一种液压控制胶筒式双向洗井阀及方法与流程

1.本发明涉及海上油田注水井完井施工井下工具技术领域，具体地说是一种液压控制胶筒式双向洗井阀及方法。


背景技术：

2.目前液控压缩式测调一体化分注工艺在胜利海上埕岛油田已得到大面积推广应用，管柱自下而上依次为：导向丝堵、单流阀、可调配水器、液控压缩式封隔器、导向定位器、安全封隔器以及井下安全阀，其中油套环空井控安全工具及分层封隔器分别为安全封隔器和液控封隔器，主要起到油套环空安全及分层和洗井的作用；安全封隔器和液控封隔器串联起来，共用1根液控管线控制井下油套环空安全和封隔器工作状态，控制洗井通道的开启与关闭。而在应用过程中发现，随着时间的延长，由于受杂质、酸化、腐蚀、结垢及洗井不彻底等因素影响，采用全金属制作的单流阀球与球座密封不严、锈蚀等造成底部单流阀漏失，无法实施底部测调致使管柱整体分注失效。由于没有合适的漏失后的处理手段，该类井只能通过动管柱重新作业的方式解决。
3.公开(公告)号：cn201386538y，公开(公告)日：2010-01-20公开一种液控双向阀组，包括沉砂器和双向阀，其特征在于沉砂器与双向阀相连接，所述沉砂器包括外管及其内顺次安装的卡簧、阀罩、阀座和阀球，所述双向阀包括阀体及其内腔顺次安装有预紧压管、游动阀座、弹簧组、底部支撑，游动阀座上安装有游动阀球，预紧压管上安装有定位压盖。具有功能多，可在液流控制下实现正反向流通；用于石油开采时，可进行正反向洗井；采用沉砂器相配合，可防止双向阀砂卡，堵塞；使用效率高，寿命长等特点，广泛在石油采油工艺中应用。
4.公开(公告)号：cn210068081u，公开(公告)日：2020-02-14提供了一种双向洗井阀，包括：下接头，呈两端开口的筒状结构，下接头的管壁上设置有洗井孔；球座，具有轴向液体通孔，球座能滑动地设置在下接头内并能够封闭洗井孔；弹性元件，设置在下接头内，弹性元件的一端与球座连接，弹性元件的另一端与下接头的下端连接；上接头，呈两端开口的筒状结构，上接头的下端与下接头的上端连接，上接头的上端设置有多孔挡板，多孔挡板与球座之间形成用于容纳阀球的容纳空间。可以实现双向洗井，冲洗更彻底、有效期长、洗井液利用率高，且对泵伤害小。
5.公开(公告)号：cn207093001u，公开(公告)日：2018-03-13公开了一种双向循环洗井阀，包括上接头、滑套、下接头、剪销，在上接头的侧壁开有上旁通孔、下接头的侧壁开有下旁通孔，滑套的侧壁开有内通孔，内通孔的位置位于滑套下移落在下接头孔肩上时，内通孔与下旁通孔重叠相通，在滑套外壁设置有多个“o”型密封圈，用于洗井阀关闭时，滑套与上接头和下接头之间的密封，在洗井阀关闭状态，上旁通孔和下旁通孔由滑套挡住密封，在洗井阀开通状态，滑套下移落在下接头孔肩时，滑套的顶部滑落到上旁通孔的下方，使上旁通孔与洗井阀内腔相通，内通孔与下旁通孔重叠相通，使下旁通孔与洗井阀内腔相通。结构简单、合理，能有效地实现双向功能，既能满足测试结束后循环洗井的功能，又能满足封隔
器解封时平衡其上下压差的功能。
6.总之，以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷而提供一种液压控制胶筒式双向洗井阀及方法，能有效避免腐蚀结垢导致的洗井阀漏失、亦可实现正反双向洗井，确保注水管柱底部长期高效密封以及洗井通畅，延长注水井寿命。
8.为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
9.一种液压控制胶筒式双向洗井阀，包括一级液控机构、二级液控机构、密封胶筒；
10.所述一级液控机构、二级液控机构、密封胶筒均套装在中心管外部；
11.所述二级液控机构上端连接一级液控机构，并受一级液控机构的轴向压力，所述二级液控机构及中心管同时开设径向连通的洗井通道；
12.所述胶筒上端被压在二级液控机构下端，被压后变形封堵住上述洗井通道。
13.进一步地，所述二级液控机构包括二级缸体、密封连接套；
14.所述二级缸体装于密封连接套内壁与中心管外壁之间的空腔内；
