可逆注汽阀的制作方法

本发明涉及采油工程中的热采配汽技术领域，特别涉及一种可逆注汽阀。

背景技术

稠油蒸汽吞吐开发，由于油层渗透率差异，导致纵向动用的不均衡，因此需要根据各层地质特点进行分层配注蒸汽。对吞吐井而言，分层配注蒸汽的时机越早越有利于提高油层动用的均衡程度。但有一部分井，由于压力过高，单层配注汽往往注中途注不进，完不成注汽设计量，这样就影响热注锅炉的正常用运行及原油产量。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够保证热注锅炉的正常用运行及原油产量的可逆注汽阀。

为达到上述目的，本发明提供了一种可逆注汽阀，其至少包括：

阀体，其具有轴向贯通的注汽通道，所述阀体的外部密封套设有外套，且所述外套与所述阀体之间形成环空，所述阀体的侧壁由上至下依次设有进汽口、注汽管、止挡部和排汽口，所述进汽口和所述排汽口与所述环空相连通，所述止挡部位于所述注汽通道内，所述注汽管的第一端与所述注汽通道相连通，所述注汽管的第二端沿所述阀体的径向延伸至所述外套的外部；

通断组件，其包括由下至上设置于所述阀体内并能沿所述阀体的轴向密封移动的第一通断件和第二通断件，所述第一通断件具有连通所述注汽通道并封堵所述注汽管的第一工作位置、以及抵接所述止挡部第二工作位置，在所述第一通断件位于所述第二工作位置的状态下，所述第一通断件阻断所述注汽通道，所述注汽管与所述注汽通道连通；所述第二通断件上设有第一注汽口和第二注汽口，所述第二通断件具有连通所述注汽通道并封堵所述进汽口的第一注汽位置、以及抵接所述第一通断件的第二注汽位置，在所述第二通断件位于所述第二注汽位置的状态下，所述第一注汽口与所述进汽口相连通，所述第二注汽口与所述注汽管相连通。

如上所述的可逆注汽阀，其中，所述第一通断件包括第一内套和第一封堵球，所述第一内套于所述第一工作位置处通过第一剪切销钉与所述阀体相接，且所述第一内套的外周面与所述阀体的内表面密封配合，所述第一内套具有与所述注汽通道连通的第一轴向贯通孔，所述第一封堵球能与所述第一轴向贯通孔密封连接，通过所述第一封堵球与所述第一轴向贯通孔的密封连接，所述第一内套能剪断所述第一剪切销钉由第一工作位置移动至第二工作位置；

所述第二通断件包括第二内套和第二封堵球，所述第二内套于所述第一注汽位置处通过第二剪切销钉与所述阀体相接，且所述第二内套的外周面与所述阀体的内表面密封配合，所述第二内套具有与所述注汽通道连通的第二轴向贯通孔，所述第一封堵球能穿过所述第二轴向贯通孔，所述第二封堵球能与所述第二轴向贯通孔密封连接，所述第一注汽口和所述第二注汽口设置于所述第二内套的侧壁上，通过所述第二封堵球与所述第二轴向贯通孔的密封连接，所述第二内套能剪断所述第二剪切销钉由第一注汽位置移动至第二注汽位置。

如上所述的可逆注汽阀，其中，所述第一轴向贯通孔呈由上至下渐缩的缩径状，且所述第一轴向贯通孔的底端内径小于所述第一封堵球的直径。

如上所述的可逆注汽阀，其中，所述第二轴向贯通孔的下端面沿周向向内收缩形成的具有中心孔的挡环，所述挡环的中心孔直径小于所述第二封堵球的直径，且所述挡环的中心孔直径大于所述第一封堵球的直径。

如上所述的可逆注汽阀，其中，所述止挡部为设置于所述阀体的内壁面上的环形凸台，所述环形凸台的内径小于所述第一内套的外径。

如上所述的可逆注汽阀，其中，所述注汽通道为上大下小的阶梯孔，且所述注汽通道的下部内径小于所述第一内套的外径，所述注汽通道的台阶面形成所述止挡部。

如上所述的可逆注汽阀，其中，所述阀体的侧壁上部沿周向间隔设有多个所述进汽口，所述第一注汽口的数量与所述进汽口的数量相同，所述阀体的侧壁下部沿周向间隔设有多个所述排汽口。

