CN107916910A - 独立液控封隔器控压阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了独立液控封隔器控压阀，包括中心管、外套、单向阀、泄压装置，所述外套空套在中心管外侧且两者之间形成液控油流环空，所述中心管上端外壁设置外凸的环形台，所述外套上端连接在环形台外壁，所述环形台设置单独的轴向上液压油通道，所述外套下端开设单独的轴向下液压油通道，所述上液压油通道、下液压油通道均与液控油流环空连通，所述上液压油通道下端口连接只能向下流的单向阀，所述中心管外壁还设置有泄压装置。本发明采用内置液压油单流体设计实现液控管线内液压油流向控制，同时采用双活塞联动设计实现控压阀夹壁腔与油管通道开关控制，满足了海上液控式封隔器井下快速泄压解封的要求。

Description

独立液控封隔器控压阀

技术领域

本发明涉及海上注水井完井施工井下工具，具体地说是独立液控封隔器控压阀。

背景技术

胜利海上埕岛油田主力油藏馆陶组非均质性强、地层层间压差大、易出砂，对分层注水工艺的可靠性提出了更高的技术要求。同时，滩海油田多采用大斜度定向井开发，平台狭小，作业检修以及后续测试酸化等费用高，对分层注水工艺的长效性要求较高。目前独立液控式分层注水工艺在海上注水井中具有更大的适用性和长效性，现已得到大规模的实施应用。与该注水管柱配套的封隔器主要为独立液控扩张封隔器和独立液控压缩封隔器，起到封隔油层及大排量反洗井的作用。主要是通过独立于油管的液控管线控制井下封隔器的工作状态，在井口对液控管线打压实现封隔器坐封或对液控管线泄压实现封隔器解封。而在液压油特定的情况下，在井口对液控管线进行调压操作，受液控管线总长的影响，狭小通径的液控管线内液压油摩阻很大，尤其在泄压过程中井底的液压油压很难快速上传至井口，即井口液控管线压力为0MPa，而井下封隔器处仍承受较大的坐封压差，导致封隔器不能解封及无法进行井筒洗井施工。由此，需发明一种独立液控封隔器控压阀，在满足地面控制封隔器坐封状态的同时，实现反洗井时控压阀上方液控管线的液压油留存隔离、下方液控管线的液压油快速排出泄压，以完成井下独立液控封隔器的快速解封，为埕岛油田的高效开发和持续稳产提供技术支撑。

发明内容

本发明的目的在于提供独立液控封隔器控压阀，采用内置液压油单流体设计实现液控管线内液压油流向控制，同时采用双活塞联动设计实现控压阀夹壁腔与油管通道开关控制，满足了海上液控式封隔器井下快速泄压解封的要求。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，独立液控封隔器控压阀，包括中心管、外套、单向阀、泄压装置，所述外套空套在中心管外侧且两者之间形成液控油流环空，所述中心管上端外壁设置外凸的环形台，所述外套上端连接在环形台外壁，所述环形台设置单独的轴向上液压油通道，所述外套下端开设单独的轴向下液压油通道，所述上液压油通道、下液压油通道均与液控油流环空连通，所述上液压油通道下端口连接只能向下流的单向阀，所述中心管外壁还设置有泄压装置。

所述单向阀包括连接套、球座、钢球、小弹簧套、小弹簧，所述球座上端通过连接套连接上液压油通道下端口，所述球座具有一个贯通中心腔，球座中心腔上端口设置钢球，连接套下端口内径小于钢球的直径，钢球由下方的小弹簧顶着，小弹簧底端抵接在球座中心腔下端设置的卡台上。

所述泄压装置包括缸体、上活塞、下活塞，所述缸体套在中心管外侧且和中心管之间形成泄压腔，所述外套下端连续两侧向内缩径，形成次底端缩径段和底端缩径段，其中底端缩径段与中心管密封连接，所述下液压油通道开设在次底端缩径段上，所述次底端缩径段与中心管之间形成下活塞腔，所述下活塞设置在下活塞腔中，下活塞上端连接上活塞，所述上活塞上端伸入缸体内部的泄压腔中。

