CN217176567U - 防溢注灰阀及防溢注灰管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于封堵井眼的技术领域，具体涉及一种封下部地层的防溢注灰阀及防溢注灰管柱，防溢注灰阀包括用于与油管相连的上接头，还包括设于上接头下端的阀体以及设于阀体下端的下接头，下接头用于连接下方的油管，下接头用于通过井底与油套环空相连，阀体中并行布置有上下贯通阀体的第一通道和第二通道，第一通道、第二通道均与上接头以及下接头连通，第一通道内设有第一单向阀结构，第一单向阀结构用于控制液体自上向下的单向导通；第二通道内设有第二单向阀结构，第二单向阀结构用于实现液体自下向上的单向导通，所述第二单向阀结构具有设定的开启压力，以在井内溢流时封闭、在井内反洗时开启。

Description

防溢注灰阀及防溢注灰管柱

技术领域

本实用新型属于封堵井眼的技术领域，具体涉及一种封下部地层的防溢注灰阀及防溢注灰管柱。

背景技术

大多数油田都是多层系，各地层的含水和压力存在差异，在开发过程中，特别是注水开发后期，层间矛盾越来越突出，经常需要注水泥塞(即注灰)封堵下部暂时不用或弃用的高含水层。注水泥塞的通用流程是：将注水泥塞管柱(注灰管柱)下入套管设定深度位置(尾端位于待封地层的上方)，之后用清水正循环洗井清洁井筒并降温，由注水泥塞管柱中向井内注入水泥浆并用清水顶替，使水泥浆停留在井筒内设定的位置，然后上提注水泥塞管柱2m左右，由环空中注液进行反循环洗井，将多余的水泥浆洗出。在反循环洗井过程中，注水泥塞管柱尾端下部2m以下水泥浆不能洗出，凝固后形成水泥塞。

实际使用时，上部地层存在溢流的情况，注入的水泥浆在初期是可流动的，在注水泥塞管柱上提的过程中，上部地层的溢流会经注水泥塞管柱上返至地面，上返过程中，由于注水泥塞管柱的尾端与井内水泥浆底面相距较近，会携带水泥浆上返，导致水泥浆无法保留在井内进行凝固。

针对上部溢流、下部注水泥塞时存在的问题，目前通常采用先压井后注水泥塞的方式，即先下入压井管柱，经压井管柱向井内注入配制好的压井液，避免上部溢流。但是这种方式存在一些弊端：配制压井液的费用较高，注水泥塞时需要先注入压井液，再注入水泥浆，再用压井液作顶替液，并在压井液与水泥浆之间用清水隔离，而且压井液对水泥浆的性能会有影响，施工风险大，而且上部地层压力高时没有合适的压井液压井。

为此，技术人员对管柱的结构进行了改进和设计，以从结构改进上来解决溢流易携带水泥浆上返的问题，如授权公告号为CN204782852U的中国实用新型专利公开了一种挤注水泥浆带压反洗井装置，包括上接头和中心管，上接头在使用时与油管相连，上接头的底部开设有中心孔和偏心孔，中心孔中安装有中心管，中心管向下延伸且中心管中安装有反向单向阀(即该专利中的反压单向阀)，反向单向阀能够实现液体自上向下的单向导通。偏心孔中安装有正向单向阀(即该专利中的正压单向阀)，正向单向阀能够实现液体自下向上的单向导通。中心管的下端固定有皮碗，皮碗位于正向单向阀的下方。使用时，注水泥浆时，反向单向阀被水泥浆顶开，向井内注入水泥浆，在皮碗的作用下，井内的水泥浆无法经油套环空上返，水泥浆挤注结束后，反循环洗井，洗井液经正向单向阀上返地面。

现有技术中通过设置正向单向阀和反向单向阀，能够实现液体的双向导通，而且无论是正向单向阀还是反向单向阀，均需要有一定的压力才能打开，因此，现有技术的挤注水泥浆带压反洗井装置能够适用于上部溢流的使用场景，通过正压单向阀来防止溢流携带水泥浆。

