孔径大于所述第二孔段的孔径，并且所述第二孔段的孔径大于所述活塞杆下部的直径；所述第一孔段与所述第二孔段过渡位置设置有锥形过渡面，打压后，所述过渡面与所述卡合部形成所述一次线密封，所述胶筒与所述滑环套第一孔段处过盈配合形成所述二次面密封。

在一个优选的实施方式中，所述滑环套在所述第二孔段的下部还设置有第三孔段，所述第三孔段的孔径大于所述第二孔段的孔径；所述第二孔段与所述第三孔段在过渡位置形成有止挡部，

所述活塞为变直径的圆柱体，所述活塞的下部形成有与所述止挡部相配合的变径部。

在一个优选的实施方式中，所述销钉设置在所述滑环套第二孔段上。

在一个优选的实施方式中，所述活塞与所述滑环套之间设置有至少一个第一密封件，所述第一密封件位于所述销钉的上部。

在一个优选的实施方式中，所述滑环套与所述外工作筒之间设置有至少一个第二密封件。

在一个优选的实施方式中，所述外工作筒上端内侧还设置有导流罩，所述导流罩通过螺纹连接的方式固定在所述外工作筒内，所述导流罩上设置有多个导流孔。

在一个优选的实施方式中，所述胶筒座与所述挡帽之间还设置有扶正体，所述扶正体通过间隙配合的方式套设在所述活塞杆上，其外边缘设置有多个用于流通液体的凹槽。

本实用新型的特点和优点是：本申请实施方式中提供一种液控注水阀，将设置有胶筒的活塞杆插入复位机构的滑环套中形成具有一次线密封和二次面密封的插入式密封结构。整体上，插入式密封结构能够保证密封时居中性好，不会受到井斜影响，特别适用于大斜度井分注工艺中；由于相对于现有技术增加了二次面密封结构，密封可靠性高；由于相对于现有技术中的球座结构，活塞杆的自重大于球座结构中的球，并且二次面密封处的胶筒能够形成较大的摩擦力，因此整体上受井底压力影响小，井底砂很难通过该液孔注水阀上返进入注水管柱中，整体上该液孔注水阀具有较佳的防砂能力。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本申请实施方式中一种液控注水阀在打压前的结构示意图；

图2是本申请实施方式中一种液控注水阀在打压后的结构示意图；

图3是本申请实施方式中一种液控注水阀打压后密封位置的局部放大图；

图4是本申请实施方式中一种液控注水阀中活塞杆的半剖图；

图5是本申请实施方式中一种液控注水阀中扶正体的截面示意图。

附图标记说明：

1-外工作筒，2-导流罩，3-活塞杆，4-挡帽，5-扶正体，6-胶筒座，7-胶筒，8-滑环套，9-活塞，10-弹簧，11-弹簧座，12-过流体，120-过流孔，13-丝堵，50-中心孔，51-凹槽，31-端头，30-卡合部，301-环形面，A-一次线密封，B-二次面密封。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种液控注水阀，能够克服现有技术的缺陷，该液控注水阀密封可靠性高，且具有较佳的防砂能力。

请参阅图1至图4，本申请实施方式中提供的一种液控注水阀，该液控注水阀可以包括：外工作筒1；连接在所述外工作筒1下端的过流体12，所述过流体12上设置有过流孔120；设置在所述过流体12下端的丝堵13；设置在所述外工作筒1内的复位机构；通过销钉固定在所述复位机构上的活塞9；用于向所述活塞9传递压力的活塞杆3；其中，所述活塞杆3整体呈回转体型，其下端具有用于和所述活塞9接触的端头31；其中部形成有具有锥面的卡合部30，其上端设置有挡帽4；所述卡合部30背离所述端头31的一侧形成有环形面301；所述环形面301上设置有胶筒7，所述胶筒7与所述挡帽4之间设置有胶筒座6；打压后，所述活塞杆3向下移动，剪断所述销钉，所述卡合部30与所述复位机构形成一次线密封A，所述胶筒7与所述卡合部30形成二次面密封B。

在本实施方式中，液控注水阀整体位于管柱的底部。其中，针对所述液孔注水阀而言，所述丝堵13所在的一侧相对为下，背离所述丝堵13的另一侧相对为上。

在本实施方式中，所述外工作筒1整体呈中空的管状，其具有相对的上端和下端。其中，外工作筒1两端内侧可以设置有螺纹，以与其他部件进行连接。具体的，该外工作筒1上端的内侧可以设置有第一内螺纹，用于和油管相连；所述外工作筒1下端的内侧可以设置有第二内螺纹，用于连接过流体12。

在本实施方式中，所述过流体12整体呈中空的管状，其管壁上设置有多个过流孔120。所述过流体12具有相对的上端和下端，其中，所述过流体12的上端用于和所述外工作筒1的下端配合。具体的，当所述外工作筒1的下端设置有第二内螺纹时，所述过流体12的上端外侧可以设置有与该第二内螺纹相匹配的第一外螺纹。所述过流体12的下端用于和所述丝堵13相配合。具体的，所述过流体12下端的外侧可以设置有第二外螺纹，相应的，所述丝堵13的内侧可以设置有与所述第二外螺纹相配合的内螺纹。所述丝堵13将所述过流体12的下端进行封堵。