所述泄压腔中设置大弹簧，大弹簧下端连接上活塞，上端顶在缸体上端内台阶上。

所述上活塞与下活塞之间设置盘根，盘根上设置盘根压环。

所述次底端缩径段开设径向通水孔连通下活塞腔底端，所述中心管和下活塞上均开设相配合的通油孔。

所述中心管还开设泄压孔，连通至泄压腔上端位置。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明在海上注水完井工艺管柱上，通过独立的液控管线串接控压阀及各级独立液控封隔器。控压阀采用内置单流体设计，实现了在设计启动压差范围内留存隔离单流体上方液控管线的液压油，避免了液控式封隔器在下井施工过程中中途坐封磨损，同时消除了在反洗井过程中控压阀上方液控管线内液压油摩阻的影响；同时，采用设置双活塞联动体设计，借助反洗井油套环空液压力推动活塞上行并串通控压阀油流外排泄压通道，完成井下配套封隔器快速泄压解封，提高了反洗井作业时效。

附图说明

图1为本发明独立液控封隔器控压阀的结构示意图；

图2为海上独立液控式分层注水管柱示意图。

图中：中心管1、外套2、连接套3、球座4、钢球5、小弹簧6、小弹簧套7、缸体8、大弹簧9、上活塞10、盘根压环11、盘根12、下活塞13；

套管14、油管15、液控管线16、控压阀17、独立液控封隔器18、配水器19、洗井阀20、丝堵21。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

根据图1，独立液控封隔器控压阀，包括中心管1、外套2、单流体、双活塞联动体，所述外套2套在中心管1上，外套2上端与中心管1丝扣连接，外套2下端与中心管1胶圈过盈密封配合，所述单流体由连接套3、小弹簧套7、钢球5、球座4、小弹簧6组成，所述双活塞联动体由上活塞10、下活塞13、大弹簧9、缸体8组成，所述单流体与中心管1上端的液压油配钻通道丝扣连接，所述双活塞联动体套在中心管1上且缸体8与中心管1丝扣连接。

所述中心管1顶端及底端为油管扣螺纹，与完井管柱中的油管丝扣连接。

所述中心管1上端外侧为普通扣螺纹，螺纹下方设有胶圈槽且内置胶圈，中心管1与外套2上端螺纹连接且形成胶圈过盈配合。

所述中心管1上端配钻有液压油通道，该通道上方与液控管线由NPT接头连接，通道下方与单流体普通扣螺纹连接且内置胶圈形成胶圈过盈配合。

所述中心管1中间特定位置处各开有环向均布的上通水孔、下通油孔，上通水孔用于缸体8内的液体排出，下通油孔用于与下活塞13通油孔配合形成液压油油流泄压通道。

所述外套2上端为普通扣螺纹，下端内侧设有胶圈槽且内置胶圈，与中心管1形成胶圈过盈配合。

所述外套2下端轴向配钻有液压油通道，该通道下方与液控管线由NPT接头连接。

所述外套2下端设有环向均布的通水孔。

所述连接套3与小弹簧套7普通扣螺纹连接，且两件间空隙内填充有橡胶球座4。

所述小弹簧套7底端开有轴向通油孔。

所述小弹簧套7内置有钢球5、小弹簧6，且小弹簧6具有设计值的压缩力，保持在一定的启动压差下钢球5座落在球座4内密封，以阻止该控压阀上方液控管线内的液压油下行；当井口液控管线打压超过启动压差时钢球5推动小弹簧6下行，开通液压油油流通道；当井口液控管线泄压时，钢球5在小弹簧力作用下座落在球座4内密封，阻断液压油上行通道。