但是在实际使用过程中仍存在一些弊端：使用过程中，有时提升设备会突发故障，此时无法整体上提管柱，容易出现水泥浆固住油管的安全事故，而现有技术的挤注水泥浆带压反洗井装置中，即使进行反洗井，洗井液也会经正向单向阀上返，洗井液无法越过皮碗将水泥浆携带至地面。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种防溢注灰阀，以解决现有技术中当提升设备出现故障时无法反洗上返水泥浆而容易出现水泥浆固柱油管的技术问题；还提供一种使用该防溢注灰阀的防溢注灰管柱，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的防溢注灰阀的技术方案是：一种防溢注灰阀，包括用于与油管相连的上接头，还包括设于上接头下端的阀体以及设于阀体下端的下接头，下接头用于连接下方的油管，下接头用于通过井底与油套环空相连，阀体中并行布置有上下贯通阀体的第一通道和第二通道，第一通道、第二通道均与上接头以及下接头连通，第一通道内设有第一单向阀结构，第一单向阀结构用于控制液体自上向下的单向导通；第二通道内设有第二单向阀结构，第二单向阀结构用于实现液体自下向上的单向导通，所述第二单向阀结构具有设定的开启压力，以在井内溢流时封闭、在井内反洗时开启。

有益效果：两个单向阀结构均与下接头相连通，下接头通过井底与油套环空相连，使用时，水泥浆、清水能够经第一单向阀、下接头进入井内，在提升设备出现故障时，水泥浆自然也能够被反向冲洗至下接头以及第二单向阀中，从而被反洗至地面，与现有技术中反向单向阀对应井底，正向单向阀对应油套环空的方式相比，两个单向阀结构均与井底、油套环空连通，满足正洗、注水泥浆、反洗的工作需要。第二单向阀结构需要有一定的压力才能开启，能够防止溢流携带水泥浆上返。

进一步地，第一单向阀结构和第二单向阀结构均包括阀球、顶压阀球的压簧以及支撑压簧的支撑座，第一单向阀结构和第二单向阀结构中的至少一个为可调单向阀结构，可调单向阀结构中的支撑座具有用于支撑压簧的支撑部，所述支撑部沿压簧的压缩方向相对于阀体位置可调，以调节对应压簧的预紧量。可调单向阀能够根据地层情况来合理调节开启压力，适应不同的工况。

进一步地，可调单向阀结构的支撑座包括螺纹装配在阀体上的顶杆安装体，顶杆安装体具有中心孔和偏心孔，所述偏心孔供液体通过，所述支撑部为螺纹装配在中心孔中的顶杆，顶杆用于支撑对应的压簧。通过顶杆来支撑压簧，结构更加简单。

进一步地，所述顶杆中背向对应压簧的一端设有扳拧头，扳拧头用于与扳拧工具配合以对顶杆进行旋转。扳拧头便于扳拧工具对顶杆进行转动调整。

进一步地，阀体上端设有与上接头相连的上接头螺纹段，阀体下端设有与下接头相连的下接头螺纹段，所述上接头螺纹段、下接头螺纹段均为内螺纹段或均为外螺纹段。

本实用新型的防溢注灰管柱的技术方案是：一种防溢注灰管柱，包括油管以及与油管相连的防溢注灰阀，防溢注灰阀包括与油管相连的上接头，防溢注灰阀还包括设于上接头下端的阀体以及设于阀体下端的下接头，下接头用于连接下方的油管，下接头用于通过井底与油套环空相连，阀体中并行布置有上下贯通阀体的第一通道和第二通道，第一通道、第二通道均与上接头以及下接头连通，第一通道内设有第一单向阀结构，第一单向阀结构用于控制液体自上向下的单向导通；第二通道内设有第二单向阀结构，第二单向阀结构用于实现液体自下向上的单向导通，所述第二单向阀结构具有设定的开启压力，以在井内溢流时封闭、在井内反洗时开启。

有益效果：两个单向阀结构均与下接头相连通，下接头通过井底与油套环空相连，使用时，水泥浆、清水能够经第一单向阀、下接头进入井内，在提升设备出现故障时，水泥浆自然也能够被反向冲洗至下接头以及第二单向阀中，从而被反洗至地面，与现有技术中反向单向阀对应井底，正向单向阀对应油套环空的方式相比，两个单向阀结构均与井底、油套环空连通，满足正洗、注水泥浆、反洗的工作需要。第二单向阀结构需要有一定的压力才能开启，能够防止溢流携带水泥浆上返。

进一步地，第一单向阀结构和第二单向阀结构均包括阀球、顶压阀球的压簧以及支撑压簧的支撑座，第一单向阀结构和第二单向阀结构中的至少一个为可调单向阀结构，可调单向阀结构中的支撑座具有用于支撑压簧的支撑部，所述支撑部沿压簧的压缩方向相对于阀体位置可调，以调节对应压簧的预紧量。可调单向阀能够根据地层情况来合理调节开启压力，适应不同的工况。