如上所述的可逆注汽阀，其中，沿所述阀体的周向间隔设有多个所述注汽管，所述第二注汽口的数量与所述注汽管的数量相同。

如上所述的可逆注汽阀，其中，所述外套的两端焊接于所述阀体上。

如上所述的可逆注汽阀，其中，所述可逆注汽阀还包括上接头，所述上接头的下部设有外螺纹，所述阀体的上部设有内螺纹，通过所述外螺纹与所述内螺纹的旋接配合，所述阀体与所述上接头相接。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的可逆注汽阀，通过改变第一通断件和第二通断件的位置，实现了单独向下部油层注汽、单独向上部油层注汽或者同时向上部油层和下部油层注汽，不会增加作业费用及作业难度，在上部油层压力较大注入困难时，通过改变第一通断件和第二通断件的位置，使上下两个油层一同注入蒸汽，从而即达到了设计注汽量又不影响油井的生产时率及油井原油产量。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明的可逆注汽阀的一使用状态结构示意图；

图2是本发明的可逆注汽阀的另一使用状态结构示意图。

附图标号说明：

1、阀体；11、注汽通道；12、进汽口；13、注汽管；14、止挡部；15、排汽口；2、外套；3、环空；4、第一通断件；41、第一内套；411、第一轴向贯通孔；42、第一封堵球；43、第一剪切销钉；5、第二通断件；51、第二内套；511、第二轴向贯通孔；5111、挡环；512、第一注汽口；513、第二注汽口；52、第二封堵球；53、第二剪切销钉；6、上接头；71、第一密封圈；72、第二密封圈。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本发明提供了一种可逆注汽阀，其主要应用在上下两层注汽的油井措施中，该可逆注汽阀至少包括阀体1和通断组件，其中：

阀体1具有轴向贯通的注汽通道11，注汽通道11形成用于向下部油层注入蒸汽的第一注入通道，阀体1的外部密封套设有外套2，且外套2与阀体1之间形成环空3，阀体1的侧壁由上至下依次设有进汽口12、注汽管13、止挡部14和排汽口15，进汽口12和排汽口15与环空3相连通，即进汽口12、环空3和排汽口15依次连通形成用于向下部油层注入蒸汽的第二注入通道，且第二注入通道的上下两端分别与第一注入通道的上部和下部相连通，止挡部14位于注汽通道11内，注汽管13的第一端与注汽通道11相连通，注汽管13的第二端沿阀体1的径向延伸至外套2的外部，即注汽管13形成用于向上部油层注汽的第三注入通道，第一注入通道内的蒸汽能经由第三注入通道流入上部油层；

通断组件包括由下至上设置于阀体1内并能沿阀体1的轴向密封移动的第一通断件4和第二通断件5，第一通断件4具有连通注汽通道11并封堵注汽管13的第一工作位置、以及抵接止挡部14的第二工作位置，在第一通断件4位于第二工作位置的状态下，第一通断件4阻断注汽通道11，注汽管13与注汽通道11连通；第二通断件5上设有第一注汽口512和第二注汽口513，第二通断件5具有连通注汽通道11并封堵进汽口12的第一注汽位置、以及抵接第一通断件4的第二注汽位置，在第二通断件5位于第二注汽位置的状态下，第一注汽口512与进汽口12相连通，第二注汽口513与注汽管13相连通，通过改变第一通断件4和第二通断件5的位置，可以实现单独向下部油层注汽、单独向上部油层注汽或者同时向上部油层和下部油层注汽；

具体来说，在使用时，先将可逆注汽阀随管柱下入到目的层位后，此时，注汽通道11的下端与下部油层连通，注汽管13的第二端与上部油层连通，第一通断件4位于第一工作位置，第二通断件5位于第一注汽位置，由于第一通断件4封堵了注汽管13、第二通断件5封堵了进汽口12，因此，注入注汽通道11内的蒸汽只能经由注汽通道11的下端进入下部油层采油，当下部油层注入完设计蒸汽量后，控制第一通断件4移动至第二工作位置，此时，第一通断件4与止挡部14抵接并阻断了注汽通道11，使得注入注汽通道11内蒸汽不能进去下部油层，而第一通断件4的移动打开了注汽管13，使得注汽管13与注汽通道11连通，注入注汽通道11内蒸汽只能通过注汽管13进入上部油层采油，注完设计量的蒸汽后停注焖井；当上部油层的压力较大注入困难时，为了保证油井的产量，控制第二通断件5移动至第二注汽位置，此时，第二通断件5与第一通断件4抵接，且第一注汽口512与进汽口12相连通，第二注汽口513与注汽管13相连通，而由于第一通断件4仍处于第二工作位置，导致注入通道仍被阻断，因此，注入注汽通道11内一部分蒸汽会通过第一注汽口512和进汽口12进入环空3，经由环空3、排汽口15以及注汽通道11的底部进入下部油层采油，另一部分蒸汽会通过第二注汽口513并经由注汽管13进入上部油层采油。

