一種可設(shè)定壓力的脈沖解堵控制閥的制作方法
【專利摘要】一種可設(shè)定壓力的脈沖解堵控制閥。主要為了解決抽油機(jī)井中油層到井筒的過流通道易發(fā)生堵塞的問題。其特征在于：該裝置由主閥體、主閥芯、調(diào)壓螺釘、主閥芯下接頭、針閥體、調(diào)壓彈簧、針閥芯、主閥座等組成，主閥體為整個裝置的外部結(jié)構(gòu)，在主閥體內(nèi)腔中主要包含主閥芯、主閥芯下接頭和主閥座三部分，在主閥芯下接頭內(nèi)腔中，有管狀的針閥體，在針閥體中有調(diào)壓螺釘、調(diào)壓彈簧和錐形頭的針閥芯，在調(diào)壓螺釘與針閥芯之間固定調(diào)壓彈簧；沿垂直方向貫穿調(diào)壓螺釘開有若干過流孔。利用本裝置能夠使采油井筒產(chǎn)生負(fù)壓，并利用負(fù)壓周期性的產(chǎn)生壓力脈沖，進(jìn)而對井筒近井地帶的通道產(chǎn)生解堵作用，從而起到增加油井產(chǎn)量的作用。
【專利說明】一種可設(shè)定壓力的脈沖解堵控制閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于采油領(lǐng)域中的井下工具落。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油開采領(lǐng)域中，人工舉升常用的幾種舉升方式包括:抽油機(jī)+抽油泵、螺桿泵、潛油電泵等。相對抽油機(jī)+抽油泵的組合，螺桿泵和潛油電泵因?yàn)槟軌虺掷m(xù)舉升提液，能夠在井筒內(nèi)產(chǎn)生一定的負(fù)壓效果，促使油層流體流入井筒，所以不容易發(fā)生通道堵塞。而在抽油機(jī)+抽油泵的這種組合模式下，由于工作時是往復(fù)運(yùn)動，工作行程短，造成負(fù)壓的效果非常微弱，導(dǎo)致從油藏到井筒的通道非常容易堵塞。為了治理堵塞，油田利用機(jī)械振動、超聲波等方式對近井的通道進(jìn)行解堵作業(yè)，需要花費(fèi)大量費(fèi)用，而且目前的效果不佳。為了形成負(fù)壓效果，解決近井通道堵塞的問題，國內(nèi)外目前已經(jīng)有過一些嘗試，如將抽油泵下入到封隔器下部，使封隔器下部的生產(chǎn)套管形成一個密閉空間。當(dāng)抽油泵往復(fù)工作時，即對此密閉空間的液體進(jìn)行抽汲，當(dāng)空間內(nèi)液量減少時，抽油泵的往復(fù)抽汲可對油層到井筒的通道產(chǎn)生負(fù)壓作用。但是這種設(shè)計(jì)存在以下一些問題，導(dǎo)致其實(shí)施性較差:一方面抽油泵的下入深度不好控制，要保證泵有一定沉沒度，不會發(fā)生抽干的現(xiàn)象；另一方面，作業(yè)難度大，抽油泵和封隔器在一趟管柱上，下入時要實(shí)現(xiàn)封隔器的坐封工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)過程中相應(yīng)的檢泵作業(yè)工藝也很復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中所提到的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可設(shè)定壓力的脈沖解堵控制閥，該種脈沖解堵控制閥可以在采油過程中產(chǎn)生壓力脈沖，對從油層到井筒的過流通道產(chǎn)生振動解堵的效果，同時不用改變采油管柱結(jié)構(gòu)，減少作業(yè)難度。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:該種可設(shè)定壓力的脈沖解堵控制閥，具有主閥體和主閥座，主閥體和主閥座之間通過螺紋連接，通過主閥座密封圈實(shí)現(xiàn)密封，其獨(dú)特之處在于:
