正洗阀、抽油井以及该抽油井的洗井方法

正洗阀、抽油井以及该抽油井的洗井方法
【专利摘要】本发明公开了一种正洗阀、抽油井以及抽油井的洗井方法，涉及油田采油【技术领域】。解决了现有技术存在洗井操作难度大的技术问题。该正洗阀包括主阀接头、内阀部分、外阀部分、流体通道，流体通道包括内流道以及外流道，主阀接头的筒壁上设置有内流道；内阀部分能控制内流道是否导通；上限位座与下连接座之间形成与内流道相连通的外流道；外阀部分能控制外流道是否导通。该抽油井包括本发明提供的正洗阀。该抽油井的洗井方法包括：打开正洗阀，使正洗阀上的流体通道与采油管柱、油套均处于连通状态；在采油管柱内注入洗井液，使洗井液依次流经采油管柱、流体通道以及油套以实现对抽油井的正洗井操作。本发明降低了抽油井正洗井操作的难度。
【专利说明】正洗阀、抽油井以及该抽油井的洗井方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及油田采油【技术领域】，具体涉及一种正洗阀以及设置该正洗阀的抽油 井、该抽油井的洗井方法。

【背景技术】
[0002] 在油田的开发过程中，由于地层压力低不能自喷生产或随着油田开发过程中采出 程度的提高，使自喷油井压力下降，失去自喷生产能力时，都需要通过人工举升的方法，给 生产井建立一定的生产压差，让地层流体能够流动到井筒内，并把油井中的地层产出液举 升到地面，实现对低压油井的采油生产。有杆泵采油工艺是目前国内外针对低压油井采油 中应用最广的采油工艺。
[0003] 采油过程中，需要在油井中下入如图1所示采油管柱(或称：油管）2,下入时在采 油管柱2底部带上抽油泵泵筒或泵座，然后在采油管柱2中下入抽油管柱(或称：抽油杆）1 和抽油泵，把抽油泵座封于采油管柱2上的泵座中，地面安装专用的抽油机，利用抽油机提 供的上下运动，带动抽油管柱1运行，抽油管柱1拉动抽油泵注塞上下往复运动，实现以抽 油泵为主要人工举升方法的采油。采油过程中，油井的温度随着埋深至下而上逐步降低，地 层油气水在采油管柱2内自下而上流动时，随着温度不断的降低，地层流体中的浙青质、蜡 质和胶质大量析出，析出物在电离作用下吸附于采油管柱2内壁和抽油管柱1外壁上，使采 油管柱2的生产通道越来越小，影响油井的正常生产。长期以来，油田解决采油管柱2堵塞 的方法主要采取两种方法：一是将采油管柱2起出，在地面把管内和杆外的堵塞物清理干 净后重新下入投产，该方法在油田领域通称为检泵作业，检泵作业是把抽油管柱1、抽油泵 和采油管柱2起出井筒进行清洁和检查的一种工艺；二是采取热洗井的工艺方法，用洗井 液（图1中箭头表示洗井液的流动方向)把堵塞物清理掉，该方法在油田领域通称为洗井，洗 井是一种通过向井筒内注入洗井液，将井筒内的杂物清洗干净的工艺。
[0004] 由于洗井是目前最经济有效的油井维护工艺，也是能够延长检泵周期最有效的方 法，困此，成为油田在采油过程中应用最广的工艺之一。但是，在进行洗井过程中，由于抽油 泵位于管柱底部，是一种装配有浮动凡尔（或称：游动凡尔）11和固定凡尔12的单冲程泵， 抽油泵是通过凡尔控制流体从下部流向上部，而不能回流的条件下实现其抽油功能，所以， 从油套(或称：套管）3注入洗井时，洗井液能够通过抽油泵流入采油管柱2内，实现反洗井 作业；而从采油管柱2注入时，抽油泵凡尔阻碍了流动通道，不能直接从采油管柱2注入洗 井液，正洗井时，只能通过地面提升设备，把抽油泵从泵座上提出来，洗井液通过抽油泵与 采油管柱2内筒的环形空间流入油套3,从油套3返至地面而实现正洗井。传统的洗井方中， 反洗井作业具有不动管杆的优点，但反洗井时洗井液从油套3注入，通过下部抽油泵后从 采油管柱2返出，洗井过程中洗井液经过在油套环空30流动，油套环空30空间大，热量损 失大，从采油管柱2柱底部流入管内再到达井口附近较容易堵塞管柱段时温度已经降低， 热量损失大，洗井的热效率低，效果差，要达到较好的洗井效果就必须延长洗井时间而费工 费时；同时，由于洗井液从采油管柱2底部流入，很容易将井筒内地层产出的砂子和其它堵 塞物带入抽油泵内，导致抽油泵凡尔密封失效或卡死而无法正常工作，如果地层压力较低， 洗井液大量漏失，不仅容易污染储层，洗井效率将更低。采取正洗井时，洗井液从采油管柱2 内注入，从油套3返出，洗井液流动空间小，热效率高，能够在很短的时间内将采油管柱2内 的结蜡、胶质和杂物清理干净，洗井液不通过泵心，不对抽油泵造成损害。但正洗井需要提 前应用修井机或大型吊车把抽油泵从泵座内提出来建立循环通道，洗井完毕还需要重新将 泵下入泵座内和调参碰泵，同时，反复将泵从泵座提出和下入，容易造成底密封失效。如何 有效地解决抽油井不动管杆进行正洗井，长期以来是油田采油专业研究重点，本发明人在 研究工作中发现，以不动管柱为前题条件的开关阀研发中，可以依靠压力控制方式方法实 现。但由于在采油生产中，投产时采油管柱2和油套3内的液面相同，采油管柱2内外压力 平衡，而抽油机抽油一段时间后，随着油井的不断产出，地层供液能力降低，油套环空3液 面下降较大，造成了油套3压力严重的不平衡，油套3内的液柱压力小于采油管柱2内的液 柱压力，且这一压力差的变化是动态变化的过程。在这种工况条件下要实现压力控制开关 和进行采油管柱2柱入方式进行洗井作业，控制难度增大，截止目前还没有性能可靠的专 用工具满足该工艺方法的需要，导致油田只能应用反洗井作业或提泵后洗井，操作难度大、 成本高。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的是提出一种正洗阀以及设置该正洗阀的抽油井、该抽油井的洗井方 法，解决了现有技术存在洗井操作难度大的技术问题。另外，本发明提供的优选技术方案还 具有成本低、节省洗井液、洗井热效率高、洗井时间短等诸多优点。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