本发明提供的可逆注汽阀，通过改变第一通断件4和第二通断件5的位置，实现了单独向下部油层注汽、单独向上部油层注汽或者同时向上部油层和下部油层注汽，不会增加作业费用及作业难度，在上部油层压力较大注入困难时，通过改变第一通断件4和第二通断件5的位置，使上下两个油层一同注入蒸汽，从而即达到了设计注汽量又不影响油井的生产时率及油井原油产量。

在本发明的一个优选的实施方式中，如图2所示，第一通断件4包括第一内套41和第一封堵球42，第一内套41于第一工作位置处通过第一剪切销钉43与阀体1相接，且第一内套41的外周面与阀体1的内表面密封配合，优选的，第一内套41的外周面与阀体1的内表面之间设有第一密封圈71，第一内套41具有与注汽通道11连通的第一轴向贯通孔411，第一封堵球42能与第一轴向贯通孔411密封连接，通过第一封堵球42与第一轴向贯通孔411的密封连接，第一内套41能剪断第一剪切销钉43由第一工作位置移动至第二工作位置，具体来说，第一内套41通过第一剪切销钉43限位于第一工作位置处，当下部油层注入完设计蒸汽量后，向第一轴向贯通孔411内投入第一封堵球42，第一封堵球42与第一轴向贯通孔411密封连接，即第一封堵球42将第一轴向贯通孔411封堵，而由于第一内套41的外周面与阀体1的内表面密封配合，使得第一内套41和第一封堵球42将注汽通道11阻断，此时由于蒸汽不断注入注汽通道11内，导致位于第一内套41上部的注汽通道11内压力不断增加，当压力增加到第一剪切销钉43的剪断压力时，第一剪切销钉43被剪断，容置有第一封堵球42的第一内套41在蒸汽压力的作用下向下移动至与止挡部14抵接，即第一通断件4由第一工作位置移动至第二工作位置，此时，注汽管13与注汽通道11连通，由于注汽通道11被第一通断件4阻断无法向下层注入蒸汽，蒸汽只能经由注汽管13进入上部油层采油，实现分层采油；

第二通断件5包括第二内套51和第二封堵球52，第二内套51于第一注汽位置处通过第二剪切销钉53与阀体1相接，且第二内套51的外周面与阀体1的内表面密封配合，优选的，第二内套51的外周面与阀体1的内表面之间设有第二密封圈72，第二内套51具有与注汽通道11连通的第二轴向贯通孔511，第一封堵球42能穿过第二轴向贯通孔511，第二封堵球52能与第二轴向贯通孔511密封连接，第一注汽口512和第二注汽口513设置于第二内套51的侧壁上，通过第二封堵球52与第二轴向贯通孔511的密封连接，第二内套51能剪断第二剪切销钉53由第一注汽位置移动至第二注汽位置，具体来说，当上部油层的压力较大注入困难时，为了保证油井的产量，向第二轴向贯通孔511内投入第二封堵球52，第二封堵球52与第二轴向贯通孔511密封连接，即第二封堵球52将第二轴向贯通孔511封堵，而第二内套51的外周面与阀体1的内表面密封配合，使得第二内套51和第二封堵球52也将注汽通道11的阻断，蒸汽无法通过第二通断件5，此时由于蒸汽不断注入注汽通道11内，导致位于第二内套51上部的注汽通道11内压力不断增加，当压力增加到第二剪切销钉53的剪断压力时，第二剪切销钉53被剪断，容置有第二封堵球52的第二内套51在蒸汽压力的作用下向下移动至与第一内套41抵接，即第二通断件5由第一注汽位置移动至第二注汽位置，此时，注汽通道11被第一通断件4和第二通断件5同时阻断，而在第二通断件5位于第二注汽位置的状态下，第一注汽口512与进汽口12相连通，第二注汽口513与注汽管13相连通，因此，注入注汽通道11内的一部分蒸汽会通过第一注汽口512和进汽口12进入环空3，经由环空3、排汽口15以及注汽通道11的底部进入下部油层采油，另一部分蒸汽会通过第二注汽口513并经由注汽管13进入上部油层采油，实现上下两个油层一同注入蒸汽采油，从而即达到了设计注汽量又不影响油井的生产时率及油井原油产量。