主閥體為空心的圓柱體，所述圓柱體內(nèi)有兩個通過環(huán)形內(nèi)擋沿分隔開的直徑不同的圓形空腔，分別為上端空腔和下端空腔；所述環(huán)形內(nèi)擋沿的上表面為一個向上隆起的錐面，在所述下端空腔的外表面開有若干出液孔；
所述主閥芯為傘狀結(jié)構(gòu)；在主閥芯傘桿內(nèi)部有呈T形貫穿的孔道，所述孔道在主閥芯傘桿的頂端具有左右兩個開口和一個向上的開口，所述向上的開口連接到主閥芯傘面的下表面中央處，以使得液體可以通過所述孔道傳遞到所述上端空腔內(nèi)；主閥芯傘面的下表面具有一個下部倒錐面，在錐面的邊緣處放置第一密封圈；所述主閥芯傘桿底部圓柱體外壁開有外螺紋；
從所述上端空腔經(jīng)由環(huán)形內(nèi)擋沿插入主閥芯，主閥芯傘桿的尾部伸至所述下端空腔內(nèi)，其中，主閥芯與所述內(nèi)擋沿的軸向接觸面通過第二密封圈實(shí)現(xiàn)密封，與所述內(nèi)擋沿的徑向接觸面通過第一密封圈實(shí)現(xiàn)密封；
所述脈沖解堵控制閥還包括主閥芯下接頭和針閥體；主閥芯下接頭的外表面為階梯狀圓柱體，所述主閥芯下接頭內(nèi)的通孔由三段直徑不同的內(nèi)孔組成，在所述上、下兩段內(nèi)孔的內(nèi)壁開有內(nèi)螺紋，其中，所述上段內(nèi)孔用于連接主閥芯的傘桿底部，所述下段內(nèi)孔用于連接針閥體；
針閥體的頂端位于主閥芯下接頭內(nèi)的傘桿底部，且該頂端與傘桿內(nèi)的安置空腔之間存在間隙，所述安置空腔與所述主閥芯下接頭內(nèi)的呈T形貫穿的孔道相連通；針閥體的外表面為階梯狀圓柱體，內(nèi)腔被隔板分為上下兩部分，所述隔板的中央開有供針閥芯的尖端配合插入的小孔，針閥芯為錐形體；在針閥體上部內(nèi)腔的內(nèi)表面開有內(nèi)螺紋，通過螺紋連接調(diào)壓螺釘，在針閥體底部階梯段的外表面開有外螺紋，用于連接主閥芯下接頭；位于針閥體的內(nèi)腔中，在調(diào)壓螺釘?shù)南露伺c針閥芯的上端之間固定有調(diào)壓彈簧；沿垂直方向貫穿調(diào)壓螺釘開有若干過流孔；
主閥芯下接頭的底端配合插入主閥座的內(nèi)通孔中，在主閥座的內(nèi)通孔和外表面存在二處密封結(jié)構(gòu)，分別放置主閥芯下接頭密封圈和主閥座密封圈。
[0005]本發(fā)明具有如下有益效果:本種脈沖解堵控制閥安裝在井筒中后，隨著上部抽油泵的抽汲作用，動液面逐漸下降，采油泵上部的液體和氣體壓力也隨之降低，即封隔器上部的負(fù)壓逐漸增大，當(dāng)負(fù)壓增大到脈沖解堵控制閥內(nèi)針閥芯設(shè)定的打開壓差時，封隔器下部液體進(jìn)入針閥芯，急速推動主閥芯、主閥芯下接頭等部件的組合結(jié)構(gòu)向上運(yùn)動，產(chǎn)生壓力脈沖，封隔器下部液體急速通過脈沖解堵控制閥上的過流孔補(bǔ)給到上部，使液面又恢復(fù)到初始高度。在此過程中，碎葉井筒內(nèi)液體壓力的平衡，脈沖解堵控制閥在重力的作用下緩慢復(fù)位。隨著抽油泵的抽汲作用，脈沖解堵控制閥可以周期性的產(chǎn)生壓力脈沖，進(jìn)而對井筒近井地帶的通道產(chǎn)生解堵作用，從而起到增加油井產(chǎn)量的作用。本種脈沖解堵控制閥可以在不改變原有采油管柱結(jié)構(gòu)的條件下完成管道解堵，施工成本低，作業(yè)難度小。
