一种用于井下二氧化碳流量控制的阀门及方法与流程

本发明涉及一种用于井下二氧化碳流量控制的阀门及方法，属于油田井下仪器。

背景技术：

1、二氧化碳驱油技术相比油田传统的注水驱油工艺，具有很多优势，进入油层的二氧化碳可以通过溶解、酸化、膨胀、萃取等方式大幅度提高原油采收率。同时，二氧化碳化学性质稳定，不易燃烧，无燃烧爆炸危险，无毒、无色、无味、不会对地层造成化学污染。随着油田开发的深入，二氧化碳驱油已经得到了各油田的高度重视和广泛应用。由于二氧化碳密度低、黏度小，采用传统的阀门结构无法形成足够的节流压差，从而无法精确控制注入流量大小。各层流量注入大小如果不能精确控制，会导致注入的二氧化碳沿高渗透层快速突进，形成气窜，造成井下各注入层之间相互干扰，严重影响二氧化碳驱油工艺的有效性。因此，迫切需要开发一种能够精确控制井下各注入层二氧化碳注入流量的专用阀门。

技术实现思路

1、本发明提供一种用于井下二氧化碳流量控制的阀门及方法，以解决现有阀门会造成井下各注入层之间相互干扰，严重影响二氧化碳驱油工艺的有效性的问题。

2、为实现上述目的，拟采用这样一种用于井下二氧化碳流量控制的阀门，包括仪器基座，仪器基座为管状结构且一端与油管内相连通，仪器基座的中部开设有连通至油管外的气孔，与油管内相连通的仪器基座的一端内依次内嵌固定有球阀阀座和柱塞阀套，柱塞阀套设置于气孔和球阀阀座之间的仪器基座管孔内，球阀阀座内沿仪器基座的轴向开设有球阀气孔，柱塞阀套端部开设有连通至柱塞阀套主体内腔的推杆孔，球阀气孔与推杆孔同轴心设置，推杆孔内壁上还开设有连通至柱塞阀套主体内腔的阀套气孔，推杆和配套封闭球阀气孔的球阀钢球滑动设置于推杆孔内，柱塞阀套的主体内腔内沿轴向滑动设置有阀芯，阀芯与柱塞阀套之间预留有缝隙，且阀芯的外表面分布有若干环形槽，阀芯通过推动推杆将球阀钢球压设于球阀气孔的端部以封闭球阀气孔。

3、前述阀门中，柱塞阀套的外壁与仪器基座管孔内壁贴合固定。

4、前述阀门中，柱塞阀套的一端与球阀阀座的一端接触对齐，并分别与仪器基座之间通过密封圈密封。

5、前述阀门中，仪器基座的另一端管孔内固定有导向套，导向套内沿轴向设置有传动螺杆，且传动螺杆的一端通过防转销与阀芯的端部同轴固定，通过传动螺杆控制阀芯在柱塞阀套内的运动。

6、前述阀门中，将球阀气孔靠近柱塞阀套的一侧设置成锥形孔。

7、本发明还提供了一种将上述阀门用于井下二氧化碳流量控制的方法，二氧化碳通过油管内部经井下仪器中的阀门结构注入到油管外部的地层中，该方法是采用球阀加柱塞阀组合的阀门结构形式，球阀用于阀门的启闭，在柱塞阀阀芯的外表面开设若干环形槽，通过调节流体经过的环形槽数量来调节节流压差，达到控制二氧化碳流量大小的目的；

8、具体如下：阀芯在传动螺杆的驱动下在柱塞阀套主体内腔内左右运动，当阀芯处于最右端位置时，阀芯顶紧推杆，推杆又顶紧球阀钢球，从而将球阀钢球紧密贴合在球阀阀座左端的球阀气孔上，此时阀门处于完全关闭状态；当阀芯向左移动时，球阀钢球和推杆会在气流的推动下向左移动，从而打开阀门，二氧化碳进入阀芯与柱塞阀套之间的环形空隙，流体经过时阻力较大会产生节流压差，同时阀芯外圆表面还开有若干道环形槽，气流在经过环形槽时会产生紊流，增加流体通过的阻力，加大流体经过时的节流压差；当阀门刚打开时，阀芯大部分还位于柱塞阀套中，此时节流压差最大；当阀芯逐渐向左侧移动时，流体经过时的节流压差不断减小；当阀芯处于最左端时，节流压差降为零，通过控制阀芯在柱塞阀套中的左右移动，调节二氧化碳流体经过的环形槽的数量来调节节流压差，从而控制二氧化碳流量大小。