[0007] 本发明实施例提供的正洗阀，包括主阀接头、换位机构、内阀部分、外阀部分以及 流体通道，其中：
[0008] 所述流体通道包括内流道以及外流道，所述主阀接头呈筒状且所述主阀接头的筒 壁上设置有所述内流道；
[0009] 所述内阀部分设置在所述内流道处，且所述内阀部分能控制所述内流道是否导 通；
[0010] 所述内流道周围的所述主阀接头的上设置有凸出所述主阀接头管壁外表面的上 限位座以及下连接座，所述上限位座与所述下连接座之间形成与所述内流道相连通的外流 道；
[0011] 所述外阀部分设置在所述上限位座以及所述下连接座上，且所述外阀部分能控制 所述外流道是否导通。
[0012] 在一个优选或可选地实施例中，所述内阀部分包括弹力件以及内阀体，其中：
[0013] 所述内阀体遮盖所述内流道的外端口；
[0014] 所述弹力件介于所述内阀体与所述上限位座之间。
[0015] 在一个优选或可选地实施例中，所述下连接座为环状且其环绕设置在所述主阀接 头的其中一端部，所述内阀体与所述下连接座之间设置有内部液密封结构，其中：
[0016] 所述内部液密封结构包括设置在所述下连接座上的至少一条环形凹槽、嵌于所述 环形凹槽内的第一密封圈以及密封压帽，所述内阀体背离所述弹力件的一端抵靠在所述第 一密封圈上；
[0017] 所述密封压帽套设在所述下连接座以及所述第一密封圈之外，且所述密封压帽与 所述下连接座之间螺纹连接。
[0018] 在一个优选或可选地实施例中，所述外阀部分为液压阀，所述外阀部分包括导向 座、外阀体以及液压油控制装置，所述外阀体内表面设置有推力凸起，所述导向座固定连接 在所述主阀接头的其中一端部，其中：
[0019] 所述外阀体套设在所述主阀接头之外，且所述外阀体能相对于所述导向座沿所述 主阀接头的轴向方向滑动至打开或关闭所述外流道的位置；
[0020] 所述推力凸起与所述外阀体、所述导向座、所述主阀接头之间的空间形成上液缸， 所述主阀接头的筒壁上设置有与所述上液缸相连通的上液体通孔；
[0021] 所述推力凸起与所述外阀体、所述上限位座、所述主阀接头之间的空间形成下液 缸，所述外阀体上设置有与所述下液缸相连通的下液体通孔，所述液压油控制装置的液压 油输入输出端口与所述下液体通孔相连通。
[0022] 在一个优选或可选地实施例中，所述外阀部分还包括与所述主阀接头固定连接的 换位心轴管，其中：
[0023] 所述导向座固设在所述换位心轴管其中一端处，所述换位心轴管背离所述主阀接 头的部分与上接头的底端固定连接；
[0024] 所述上接头与所述外阀体之间设置有换位机构，且所述换位机构能在所述外阀体 沿所述主阀接头的轴向方向滑动至打开所述外流道的位置的状态下将所述外阀体锁定住， 所述换位机构还能在所述外阀体沿所述主阀接头的轴向方向再次滑动至打开所述外流道 的位置的状态下解除对所述外阀体的锁定。
[0025] 在一个优选或可选地实施例中，所述换位机构包括弹性体、换位套、换位外筒以及 换位销，其中：
[0026] 所述换位套套设在所述换位心轴管之外，所述换位外筒套设在所述换位套之外， 所述换位套上设置有至少两个换位槽，所述换位外筒的其中一端与所述外阀体固定连接； [0027] 每个所述换位槽均包括互相连通的长凹槽以及短凹槽，且每个所述换位槽的长凹 槽均同与其相邻的所述换位槽的短凹槽相连通；
[0028] 所述长凹槽背离所述外阀体的壁体上设置有第一尖角部，所述短凹槽背离所述外 阀体的壁体上设置有第二尖角部，所述长凹槽以及所述短凹槽之间的壁体上还设置有第三 尖角部；
[0029] 所述短凹槽与所述主阀接头之间的间距大于所述长凹槽与所述主阀接头之间的 间距；
[0030] 所述弹性体的一端抵接在所述上接头的凸起部上，所述弹性体的另一端抵接在所 述换位外筒上；
[0031] 所述换位销与所述换位外筒固定连接，所述外阀体沿所述主阀接头的轴向方向滑 动至打开所述外流道的位置时所述换位外筒能带动所述换位销从所述长凹槽的内壁脱出 并滑过其中的一个所述第一尖角部、其中的一个所述第二尖角部以及其中的一个所述第三 尖角部后挂接在所述短凹槽的内壁上；
[0032] 所述外阀体沿所述主阀接头的轴向方向再次滑动至打开所述外流道的位置时所 述换位外筒能带动所述换位销从所述短凹槽的内壁上脱出并滑过所述第二尖角部、其中的 另一个所述第一尖角部以及其中的另一个所述第三尖角部后挂接在与所述短凹槽相邻的 另一所述长凹槽的内壁上。
[0033] 在一个优选或可选地实施例中，所述换位机构还包括设置在所述上接头上的导向 槽以及固定连接在所述换位外筒上的导向销，所述导向销嵌于所述导向槽内，所述导向槽 的长度方向与所述换位套轴向方向相平行或相重合。
[0034] 在一个优选或可选地实施例中，所述外阀体包括上阀外筒以及与所述上阀外筒固 定连接的下阀外筒，其中：
