双向常通式可排砂球型单流阀 本发明涉及一种石油开采中使用的单流阀,特别是与井下工具配套使用的一种双向常通式球型单流阀。
在石油开采中使用液压坐封的封隔器时,通常在封隔器下方配合使用球型单流阀,目的是:从油管向下注入液体时,单流阀能密封憋压,使封隔器坐封,当油井正常生产时单流阀又能允许地层产出液通过。
现有的球型单流阀如图1所示,是中心直通式的。它有一个明显的缺点,就是球体投入后始终落座于阀口上,处于单向封闭状态,由此在生产中造成两个突出的问题:
一是正常生产时球体阻挡流道,产出液通过时流阻较大,影响产液量。
二是油井中出的地层砂不能通过阀口落入井底,在油井出砂严重时或油井因故停抽时,沉砂下落容易造成砂埋单流阀,使油井被迫停产上修。
本发明的目的就是要克服现有单流阀的缺点,实现一种注入液流时能密封憋压,正常生产时球体不挡阀口,流道双向常通的单流阀。
本发明是通过以下技术措施实现的。
在由上接头、壳体、下接头、导流体、阀体、阀底、球体和密封件组成的双向常通式可排砂球型单流阀中,阀底、阀体、导流体从下至上依次置于壳体内,由上接头将其紧固在壳体中,导流体、阀体和阀底之间构成阀腔,球体落于阀腔内,下行液流须经过导流体上的导流道进入阀腔,再经阀底上的阀口和阀底流道流出阀腔外;阀底含有坡面、坡谷、阀口和阀底流道,阀口开在坡面上,位置高于坡谷,阀底流道从阀口向下贯穿阀底,坡谷呈圆弧形与坡面和阀体内壁衔接,球体平时落于坡谷最低处,不挡阀口;导流体上有一贯通的导流道,它下段的轴线方向,即下行液流的射流方向,指向位于坡谷的球体背向阀口的一侧;球体在阀底上有两个稳定地停留位置,一是坡谷,二是阀口,在需要密封憋压时,从油管向下泵入液体,液流在导流道的引导下射向位于坡谷的球体背向阀口的一侧,液流在坡谷与阀体内壁的圆滑过渡处被迫改变方向时,冲击球体从坡谷爬上坡面,移入阀口,切断阀底流道,实现单向密封;油井生产时,上行液流通过阀底流道时能推开球体脱离阀口,球体依重力落回坡谷最低处,保持流道双向常通。
由于采取了上述技术措施,本发明既保持了现有单流阀能单向密封憋压的功能,又克服了现有单流阀的缺点,实现了油井生产时球体不挡阀口,流道双向常通的目的,可减小产出液通过单流阀的阻力,有利于增加产量,并能使沉砂通过阀口落入井底,避免砂埋单流阀,有利于减少修井作业,节省修井费用,增加采油时率,延长油井的生产周期。
附图说明:
图1是现有的中心直通式球型单流阀结构示意图;
图2是双向常通式可排砂球型单流阀结构示意图;
图3是图2中A-A剖面的剖面图。
下面结合图2和图3说明本发明的技术细节:
双向常通式可排砂球型单流阀含有球体(13)上接头(1)、壳体(2)、下接头(6)、导流体(3)、阀体(4)、阀底(12)和密封件;阀底(12)、阀体(4)和导流体(3)从下至上依次置于壳体(2)内,阀体(4)的两端嵌入阀底(12)和导流体(3)的配合端面实现圆周定位,由上接头(1)将它们紧固在壳体(2)中;导流体(3)、阀体(4)和阀底(12)之间构成阀腔(5),球体(13)落于阀腔内;阀底(12)含有坡面(7)、坡谷(11)、阀口(8)和阀底流道(10),阀口(8)开在坡面(7)上,位置高于坡谷(11),阀底流道(10)从阀口(8)向下贯通阀底(12),坡谷(5)呈圆弧形与坡面和阀体内壁衔接,球体(13)平时落于坡谷(11)上,不挡阀口(8);导流体(3)含有一贯通的导流道(15),它下段的轴线方向,即下行液流(14)的射流方向,指向位于坡谷(11)的球体(13)背向阀口(8)的一侧;球体(13)在阀底(12)上有两个稳定的停留位置,一是坡谷(11),二是阀口(8),球体(13)在下行液流(14)的冲击下从坡谷(11)移入阀口(8),切断阀底流道,实现单向密封,上行液流(9)通过阀底流道(10)时,推开球体(13)脱离阀口(8)落回坡谷(11),保持流道双向常通。
球体(13)既可以安装于阀腔(5)内,也可以是一个独立的零件,在需要时从油管投入,经导流道(15)进入阀腔(5);这样不投入球体(13)时可保证油井管柱上下畅通,以便于从油管向下注入液体洗井,投入球体(13)时可实现油管内密封憋压。
在导流道(15)的上端还可以有一个上阀口(16),如果投入大于导流道(15)的大径球体(17)时,可落座于上阀口(16),实现密封憋压,使本阀兼有“中心直通式球型单流阀”的工作模式,供使用者选择。
为了便于球体(13)的爬坡与复位,坡面(7)的坡角在30°±15°的范围内比较适宜。
由阀体(4)围成的阀腔(5)的横截面形状可以是圆形的也可以是扁圆形的,扁圆形的比圆形的更有利于约束下行液流(14)更集中的冲击位于坡谷(11)的球体(13),使球体在较小的液流冲击下就能移入阀口(8)。
在阀腔(5)内还可以有一个偏重的挡球块(19)通过销轴(18)铰链在导流体(3)的下方,挡球块的小端挡住部分导流道(15);球体(13)从导流道(15)下行时能推动挡球块(19)转动,进入阀腔(5);挡球块(19)的重心偏向大端一侧,能使它自动复位;当球体从阀腔(5)上行时,挡球块(19)的小端能阻挡球体进入导流道(15)。
球体(13)、导流体(3)、阀体(4)、阀底(12)和由它们构成的导流道(15)、阀腔(5)、阀口(8)和阀底流道(10)是可以完成本阀功能的一个独立的系统,亦可作为部件安装于封隔器等其他井下工具的适当部位。
在实际应用时,只须将本阀通过上接头(1)和下接头(6)接到油井管柱上下入井中,在需要对油管憋压时,从油管投入球体,用泵车向油管内注入液流,本阀将在液流冲击下密封憋压,待压力上升至预定值时停泵即可。在油井生产时,上行液流会自动推开球体回到坡谷,保持流道双向常通。