專利名稱：油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種井下生產(chǎn)工具，尤其是一種在石油天然氣等領(lǐng)域廣泛使用的 油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置。
背景技術(shù)：
在油氣開采生產(chǎn)過(guò)程中，廣泛采用井下開關(guān)閥，但由于一般的開關(guān)閥不能穿越管 柱。因此，在進(jìn)行井下修井和其他完井作業(yè)時(shí)需要把開關(guān)閥起出井筒，這樣就需要耗費(fèi)大量 的時(shí)間和金錢。為了解決這個(gè)技術(shù)難題，需要研發(fā)油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置。本發(fā)明人根據(jù)多年來(lái)在本領(lǐng)域的研發(fā)，提出本實(shí)用新型的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管 柱開關(guān)閥裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝 置，其能夠解決石油生產(chǎn)過(guò)程中管柱穿越井下開關(guān)閥和修井作業(yè)中油氣層保護(hù)問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中， 所述開關(guān)閥裝置包括圓柱狀的裝置本體，所述裝置本體內(nèi)開設(shè)有管柱通道及其下方的閥容 置腔，所述閥容置腔內(nèi)設(shè)有能夠彈性啟閉所述管柱通道的開關(guān)閥。如上所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述開關(guān)閥包括密封蓋 和彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)彈力將所述密封蓋密封于所述管柱通道的開口。如上所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述密封蓋的與所述管 柱通道的開口配合的側(cè)面周緣成形為弧形面，所述管柱通道的出口處配合該弧形面形成錐 面狀的密封面，所述密封蓋與密封面間形成線密封。如上所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述密封蓋通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)支 座可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于裝置本體上，并對(duì)應(yīng)所述開口，所述彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括連桿、壓縮彈簧和彈 簧套筒，所述彈簧套筒可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置，所述壓縮彈簧設(shè)于所述彈簧套筒內(nèi)，所述連桿連接于 所述密封蓋與壓縮彈簧之間，從而將所述密封蓋頂?shù)钟谒龉苤ǖ赖某隹谔?。如上所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述連桿通過(guò)球節(jié)與所 述密封蓋連接。如上所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述開關(guān)閥裝置還包括 下部筒體，該下部筒體裝設(shè)于所述裝置本體的閥容置腔的下部，其內(nèi)部形成有供管柱通過(guò) 的下部通道，且所述彈簧套筒通過(guò)套筒支座可樞轉(zhuǎn)地固定于所述下部筒體的上端。如上所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述套筒支座位于所述 轉(zhuǎn)動(dòng)支座的正下方。如上所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述壓縮彈簧的回復(fù)力 與油氣井的深度、油井生產(chǎn)管柱下放力及/或上部井筒作業(yè)過(guò)程中的液柱激動(dòng)壓力相配
I=I O[0013]如上所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述壓縮彈簧的回復(fù)力 與通過(guò)密封蓋處的上下流體壓力差相配合。如上所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述開關(guān)閥裝置安裝在 井筒中的丟手管柱上部，所述開關(guān)閥裝置的下部與丟手管柱的上部相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置具備以下的 優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)1、本實(shí)用新型的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，具有較長(zhǎng) 的使用壽命。2、本實(shí)用新型的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，克服了公知技術(shù)存在的缺 陷，解決石油生產(chǎn)過(guò)程中管柱穿越井下開關(guān)閥和修井作業(yè)中油氣層保護(hù)問(wèn)題。3、在油氣生產(chǎn)過(guò)程中可以省掉公知技術(shù)中的大量非生產(chǎn)時(shí)間，大大減少了修井作 業(yè)對(duì)油氣層的傷害。