[0035] 所述推力凸起设置在所述上阀外筒的内表面上，所述换位外筒与所述上阀外筒背 离所述下阀外筒的部分固定连接，所述下阀外筒能相对于所述导向座沿所述主阀接头的轴 向方向滑动至打开或关闭所述外流道的位置；
[0036] 所述下连接座背离所述主阀接头的部分还固定连接有下接头；
[0037] 所述外阀体与所述下接头之间还设置有外部液密封结构，所述外部液密封结构包 括设置在所述下连接座上的环形凹台以及套设在所述环形凹台上的挡环、至少两个第二密 封圈、隔环，所述隔环介于两个所述第二密封圈之间，所述下接头抵接在其中一个所述第二 密封圈上，所述外阀体滑动至关闭所述外流道的位置时能覆盖并抵压在所述第二密封圈之 外。
[0038] 本发明实施例提供的抽油井，包括抽油管柱、采油管柱、油套以及本发明实施例提 供的任一正洗阀，其中：
[0039] 所述抽油管柱位于所述采油管柱之内，所述采油管柱位于所述油套之内；
[0040] 所述采油管柱的管壁上设置有贯穿所述采油管柱的管壁的阀安装口，所述正洗阀 设置在所述阀安装口处且与所述阀安装口处的所述采油管柱的管壁之间液密封连接；
[0041] 所述正洗阀处于打开状态时所述正洗阀上的所述流体通道与所述采油管柱、所述 油套相连通，所述正洗阀处于关闭状态时所述正洗阀上的所述流体通道关闭。
[0042] 本发明实施例提供的任一抽油井的洗井方法，包括以下步骤：
[0043] 打开所述正洗阀，使所述正洗阀上的流体通道与所述采油管柱、所述油套均处于 连通状态；
[0044] 在所述采油管柱内注入洗井液，使所述洗井液依次流经所述采油管柱、所述流体 通道以及所述油套以实现对抽油井的正洗井操作。
[0045] 基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：
[0046] 由于本发明可以打开正洗阀，可以实现对抽油井的正洗井操作，关闭正洗阀，可以 进行采油操作，不存在反洗井操作的诸多缺陷，同时，采用本发明提供的正洗井方法对抽油 井进行正洗井操作与现有技术提供的正洗井方法相比，无需提前应用修井机或大型吊车把 抽油泵从泵座内提出来建立循环通道，洗井完毕也无需重新将泵下入泵座内和调参碰泵， 故而克服了现有技术提供正洗井方法所存在的诸多缺陷，打开正洗阀的操作与现有技术中 用修井机或大型吊车把抽油泵从泵座内提出来建立循环通道的方法相比操作难度大为降 低，耗费的成本也更少，解决了现有技术存在洗井操作难度大、成本高的技术问题。
[0047] 此外，本发明提供的优选技术方案与现有技术相比至少还可以取得如下技术效 果：
[0048] 1、本发明在设置有压控式多次正洗阀的抽油井上实施正洗井方法，工艺特征是应 用油套环空压力控制正洗阀(此处也可以称为：洗井阀）的开关和换向，在油套注入流体时， 正洗阀外流道打开，正洗阀内流道不连通，从而保证打开外流道时控制压力不受内流道影 响。油套环空停注后，采油管柱内外压力平衡，换向保持外流道的开启。在外流道打开状态 下，从采油管柱注入洗井流体时，管内压力高于油套环空压力，内流道在管内压力的作用下 开启，达到循环目的。
[0049] 2、由于从油套环空注入时内通道保持密封状态，油套环空注入的液体(例如：洗井 液）无法进入管柱内，使本发明实现了正洗井作业的同时，能够实现流体从管柱底部过泵进 入管内的反洗井工艺，便于在特殊情况下进行反洗井作业，从而使本发明所述基于压控式 多次正洗阀的抽油井不动杆管柱正洗井工艺方法，不仅具有正洗井的特点，也同时具备反 洗井的工艺方法。
[0050] 3、低压差控制，换位灵活可靠，可根据需要随时建立正循环；
[0051] 4、高抗压动态复合密封，能够有效防止多次开关后渗漏；
[0052] 5、具有单向锁定设计，未解除锁定外阀部分不会出现误操作。

【专利附图】

【附图说明】
[0053] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0054] 图1为现有技术中采用反洗井方法对抽油井进行洗井操作的过程的示意图；
[0055] 图2为对本发明实施例所提供的抽油井进行正洗井操作的过程的示意图；
[0056] 图3为对本发明实施例所提供的抽油井进行反洗井操作的过程的示意图；
[0057] 图4为本发明实施例提供的设置正洗阀的抽油井的剖视示意图；
[0058] 图5为图4中A部分的放大示意图；
[0059] 图6为图4中B部分的放大示意图；
[0060] 图7为图4中C部分的放大示意图；
[0061] 图8为图4中D部分的放大示意图；
[0062] 图9为本发明实施例所提供的正洗阀中下接头的剖视示意图；
[0063] 图10为本发明实施例所提供的正洗阀中主阀接头的剖视示意图；
[0064] 图11为本发明实施例提供的正洗阀中外阀体的上阀外筒的剖视示意图；
[0065] 图12为本发明实施例所提供的正洗阀中外阀体的下阀外筒的剖视示意图；
[0066] 图13为本发明实施例所提供的正洗阀中换位心轴管的剖视示意图；
[0067] 图14为本发明实施例所提供的正洗阀中换位套展开时的示意图；
[0068] 图15为本发明实施例提供的正洗阀中换位套的示意图；
[0069] 图16为沿图15中A-A线的剖视示意图；
[0070] 图17为沿图16中B-B线的剖视示意图；