进一步地，可调单向阀结构的支撑座包括螺纹装配在阀体上的顶杆安装体，顶杆安装体具有中心孔和偏心孔，所述偏心孔供液体通过，所述支撑部为螺纹装配在中心孔中的顶杆，顶杆用于支撑对应的压簧。通过顶杆来支撑压簧，结构更加简单。

进一步地，所述顶杆中背向对应压簧的一端设有扳拧头，扳拧头用于与扳拧工具配合以对顶杆进行旋转。扳拧头便于扳拧工具对顶杆进行转动调整。

进一步地，阀体上端设有与上接头相连的上接头螺纹段，阀体下端设有与下接头相连的下接头螺纹段，所述上接头螺纹段、下接头螺纹段均为内螺纹段或均为外螺纹段。

附图说明

图1为本实用新型所提供的防溢注灰管柱使用时的示意图；

图2为图1中防溢注灰阀的结构示意图；

附图标记说明：

1、套管；2、防溢注灰管柱；3、防溢注灰阀；4、油管；5、水泥浆；6、胶木塞；100、上部地层；200、下部地层；31、上接头；32、阀体；33、下接头；34、第一通道；35、第二通道；36、第一单向阀结构；361、第一阀口；362、第一阀球；363、第一弹簧；364、挡环；37、第二单向阀结构；371、第二阀口；372、第二阀球；373、第二弹簧；374、顶杆安装体；375、顶杆；376、扳拧头；38、密封圈。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

本实用新型所提供的防溢注灰管柱的具体实施例：

如图1和图2所示，防溢注灰管柱2适用于上部地层100溢流，需要封下部地层200的工况，其中，上部地层100和下部地层200仅为统称，并不限定具体的数量。防溢注灰管柱2主要包括防溢注灰阀3和油管4。

防溢注灰阀3的结构如图2所示，防溢注灰阀3包括上接头31、阀体32和下接头33，上接头31、下接头33均为上下贯通的结构。上接头31上、下端均有内螺纹；下接头33下端有外螺纹，上端有内螺纹；阀体32上、下端均有外螺纹。上接头31、阀体32、下接头33由上向下依次螺纹相连，且在相连的部分安装有密封圈38。上接头31、下接头33在使用时均与油管4相连。

阀体32中开设有第一通道34、第二通道35，第一通道34、第二通道35均上下贯通阀体32，第一通道34、第二通道35均连通上接头31和下接头33，优选地，第一通道34和第二通道35相互平行，其他实施例中，不限定两者必须平行，主要整体延伸方向为上下延伸、保持并行即可。

第一通道34中设置有第一单向阀结构36，第一单向阀结构36能够控制液体自上向下的单向导通，也就是说，上接头31中的液体能够经第一单向阀结构36流向下接头33，下接头33中的液体无法经第一单向阀结构36流向上接头31。第二通道35中设置有第二单向阀结构37，第二单向阀结构37能够控制液体自下向上的单向导通，也就是说，下接头33中的液体能够经第二单向阀结构37流向上接头31，上接头31中的液体无法经第二单向阀结构37流向下接头33。

第一单向阀结构36为常规的单向阀结构，包括设置在第一通道34上的第一阀口361，具体加工时通过将第一通道34的内径差异化设计来形成第一阀口361，第一阀口361朝下。第一单向阀结构36还包括封闭第一阀口361的第一阀球362，以及对第一阀球362施加向上弹性力的第一弹簧363，第一弹簧363为压簧。第一单向阀结构36还包括螺纹装配在第一通道34内的挡环364，挡环364支撑第一弹簧363，挡环364中心位置有孔，供液体通过。应当说明的是，第一弹簧363与第一阀球362、挡环364之间可以仅有支撑关系而无连接关系，也可以与其中一个有连接关系，或者与第一阀球362、挡环364之间均相连，具体的连接方式通常为焊接。当液体自上向下流动且上接头31内的液体压力能够克服第一弹簧363的弹力时，液体顶推第一阀球362让开第一阀口361使上接头31和下接头33导通；当液体自上向下流动且上接头31内的液体压力不足以克服第一弹簧363的弹力，第一弹簧363顶推第一阀球362封闭第一阀口361；当液体自下向上流动时，第一阀球362在液体顶推下封闭第一阀口361。