所述上活塞10、下活塞13普通扣螺纹连接，且上下活塞连接空隙处填充有T型盘根12、盘根压环11，且T型盘根12由螺纹扣连接压紧。

所述下活塞13下端内侧及外侧各设有两道胶圈槽，且分别与中心管1、外套2形成胶圈过盈配合。

所述下活塞13上端设有环向通油孔，下活塞13底端顶在外套2底端内侧。

所述上活塞10上端内侧及外侧各设有两道胶圈槽，且分别与中心管1、缸体8形成胶圈过盈配合。

所述上活塞10内侧胶圈与T型盘根12安装时分设在中心管1下通油孔的上下两端。

所述缸体8套在中心管1、上活塞10上，缸体8与中心管1普通扣螺纹连接，螺纹上方设有胶圈槽且内置胶圈，与中心管1形成胶圈过盈配合。

所述缸体8内壁设有阶梯台，双活塞联动体在套管液压力推动上行至阶梯台处时，保持下活塞13通油孔与中心管1下通油孔径向对正。

所述缸体8与中心管1间的环空内置大弹簧9，大弹簧9安装时具有设计值的压缩力，保持双活塞联动体底端顶在外套2底端内侧。

本发明的具体使用方法：如图1、图2所示。

完井管柱下入过程：作业现场施工时，首先将丝堵、洗井阀、各级配水器、各级独立液控封隔器、控压阀等完井工具按设计要求串接在油管上依次下入到套管内；同时用一根单独的液控管线把各级封隔器及控压阀通过NPT接头串接起来，直至井口处将液控管线连接压力表及打压装置。控压阀通过单流体隔离其上方液控管线内的液压油，避免油压下传导致封隔器在下井中途坐封。

封隔器坐封过程：在地面井口处将液控管线压力打压至设计压力值，当井口压力大于控压阀启动压力时，钢球推动小弹簧下行，单流体油流通道打开，液压油经过外套的轴向液压油通道向下进入封隔器，完成封隔器坐封，实现各油层密封分层作用。

反洗井、解封过程：在地面井口处将液控管线压力泄压至0MPa，控压阀单流体内钢球座落在橡胶球座内密封，将控压阀上方液控管线的液压油与其下方的油流隔离，消除了控压阀上方液压油的摩阻影响。同时油套环空内的反洗液压通过外套下端的通水孔进入控压阀推动活塞上行，直至下活塞通油孔与中心管下通油孔径向对正，使流入油管内的泄压通道串通，井下封隔器内的高压油通过该泄压通道外排入油管内，直至控压阀下方液控管线内的液压油压与对应位置处油管内的液压平衡，此时井下各级封隔器胶筒解封完全，然后反洗液经过井下的洗井阀进入油管管柱内完成大排量反洗井。洗井结束，双活塞受大弹簧弹力下行至原位，泄压通道同时关闭。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (7)

1.独立液控封隔器控压阀，其特征在于，包括中心管、外套、单向阀、泄压装置，所述外套空套在中心管外侧且两者之间形成液控油流环空，所述中心管上端外壁设置外凸的环形台，所述外套上端连接在环形台外壁，所述环形台设置单独的轴向上液压油通道，所述外套下端开设单独的轴向下液压油通道，所述上液压油通道、下液压油通道均与液控油流环空连通，所述上液压油通道下端口连接只能向下流的单向阀，所述中心管外壁还设置有泄压装置。

2.根据权利要求1所述的独立液控封隔器控压阀，其特征在于，所述单向阀包括连接套、球座、钢球、小弹簧套、小弹簧，所述球座上端通过连接套连接上液压油通道下端口，所述球座具有一个贯通中心腔，球座中心腔上端口设置钢球，连接套下端口内径小于钢球的直径，钢球由下方的小弹簧顶着，小弹簧底端抵接在球座中心腔下端设置的卡台上。

3.根据权利要求1所述的独立液控封隔器控压阀，其特征在于，所述泄压装置包括缸体、上活塞、下活塞，所述缸体套在中心管外侧且和中心管之间形成泄压腔，所述外套下端连续两侧向内缩径，形成次底端缩径段和底端缩径段，其中底端缩径段与中心管密封连接，所述下液压油通道开设在次底端缩径段上，所述次底端缩径段与中心管之间形成下活塞腔，所述下活塞设置在下活塞腔中，下活塞上端连接上活塞，所述上活塞上端伸入缸体内部的泄压腔中。

4.根据权利要求3所述的独立液控封隔器控压阀，其特征在于，所述泄压腔中设置大弹簧，大弹簧下端连接上活塞，上端顶在缸体上端内台阶上。

5.根据权利要求3所述的独立液控封隔器控压阀，其特征在于，所述上活塞与下活塞之间设置盘根，盘根上设置盘根压环。

6.根据权利要求3所述的独立液控封隔器控压阀，其特征在于，所述次底端缩径段开设径向通水孔连通下活塞腔底端，所述中心管和下活塞上均开设相配合的通油孔。

7.根据权利要求6所述的独立液控封隔器控压阀，其特征在于，所述中心管还开设泄压孔，连通至泄压腔上端位置。