[0071] 图18为本发明实施例提供的正洗阀中换位外筒的剖视示意图；
[0072] 图19为本发明实施例所提供的正洗阀中上接头的剖视示意图；
[0073] 图20为沿图19中C-C线的剖视示意图；
[0074] 图21为本发明实施例所提供的正洗阀中下连接座的剖视示意图；
[0075] 图22为本发明实施例所提供的正洗阀中密封压帽的剖视示意图；
[0076] 图23为本发明实施例所提供的正洗阀中内阀体的剖视示意图；
[0077] 图24为本发明实施例所提供的正洗阀中弹力件的示意图；
[0078] 图25为本发明实施例所提供的正洗阀中弹性体的示意图；
[0079] 附图标记：1、抽油管柱；11、浮动凡尔；12、固定凡尔；2、采油管柱；3、油套；30、油 套环空；4、流体通道；41、内流道；42、外流道；5、正洗阀；51、主阀接头；511、上限位座；52、 弹力件；53、内阀体；541、环形凹槽；542、第一密封圈；543、密封压帽；55、导向座；56、外阀 体；561、推力凸起；562、上阀外筒；563、下阀外筒；57、上液缸；571、上液体通孔；58、下液 缸；581、下液体通孔；591、换位心轴管；592、上接头；920、凸起部；921、导向槽；593、弹性 体；594、换位套；595、换位外筒；951、导向销；596、换位销；597、换位槽；971、长凹槽；972、 短凹槽；973、第一尖角部；974、第二尖角部；975、第三尖角部；598、下连接座；599、下接头； 991、环形凹台；992、第二密封圈；993、挡环；994、隔环。

【具体实施方式】
[0080] 下面通过附图图2?图25以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的 技术方案(包括优选技术方案）做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技 术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了 描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方 案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域 技术人员应该知晓：本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护 范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代 技术方案。
[0081] 本发明实施例不仅提供了一种正洗阀以及设置正洗阀的抽油井，还提供了一种用 于油田采油工艺中抽油井的洗井方法，该方法是一种在抽油井不动管(抽油管柱1)、不动杆 柱(采油管柱2)的前题条件下，采取从往采油管柱2内注入洗井液（图2、图3中箭头表示洗 井液的流动方向），从油套环空30返出洗井液的正洗井工艺方法。本发明的不动管、不动杆 柱正洗井工艺方法是通过改变抽油井的采油管柱结构，在传统的采油管柱中加上可以采用 液压油控制并可多次使用的正洗阀5,该阀可以称为：压控式多次正洗阀，利用压控式多次 正洗阀的开关，实现抽油井在不动管、不动杆柱的条件下，根据洗井工艺技术要求，随时打 开压控式多次正洗阀进行正洗井，关闭压控式多次正洗阀进行采油作业。从而克服了传统 采油管柱条件下，洗井时需要上提抽油管柱1将抽油泵提出泵座进行正洗井或直接从油套 环空30注入洗井液反洗井存在的配合作业设备多，洗井液用量大、热洗效率低、易出现抽 油泵卡泵、堵塞等问题。
[0082] 下面结合图2?图25对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述，将本发明提 供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的两个或更多个技术手段互相进行组合而得 到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。
[0083] 如图2?图25所示，本发明实施例所提供的正洗阀5包括主阀接头51、内阀部分 以及外阀部分。外阀部分优选为液压阀，其中：
[0084] 流体通道4包括内流道41以及外流道42。主阀接头51呈筒状且其位于采油管柱 2内，且主阀接头51的筒壁上设置有内流道41。
[0085] 内阀部分设置在内流道41处，且内阀部分能控制内流道41是否导通。
[0086] 内流道41周围的主阀接头51的上设置有凸出主阀接头51管壁外表面的上限位 座511以及下连接座(或称：底部阀接头）598,上限位座511与下连接座598之间形成与内 流道41、油套3相连通的外流道42。
[0087] 外阀部分设置在上限位座511以及下连接座598上，且外阀部分能控制外流道42 是否导通。
[0088] 本发明进行洗井操作时，可以先通过外阀部分打开外流道42,然后再通过内阀部 分打开内流道41，以此建立洗井流体(或称：洗井液)的循环通道。由于采油管柱2内与油套 3内的压力经常是会发生变化，所以内阀部分以及外阀部分配合控制，可以大为提高本发明 提供的正洗阀5的可靠性。