在本实施方式中，所述外工作筒1内形成有第一限位部，所述外工作筒1与所述过流体12配合位置设置有第二限位部，所述复位机构设置在所述第一限位部至所述第二限位部之间。

其中，所述第一限位部和第二限位部的具体形式可以为限位台阶。当然，该第一限位部和第二限位部的形式并不限于上述举例，本申请在此并不作具体的限定。

具体的，所述复位机构包括：与所述第二限位部卡合的弹簧座11，能与所述第一限位部卡合的滑环套8，以及设置在所述弹簧座11与所述滑环套8之间的弹簧10。其中，所述弹簧座11的下端面卡合在所述第二限位部上，其可以整体为中空的管状。所述滑环套8的上端面卡合在所述第一限位部上，所述弹簧座11与所述滑环套8配合形成有用于容纳所述弹簧10的环形腔。所述弹簧10可以处于压缩状态，当打压后，所述弹簧10可以在所述滑环套8的带动下被进一步压缩；在停止打压后，所述弹簧10可以带动所述滑环套8复位。

请结合参阅图4，在本实施方式中，所述活塞杆3整体呈回转体型，其下端具有用于和所述活塞9接触的端头31，其中部形成有具有锥面的卡合部30，其上端设置有挡帽4；所述卡合部30背离所述端头31的一侧形成有环形面301。所述环形面301上设置有胶筒7。所述胶筒7与所述挡帽4之间设置有胶筒座6。其中，所述胶筒7可以为C型胶筒7，具体的，该胶筒7的截面大致呈C型，其开口端朝上。该胶筒7与所述胶筒座6可以硫化粘接。该胶筒7可以在径向和轴向提供双向密封，保证坐封后所述滑环套8与活塞杆3之间密封的可靠性。

在一个实施方式中，所述滑环套8整体呈中空的回转体，其内部自上而下至少具有第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的孔径大于所述第二孔段的孔径，并且所述第二孔段的孔径大于所述活塞杆3下部的直径；所述第一孔段与所述第二孔段过渡位置设置有锥形过渡面，打压后，所述过渡面与所述卡合部30形成所述一次线密封A，所述胶筒7与所述滑环套8第一孔段处过盈配合形成所述二次面密封B。

在本实施方式中，将设置有胶筒7的活塞杆3插入复位机构的滑环套8中形成具有一次线密封A和二次面密封B的插入式密封结构。整体上，插入式密封结构能够保证密封时居中性好，不会受到井斜影响，特别适用于大斜度井分注工艺中；由于相对于现有技术增加了二次面密封B结构，密封可靠性高；由于相对于现有技术中的球座结构，活塞杆3的自重大于球座结构中的球，并且二次面密封B处的胶筒7能够形成较大的摩擦力，因此整体上受井底压力影响小，井底砂很难通过该液孔注水阀上返进入注水管柱中，整体上该液孔注水阀具有较佳的防砂能力。

在一个实施方式中，所述滑环套8在所述第二孔段的下部还设置有第三孔段，所述第三孔段的孔径大于所述第二孔段的孔径；所述第二孔段与所述第三孔段在过渡位置形成有止挡部，所述活塞9为变直径的圆柱体，所述活塞9的下部形成有与所述止挡部相配合的变径部。

在本实施方式中，为了防止出现活塞9在井底压力的作用下向上剪断销钉的误操作，可以在所述滑环套8的内侧设置止挡部。具体的，该止挡部可以为所述滑环套8内侧形成的限位台阶的形式。相应的，所述活塞9的下端也形成有与该止挡部配合的变径部，具体的，该变径部可以为限位台阶的形式，两者卡合可以防止活塞9上行。

当所述滑环套8内形成有多级孔段时，所述销钉可以设置在所述滑环套8第二孔段上。

此外，为了进一步保证打压时液控注水阀内部通道中的密封性，所述活塞9与所述滑环套8之间可以设置有至少一个第一密封件，所述第一密封件位于所述销钉的上部。所述第一密封件可以为O型密封圈的形式。所述第一密封件的个数可以为两个，以充分保证所述销钉上部活塞9与滑环套8之间的密封性，防止出现泄压，从而导致销钉无法被剪断。

为了保证打压时，压力不会提前泄出，所述滑环套8与所述外工作筒1之间设置有至少一个第二密封件。具体的，所述第二密封件可以为O型密封圈的形式。所述第一密封件的个数可以为三个，以充分保证压力不会从滑环套8与外工作筒1之间提前泄出。

在一个实施方式中，所述外工作筒1上端内侧还设置有导流罩2，所述导流罩2通过螺纹连接的方式固定在所述外工作筒1内，所述导流罩2上设置有多个导流孔。

在本实施方式中，所述导流罩2具有限位和过流作用。因为活塞杆3与活塞9之间不固定，所以需要导流罩2将活塞杆3限制在导流罩2与活塞9的形成的中心腔中，同时也防止在反洗井时，活塞杆3向上部管柱串动。当所述导流罩2设置有多个导流孔时，可以在洗井的时候提供导流通道。