[0006]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的三維立體結(jié)構(gòu)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖2是圖1去掉標(biāo)號后的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖3是本發(fā)明沿垂向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖4是本發(fā)明安裝在井筒內(nèi)的工作狀態(tài)示意圖。
[0010]圖中1-主閥體，2-主閥芯，3-第一密封圈，4-第二密封圈，5-調(diào)壓螺釘，6-主閥芯下接頭，7-針閥體，8-調(diào)壓彈簧，9-針閥芯，10-主閥芯下接頭密封圈，11 -主閥座，12-主閥座密封圈，13-生產(chǎn)套管，14-油管，15-抽油泵，16-脈沖解堵控制閥，17-井下封隔器，18-出液孔，19-油井動液面，20-套管射孔，21-油層。
[0011]【具體實(shí)施方式】:
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
由圖1至圖3所示，該種可設(shè)定壓力的脈沖解堵控制閥，具有主閥體I和主閥座11，主閥體I和主閥座11之間通過螺紋連接，通過主閥座密封圈12實(shí)現(xiàn)密封，其中，如圖所示，主閥體I為空心的圓柱體，所述圓柱體內(nèi)有兩個通過環(huán)形內(nèi)擋沿分隔開的直徑不同的圓形空腔，分別為上端空腔和下端空腔；所述環(huán)形內(nèi)擋沿的上表面為一個向上隆起的錐面，在所述下端空腔的外表面開有若干出液孔18。該錐面起兩個作用:一是密封，二避免介質(zhì)在此處堆積，影響密封。如果是平面可以起到密封作用，但容易造成介質(zhì)堆積，影響密封效果。
[0012]所述主閥芯2為傘狀結(jié)構(gòu)；在主閥芯2傘桿內(nèi)部有呈T形貫穿的孔道，所述孔道在主閥芯2傘桿的頂端具有左右兩個開口和一個向上的開口，所述向上的開口連接到主閥芯2傘面的下表面中央處，以使得液體可以通過所述孔道傳遞到所述上端空腔內(nèi)；主閥芯2傘面的下表面具有一個下部倒錐面，在錐面的邊緣處放置第一密封圈3 ;所述主閥芯2傘桿底部圓柱體外壁開有外螺紋。在這里設(shè)置這個呈T形貫穿的孔道的目的在于，當(dāng)達(dá)到針閥芯設(shè)定打開壓差時，針閥芯打開，下部液體的壓力通過針閥芯、調(diào)壓螺釘上沿垂向貫穿的過流孔、呈T形貫穿的孔道傳遞到主閥芯的傘形下表面上。
[0013]如圖，從所述上端空腔經(jīng)由環(huán)形內(nèi)擋沿插入主閥芯2，主閥芯2傘桿的尾部伸至所述下端空腔內(nèi)，其中，主閥芯2與所述內(nèi)擋沿的軸向接觸面通過第二密封圈4實(shí)現(xiàn)密封，與所述內(nèi)擋沿的徑向接觸面通過第一密封圈3實(shí)現(xiàn)密封。
[0014]如圖，脈沖解堵控制閥還包括主閥芯下接頭6和針閥體7 ;主閥芯下接頭6的外表面為階梯狀圓柱體，所述主閥芯下接頭內(nèi)的通孔由三段直徑不同的內(nèi)孔組成，在所述上、下兩段內(nèi)孔的內(nèi)壁開有內(nèi)螺紋，其中，所述上段內(nèi)孔用于連接主閥芯2的傘桿底部，所述下段內(nèi)孔用于連接針閥體7。