[0089] 作为一种优选或可选地实施方式，内阀部分包括弹力件52以及内阀体53,其中： 内阀体53遮盖内流道41的外端口。弹力件52介于内阀体53与上限位座511之间。弹力 件52优选为弹簧。可以利用洗井流体自身的压力冲击并打开内阀体53以建立洗井流体的 循环通道，进而实现对采油管柱2内部的清洗。
[0090] 作为一种优选或可选地实施方式，下连接座598为环状，且其环绕设置在主阀接 头51的其中一端部，内阀体53与下连接座598之间设置有内部液密封结构，其中 ：
[0091] 内部液密封结构包括设置在下连接座598上的至少一条环形凹槽541、嵌于环形 凹槽541内的第一密封圈542以及密封压帽543,内阀体53背离弹力件52的一端抵靠在第 一密封圈542上。
[0092] 密封压帽543套设在下连接座598以及第一密封圈542之外，且密封压帽543与 下连接座598之间螺纹连接。
[0093] 内部液密封结构可以提高内阀部分关闭内流道之后的液密封性能，从而提高正洗 阀5的可靠性。
[0094] 作为一种优选或可选地实施方式，外阀部分包括导向座55、外阀体56以及液压油 控制装置，外阀体56内表面设置有推力凸起561，导向座55固定连接在主阀接头51的其中 一端部，其中：
[0095] 外阀体56套设在主阀接头51之外，且外阀体56能相对于导向座55沿主阀接头 51的轴向方向滑动至打开或关闭外流道42的位置。
[0096] 推力凸起561与外阀体56、导向座55、主阀接头51之间的空间形成上液缸57,主 阀接头51的筒壁上设置有与上液缸57相连通的上液体通孔571。
[0097] 推力凸起561与外阀体56、上限位座511、主阀接头51之间的空间形成下液缸58， 外阀体56上设置有与下液缸58相连通的下液体通孔581。液压油控制装置的液压油输入 输出端口与所述下液体通孔581相连通。
[0098] 液压油控制装置从油套环空30通过下液体通孔581在下液缸58内注入液压油 (此时也可称为：控制液)时，液压油可以通过推力凸起561带动外阀体56相对于导向座55 沿主阀接头51的轴向方向滑动至打开外流道42的位置，同理，通过上液体通孔571在上液 缸57内注入具有压力的液体(例如洗井液)时，该具有压力的液体可以通过推力凸起561带 动外阀体56相对于导向座55沿主阀接头51的轴向方向滑动至关闭外流道42的位置。
[0099] 作为一种优选或可选地实施方式，外阀部分还包括与主阀接头51固定连接的换 位心轴管591，其中：
[0100] 导向座55固设在换位心轴管591其中一端处，换位心轴管591背离主阀接头51 的部分与上接头592的底端固定连接。
[0101] 将本发明应用于抽油井上时，上接头592的顶端可以与阀安装口处的采油管柱2 的管壁的底部固定连接。
[0102] 上接头592与外阀体56之间设置有换位机构，且换位机构能在外阀体56沿主阀 接头51的轴向方向滑动至打开外流道42的位置的状态下将外阀体56锁定住，换位机构还 能在外阀体56沿主阀接头51的轴向方向再次滑动至打开外流道42的位置的状态下解除 对外阀体56的锁定。
[0103] 换位机构能将外阀体56锁定住以维持外流道42的导通状态。
[0104] 下文详细的说明本发明提供的换位机构的一种具体的实施方式。使用其他换位机 构(例如：自动圆珠笔笔芯所采用的锁定机构）以替代该实施方式的技术方案也在本发明的 保护范围之内。
[0105] 作为一种优选或可选地实施方式，换位机构包括弹性体593 (优选为弹簧)、换位套 594、换位外筒595以及换位销596,其中：
[0106] 换位套594套设在换位心轴管591之外，且换位套594的表面上设置有至少两个 换位槽597,换位外筒595的其中一端与外阀体56固定连接，且换位外筒595套设在换位套 594之外。
[0107] 每个换位槽597均包括互相连通的长凹槽971以及短凹槽972,且每个换位槽597 的长凹槽971均同与其相邻的换位槽597的短凹槽972相连通。
[0108] 长凹槽971背尚外阀体56的壁体上设置有第一尖角部973,短凹槽972背尚外阀 体56的壁体上设置有第二尖角部974,长凹槽971以及短凹槽972之间的壁体上还设置有 第三尖角部975。
[0109] 短凹槽972与主阀接头51之间的间距大于长凹槽971与主阀接头51之间的间距。 弹性体593的一端抵接在上接头592外表面上的凸起部920上，弹性体593的另一端抵接 在换位外筒595上。
[0110] 换位销596与换位外筒595固定连接，外阀体56沿主阀接头51的轴向方向滑动 至打开外流道42的位置时换位外筒595能带动换位销596从长凹槽971的内壁脱出并滑 过其中一个第一尖角部973、其中一个第二尖角部974以及其中一个第三尖角部975后挂接 在短凹槽972的内壁上。
[0111] 外阀体56沿主阀接头51的轴向方向再次滑动至打开外流道42的位置时换位外 筒595能带动换位销596从短凹槽972的内壁上脱出并滑过所述第二尖角部974、其中另一 个第一尖角部973、其中另一个第三尖角部975后挂接在与短凹槽972相邻的另一另一长凹 槽971的内壁上。
[0112] 上述换位机构换位过程中，换位销596滑过第一尖角部973、第二尖角部974以及 第三尖角部975时会同时推动换位套594绕换位心轴管591转动。