15.所述二级缸体内壁与中心管外壁构成第二内环空，二级缸体外壁与密封连接套内壁之间构成第二外环空，二级缸体下端压住密封胶筒上端，密封胶筒内径与中心管外径相一致，密封胶筒外径小于密封连接套内径。
16.进一步地，所述中心管开设中心管径向孔，中心管径向孔使中心管内腔与第二内环空连通，所述二级缸体开设缸体径向孔，缸体径向孔使第二内环空与第二外环空连通，所述密封连接套开设连接套径向孔，连接套径向孔使第二外环空与密封连接套外界连通；所述连接套径向孔所开设的位置要低于密封胶筒的下端面；所述中心管径向孔、第一内环空、缸体径向孔、第二外环空、连接套径向孔一起构成所述径向连通的洗井通道。
17.进一步地，所述中心管下端丝扣式连接下接头，密封连接套下端丝扣式连接下接头并配装防转销钉；所述密封胶筒下端面顶在下接头上端面。
18.进一步地，所述二级缸体上端部外壁与密封连接套内壁之间设置密封圈，二级缸体上端部内壁与中心管外壁之间设置密封圈；所述密封连接套内壁开设内缩环台，内缩环台下端面能对所述二级缸体上端面轴向限位。
19.进一步地，所述一级液控机构包括上接头、一级液缸、复位弹簧；
20.所述上接头同时连接中心管、密封连接套，并且一级缸体装于上接头下半段内壁与中心管外壁之间的空腔内；
21.所述一级缸体内壁与中心管外壁构成第一环隙，一级缸体下端面压在二级缸体上端面上；
22.所述复位弹簧套装在一级缸体外部，且复位弹簧下端顶在密封连接套上端面上，复位弹簧上端顶在一级缸体外壁开设的外扩环台的下端面上。
23.进一步地，所述上接头开设轴向的偏心液压通道，液压通道上端连通上接头外界，液压通道下端连通至一级缸体上端面，同时所述一级液缸轴向上端面与上接头之间存在传
压间隙，该传压间隙与上接头的液压通道连通。
24.进一步地，所述一级缸体上端部外壁与上接头内壁设置密封圈，一级缸体下端部外壁与密封连接套上端部内壁之间设置密封圈。
25.进一步地，所述上接头上端与接箍连接。
26.为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：
27.一种液压控制胶筒式双向洗井阀的使用方法，包括以下步骤：
28.洗井阀关闭过程：将该液压控制胶筒式洗井阀连接在管柱中下入井中；通过液控管线打压，液压油通过上接头流入液压通道，液压油推动一级液缸上端面密封圈可以阻止液压油流入油管内，密封圈可以阻止液压油流入复位弹簧空间，并保障液压油压力推动一级液缸上端面；一级液缸压缩复位弹簧并轴向向下运动推动二级液缸；液压油通过一级液缸的内环空向下流动推动二级液缸上端面，二级液缸沿轴向向下运动推动压缩胶筒，压缩胶筒压缩膨胀，并将密封连接套内侧的环形空间封闭，此时该洗井阀关闭，可以正常注水；
29.洗井阀开启过程：液压油泄压，一级液缸在复位弹簧的推动下向上运动复位，二级液缸在压缩胶筒回弹力作用下向上运动复位，压缩胶筒回缩复位，洗井通道开启；
30.洗井过程：中心管在对应二级液缸的环形空间位置开孔，二级液缸在其对应内侧和外侧环形空间处开孔，密封连接套在其与下接头对应的环形空间位置出开孔，三处开孔和两处环形空间，共同形成油管内外联通通道，可实现正反洗井。
31.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
32.本发明采用通过在中心管、二级活塞、密封连接套上径向打孔，预设油管内外的联通通道，设置独立的液控管线打压通道，控制密封胶筒的压缩和回收状态，实现对油管内外通道的开启和关闭控制，最终实现了通过地面打压即可控制该洗井阀的洗井通道的开启与关闭；当液控管线加液压时，推动一级活塞压缩复位弹簧，并进一步向下运动推动二级活塞密封胶筒，胶筒压缩膨胀，将洗井通道关闭，该状态下进行正常注水；当需要洗井时，卸掉液压管线中的压力，复位弹簧将一级液缸向上退回原位，胶筒在自身弹性作用下收缩复位，洗井通道开启。本发明提供一种全新设计思路，由常用的金属密封改为橡胶密封，不受腐蚀、结垢及杂质以及洗井不彻底的影响，密封封更加可靠；可依据注水压力变化及工况转换进行动态补压，满足长寿命水驱开发底部高效封堵的要求；该洗井阀地面液控系统泄压后，复位弹簧的介入加速胶筒缩回，实现大排量彻底通畅的正、反洗功能。