9、与现有技术相比，本发明采取球阀加柱塞阀的组合阀门结构形式，球阀负责阀门的启闭，柱塞阀负责调节流量大小，同时还在柱塞阀阀芯的外表面增加了若干环形槽，进一步提高了阀门对于节流压差的调节范围，实现精确控制井下各注入层二氧化碳注入流量，有效解决了井下二氧化碳注入流量精确控制的难题，提高了二氧化碳驱油工艺的有效性。

技术特征：

1.一种用于井下二氧化碳流量控制的阀门，包括仪器基座(1)，仪器基座(1)为管状结构且一端与油管内相连通，仪器基座(1)的中部开设有连通至油管外的气孔(11)，其特征在于：与油管内相连通的仪器基座(1)的一端内依次内嵌固定有球阀阀座(10)和柱塞阀套(6)，柱塞阀套(6)设置于气孔(11)和球阀阀座(10)之间的仪器基座(1)管孔内，球阀阀座(10)内沿仪器基座(1)的轴向开设有球阀气孔(101)，柱塞阀套(6)端部开设有连通至柱塞阀套(6)主体内腔的推杆孔(61)，球阀气孔(101)与推杆孔(61)同轴心设置，推杆孔(61)内壁上还开设有连通至柱塞阀套(6)主体内腔的阀套气孔(62)，推杆(7)和配套封闭球阀气孔(101)的球阀钢球(8)滑动设置于推杆孔(61)内，柱塞阀套(6)的主体内腔内沿轴向滑动设置有阀芯(5)，阀芯(5)与柱塞阀套(6)之间预留有缝隙，且阀芯(5)的外表面分布有若干环形槽(51)，阀芯(5)通过推动推杆(7)将球阀钢球(8)压设于球阀气孔(101)的端部以封闭球阀气孔(101)。

2.根据权利要求1所述阀门，其特征在于：柱塞阀套(6)的外壁与仪器基座(1)管孔内壁贴合固定。

3.根据权利要求1所述阀门，其特征在于：柱塞阀套(6)的一端与球阀阀座(10)的一端接触对齐，并分别与仪器基座(1)之间通过密封圈(9)密封。

4.根据权利要求1所述阀门，其特征在于：仪器基座(1)的另一端管孔内固定有导向套(2)，导向套(2)内沿轴向设置有传动螺杆(3)，且传动螺杆(3)的一端通过防转销(4)与阀芯(5)的端部同轴固定，通过传动螺杆(3)控制阀芯(5)在柱塞阀套(6)内的运动。

5.根据权利要求1所述阀门，其特征在于：将球阀气孔（101）靠近柱塞阀套（6）的一侧设置成锥形孔（63）。

6.一种将权利要求1所述阀门用于井下二氧化碳流量控制的方法，二氧化碳通过油管内部经井下仪器中的阀门结构注入到油管外部的地层中，其特征在于：该方法是采用球阀加柱塞阀组合的阀门结构形式，球阀用于阀门的启闭，在柱塞阀阀芯的外表面开设若干环形槽，通过调节流体经过的环形槽数量来调节节流压差，达到控制二氧化碳流量大小的目的；

技术总结
本发明提供一种用于井下二氧化碳流量控制的阀门及方法，属于油田井下仪器技术领域。二氧化碳通过油管内部经井下仪器中的阀门结构注入到油管外部的地层中，该方法采用阀门结构为球阀加柱塞阀的组合阀门结构形式，球阀用于阀门的启闭，在柱塞阀阀芯的外表面增加若干环形槽，通过调节流体经过的环形槽数量来调节节流压差，达到控制二氧化碳流量大小的目的。以解决现有阀门会造成井下各注入层之间相互干扰，严重影响二氧化碳驱油工艺的有效性的问题。

技术研发人员：汪开义,魏炎红,田昆,刘杰宏,陈章顺
受保护的技术使用者：贵州航天凯山石油仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12