[0113] 作为一种优选或可选地实施方式，换位机构还包括设置在上接头592上的导向槽 921以及固定连接在换位外筒595上的导向销951，导向销951嵌于导向槽921内，导向槽 921的长度方向与换位套594轴向方向相平行或相重合。
[0114] 导向槽921与导向销951起到了导向的作用，可以维持换位外筒595以及导向销 951位置滑动方向的恒定。
[0115] 作为一种优选或可选地实施方式，外阀体56包括上阀外筒562以及与上阀外筒 562固定连接(优选为通过螺纹形成可拆卸的固定连接)的下阀外筒563,推力凸起561设置 在上阀外筒562的内表面上，换位外筒595与上阀外筒562背离下阀外筒563的部分固定 连接，下阀外筒563能相对于导向座55沿主阀接头51的轴向方向滑动至打开或关闭外流 道42的位置。
[0116] 这种设计便于外阀体56的制造以及安装。
[0117] 下连接座598背离主阀接头51的部分与下接头599的顶端固定连接。将本发明 应用于抽油井上时，下接头599的低端可以与阀安装口处的采油管柱2的管壁的底部固定 连接。
[0118] 外阀体56与下接头599之间还设置有外部液密封结构，外部液密封结构包括设置 在下连接座598上的环形凹台991以及套设在环形凹台991上的挡环993、至少两个第二密 封圈992、隔环994,隔环994介于两个第二密封圈992之间，下接头599抵接在其中一个第 二密封圈992上。外阀体56滑动至关闭外流道42的位置时能覆盖并抵压在下接头599内 的第二密封圈992之外。
[0119] 第二密封圈992的设置有助于提高外阀部分的密封效果。
[0120] 本发明实施例所提供的抽油井包括抽油管柱1、采油管柱2、油套3以及正洗阀5， 其中：
[0121] 抽油管柱1位于采油管柱2之内，采油管柱2位于油套3之内。
[0122] 采油管柱2的管壁上设置有贯穿所述采油管柱的管壁的阀安装口，正洗阀5设置 在阀安装口处且与所述阀安装口处的所述采油管柱2的管壁之间液密封连接。
[0123] 正洗阀5处于打开状态时正洗阀5上的流体通道4与采油管柱2、油套3相连通， 正洗阀5处于关闭状态时正洗阀5上的流体通道4关闭。
[0124] 使用本发明的过程中，打开正洗阀5可以实现对抽油井的正洗井操作，关闭正洗 阀5可以进行采油操作，不存在反洗井操作的诸多缺陷，同时，采用本发明克服了现有技术 提供正洗井方法所存在的诸多缺陷，打开正洗阀5的操作与现有技术中用修井机或大型吊 车把抽油泵从泵座内提出来建立循环通道的方法相比操作难度大为降低，耗费的成本也更 少。
[0125] 当然，使用其他结构的阀门以替代上述本发明提供的正洗阀5的技术方案应视为 等同替换，所以也在本发明的保护范围之内。
[0126] 如图2?图25所示，本发明实施例任一提供的抽油井的洗井方法，包括以下步 骤：
[0127] 打开正洗阀5,使正洗阀5上的流体通道4与采油管柱2、油套3均处于连通状态。
[0128] 在采油管柱2内注入洗井液，使洗井液依次流经采油管柱2、流体通道以及油套3 以实现对抽油井的正洗井操作。
[0129] 可以采用上述方法实现对本发明实施例提供的抽油井的正洗井操作。当然，在需 要的时候也可以关闭正洗阀5使用反洗井的方法来对本发明实施例提供的抽油井进行洗 井操作。
[0130] 使用其他阀门以替代上述本发明提供的正洗阀5的技术方案也在本发明的保护 范围之内。
[0131] 由上述阐述可知：本发明是在克服现有的抽油井洗井工艺存在问题的基础上，发 明的一种压控式多次正洗阀以及基于压控式多次正洗阀的抽油井不动杆管柱正洗井方法。
[0132] 如图2?图25所示，发明中通过研究洗井工艺过程和工艺流程，对洗井工艺过程 中洗井流体的运动方向和压力变化对采油工具的影响研究；基于发扬传统正洗井工艺的优 越性和克服传统正洗井工艺存在动管杆操作的缺陷，分析抽油井生产过程中和洗井工艺中 油套3环空压力与采油管柱2 (简称油管)压力变化特征，把应用压力控制洗井通道的开关、 从采油管柱2内注入洗井液正洗井和采油生产过程中油管压力高于油套压力的情况下洗 井通道保持关闭为基本主题，充分分析正洗井过程中，洗井液从采油管柱2内注入的流动 路线与生产过程中环空流体流采出后的封闭方向的对立特性，发明中把由采油管柱2内注 入洗井液的压力通道与由油套环空30注入液压油的压力通道分为内外两个部分（内阀部 分以及外阀部分)关联控制，研发了以内、外双重通道关联控制的压控式多次正洗阀5,开发 了基于压控式多次正洗阀5的抽油井不动杆管柱正洗井工艺方法，达到了不动管杆柱进行 抽油井正洗井的目的。
[0133] 本发明所述基于压控式多次正洗阀5的抽油井不动杆管柱正洗井方法，是一种通 过管柱结构的重新设计变化，在传统采油管柱2上增加压控式多次正洗阀5,从而在抽油泵 以上的采油管柱2上建立正洗井通道，形成从油套环空30往采油管柱2上的下液缸58注 入液压油时环空压力控制正洗井外流道开启，从采油管柱2内注入洗井液时采油管柱2内 压力控制正洗井内流道开启，达到不动管杆柱而实现正洗井的目的。本发明基于压控式多 次正洗阀5的抽油井正洗井方法，工艺特征是应用采油管柱2环空压力控制正洗阀的开关 和换向，在油套环空30内往下液缸58注入液压油时，正洗阀5 (此处也可称为正洗阀）外 流道42打开，正洗阀内流道41不连通，从而保证打开外流道42时控制压力不受内流道41 影响。油套3环空停注后，油管内外压力平衡，换向保持外流道42的开启。在外流道42打 开状态下，在采油管柱2内注入洗井流体时，管内压力高于油套3环空压力，内流道41在管 内压力的作用下开启，达到循环目的。