请结合参阅图5，在一个实施方式中，所述胶筒座6与所述挡帽4之间还设置有扶正体5，所述扶正体5通过间隙配合的方式套设在所述活塞杆3上，其外边缘设置有多个用于流通液体的凹槽51。

在本实施方式中，该扶正体5主要用于保证活塞杆3相对居中，不至于随管柱下入时倾斜角过大，从而影响打压坐封。

具体安装时，该扶正体5具有中心孔50，活塞杆3直接穿过扶正体5中心孔50，所述扶正体5与所述活塞杆3之间为间隙配合。

在本实施方式中，该扶正体5的横截面可以与齿轮相似，中心为圆型的中心孔50，外边缘设置有多个用于流通液体的凹槽51。该凹槽51面积和和不低于一定的数值，以保证过流量。

本申请所提供的液控注水阀在其工作时，外工作筒1与油管相连置于管柱底部，下入设计井深后，井口连接管线，地面通过泵车向油管内打一定压力坐封，液体经胶筒7与外工作筒1环空推动活塞9将销钉剪断，活塞9掉落至过流体12腔内，活塞杆3插入滑环套8内在斜面处形成一次线密封A，胶筒7与滑环套8内壁贴紧通过过盈接触在径向上形成二次密封。

本申请所提供的液控注水阀相比传统注水球座仅靠钢球与球座形成的一道线密封，多了一个二次密封环节。在大斜度井应用中，传统钢球式球座，因受井斜和井底压力影响，在正常注水或者停注时由于钢球不能很好的位于球座轴心，地层砂会从下部筛管内通过球座进入注水管柱。本申请因结构是插入密封式，居中性好，不受井斜影响；起钢球作用的活塞杆3部件自重比传统球座用的钢球大，同时受较大的胶筒7摩擦力，因此受井底压力影响较小，又因存在二次密封，所以井底砂很难通过注水阀进入注水管柱。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本实用新型的几个实施方式，虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种液控注水阀，其特征在于，包括：

外工作筒；连接在所述外工作筒下端的过流体，所述过流体上设置有过流孔；设置在所述过流体下端的丝堵；设置在所述外工作筒内的复位机构；通过销钉固定在所述复位机构上的活塞；用于向所述活塞传递压力的活塞杆；其中，

所述活塞杆整体呈回转体型，其下端具有用于和所述活塞接触的端头；其中部形成有具有锥面的卡合部，其上端设置有挡帽；所述卡合部背离所述端头的一侧形成有环形面；所述环形面上设置有胶筒，所述胶筒与所述挡帽之间设置有胶筒座；

打压后，所述活塞杆向下移动，剪断所述销钉，所述卡合部与所述复位机构形成一次线密封，所述胶筒与所述卡合部形成二次面密封。

2.如权利要求1所述的液控注水阀，其特征在于，所述外工作筒内形成有第一限位部，所述外工作筒与所述过流体配合位置设置有第二限位部，所述复位机构设置在所述第一限位部至所述第二限位部之间。

3.如权利要求2所述的液控注水阀，其特征在于，所述复位机构包括：与所述第二限位部卡合的弹簧座，能与所述第一限位部卡合的滑环套，以及设置在所述弹簧座与所述滑环套之间的弹簧。

4.如权利要求3所述的液控注水阀，其特征在于，所述滑环套整体呈中空的回转体，其内部自上而下至少具有第一孔段和第二孔段，所述第一孔段的孔径大于所述第二孔段的孔径，并且所述第二孔段的孔径大于所述活塞杆下部的直径；所述第一孔段与所述第二孔段过渡位置设置有锥形过渡面，打压后，所述过渡面与所述卡合部形成所述一次线密封，所述胶筒与所述滑环套第一孔段处过盈配合形成所述二次面密封。

5.如权利要求4所述的液控注水阀，其特征在于，所述滑环套在所述第二孔段的下部还设置有第三孔段，所述第三孔段的孔径大于所述第二孔段的孔径；所述第二孔段与所述第三孔段在过渡位置形成有止挡部，

所述活塞为变直径的圆柱体，所述活塞的下部形成有与所述止挡部相配合的变径部。

6.如权利要求4所述的液控注水阀，其特征在于，所述销钉设置在所述滑环套第二孔段上。

7.如权利要求6所述的液控注水阀，其特征在于，所述活塞与所述滑环套之间设置有至少一个第一密封件，所述第一密封件位于所述销钉的上部。

8.如权利要求3所述的液控注水阀，其特征在于，所述滑环套与所述外工作筒之间设置有至少一个第二密封件。

9.如权利要求1所述的液控注水阀，其特征在于，所述外工作筒上端内侧还设置有导流罩，所述导流罩通过螺纹连接的方式固定在所述外工作筒内，所述导流罩上设置有多个导流孔。

10.如权利要求1所述的液控注水阀，其特征在于，所述胶筒座与所述挡帽之间还设置有扶正体，所述扶正体通过间隙配合的方式套设在所述活塞杆上，其外边缘设置有多个用于流通液体的凹槽。