CN108180000B - 一种自动控制的防返吐单向注水阀 - Google Patents

Abstract

一种自动控制的防返吐单向注水阀，属于注水阀技术领域。其特征在于：包括上接头（1）、下接头（5）和阀体（3），上接头（1）与下接头（5）之间安装阀体（3），所述的阀体（3）分为内外套装的内筒（301）和外筒（302），阀球（2）安装在内筒（301）内腔，内筒（301）底部连接阀座（7）。本发明的阀门开度通过阀球所受水力自动调节，在无压差节流状态下注水，停注后，依靠阀球自身重力回落至阀座，根据水力和阀球自身重力，达到阀门开度自动控制。出液口处设置喷管，在促进液体运输的同时能够有效减少停注后液体对内筒及阀球的压力，从而有效的形成压差，在喷管的作用下实现防返吐，彻底防止液体倒流，节流损失小，压损小。

Description

一种自动控制的防返吐单向注水阀

技术领域

一种自动控制的防返吐单向注水阀，属于注水阀技术领域。

背景技术

目前油田应用的分层注水工艺管柱配套的配水器是将油管内来水注入地层，常用配水器有偏心和空心式2种，对于高压注水层，采用偏心式配水器时，由于配水器从内向外和从外向内均能过水，无防返吐功能，停注后地层高压返吐出的污物容易造成出水孔堵塞，影响后期注水和管柱寿命，而空心式配水器外部具有节流阀，只能从内向外单向过水，但是注水时节流是通过人工手动控制，需要克服大量阀嘴节流，造成来水压力损失，尤其是对于高压注水层，压力损失将造成地层吸水量下降，不利于高压层的注水开发。

目前针对上述问题，主要有以下几种技术方案：

方案一：中国专利CN106468155A公开了一种“无节流单向注水阀”。所述防返吐是指依靠球阀自身重力实现注水通道的开启和关闭，在无压损条件下对高压层注水。该方法没有考虑到阀球及内筒所受冲击等，实质上并不能使其具有优良的防返吐功能。

方案二：中国专利CN103196261A.公开了一种安装在家用空调的连接管和主毛细管之间用于控制制冷剂单向导通的节流单向阀，该节流阀包括：阀体，设有节流端口和导通端口；阀座，安装在阀体的内部，具有阀座腔体，阀座与阀体之间缩颈密封连接，阀座的腰部设有复数个通孔；以及阀芯，安装在阀座腔体内，用于沿着阀座腔体来回滑动以堵塞或者远离通孔，具有阀芯头和贯穿阀芯的节流孔，其中，阀座端部设有节流开口，阀体和阀座之间具有流道，参与制冷制冷剂由导通端口输入，阀芯被推离通孔，从阀座腔体中经由通孔流出，通过流道后，从节流端口输出；参与制热由节流端口输入，从节流开口进入阀座腔体，阀芯堵塞通孔，经由节流孔进行辅助节流，并从导通端口输出。与所述防返吐自动控制节流阀在目标功能和工作原理方面完全不同。

方案三：CN203614841U实用新型专利[3]设计了一种单向节流阀，涉及流量控制领域，解决了现有技术结构复杂，易堵塞的问题。其包括阀体和套接在阀体上的阀套，阀体内设有贯通的阀腔，阀腔中设有单向控制的阀芯，阀套和阀体之间设有节流口，当流体从节流方向流动时，旋动阀套，可改变节流口的节流面积，从而控制流体的流量，当流体反向流动时，阀芯开启，实现流体的单向流通。该节流阀在工艺结构上设计简单，加工组装方便；节流控制方式简单易行，可实现连续的流量调节，并且在流体正向流动时，经过阀体和阀套之间节流口处的流体可对节流阀起到自净化作用，在实现流体单向流通的同时还可有效的防止节流阀堵塞，延长了使用寿命。所述防返吐自动控制阀是自动控制流量，二者具有本质上的不同。

方案二和方案三所述节流阀，是通过节流阀来调节流量，在高压注水层，会造成来水压力损失，进而造成地层吸水量下降。显然这类节流阀不利于高压层的注水开发。还有部分其他文献中记载了其他的技术方案，但均在高压大流量系统中存在较大的冲击，具有较大的压力损失。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种压力损失小，阀门开度自动控制的，实现井下高压层在压力损失小的条件下的注入和停注后的地层返吐的自动控制的防返吐单向注水阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动控制的防返吐单向注水阀，其特征在于：包括上接头、下接头和阀体以及安装在阀体内的阀球，上接头与下接头之间安装阀体，所述的阀体分为内外套装的内筒和外筒，内筒和外筒之间留有流通腔，阀球安装在内筒内腔，内筒底部连接阀座，内筒上开设有径向开设的通孔，通过该通孔联通内筒的内腔与所述流通腔，阀体上设有水平设置的出液口，出液口上设有喷管。