第二单向阀结构37的结构与第一单向阀结构36的结构整体类似，其中的第二阀口371、第二阀球372、第二弹簧373的结构均与第一单向阀结构36中的相同，区别仅在于第一阀口361朝下布置、第二阀口371朝上布置。第二单向阀结构37还包括顶杆安装体374，顶杆安装体374螺纹装配在阀体32上，顶杆安装体374上开设有中心孔和偏心孔，中心孔中螺纹装配有顶杆375，顶杆375对第二弹簧373进行支撑，具体地，顶杆375与第二弹簧373焊接在一起，其他实施例中，顶杆375仅对第二弹簧373进行支撑但无连接关系。顶杆375的上端固定有扳拧头376，扳拧头376供扳拧工具(如扳手、钳子等)扳拧，以带动顶杆375进行转动。顶杆安装体374的偏心孔供液体通过，偏心孔形成顶杆安装体374上的过流通道。由于顶杆375螺纹装配在顶杆安装体374上，当旋转顶杆375时，顶杆375能够对第二弹簧373的预压缩量进行调整，从而调整第二单向阀结构37的开启压差。防溢注灰阀3在使用时，根据需要调节顶杆375的开启压差。

本实用新型使用时包括以下步骤：

(1)下油管4推胶木塞6至注水泥塞位置，并将防溢注灰阀3接在油管4上一并下井，防溢注灰阀3下入深度＝油管4下入深度-打塞后上提管柱反洗井深度。

(2)按设计量正替水泥浆5、顶替清水。

(3)套管1保持打开状态，起油管4至反洗井位置，卸掉从井内起出的防溢注灰阀3。

(4)反洗井，将多余的水泥浆5洗出。

(5)上提油管至水泥塞面100米以上候凝。

使用时，正替水泥浆5、顶替清水后由于第二单向阀结构37有设定的开启压差(由第二弹簧373的预压量决定)，井内压力不能将注入的水泥浆5沿油管4冲至地面，同样，上提油管4过程中井下水泥浆5不能被上部地层100的溢流从油管4内冲至地面，待油管4管尾提至反洗井位置时起出并卸掉防溢注灰阀3，反循环洗井可将油管4内多余的水泥浆5洗出，此时管尾已在灰面以上，井下溢流已无法将设计灰面以下水泥浆5冲出。

在提升设备故障时可从油管4、套管1的环空加压，压差超过第二单向阀结构37的开启压差时洗井液可将井下水泥浆5从油管4重新洗出至地面，防止水泥浆5固住油管4等事故发生。

在实际使用过程中，若自井底注实心水泥塞，则不需要下入胶木塞6。实际使用时，即使上提管柱后不拆卸防溢注灰阀3，正常反洗井时防溢注灰阀3也能够开启，从而将管柱内的水泥浆洗至地面。

本实施例中，挡环364形成第一单向阀结构36中用来支撑第一弹簧363的支撑座；顶杆安装体374、顶杆375形成第二单向阀结构37中用来支撑第二弹簧373的支撑座，顶杆375形成支撑座中能够相对于阀体32活动布置的支撑部。通过旋转顶杆375能够调节第二弹簧373的预紧量，从而改变第二单向阀结构37的开启压力，使得第二单向阀结构37构成可调单向阀结构。

本实施例中，阀体32上端的外螺纹用来与上接头31相连，从而形成上接头螺纹段，下端的外螺纹用来与下接头33相连，从而形成下接头螺纹段，上接头螺纹段、下接头螺纹段均为外螺纹段。其他实施例中，上接头螺纹段、下接头螺纹段均为内螺纹段；其他实施例中，上接头螺纹段、下接头螺纹段中的其中一个为内螺纹段，另一个为外螺纹段；其他实施例中，阀体32与上接头31、下接头33中的其中一个一体成型。

本实施例中，顶杆375上固定有扳拧头376，其他实施例中，将扳拧头376取消，仅保留顶杆375。

本实施例中，顶杆375构成了支撑座中的支撑部，其他实施例中，支撑座中开设有光孔，可调单向阀结构的支撑部为滑动安装在支撑座中的滑块，滑块中有孔供液体通过，待滑块调节到位后通过顶丝顶紧。

本实施例中，第二单向阀结构37为可调单向阀结构，第一单向阀结构36为固定单向阀结构，其他实施例中，两个单向阀结构均为可调单向阀结构，或者，均为固定单向阀结构。

本实用新型防溢注灰阀的具体实施例：

防溢注灰阀的结构与上述防溢注灰管柱中的防溢注灰阀结构相同，在此不再赘述。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细地说明，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不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、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 (10)