[0015]針閥體7的頂端位于主閥芯下接頭6內(nèi)的傘桿底部，且該頂端與傘桿內(nèi)的安置空腔之間存在間隙，所述安置空腔與所述主閥芯下接頭內(nèi)的呈T形貫穿的孔道相連通；針閥體7的外表面為階梯狀圓柱體，內(nèi)腔被隔板分為上下兩部分，所述隔板的中央開有供針閥芯9的尖端配合插入的小孔，針閥芯9為錐形體；在針閥體7上部內(nèi)腔的內(nèi)表面開有內(nèi)螺紋，通過螺紋連接調(diào)壓螺釘5，在針閥體7底部階梯段的外表面開有外螺紋，用于連接主閥芯下接頭6 ;位于針閥體7的內(nèi)腔中，在調(diào)壓螺釘5的下端與針閥芯9的上端之間固定有調(diào)壓彈簧8 ;沿垂直方向貫穿調(diào)壓螺釘5開有若干過流孔。具體實(shí)施時，調(diào)壓螺釘通過螺紋連接在針閥體上，上緊后通過調(diào)壓彈簧壓緊針閥芯，壓緊程度的調(diào)整通過選擇不同剛度的彈簧，另外就是調(diào)整調(diào)壓螺釘，控制針閥芯的壓緊程度，其實(shí)現(xiàn)的壓緊效果(或者說對下部流體的密封能力)可以在實(shí)驗(yàn)室中測量。
[0016]主閥芯下接頭6的底端配合插入主閥座11的內(nèi)通孔中，在主閥座11的內(nèi)通孔和外表面存在二處密封結(jié)構(gòu)，分別放置主閥芯下接頭密封圈10和主閥座密封圈12。
[0017]在本種控制閥內(nèi)，假設(shè)當(dāng)內(nèi)部針閥等結(jié)構(gòu)不存在時，此時控制閥的利用主閥芯上端面和主閥芯下接頭的下端面的液壓力平衡來控制閥體打開的壓差。由于主閥芯上端面的面積比主閥芯下接頭的下端面的面積大得多，因此只有當(dāng)兩個端面上液壓力的比值小于面積比的倒數(shù)時，作用在主閥芯下接頭的下端面上的力才大于主閥芯上端面的力，在合力作用下主閥芯和主閥芯下接頭的組合件才會向上運(yùn)動打開主閥?？梢姰?dāng)內(nèi)部針閥結(jié)構(gòu)不存在時，該壓力控制閥是一個在固定壓差條件下打開的結(jié)構(gòu)。
[0018]由于在本種控制閥內(nèi)部設(shè)計(jì)了由調(diào)壓螺釘、針閥體、調(diào)壓彈簧和針閥芯等構(gòu)成的針閥結(jié)構(gòu)，利用針閥的先導(dǎo)作用，可以通過調(diào)整調(diào)壓彈簧的剛度、調(diào)壓螺釘?shù)膲壕o程度確定針閥芯的打開壓差。當(dāng)達(dá)到針閥芯設(shè)定打開壓差時，針閥芯打開，下部液體的壓力通過針閥芯、調(diào)壓螺釘上的過流孔、主閥芯上的T形孔道傳遞到主閥芯的傘形下表面，而主閥芯上端面和傘形下表面在垂直方向上的投影面積是一樣的，這時通過針閥芯的這個壓力給傘形下表面的軸向力要大于主閥芯上端面上軸向力，從而急速推動主閥芯、主閥芯下接頭等部件的組合結(jié)構(gòu)向上運(yùn)動直至主閥芯下接頭的上端面碰撞到主閥體。
[0019]圖4是本種脈沖解堵控制閥的安裝示意圖，如圖所示，圖中標(biāo)號13為生產(chǎn)套管，14為油管，15為抽油泵，16為脈沖解堵控制閥，17為井下封隔器，19為油井動液面，20為套管射孔，21為油層。
[0020]其中，脈沖解堵控制閥通過螺紋等連接結(jié)構(gòu)連接在井下封隔器上。使用時，由于初始壓力狀態(tài)平衡，脈沖解堵控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)；隨著上部抽油泵的抽汲作用，動液面逐漸下降，封隔器上部的負(fù)壓逐漸增大(可以理解為隨著采油泵的抽吸，液面高度降低，同時采油泵上部的液體和氣體壓力也隨之降低，即所謂負(fù)壓增大)，當(dāng)負(fù)壓增大到圖1所示針閥芯設(shè)定打開壓差時，封隔器下部液體進(jìn)入針閥芯，急速推動主閥芯、主閥芯下接頭等部件的組合結(jié)構(gòu)向上運(yùn)動，產(chǎn)生壓力脈沖，封隔器下部液體急速通過脈沖解堵控制閥上的出液孔18補(bǔ)給到上部，使液面又恢復(fù)到初始高度。在此過程中，隨著井筒內(nèi)液體壓力的平衡，脈沖解堵控制閥在重力的作用下緩慢復(fù)位。隨著抽油泵的抽汲作用，脈沖解堵控制閥可以周期性的產(chǎn)生壓力脈沖，并進(jìn)而對井筒近井地帶的通道產(chǎn)生解堵作用。
