一种井下注气阀的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油工业采油井井下注气管柱的配套工具，特别是一种井下注气阀，可满足注气封隔器的坐封和对油层单向注气的需要。
【背景技术】
[0002]为提高油田采收率，补充地层能量，很多低渗透油藏进行了气驱开发，在油田中布置一些注气井，使用注气管柱进行注气生产。申请日为2012年I月31日，公开日为2014年11月12日，专利号为201210021168.1中公开了一种井下注气管柱，该管柱自上而下由套压阀、密封插头、丢手回接筒、封隔器和注气阀组成。该管柱的作业过程是先下入注气丢手管柱，坐封丢手后再下入上部的注气管柱，密封插头插入丢手回接筒内进行注气作业。该注气管柱中采用了专利号为201120260680.2的注气阀。主要用来实现丢手前封隔器的定压坐封和丢手后注气作业时防止注入气返吐。该注气阀在现场使用中存在以下技术问题:注气通路设在外筒的管壁中，通路太细、太小，用来防止气体回流的密封球也很小，细小的注气通路节流产生的高速气流容易吹动密封球，不但产生冲蚀磨损，也使密封球在通路之中频繁产生碰撞导致磨损，很快失去密封效果，不能有效防止注入的气体回流。另外，注气通路个数太多，总体上密封失效的机率太大，密封失效会直接导致注气作业的失败。为解决这一问题，需要一种较大注气通路的注气阀来完善注气管柱，提高注气效果。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种井下注气阀，应用于井下注气作业，既能实现注气封隔器的定压坐封，又能在注气作业时提供较大注气通路，改善密封过快失效问题，有效防止注入气返吐。
[0004]本实用新型的技术解决方案是:一种井下注气阀包括外筒、滑套和座封球，滑套的外圆设有密封圈和锁环，外筒上设有平衡孔，座封球坐在滑套上部的锥形内圆中，外筒与滑套通过剪钉固定。外筒的下部与阀座连接，阀座的本体中设有进气孔和出气孔，阀座的中心沉孔中装有阀球和顶帽，顶帽上部安装的顶杆插入滑套中，进气孔与阀座的中心沉孔连通。
[0005]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型改进了原有的注气阀，将多个密封球组成的小注气通路改为一个大的注气通路，极大地减少了密封失效的机率。由于注气通路变大，气体流速也会变小，对阀球的冲蚀作用减小，同时由于阀球体积增加、重量增大，也避免了被气流吹动产生碰撞磨损，极大地提高了密封效果。本实用新型可有效防止注入气返吐，显著提高注气作业的成功率，提高了经济效益，降低了生产成本，具有显著的使用效果。
【附图说明】
[0006]图1是本实用新型的结构示意图。
[0007]图2是本实用新型中阀座A — A向处的移出断面图。
【具体实施方式】
[0008]以下结合附图详述本实用新型，并非限制本实用新型的保护范围，凡使用本实用新型的设计思路得出的改进均属于本实用新型的保护范畴。
[0009]参见图1和图2，一种井下注气阀包括外筒1、滑套3和座封球2，滑套3的外圆设有密封圈5和锁环6，外筒I上设有平衡孔7，座封球2坐在滑套3上部的锥形内圆中，外筒I与滑套3通过剪钉4固定。外筒I的下部与阀座14连接，阀座14的本体中设有进气孔11和出气孔12，阀座14的中心沉孔中装有阀球13和顶帽10，顶帽10上部安装的顶杆9插入滑套3中，进气孔11与阀座14的中心沉孔连通。阀座14的中心沉孔是非等径沉孔，下部孔眼小于上部孔眼并与进气孔11连通，在上下两个孔眼形成的台阶处设有锥形密封面，放置阀球13，阀球13与顶帽10之间的上部孔眼是气体运行腔。上部孔眼较大与阀球13的间隙就大，使阀球13能够在上部孔眼中活动，顶帽10对阀球13的活动起到限制作用。进气孔11轴向设置在阀座14中心沉孔外周的体壁上、其底部与中心沉孔的下部孔眼连通；出气孔12径向设置在阀座14的体壁上与气体运行腔连通，出气孔12与进气孔11交错设置在阀座14的体壁上。出气孔12提供注入气的出气通道。外筒I是异径内圆，其中部台阶与滑套3的上部外圆台阶配合，能够使滑套3悬挂在上面；外筒I下部内圆的内径大，与阀座14连接后形成缓冲腔8，该缓冲腔8能够将布置在阀座14中心沉孔外周的进气孔11笼罩其中。顶杆9的外径比滑套3的内径小2cm - 4cm，在滑套3与顶杆9之间形成进气环空，该进气环空与缓冲腔8和进气孔11连通，构成注气阀的进气通道。当滑套3下移时，顶杆9可以将座封球2从滑套3上部的锥形内圆上顶开，使注入气体能够从顶杆9与滑套3之间的进气环空顺利通过，然后由外筒I下部的缓冲腔8进入进气孔11，顶开阀球13后通过出气孔12进入目的油层。注气停止时，阀球13回落坐于锥形密封面上，防止注入气体返吐。滑套3上部外圆台阶到外筒I中部内圆台阶之间的滑动距离等于锁块6上端面到缓冲腔8之间的滑动距离，滑套3下行后通过锁环6锁定在外筒I上，防止滑套3退回，该滑动距离大于顶杆9与座封球2之间的距离。滑套3的外圆至少设有两道密封圈5，上下两道内侧的密封圈5之间的距离大于剪钉4与平衡孔7上下两侧的距离。跨隔在剪钉4与平衡孔7的两侧，起到密封作用。平衡孔7设置在滑套3的下端面与缓冲腔8之间的外筒I的筒体上，在注气管柱下入时可以平衡管柱内外压差，防止对入井工具产生不良影响。