圖1為本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例的非生產(chǎn)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的該具體實(shí)施例出于油氣生產(chǎn)狀態(tài)油的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的前述實(shí)施例在井筒中安裝位置的示意圖。附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明1、裝置本體4、密封蓋7、套筒支座10、連桿13、密封面16、封隔器19、儲(chǔ)層30、閥容置腔
具體實(shí)施方式
下面配合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型提出一種油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，該開關(guān)閥裝置包括圓 柱狀的裝置本體，裝置本體內(nèi)開設(shè)有管柱通道及其下方的閥容置腔，所述閥容置腔內(nèi)設(shè)有 能夠彈性啟閉所述管柱通道的開關(guān)閥。在油氣井生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，靠井下的穿越管柱向下壓開 關(guān)閥，推動(dòng)開關(guān)閥開啟管柱通道，穿越管柱通過(guò)開關(guān)閥并向下移動(dòng)一定距離，下部?jī)?chǔ)層的油 氣通過(guò)穿越管柱內(nèi)部通道向上到達(dá)上部抽油裝置處；在油氣井停止生產(chǎn)而進(jìn)行上部井筒內(nèi) 的洗井等作業(yè)時(shí)，穿越管柱隨生產(chǎn)管柱起出井筒，開關(guān)閥關(guān)閉管柱通道，下部的油氣不能向 上流動(dòng)，而上部的作業(yè)液不能進(jìn)入下部?jī)?chǔ)層，起到隔離和密封作用。如圖1所示，其為本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型的油氣 井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置包括圓柱狀的裝置本體1，裝置本體1內(nèi)開設(shè)有管柱通道 2，管柱通道2可以允許穿越管柱和流體通過(guò)，即管柱通道2的內(nèi)徑大于穿越管柱外徑，并保
2、管柱通道 6、彈簧套筒 8、下部通道 11、壓縮彈簧 14、套管 17、蓋層 20、絲扣 40、下部筒體
3、轉(zhuǎn)動(dòng)支座
9、球節(jié) 12、穿越管柱 15、丟手管柱 18、射孔炮眼 201、開口持有一定的間隙，以便順利通過(guò)；管柱通道2下方設(shè)有閥容置腔30，閥容置腔30內(nèi)設(shè)有能 夠彈性啟閉管柱通道2的開關(guān)閥，本實(shí)施例中，開關(guān)閥包括密封蓋4和彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，彈性 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)彈力將密封蓋4密封于管柱通道2的開口 201處。較佳地，如圖所示，密封蓋4通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)支座3可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于裝置本體1上，并對(duì)應(yīng) 管柱通道2的開口 201，彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括連桿10、壓縮彈簧11和彈簧套筒6，其中，彈簧 套筒6可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置，壓縮彈簧11設(shè)于彈簧套筒6內(nèi)，連桿10連接于密封蓋4與壓縮彈簧 11之間，從而將密封蓋4頂?shù)钟诠苤ǖ?的出口 201處。