一种用于井下液位控制的节流阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及节流阀领域，尤其涉及一种在井下气液分离及同井回注的天然气井中的用于井下液位控制的节流阀。
【背景技术】
[0002]气井水淹是制约天然气生产的主要问题之一，尤其是在浅层天然气气藏开采过程中，由于气藏能量不足而带来的矛盾更为突出。采用井下气液分离及回注技术，能在井下将天然气中的水分离出来，并直接回注地层。井下分离回注技术比较其它排水采气的方法具有以下优点:①使高含水气井大幅度降低产液量和含水率，从而可以大幅度降低举升成本和操作成本；②节省了地面水处理费用，减少防腐剂、防垢剂和絮凝剂等有毒化学剂的使用量，降低了对环境的污染；③延长应报废的高含水气井的经济寿命，从而可以延长气田的开采期；④减少了用于回注产出水的注水井数目，节约基建投资费用及增设地面设备的扩建费用投资；鉴于其诸多优点，井下气液分离及回注技术逐渐受到人们的关注，并逐渐对井下分离及回注系统进行设备研制和试验。
[0003]在应用井下分离及回注技术的气井中，利用井下泵(比如螺杆泵)进行回注时，要求泵有充足的水供应防止泵抽空，发生干磨而导致泵烧毁，所以泵的吸水液位的控制是至关重要的。如今井下液位检测控制的方法主要有两种，一种就是声波探测法，只能测油井的静液面，而无法随时检测套管出气的气井水淹液位；另一种是井下压力传感器，由于要长时间放置井下，而且要实时数据传输，井下传感器存在寿命短和费用高的缺点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术的缺点，提供一种能够即时检测套管出气的气井水淹液位，且结构简单、联结方便、使用寿命长的用于井下液位控制的节流阀。
[0005]本发明采用以下设计方案:
一种用于井下液位控制的节流阀，包括阀体和阀芯，所述阀体4呈圆柱形，阀体4的中部径向开设贯穿轴心的阀芯孔，阀体4上、下部沿轴心分别开设U型槽，上、下U型槽外围轴向开设上、下贯通的产气通道16，上、下U型槽内对称开设与阀芯孔贯通的回水通道15，在下U型槽外围开设与阀芯孔贯通的平衡气道7 ;所述阀芯13是与阀芯孔滑动密封配合的滑阀结构，在阀芯13外表面开设油槽11和回注水沟槽10，回注水沟槽10与回水通道15形成配合；在阀芯13 —端通过压缩弹簧6和调节螺栓5将阀芯13限定在阀芯孔内，并且压缩弹簧6工作区与平衡气道7连通；阀芯13另一端通过限位垫片14将阀芯13限定在阀芯孔内，限位垫片14加工有通孔，将阀体4的外部环空与该阀芯13端的阀芯孔间隙连通。
[0006]上述方案还包括:
在阀芯13外表面还开设油槽11和密封圈沟槽，密封圈沟槽内设有与阀芯孔密封配合的密封圈12。
[0007]阀体4上下U型槽内分别插接密封配合有内管。
[0008]阀体4上下端部分别连接有外管，内管与阀体4结合部设有密封圈。
[0009]阀体4上下的内外管之间构成的环形空间与产气通道16连通。
[0010]本发明的优点是:(I)结构简单，加工方便。⑵联结方便，直接联结在油管下面，不增加设备的径向尺寸。(3)滑阀滑动摩擦小，液位控制精度高。
【附图说明】
[0011]图1是本发明一种用于井下液位控制的节流阀的安装示意图。
[0012]图2是本发明一种用于井下液位控制的节流阀的阀体A-A面剖面图。
[0013]图3是本发明一种用于井下液位控制的节流阀的俯视图。
[0014]图中1.外管A，2.内管A，3.密封圈，4.阀体，5.调节螺栓，6.压缩弹簧，7.平衡气道，8.内管B，9.外管B，10.回注水沟槽，11.油槽，12.密封圈，13.阀芯，14.限位垫片，15.回注水道，16.产气通道。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图1、附图2和附图3对本发明作进一步描述:
一种用于井下液位控制的节流阀的阀体4呈圆柱形，阀体4的径向加工有阀芯孔，阀芯13与阀芯孔通过密封圈12密封；阀芯13 —端是压缩弹簧6和调节螺栓5，另一端是限位垫片14 ;调节螺栓5可以调节压缩弹簧6的作用力并作为阀芯13的左边限位；限位垫片14是阀芯13的右边限位；限位垫片14加工有通孔，将阀体4的外部环空与阀芯13右端连通；阀芯13为滑阀结构，阀芯13加工有油槽11、密封圈沟槽和回注水沟槽。