附图说明
33.图1为一种液压控制胶筒式双向洗井阀的结构示意图。
34.图中：节箍1、上接头2、密封圈3、密封圈4、一级液缸5、复位弹簧6、中心管7、密封圈8、密封圈9、密封圈10、密封连接套11、二级液缸12、密封胶筒13、防转销钉14、下接头15。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.实施例1：
37.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
38.一种液压控制胶筒式双向洗井阀，包括一级液控机构、二级液控机构、密封胶筒13；
39.所述一级液控机构、二级液控机构、密封胶筒均套装在中心管7外部；
40.所述二级液控机构上端连接一级液控机构，并受一级液控机构的轴向压力，所述二级液控机构及中心管同时开设径向连通的洗井通道；
41.所述胶筒上端被压在二级液控机构下端，被压后变形封堵住上述洗井通道。
42.进一步地，所述二级液控机构包括二级缸体12、密封连接套11；
43.所述二级缸体装于密封连接套内壁与中心管外壁之间的空腔内；
44.所述二级缸体内壁与中心管外壁构成第二内环空，二级缸体外壁与密封连接套内壁之间构成第二外环空，二级缸体下端压住密封胶筒上端，密封胶筒内径与中心管外径相一致，密封胶筒外径小于密封连接套内径。
45.进一步地，所述中心管开设中心管径向孔，中心管径向孔使中心管内腔与第二内环空连通，所述二级缸体开设缸体径向孔，缸体径向孔使第二内环空与第二外环空连通，所述密封连接套开设连接套径向孔，连接套径向孔使第二外环空与密封连接套外界连通；所述连接套径向孔所开设的位置要低于密封胶筒的下端面；所述中心管径向孔、第一内环空、缸体径向孔、第二外环空、连接套径向孔一起构成所述径向连通的洗井通道。
46.进一步地，所述中心管下端丝扣式连接下接头，密封连接套下端丝扣式连接下接头并配装防转销钉；所述密封胶筒下端面顶在下接头上端面。
47.进一步地，所述二级缸体上端部外壁与密封连接套内壁之间设置密封圈，二级缸体上端部内壁与中心管外壁之间设置密封圈；所述密封连接套内壁开设内缩环台，内缩环台下端面能对所述二级缸体上端面轴向限位。
48.进一步地，所述一级液控机构包括上接头2、一级液缸5、复位弹簧6；
49.所述上接头同时连接中心管、密封连接套，并且一级缸体装于上接头下半段内壁与中心管外壁之间的空腔内；
50.所述一级缸体内壁与中心管外壁构成第一环隙，一级缸体下端面压在二级缸体上端面上；
51.所述复位弹簧套装在一级缸体外部，且复位弹簧下端顶在密封连接套上端面上，复位弹簧上端顶在一级缸体外壁开设的外扩环台的下端面上。
52.进一步地，所述上接头开设轴向的偏心液压通道，液压通道上端连通上接头外界，液压通道下端连通至一级缸体上端面，同时所述一级液缸轴向上端面与上接头之间存在传压间隙，该传压间隙与上接头的液压通道连通。
53.进一步地，所述一级缸体上端部外壁与上接头内壁设置密封圈，一级缸体下端部外壁与密封连接套上端部内壁之间设置密封圈。
54.进一步地，所述上接头上端与接箍1连接。
55.所述节箍1下端与上接头2顶部采用丝扣连接；
56.所述上接头2内侧与中心管7外侧顶部采用螺纹连接，丝扣上部由密封圈3密封；所述上接头2外侧轴向设置有液压管线连接孔和液压通道；所述上接头2下端通过内螺纹与密
封连接套11丝扣连接；
57.所述中心管7上端外侧通过螺纹连接上接头2内侧，所述中心管7下端通过螺纹连接下接头15，中心管7外侧自上而下轴向排列上接头2、一级液缸5、二级液缸12、密封胶筒13、下接头15，其中一级液缸5、二级液缸12、密封胶筒为运动件；所述中心管7其与二级液缸12同轴相对的部分径向开孔4个；