当然，第一通断件4和第二通断件5也可以采用球阀，在第二通断件5的阀体1上设有第一注汽口512和第二注汽口513即可，球阀可以通过剪切销钉与阀体1相接，也可以通过电磁铁与阀体1相接，通过控制球阀的通断实现第一通断件4和第二通断件5与注汽通道11的连通或阻断憋压，通过蒸汽压力剪断销钉或者克服磁力推动第一通断件4和第二通断件5移动，实现单独向上部油层注汽采油或者同时向上下两个油层一同注入蒸汽采油。

进一步，第一轴向贯通孔411呈由上至下渐缩的缩径状，且第一轴向贯通孔411的底端内径小于第一封堵球42的直径，使得投入第一封堵球42后，第一封堵球42在蒸汽压力的作用下能与第一轴向贯通孔411实现紧密贴合，从而有效阻断注汽通道。

再进一步，第二轴向贯通孔511的下端面沿周向向内收缩形成的具有中心孔的挡环5111，挡环5111的中心孔直径小于第二封堵球52的直径，且挡环5111的中心孔直径大于第一封堵球42的直径，第一封堵球42能穿过挡环5111进入第一内套41的第一轴向贯通孔411，第二封堵球52被挡环5111阻挡而封堵第二轴向贯通孔511，从而进一步阻断蒸汽通道，使得第二通断件5上方的蒸汽只能在切断第二剪切销钉53使第二通断件5移动至第二注汽位置后，通过第一注汽口512和第二注汽口513分别经由环空3和注汽管13同时注入上下两个油层进行采油。

需要说明的是，也可以使第一轴向贯通孔411的下端面沿周向向内收缩形成的具有中心孔的挡环5111，挡环5111的中心孔直径小于第一封堵球42的直径，第二轴向贯通孔511呈由上至下渐缩的缩径状，且第一轴向贯通孔411的底端内径小于第二封堵球52的直径，第一轴向贯通孔411的底端内径大于第一封堵球42的直径，使得第一封堵球42能穿过第二轴向贯通孔511进入第一轴向贯通孔411。

在实施例的一个具体的实施方式中，如图1所示，止挡部14为设置于阀体1的内壁面上的环形凸台，环形凸台的内径小于第一内套41的外径，使得第一内套41在蒸汽压力的作用下向下移动时，受环形凸台的限制，不能继续移动，以避免第一内套41封堵排汽口15，从而保证了可逆注汽阀能够同时向上下两个油层同时注汽，此外，环形凸台的结构简单，便于阀体1的加工制造，且由于环形凸台与阀体1一体成型，有效保证了环形凸台的使用强度。

在实施例的另一个具体的实施方式中，注汽通道11为上大下小的阶梯孔，且注汽通道11的下部内径小于第一内套41的外径，注汽通道11的台阶面形成止挡部14，使得第一内套41在蒸汽压力的作用下向下移动时，受台阶面的限制，不能继续移动，同样能够避免第一内套41封堵排汽口15，保证了可逆注汽阀能够同时向上下两个油层同时注汽。

在实施例的一个具体的实施方式中，如图1所示，为了使蒸汽能够均匀的进入环空3，阀体1的侧壁上部沿周向间隔设有多个进汽口12，优选，多个进汽口12等间隔设置，第一注汽口512的数量与进汽口12的数量相同，以使得第二内套51移动后，各进汽口12均能通过与其连通的第一注汽口512与注汽通道11相连通，从而使得蒸汽能够均匀的进入环空3内，为了使得环空3内的蒸汽能够尽快排出，在阀体1的侧壁下部沿周向间隔设有多个排汽口15，环空3内的蒸汽通过多个排汽口15迅速排出，优选的，排汽口15的数量与进汽口12的数量相同。