[0010]本实用新型入井时连接在注气管柱中的封隔器下面，管柱下入过程通过外筒I上设置的平衡孔7平衡内外压力，防止对入井工具产生不良影响。到达设计位置后投入座封球2，坐于滑套3上部的锥形内圆上形成上部密封空间。通过油管打液压坐封注气封隔器，坐封动作完成后继续升高至设计压力，液压作用推动滑套3剪断剪钉4并下行，在滑套3下行过程中，座封球2被顶杆9顶起离开滑套3上部的锥形内圆，滑套3则由于惯性继续下行，直至滑套3的上部外圆台阶悬挂在外筒I中部的内圆台阶上，此时滑套3底部外圆凹槽中安装的锁环6刚好到达外筒I下部设置的缓冲腔8中并张开卡在缓冲腔8顶部的台阶处，防止滑套3退回。此时滑套3外圆上设置的两组密封圈5跨隔在剪钉4和平衡孔7的两端，将外筒I上的内外通道密封。滑套3打掉下行到位后，进行上部管柱丢手动作，起出丢手管柱后，下入密封插头插入封隔器上方的丢手回接筒内进行注气作业。注气时，气体通过顶杆9与滑套3之间的进气环空经过缓冲腔8进入进气孔11。气体上顶阀座14中锥形密封面上的阀球13通过出气孔12注入目的油层。注气停止时阀球13在重力作用下落回到锥形密封面上形成密封，防止注入气返吐。在注气过程中，顶帽10可以限制阀球13的过分活动，保证注气停止时能顺利落回原位形成密封。
【主权项】
1.一种井下注气阀，包括外筒、滑套和座封球，滑套的外圆设有密封圈和锁环，外筒上设有平衡孔，座封球坐在滑套上部的锥形内圆中，外筒与滑套通过剪钉固定，其特征是，外筒的下部与阀座连接，阀座的本体中设有进气孔和出气孔，阀座的中心沉孔中装有阀球和顶帽，顶帽上部安装的顶杆插入滑套中，进气孔与阀座的中心沉孔连通。2.如权利要求1所述的一种井下注气阀，其特征是，所述阀座的中心沉孔是非等径沉孔，下部孔眼小于上部孔眼并与进气孔连通，在上下两个孔眼形成的台阶处设有锥形密封面，放置阀球，阀球与顶帽之间的上部孔眼是气体运行腔。3.如权利要求2所述的一种井下注气阀，其特征是，所述进气孔轴向设置在阀座中心沉孔外周的体壁上、其底部与中心沉孔的下部孔眼连通；出气孔径向设置在阀座的体壁上与气体运行腔连通，出气孔与进气孔交错设置在阀座的体壁上。4.如权利要求1所述的一种井下注气阀，其特征是，所述外筒是异径内圆，其中部台阶与滑套的上部外圆台阶配合，能够使滑套悬挂在上面；外筒下部内圆的内径大，与阀座连接后形成缓冲腔，该缓冲腔能够将布置在阀座中心沉孔外周的进气孔笼罩其中。5.如权利要求4所述的一种井下注气阀，其特征是，所述顶杆的外径比滑套的内径小2cm - 4cm，在滑套与顶杆之间形成进气环空，该进气环空与缓冲腔和进气孔连通，构成注气阀的进气通道。6.如权利要求4所述的一种井下注气阀，其特征是，所述滑套上部外圆台阶到外筒中部内圆台阶之间的滑动距离等于锁环上端面到缓冲腔之间的滑动距离，该滑动距离大于顶杆与座封球之间的距离。7.如权利要求6所述的一种井下注气阀，其特征是，所述滑套的外圆至少设有两道密封圈，上下两道内侧的密封圈之间的距离大于剪钉与平衡孔上下两侧的距离。8.如权利要求6所述的一种井下注气阀，其特征是，所述平衡孔设置在滑套的下端面与缓冲腔之间的外筒的筒体上。
【专利摘要】本实用新型公开的是一种井下注气阀，可满足注气封隔器的坐封和对油层单向注气的需要。本注气阀包括外筒、滑套和座封球，滑套的外圆设有密封圈和锁环，外筒上设有平衡孔，座封球坐在滑套上部的锥形内圆中，外筒与滑套通过剪钉固定。外筒的下部与阀座连接，阀座的本体中设有进气孔和出气孔，阀座的中心沉孔中装有阀球和顶帽，顶帽上部安装的顶杆插入滑套中，进气孔与阀座的中心沉孔连通。本实用新型极大地减少了密封失效的机率和对阀球的冲蚀作用，也避免了阀球被气流吹动产生碰撞磨损，极大地提高了密封效果。本实用新型可有效防止注入气返吐，显著提高注气作业的成功率，提高了经济效益，降低了生产成本，具有显著的使用效果。
【IPC分类】E21B34/06
【公开号】CN204899860
【申请号】CN201520624153
【发明人】田启忠, 王刚, 吕玮, 杨云飞, 李娜, 安申法, 栾智勇
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年8月19日