[0016]阀体4上部连接外管Al，外管Al内部有内管A2,内管A2与阀体4上部U型槽连接；阀体4下部连接外管B9，外管B9内部有内管B8，内管B8与阀体4下部U型槽连接；阀体4加工有产气通道16，产气通道16是阀体4的轴向通孔；外管Al与内管A2之间形成环形空间A，外管B9与内管B8之间形成环形空间B，环形空间A与环形空间B通过产气通道16连通；阀体4加工有回水通道15，回水通道15是阀体4的轴向通孔并与内管A2和内管B8之间形成连通通道；阀体4轴向加工有平衡气道7，平衡气道7将阀芯13左侧空间与环形空间B连通。
[0017]具体使用时，外管Al上部连接井下分离器，井下分离器上部连接回注泵；外管B9下部连接套管封隔皮碗；产层气经过环形空间B、产气通道16和环形空间A到达井下分离器，井下分离器分离出来的水向下积聚，积聚在套管封隔皮碗上部和上外管Al的外部环空；阀芯13右边通过限位垫片14的通孔与分离水连通，作用在阀芯13右边的压力是分离水形成水柱压力和分离水上部的气压；阀芯13左边与平衡气道7连通，平衡气道7与环形空间B连通，作用在阀芯13左边的压力是弹簧压力和环形空间B的气压；回注泵吸入分离水，然后将分离水沿内管A2向下回注，回注水依次经过内管A2内部通道、回注水道15、回注水沟槽10和内管B8的内部空间；当分离水液位处于高位时，阀芯13右侧压力大于左侧压力，阀芯13全开，节流面积最大，回注泵的回注压力较小；随着分离水液位下降，阀芯13左侧弹簧逐渐推动阀芯13向右移动，节流面积减小，回注泵的回注压力不断变大。回注泵回注压力的变化可以通过采气井口回注泵驱动电机电流变化或者与回注泵排液口连通的地面测压口的压力变化来判断，从而根据电流或者测压口压力变化对回压泵进行启停。
【主权项】
1.一种用于井下液位控制的节流阀，包括阀体和阀芯，其特征是:所述阀体(4)呈圆柱形，阀体(4)的中部径向开设贯穿轴心的阀芯孔，阀体(4)上、下部沿轴心分别开设U型槽，上、下U型槽外围轴向开设上、下贯通的产气通道(16)，上、下U型槽内对称开设与阀芯孔贯通的回水通道(15)，在下U型槽外围开设与阀芯孔贯通的平衡气道(7);所述阀芯(13)是与阀芯孔滑动密封配合的滑阀结构，在阀芯(13)外表面开设回注水沟槽(10)，回注水沟槽(10)与回水通道(15)形成配合；在阀芯(13) —端通过压缩弹簧(6)和调节螺栓(5)将阀芯(13)限定在阀芯孔内，并且压缩弹簧(6)工作区与平衡气道(7)连通；阀芯(13)另一端通过限位垫片(14)将阀芯(13)限定在阀芯孔内，限位垫片(14)加工有通孔，将阀体(4)的外部环空与该阀芯(13)端的阀芯孔间隙连通。
2.根据权利要求1所述的用于井下液位控制的节流阀，其特征是:在阀芯(13)外表面还开设油槽(11)和密封圈沟槽，密封圈沟槽内设置密封圈(12)。
3.根据权利要求1或2所述的用于井下液位控制的节流阀，其特征是:阀体(4)上下U型槽内分别插接密封配合有内管。
4.根据权利要求3所述的用于井下液位控制的节流阀，其特征是:阀体(4)上下端部分别连接有外管，内管与阀体(4)结合部设有密封圈。
5.根据权利要求4所述的用于井下液位控制的节流阀，其特征是:阀体(4)上下的内外管之间构成的环形空间与产气通道(16)连通。
【专利摘要】本发明公开了一种用于井下液位控制的节流阀，包括阀体、阀芯、调节螺栓、压缩弹簧、密封圈、限位垫片；阀体的径向加工有阀芯孔；阀芯为滑阀结构，阀芯加工有油槽、密封圈沟槽和回注水沟槽；阀体轴向加工有回注水通道和产气通道；调节螺栓可以调节压缩弹簧作用力；限位垫片加工有通孔，将阀体的外部环空与阀芯右端连通。该节流阀结构简单，联结方便，用于排水采气井井下液位控制从而防止回注泵发生干磨而导致泵烧毁。
【IPC分类】E21B34-06
【公开号】CN104747122
【申请号】CN201310743940
【发明人】李建成, 宋中文, 于海叶, 许萍, 赵绪龙, 李建新, 苗智瑜, 孙宇, 于铁军
【申请人】中国石油化工集团公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日