在实施例的一个具体的实施方式中，为了提高单独向上部油层注汽的效率，沿阀体1的周向间隔设有多个注汽管13，优选的，多个注汽管13等间隔设置，第二注汽口513的数量与注汽管13的数量相同，以使得第二内套51移动后，各注汽管13均能通过第二注汽口513将蒸汽均匀的注入上部油层内采油，从而提高采油效率。

在本发明的一种实施方式中，外套2的两端焊接于阀体1上，焊接的方式简单可靠，并能够有效保证环空3的密封性。

在本发明的一种实施方式中，可逆注汽阀还包括上接头6，上接头6的下部设有外螺纹，阀体1的上部设有内螺纹，通过外螺纹与内螺纹的旋接配合，阀体1与上接头6相接，阀体1可通过上接头6与其他部件相接，并且，由于上接头6的内壁突出于阀体1的内表面，使得上接头6能够对第一通断件4和第二通断件5的上移起到限制作用，避免了在上提可逆注汽阀时，第一通断件4和第二通断件5的脱落。

下面结合附图具体说明本发明的可逆注汽阀的工作过程：

如图1和图2所示，可逆注汽阀通过上接头6与管柱相接，并通过管柱下放到上下两层注汽的油井中，注汽通道11的下端与下部油层连通，注汽管13的第二端与上部油层连通，第一内套41位于第一工作位置，第二内套51位于第一注汽位置，由于第一内套41封堵了注汽管13、第二内套51封堵了进汽口12，因此，注入注汽通道11内蒸汽只能经由注汽通道11的下端进入下部油层采油，当下部油层注入完设计蒸汽量后，向第一内套41的第一轴向贯通孔411内投入第一封堵球42，第一封堵球42与第一轴向贯通孔411密封连接，即第一封堵球42将第一轴向贯通孔411封堵，而由于第一内套41的外周面与阀体1的内表面密封配合，使得第一内套41和第一封堵球42将注汽通道11阻断，此时由于蒸汽不断注入注汽通道11内，导致位于第一内套41上部的注汽通道11内压力不断增加，当压力增加到第一剪切销钉43的剪断压力时，第一剪切销钉43被剪断，容置有第一封堵球42的第一内套41在蒸汽压力的作用下向下移动至与环形凸台抵接，即第一通断件4由第一工作位置移动至第二工作位置，此时，注汽管13与注汽通道11连通，由于注汽通道11被第一通断件4阻断无法向下层注入蒸汽，蒸汽只能经由注汽管13进入上部油层采油；

当上部油层的压力较大注入困难时，为了保证油井的产量，向第二内套51的第二轴向贯通孔511内投入第二封堵球52，第二封堵球52与第二轴向贯通孔511密封连接，即第二封堵球52将第二轴向贯通孔511封堵，而第二内套51的外周面与阀体1的内表面密封配合，使得第二内套51和第二封堵球52也将注汽通道11的阻断，蒸汽无法通过第二通断件5，此时由于蒸汽不断注入注汽通道11内，导致位于第二内套51上部的注汽通道11内压力不断增加，当压力增加到第二剪切销钉53的剪断压力时，第二剪切销钉53被剪断，容置有第二封堵球52的第二内套51在蒸汽压力的作用下向下移动至与第一内套41抵接，即第二通断件5由第一注汽位置移动至第二注汽位置，此时，注汽通道11被第一通断件4和第二通断件5同时阻断无法直接向下层注入蒸汽，而在第二通断件5位于第二注汽位置的状态下，第一注汽口512与进汽口12相连通，第二注汽口513与注汽管13相连通，因此，注入注汽通道11内的一部分蒸汽会通过第一注汽口512和进汽口12进入环空3，经由环空3、排汽口15以及注汽通道11的底部进入下部油层采油，另一部分蒸汽会通过第二注汽口513并经由注汽管13进入上部油层采油，实现上下两个油层一同注入蒸汽采油。

综上所述，本发明提供的可逆注汽阀，通过改变第一通断件和第二通断件的位置，实现了单独向下部油层注汽、单独向上部油层注汽或者同时向上部油层和下部油层注汽，不会增加作业费用及作业难度，在上部油层压力较大注入困难时，通过改变第一通断件和第二通断件的位置，使上下两个油层一同注入蒸汽，从而即达到了设计注汽量又不影响油井的生产时率及油井原油产量。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。