本发明改变了传统的注水单向阀的结构及阀门开度方式，阀门开度通过阀球所受水力自动调节，正常注水状态下，阀球被水力推至出水孔上端，在无压差节流状态下注水，停注后，依靠阀球自身重力回落至阀座，根据水力和阀球自身重力，达到阀门开度自动控制。出液口处设置喷管，起增速降压作用，喷管前后形成压差，在促进液体运输的同时能够有效减少停注后液体对内筒及阀球的压力，从而有效的形成压差，在喷管的作用下实现防返吐，同时依靠阀球所受水力实现阀门开度的自动控制，彻底防止液体倒流，具有设计灵活、成本低等优点，而且同时实现自动控制阀门开度，节流损失小，压损小等目的。

所述的内筒为倒置的U型设置，内筒内顶部设有椭球面，所述的阀座的顶面为同弧度的椭球面。阀座工作部分为椭球形，以保证阀座与阀球接触不为点接触，内筒开设径向贯通的通孔用于连通内筒内腔和内外筒之间的通道，保证流体正常流通。

所述的阀座的顶面开口直径小于所述阀球的直径。

所述的阀球为球形或椭球形。

所述的内筒下部与阀座之间设有短节，内筒通过短节联通阀座。

所述的阀座的外部设有限位环，通过限位环上部连接短节，通过限位环的下部连接下接头。

所述的喷管为管径由内向外逐渐缩进的喇叭形设置。

所述的喷管设有多个，多个喷管呈矩形集中设置在阀体中部一侧。仅在局部开设出液口喷管系列，所有子喷管均为渐缩喷管，在喷管内外形成压差，沿液体流出压力在喷管的作用下，压力降低，若停止注水，在压差的作用下，不会发生液体倒流，实现防返吐功能。

所述的喷管设有多个，多个喷管呈环形矩阵设置在阀体外壁上。开设环形渐缩喷管系列，此方案原理如前文所示，可使压差增大，更有效的保了防返吐功能的实现。

所述的喷管为固定在阀体上的环形管。出液口为一个环形喷管，此方案将喷管设计为连续的环形喷管，能够保证一定的强度及刚度，在满足较大压差的条件下，进而保证一定的稳定性。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

本发明改变了传统的注水单向阀的结构及阀门开度方式，阀门开度通过阀球所受水力自动调节，正常注水状态下，阀球被水力推至出水孔上端，在无压差节流状态下注水，停注后，依靠阀球自身重力回落至阀座，根据水力和阀球自身重力，达到阀门开度自动控制。出液口处设置喷管，起增速降压作用，喷管前后形成压差，在促进液体运输的同时能够有效减少停注后液体对内筒及阀球的压力，从而有效的形成压差，在喷管的作用下实现防返吐，同时依靠阀球所受水力实现阀门开度的自动控制，彻底防止液体倒流，具有设计灵活、成本低等优点，而且同时实现自动控制阀门开度，节流损失小，压损小等目的。

附图说明

图1为自动控制的防返吐单向注水阀内部结构示意图。

图2为自动控制的防返吐单向注水阀局部设置喷管的结构示意图。

图3为喷管的侧视图示意图。

图4为自动控制的防返吐单向注水阀环形均布喷管的结构示意图。

图5为喷管为环形管的自动控制的防返吐单向注水阀结构示意图。

其中，1、上接头 2、阀球 3、阀体 301、内筒 302、外筒 4、短节 5、下接头 6、限位环 7、阀座 8、喷管。

具体实施方式

图1~3是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~5对本发明做进一步说明。

参照附图1：一种自动控制的防返吐单向注水阀，包括上接头1、下接头5和阀体3以及安装在阀体3内的阀球2，上接头1与下接头5之间安装阀体3，阀体3分为内外套装的内筒301和外筒302，内筒301和外筒302之间留有流通腔，阀球2安装在内筒301内腔，内筒301底部连接阀座7，内筒301上开设有径向开设的通孔，通过该通孔联通内筒301的内腔与所述流通腔。