[0134] 同时，由于从油套3环空注入时内流道41保持密封状态，环空注入液无法进入采 油管柱2内，使本发明实现了正洗井作业的同时，能够实现流体从管柱底部过泵进入管内 的反洗井工艺，便于在特殊情况下进行反洗井作业，从而使本发明所述基于压控式多次正 洗阀5的抽油井不动杆管柱正洗井工艺方法，不仅具有正洗井的特点，也同时具备反洗井 的工艺方法。
[0135] 本发明的核心是在管柱结构中设计研发了压控式多次正洗阀5,通过该特殊工具 的作用机理实现了抽油井不动杆、不动管柱的正洗井方法。本发明实施例优选实施方式提 供的压控式多次正洗阀5的结构至上而下由上接头592,弹性体593(此处可称：动力弹簧)、 换位机构、上液缸57、下液缸58、弹力件52 (此处可称：阀弹簧)、内部液密封结构(简称：内 密封)、外部液密封结构(简称：外密封）和下接头599等组成。该正洗阀的作用机理如下：
[0136] 正常生产时，采油管柱2内外压力平衡或管内压力总是大于油套3环空压力，上液 缸57的作用力始终等于或大于下液缸58,外阀体(或称阀外筒）56保持在外密封位置受压 密封，外阀部分处于关闭状态，流体无法通过，且随着内外压差的增大，外阀体56对外密封 的推动力越大，确保了高压差状态下的密封性能。从环空打压(注入液压油）时，上液缸57 的作用力小于下液缸58作用力，液压力克服动力弹簧的推动阀外筒上行，阀外筒离开外密 封，外阀部分处于打开位置，阀外筒上行后，推动换位机构换位，当环空压力释放后，阀外筒 受换位机构限位，下行至1/3位置被锁定，外阀部分保持在开启状态。从采油管柱2内注入 洗井液时，内阀部分受压克服阀弹簧力上行离开内密封，内阀部分打开，洗井液能够顺利依 次从内流道、外流道流出实现正洗井。洗井结束停止内注入时，管柱内外压力平衡，内阀部 分在阀弹簧力和液压力作用下下行关闭。从环空注入控制液时，上液缸57的作用力小于下 液缸58作用力，液压力克服动力弹簧力使阀外筒上行，推动换位机构换位，环空压力释放 后，动力弹簧推动阀外筒下行，使阀外筒与外密封接合，外阀部分关闭。
[0137] 上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么 公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围 仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法 穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不 应构成对本发明创造保护范围的限制。
[0138] 同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另 有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以 理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构 (例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体成形工艺除外)。
[0139] 另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术 语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件 既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
[0140] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发 明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1. 一种正洗阀，其特征在于，包括主阀接头、内阀部分、外阀部分以及流体通道，其中： 所述流体通道包括内流道以及外流道，所述主阀接头呈筒状且所述主阀接头的筒壁上 设置有所述内流道； 所述内阀部分设置在所述内流道处，且所述内阀部分能控制所述内流道是否导通； 所述内流道周围的所述主阀接头的上设置有凸出所述主阀接头管壁外表面的上限位 座以及下连接座，所述上限位座与所述下连接座之间形成与所述内流道相连通的外流道； 所述外阀部分设置在所述上限位座以及所述下连接座上，且所述外阀部分能控制所述 外流道是否导通。
2. 根据权利要求1所述的正洗阀，其特征在于，所述内阀部分包括弹力件以及内阀体， 其中： 所述内阀体遮盖所述内流道的外端口； 所述弹力件介于所述内阀体与所述上限位座之间。