【權(quán)利要求】
1.一種可設(shè)定壓力的脈沖解堵控制閥，具有主閥體(I)和主閥座(11)，主閥體(I)和主閥座(11)之間通過螺紋連接，通過主閥座密封圈(12)實(shí)現(xiàn)密封，其特征在于: 主閥體(I)為空心的圓柱體，所述圓柱體內(nèi)有兩個通過環(huán)形內(nèi)擋沿分隔開的直徑不同的圓形空腔，分別為上端空腔和下端空腔；所述環(huán)形內(nèi)擋沿的上表面為一個向上隆起的錐面，在所述下端空腔的外表面開有若干出液孔(18)； 所述主閥芯(2)為傘狀結(jié)構(gòu)；在主閥芯(2)傘桿內(nèi)部有呈T形貫穿的孔道，所述孔道在主閥芯(2)傘桿的頂端具有左右兩個開口和一個向上的開口，所述向上的開口連接到主閥芯(2)傘面的下表面中央處，以使得液體可以通過所述孔道傳遞到所述上端空腔內(nèi)；主閥芯(2)傘面的下表面具有一個下部倒錐面，在錐面的邊緣處放置第一密封圈(3);所述主閥芯(2)傘桿底部圓柱體外壁開有外螺紋； 從所述上端空腔經(jīng)由環(huán)形內(nèi)擋沿插入主閥芯(2)，主閥芯(2)傘桿的尾部伸至所述下端空腔內(nèi)，其中，主閥芯(2)與所述內(nèi)擋沿的軸向接觸面通過第二密封圈(4)實(shí)現(xiàn)密封，與所述內(nèi)擋沿的徑向接觸面通過第一密封圈(3)實(shí)現(xiàn)密封； 所述脈沖解堵控制閥還包括主閥芯下接頭(6)和針閥體(7);主閥芯下接頭(6)的外表面為階梯狀圓柱體，所述主閥芯下接頭內(nèi)的通孔由三段直徑不同的內(nèi)孔組成，在所述上、下兩段內(nèi)孔的內(nèi)壁開有內(nèi)螺紋，其中，所述上段內(nèi)孔用于連接主閥芯(2)的傘桿底部，所述下段內(nèi)孔用于連接針閥體(7); 針閥體(7)的頂端位于主閥芯下接頭(6)內(nèi)的傘桿底部，且該頂端與傘桿內(nèi)的安置空腔之間存在間隙，所述安置空腔與所述主閥芯下接頭內(nèi)的呈T形貫穿的孔道相連通；針閥體(7)的外表面為階梯狀圓柱體，內(nèi)腔被隔板分為上下兩部分，所述隔板的中央開有供針閥芯(9)的尖端配合插入的小孔，針閥芯(9)為錐形體；在針閥體(7)上部內(nèi)腔的內(nèi)表面開有內(nèi)螺紋，通過螺紋連接調(diào)壓螺釘(5)，在針閥體(7)底部階梯段的外表面開有外螺紋，用于連接主閥芯下接頭(6);位于針閥體(7)的內(nèi)腔中，在調(diào)壓螺釘(5)的下端與針閥芯(9)的上端之間固定有調(diào)壓彈簧(8);沿垂直方向貫穿調(diào)壓螺釘(5)開有若干過流孔； 主閥芯下接頭(6 )的底端配合插入主閥座(11)的內(nèi)通孔中，在主閥座(11)的內(nèi)通孔和外表面存在二處密封結(jié)構(gòu)，分別放置主閥芯下接頭密封圈(10)和主閥座密封圈(12)。
【文檔編號】E21B34/08GK104047570SQ201410261895
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】馬春陽, 李曉麗, 夏法鋒, 楊蕊, 于心瀧, 劉濱瑜 申請人:東北石油大學(xué)