上接头1与一体式阀体3连接，阀球2置于内筒301内，短节4与桥式主体连接，阀座7安装于限位环6内，再连接限位环6与短节4，最后连接下接头5。此注水阀采用一体式结构的内筒301和外筒302设计，其中内筒301为一个下端开口的倒U型结构，此结构顶端为椭球形，在内筒301的底端安装阀座7，阀座7的内径小于放置于内筒301中的阀球2的直径，阀座7工作部分为椭球形，以保证阀座7与阀球2接触不为点接触，内筒301开设径向贯通的通孔用于连通内筒301内腔和内外筒之间的流通腔。

内筒301为倒置的U型设置，内筒301内顶部设有椭球面，阀座7的顶面为同弧度的椭球面。阀座7的顶面开口直径小于阀球2的直径。阀球2为球形或椭球形。

优选的，内筒301下部与阀座7之间设有短节4，内筒301通过短节4联通阀座7。阀座7的外部设有限位环6，通过限位环6上部连接短节4，通过限位环6的下部连接下接头5。

阀体3上设有水平设置的出液口，出液口上设有喷管8，如图3所示，喷管8为管径由内向外逐渐缩进的喇叭形设置，马赫数Ma<1。

如图2所示，喷管8设有多个，多个喷管8呈矩形集中设置在阀体3中部一侧。仅在局部开设出液口喷管8系列，多个喷管8均为渐缩喷管，在喷管8内外形成压差，沿液体流出压力在喷管8的作用下，压力降低，若停止注水，在压差的作用下，不会发生液体倒流，实现防返吐功能。

喷管8共有三种排列方案，其目的都是为了形成压差，防止液体倒流。具体喷管设置方案如下：

如图4所示，喷管8设有多个，多个喷管8呈环形矩阵设置在阀体3外壁上。开设环形渐缩喷管系列，此方案原理如前文所示，可使压差增大，更有效的保了防返吐功能的实现。

如图5所示，喷管8为固定在阀体3上的环形管。出液口为一个环形喷管8，此方案将喷管8设计为连续的环形喷管8，能够保证一定的强度及刚度，在满足较大压差的条件下，还保证一定的稳定性。

正常注水状态下，阀球阀球2被水力推至出水孔上端，在无压差节流状态下注水，停注后，依靠阀球2自身重力回落至阀座7，根据水力和阀球2自身重力，达到阀门开度自动控制。本发明采用喷管8实现防返吐功能，出液口处设置喷管8，起增速降压作用，喷管8前后形成压差，在促进液体运输的同时能够有效减少停注后液体对内筒301及阀球2的压力。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种自动控制的防返吐单向注水阀，其特征在于：包括上接头（1）、下接头（5）和阀体（3）以及安装在阀体（3）内的阀球（2），上接头（1）与下接头（5）之间安装阀体（3），所述的阀体（3）分为内外套装的内筒（301）和外筒（302），内筒（301）和外筒（302）之间留有流通腔，阀球（2）安装在内筒（301）内腔，内筒（301）底部连接阀座（7），内筒（301）上开设有径向开设的通孔，通过该通孔联通内筒（301）的内腔与所述流通腔，阀体（3）上设有水平设置的出液口，出液口上设有喷管（8）；

所述的内筒（301）为倒置的U型设置，内筒（301）内顶部设有椭球面，所述的阀座（7）的顶面为同弧度的椭球面；

所述的内筒（301）下部与阀座（7）之间设有短节（4），内筒（301）通过短节（4）联通阀座（7）；

所述的阀座（7）的顶面开口直径小于所述阀球（2）的直径；

所述的阀球（2）为球形或椭球形；

所述的喷管（8）为管径由内向外逐渐缩进的喇叭形设置。

2.根据权利要求1所述的一种自动控制的防返吐单向注水阀，其特征在于：所述的阀座（7）的外部设有限位环（6），通过限位环（6）上部连接短节（4），通过限位环（6）的下部连接下接头（5）。

3.根据权利要求1所述的一种自动控制的防返吐单向注水阀，其特征在于：所述的喷管（8）设有多个，多个喷管（8）呈矩形集中设置在阀体（3）中部一侧。

4.根据权利要求1所述的一种自动控制的防返吐单向注水阀，其特征在于：所述的喷管（8）设有多个，多个喷管（8）呈环形矩阵设置在阀体（3）外壁上。

5.根据权利要求1所述的一种自动控制的防返吐单向注水阀，其特征在于：所述的喷管（8）为固定在阀体（3）上的环形管。

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