1.一种防溢注灰阀，包括用于与油管(4)相连的上接头(31)，其特征在于：还包括设于上接头(31)下端的阀体(32)以及设于阀体(32)下端的下接头(33)，下接头(33)用于连接下方的油管(4)，下接头(33)用于通过井底与油套环空相连，阀体(32)中并行布置有上下贯通阀体(32)的第一通道(34)和第二通道(35)，第一通道(34)、第二通道(35)均与上接头(31)以及下接头(33)连通，第一通道(34)内设有第一单向阀结构(36)，第一单向阀结构(36)用于控制液体自上向下的单向导通；第二通道(35)内设有第二单向阀结构(37)，第二单向阀结构(37)用于实现液体自下向上的单向导通，所述第二单向阀结构(37)具有设定的开启压力，以在井内溢流时封闭、在井内反洗时开启。

2.根据权利要求1所述的防溢注灰阀，其特征在于：第一单向阀结构(36)和第二单向阀结构(37)均包括阀球、顶压阀球的压簧以及支撑压簧的支撑座，第一单向阀结构(36)和第二单向阀结构(37)中的至少一个为可调单向阀结构，可调单向阀结构中的支撑座具有用于支撑压簧的支撑部，所述支撑部沿压簧的压缩方向相对于阀体(32)位置可调，以调节对应压簧的预紧量。

3.根据权利要求2所述的防溢注灰阀，其特征在于：可调单向阀结构的支撑座包括螺纹装配在阀体(32)上的顶杆安装体(374)，顶杆安装体(374)具有中心孔和偏心孔，所述偏心孔供液体通过，所述支撑部为螺纹装配在中心孔中的顶杆(375)，顶杆(375)用于支撑对应的压簧。

4.根据权利要求3所述的防溢注灰阀，其特征在于：所述顶杆(375)中背向对应压簧的一端设有扳拧头，扳拧头用于与扳拧工具配合以对顶杆(375)进行旋转。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的防溢注灰阀，其特征在于：阀体(32)上端设有与上接头(31)相连的上接头螺纹段，阀体(32)下端设有与下接头(33)相连的下接头螺纹段，所述上接头螺纹段、下接头螺纹段均为内螺纹段或均为外螺纹段。

6.一种防溢注灰管柱，包括油管(4)以及与油管(4)相连的防溢注灰阀(3)，防溢注灰阀(3)包括与油管(4)相连的上接头(31)，其特征在于：防溢注灰阀(3)还包括设于上接头(31)下端的阀体(32)以及设于阀体(32)下端的下接头(33)，下接头(33)用于连接下方的油管(4)，下接头(33)用于通过井底与油套环空相连，阀体(32)中并行布置有上下贯通阀体(32)的第一通道(34)和第二通道(35)，第一通道(34)、第二通道(35)均与上接头(31)以及下接头(33)连通，第一通道(34)内设有第一单向阀结构(36)，第一单向阀结构(36)用于控制液体自上向下的单向导通；第二通道(35)内设有第二单向阀结构(37)，第二单向阀结构(37)用于实现液体自下向上的单向导通，所述第二单向阀结构(37)具有设定的开启压力，以在井内溢流时封闭、在井内反洗时开启。

7.根据权利要求6所述的防溢注灰管柱，其特征在于：第一单向阀结构(36)和第二单向阀结构(37)均包括阀球、顶压阀球的压簧以及支撑压簧的支撑座，第一单向阀结构(36)和第二单向阀结构(37)中的至少一个为可调单向阀结构，可调单向阀结构中的支撑座具有用于支撑压簧的支撑部，所述支撑部沿压簧的压缩方向相对于阀体(32)位置可调，以调节对应压簧的预紧量。

8.根据权利要求7所述的防溢注灰管柱，其特征在于：可调单向阀结构的支撑座包括螺纹装配在阀体(32)上的顶杆安装体(374)，顶杆安装体(374)具有中心孔和偏心孔，所述偏心孔供液体通过，所述支撑部为螺纹装配在中心孔中的顶杆(375)，顶杆(375)用于支撑对应的压簧。

9.根据权利要求8所述的防溢注灰管柱，其特征在于：所述顶杆(375)中背向对应压簧的一端设有扳拧头，扳拧头用于与扳拧工具配合以对顶杆(375)进行旋转。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的防溢注灰管柱，其特征在于：阀体(32)上端设有与上接头(31)相连的上接头螺纹段，阀体(32)下端设有与下接头(33)相连的下接头螺纹段，所述上接头螺纹段、下接头螺纹段均为内螺纹段或均为外螺纹段。

Images