3. 根据权利要求2所述的正洗阀，其特征在于，所述下连接座为环状且其环绕设置在 所述主阀接头的其中一端部，所述内阀体与所述下连接座之间设置有内部液密封结构，其 中： 所述内部液密封结构包括设置在所述下连接座上的至少一条环形凹槽、嵌于所述环形 凹槽内的第一密封圈以及密封压帽，所述内阀体背离所述弹力件的一端抵靠在所述第一密 封圈上； 所述密封压帽套设在所述下连接座以及所述第一密封圈之外，且所述密封压帽与所述 下连接座之间螺纹连接。
4. 根据权利要求1或2或3所述的正洗阀，其特征在于，所述外阀部分为液压阀，所述 夕卜阀部分包括导向座、外阀体以及液压油控制装置，所述外阀体内表面设置有推力凸起，所 述导向座固定连接在所述主阀接头的其中一端部，其中： 所述外阀体套设在所述主阀接头之外，且所述外阀体能相对于所述导向座沿所述主阀 接头的轴向方向滑动至打开或关闭所述外流道的位置； 所述推力凸起与所述外阀体、所述导向座、所述主阀接头之间的空间形成上液缸，所述 主阀接头的筒壁上设置有与所述上液缸相连通的上液体通孔； 所述推力凸起与所述外阀体、所述上限位座、所述主阀接头之间的空间形成下液缸，所 述外阀体上设置有与所述下液缸相连通的下液体通孔，所述液压油控制装置的液压油输入 输出端口与所述下液体通孔相连通。
5. 根据权利要求4所述的正洗阀，其特征在于，所述外阀部分还包括与所述主阀接头 固定连接的换位心轴管，其中： 所述导向座固设在所述换位心轴管其中一端处，所述换位心轴管背离所述主阀接头的 部分与上接头的底端固定连接； 所述上接头与所述外阀体之间设置有换位机构，且所述换位机构能在所述外阀体沿所 述主阀接头的轴向方向滑动至打开所述外流道的位置的状态下将所述外阀体锁定住，所述 换位机构还能在所述外阀体沿所述主阀接头的轴向方向再次滑动至打开所述外流道的位 置的状态下解除对所述外阀体的锁定。
6. 根据权利要求5所述的正洗阀，其特征在于，所述换位机构包括弹性体、换位套、换 位外筒以及换位销，其中： 所述换位套套设在所述换位心轴管之外，所述换位外筒套设在所述换位套之外，所述 换位套上设置有至少两个换位槽，所述换位外筒的其中一端与所述外阀体固定连接； 每个所述换位槽均包括互相连通的长凹槽以及短凹槽，且每个所述换位槽的长凹槽均 同与其相邻的所述换位槽的短凹槽相连通； 所述长凹槽背离所述外阀体的壁体上设置有第一尖角部，所述短凹槽背离所述外阀体 的壁体上设置有第二尖角部，所述长凹槽以及所述短凹槽之间的壁体上还设置有第三尖角 部； 所述短凹槽与所述主阀接头之间的间距大于所述长凹槽与所述主阀接头之间的间 距； 所述弹性体的一端抵接在所述上接头的凸起部上，所述弹性体的另一端抵接在所述换 位外筒上； 所述换位销与所述换位外筒固定连接，所述外阀体沿所述主阀接头的轴向方向滑动至 打开所述外流道的位置时所述换位外筒能带动所述换位销从所述长凹槽的内壁脱出并滑 过其中的一个所述第一尖角部、其中的一个所述第二尖角部以及其中的一个所述第三尖角 部后挂接在所述短凹槽的内壁上； 所述外阀体沿所述主阀接头的轴向方向再次滑动至打开所述外流道的位置时所述换 位外筒能带动所述换位销从所述短凹槽的内壁上脱出并滑过所述第二尖角部、其中的另一 个所述第一尖角部以及其中的另一个所述第三尖角部后挂接在与所述短凹槽相邻的另一 所述长凹槽的内壁上。
7. 根据权利要求6所述的正洗阀，其特征在于，所述换位机构还包括设置在所述上接 头上的导向槽以及固定连接在所述换位外筒上的导向销，所述导向销嵌于所述导向槽内， 所述导向槽的长度方向与所述换位套轴向方向相平行或相重合。
8. 根据权利要求6所述的正洗阀，其特征在于，所述外阀体包括上阀外筒以及与所述 上阀外筒固定连接的下阀外筒，其中： 所述推力凸起设置在所述上阀外筒的内表面上，所述换位外筒与所述上阀外筒背离所 述下阀外筒的部分固定连接，所述下阀外筒能相对于所述导向座沿所述主阀接头的轴向方 向滑动至打开或关闭所述外流道的位置； 所述下连接座背离所述主阀接头的部分还固定连接有下接头； 所述外阀体与所述下接头之间还设置有外部液密封结构，所述外部液密封结构包括 设置在所述下连接座上的环形凹台以及套设在所述环形凹台上的挡环、至少两个第二密封 圈、隔环，所述隔环介于两个所述第二密封圈之间，所述下接头抵接在其中一个所述第二密 封圈上，所述外阀体滑动至关闭所述外流道的位置时能覆盖并抵压在所述第二密封圈之 外。
9. 一种抽油井，其特征在于，包括抽油管柱、采油管柱、油套以及权利要求1 一 8任一所 述的正洗阀，其中： 所述抽油管柱位于所述采油管柱之内，所述采油管柱位于所述油套之内； 所述采油管柱的管壁上设置有贯穿所述采油管柱的管壁的阀安装口，所述正洗阀设置 在所述阀安装口处且与所述阀安装口处的所述采油管柱的管壁之间液密封连接； 所述正洗阀处于打开状态时所述正洗阀上的所述流体通道与所述采油管柱、所述油套 相连通，所述正洗阀处于关闭状态时所述正洗阀上的所述流体通道关闭。
10. -种权利要求9所述抽油井的洗井方法，其特征在于，包括以下步骤： 打开所述正洗阀，使所述正洗阀上的流体通道与所述采油管柱、所述油套均处于连通 状态； 在所述采油管柱内注入洗井液，使所述洗井液依次流经所述采油管柱、所述流体通道 以及所述油套以实现对抽油井的正洗井操作。
【文档编号】E21B21/10GK104060959SQ201310086211
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月19日 优先权日:2013年3月19日
【发明者】陈蓉, 凌毅立 申请人:陈蓉, 凌毅立