58.所述一级液缸5其径向内侧为中心管7，且与中心管7之间存在环形间隙；所述一级液缸5其径向外侧为复位弹簧6。所述一级液缸5其轴向上侧为上接头2，且与上接头2之间存在间隙，该间隙与上接头2液压通道连通；所述一级液缸5其径向外侧复位弹簧6的外侧为上接头2外壁，一级液缸5与上接头2外壁通过两个密封圈4密封；一级液缸5轴向下端与二级液缸12相接触，一级液缸5下端外侧与密封连接套11之间通过两个密封圈8密封；
59.所述复位弹簧6轴向上端为一级液缸5，轴向下端为密封连接套11的上端，其径向外侧为上接头2外壁，其径向内侧为一级液缸5；
60.所述二级液缸12其上端内侧通过两个密封圈9与中心管7密封，其径向内侧与中心管7之间存在环形空间，且所述二级液缸12轴向位移时，该环形空间始终与中心管7上的开孔相对；所述二级液缸12其上端外侧通过两个密封圈10与密封连接套11密封，其径向外侧与密封连接套11之间存在环形空间；所述二级液缸12圆周方向径向开孔4个；所述二级液缸12其下端与密封胶筒相接触；
61.所述密封胶筒，其径向内侧为中心管7，径向外侧为密封连接套11，且与密封连接套11之间存在环形空间；所述密封胶筒其轴向上端为二级液缸12，其轴向下端为下接头15；
62.所述密封连接套11，其上端与复位弹簧6相接触，其外侧通过螺纹与上接头2相连，其上端内侧自上而下：通过两个密封圈8与一级液缸5密封接触、通过密封圈10与二级液缸12密封接触、通过环形空间内侧为密封胶筒、通过防转销钉14与下接头15连接；所述密封连接套11在与下接头15轴向对应的部位，圆周方向均匀分布径向开孔4个；所述密封连接套11径向内侧为环形空间，环形空间轴向内侧自上而下依次为二级液缸12、密封胶筒、下接头15；
63.所述下接头15其上端顶端与密封胶筒接触，其上端内侧通过内螺纹与中心管7连接，上端外侧相隔环形空间与密封连接套11径向开孔相对；所述下接头15其外侧通过防转销定与密封连接套11连接；所述下接头15其下端外侧为螺纹，可与其他井下工具或油管连接。
64.本发明的具体使用方法：如图1所示。
65.洗井阀关闭过程：将该液压控制胶筒式洗井阀连接在管柱中下入井中。通过液控管线打压，液压油通过上接头2流入液压通道，液压油推动一级液缸5上端面密封圈3可以阻止液压油流入油管内，密封圈4可以阻止液压油流入复位弹簧空间，并保障液压油压力推动一级液缸5上端面；一级液缸5压缩复位弹簧6并轴向向下运动推动二级液缸12；液压油通过一级液缸5的内环空向下流动推动二级液缸12上端面，二级液缸12沿轴向向下运动推动密封胶筒13，密封胶筒13压缩膨胀，并将密封连接套11内侧的环形空间封闭，此时该洗井阀关闭，可以正常注水。
66.洗井阀开启过程：液压油泄压，一级液缸5在复位弹簧6的推动下向上运动复位，二级液缸12在密封胶筒13回弹力作用下向上运动复位，密封胶筒13回缩复位，洗井通道开启。
67.洗井过程：中心管7在对应二级液缸12的环形空间位置开孔，二级液缸12在其对应内侧和外侧环形空间处开孔，密封连接套11在其与下接头对应的环形空间位置出开孔，三处开孔和两处环形空间，共同形成油管内外联通通道，可实现正反洗井。
68.该发明中心管7、二级液缸12、密封连接套11三处均为圆周方向均匀分布开孔，其开孔个数以4个为益，具体个数可做调整。
69.本发明采用设置独立的单根液控管线通道，利用液压推动活塞密封胶筒，关闭洗井通道；泄压后，利用弹簧机构推动活塞归位，胶筒回缩，洗井通道打开；本发明提供的液压控制胶筒式洗井阀可以结合液控封隔器一同使用，一根液控管线同时控制液控封隔器和该洗井阀，同时实现封隔器坐封和洗井阀密封，液控管线泄压后，封隔器解封、洗井阀打开，可以实现正反向双向洗井，该液压控制胶筒式洗井阀，可以由地面控制开关，可根据地层压力随时补压保障管柱底部不漏失，能有效避免金属阀球式洗井阀腐蚀结垢现象。
70.总之，本发明提供了一种利用原管柱液控系统的液压控制胶筒式洗井阀，能有效避免腐蚀结垢导致的洗井阀漏失、亦可实现正反双向洗井，确保注水管柱底部长期高效密封以及洗井通畅，延长注水井寿命，有应用价值。
71.实施例2：
72.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
73.一种液压控制胶筒式双向洗井阀，包括一级液控机构、二级液控机构、密封胶筒13；
74.所述一级液控机构、二级液控机构、密封胶筒均套装在中心管7外部；
75.所述二级液控机构上端连接一级液控机构，并受一级液控机构的轴向压力，所述二级液控机构及中心管同时开设径向连通的洗井通道；
76.所述胶筒上端被压在二级液控机构下端，被压后变形封堵住上述洗井通道。
77.进一步地，所述二级液控机构包括二级缸体12、密封连接套11；
78.所述二级缸体装于密封连接套内壁与中心管外壁之间的空腔内；
79.所述二级缸体内壁与中心管外壁构成第二内环空，二级缸体外壁与密封连接套内壁之间构成第二外环空，二级缸体下端压住密封胶筒上端，密封胶筒内径与中心管外径相一致，密封胶筒外径小于密封连接套内径。
80.进一步地，所述中心管开设中心管径向孔，中心管径向孔使中心管内腔与第二内环空连通，所述二级缸体开设缸体径向孔，缸体径向孔使第二内环空与第二外环空连通，所述密封连接套开设连接套径向孔，连接套径向孔使第二外环空与密封连接套外界连通；所述连接套径向孔所开设的位置要低于密封胶筒的下端面；所述中心管径向孔、第一内环空、二级缸体径向孔、第二外环空、连接套径向孔一起构成所述径向连通的洗井通道。
81.进一步地，所述中心管下端丝扣式连接下接头，密封连接套下端丝扣式连接下接头并配装防转销钉；所述密封胶筒下端面顶在下接头上端面。
82.进一步地，所述二级缸体上端部外壁与密封连接套内壁之间设置密封圈，二级缸体上端部内壁与中心管外壁之间设置密封圈；所述密封连接套内壁开设内缩环台，内缩环台下端面能对所述二级缸体上端面轴向限位。
83.实施例3：
84.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
85.一种液压控制胶筒式双向洗井阀，包括一级液控机构、二级液控机构、密封胶筒13；
86.所述一级液控机构、二级液控机构、密封胶筒均套装在中心管7外部；
87.所述二级液控机构上端连接一级液控机构，并受一级液控机构的轴向压力，所述二级液控机构及中心管同时开设径向连通的洗井通道；
88.所述胶筒上端被压在二级液控机构下端，被压后变形封堵住上述洗井通道。
89.进一步地，所述二级液控机构包括二级缸体12、密封连接套11；
90.所述二级缸体装于密封连接套内壁与中心管外壁之间的空腔内；
91.所述二级缸体内壁与中心管外壁构成第二内环空，二级缸体外壁与密封连接套内壁之间构成第二外环空，二级缸体下端压住密封胶筒上端，密封胶筒内径与中心管外径相一致，密封胶筒外径小于密封连接套内径。
92.虽然以上所有的实施例均使用图1，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中拿掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然具体部件越多的实施例，只是最优实施例，具体部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的本发明目的，所以所有这些变形实施例都在本发明的保护范围内。
93.本技术中凡是没有展开论述的零部件本身、本技术中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。
94.在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
95.本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
96.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
97.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。