為了保證密封蓋4與管柱通道2之間的密封性能，較佳地，密封蓋4設(shè)為朝向開口 內(nèi)突出的外凸結(jié)構(gòu)，上端較小下端較大，該密封蓋的上側(cè)面至少在與管柱通道2的出口處 接觸的地方形成環(huán)狀弧面，或者也可將密封蓋的上半部直接形成球形面，例如圖1所示的 弧面結(jié)構(gòu)，其與管柱通道2的開口 201配合的側(cè)面成形為弧形面，優(yōu)選地，管柱通道2的出 口 201處配合該弧形面而形成錐面狀(圖中未示出)的密封面，從而使得密封蓋4周緣的 弧形面與傾斜的密封面間形成密合的線密封，可以確實(shí)保證密封效果。較佳地，連桿10是通過(guò)球節(jié)9與密封蓋4連接。如圖1所示，該密封蓋的一側(cè)通 過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)支座可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定于裝置本體1上，其另一側(cè)通過(guò)該球節(jié)9與連桿端部相連。較佳地，如圖所示，開關(guān)閥裝置還包括下部筒體40，該下部筒體40裝設(shè)于裝置本 體1的閥容置腔30的下部，下部筒體40的內(nèi)部形成有供管柱通過(guò)的下部通道8，且彈簧套 筒6通過(guò)套筒支座7可樞轉(zhuǎn)地固定于下部筒體40的上端。當(dāng)然，該彈簧套筒6的端部也可 直接樞轉(zhuǎn)固定于裝置本體1上，此處并不限制。如圖所示，固定密封蓋4的轉(zhuǎn)動(dòng)支座3設(shè)于管柱通道2開口一側(cè)的裝置本體1上， 較佳地，套筒支座7位于轉(zhuǎn)動(dòng)支座3的正下方。密封蓋4和管柱通道2的開口組成的密封 機(jī)構(gòu)，當(dāng)穿越管柱通過(guò)后，密封蓋4的靠管柱一側(cè)會(huì)緊貼穿越管柱，而不會(huì)影響管柱正常下 入和起出。壓縮彈簧11的回復(fù)力大小可以選擇，一般可根據(jù)油氣井的深度、油井生產(chǎn)管柱下 放力及/或上部井筒作業(yè)過(guò)程中液柱激動(dòng)壓力大小來(lái)確定。如果在修井或洗井過(guò)程中，井 筒液柱激動(dòng)壓力比較大，可選擇回復(fù)力較大的壓縮彈簧；如果井筒液柱激動(dòng)壓力比較小，可 選擇回復(fù)力較小的壓縮彈簧。另一方面，如果油氣井生產(chǎn)管柱下放過(guò)程中到達(dá)丟手管柱處 的力比較小，可以選擇回復(fù)力較小的壓縮彈簧，反之選用較大回復(fù)力的壓縮彈簧。密封蓋4的開啟方式，除了利用下入穿越管柱12打開的方式外，還可以通過(guò)密封 蓋4處的上下流體壓力差來(lái)打開當(dāng)密封蓋4上部的流體壓力與下部的流體壓力的壓力差 等于或大于一極限值時(shí)，就可以壓開密封蓋4，形成卸壓，從而使上部流體進(jìn)入到下部地層。 這個(gè)壓力差極限值可以通過(guò)選擇不同回復(fù)力的壓縮彈簧11來(lái)調(diào)整。如圖2所示，其為本實(shí)用新型的該具體實(shí)施例出于油氣生產(chǎn)狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。 由圖中可以看出，本實(shí)施例的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置包括裝置本體1、管柱 通道2、密封蓋4、連桿10、壓縮彈簧11、下部通道8，其中所述密封蓋4、密封蓋轉(zhuǎn)動(dòng)支座3、 密封蓋與連桿球結(jié)9、連桿10、壓縮彈簧11、彈簧套筒6和彈簧套筒支座7連接在一起，密封 蓋4的轉(zhuǎn)動(dòng)起到密封和打開管柱通道2的作用。在油氣井生產(chǎn)狀態(tài)，靠井下的穿越管柱12 向下壓密封蓋4，推動(dòng)密封蓋4轉(zhuǎn)動(dòng)，管柱通道2打開，穿越管柱12通過(guò)密封蓋4處向下移 動(dòng)一定距離后，位于密封蓋4處，下部?jī)?chǔ)層19的油氣通過(guò)穿越管柱12內(nèi)部通道向上到達(dá)上
5部抽油裝置處。在油氣井停止生產(chǎn)而進(jìn)行上部井筒內(nèi)的洗井等作業(yè)時(shí)，穿越管柱12隨生產(chǎn) 管柱起出井筒，壓縮彈簧11靠回復(fù)力伸長(zhǎng)，推動(dòng)連桿10，連桿推動(dòng)密封蓋4轉(zhuǎn)動(dòng)，使密封蓋 4轉(zhuǎn)動(dòng)到密封面13位置，使管柱通道2關(guān)閉，下部的油氣不能向上流動(dòng)，而上部的作業(yè)液不 能進(jìn)入下部?jī)?chǔ)層19，起到隔離和密封作用。開關(guān)閥裝置上端部較佳設(shè)有絲扣20，絲扣20為API標(biāo)準(zhǔn)油管螺紋扣，其主要是為 了預(yù)防開關(guān)閥裝置萬(wàn)一掉入井下，可以方便進(jìn)行對(duì)接打撈。本實(shí)施例的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置可用于安裝在井筒中的丟手管 柱15上部，設(shè)有下部通道8的下部筒體40與丟手管柱15的上部相連。如圖3所示，其為 本實(shí)用新型的前述實(shí)施例在井筒中安裝位置的示意圖。蓋層17是緊接儲(chǔ)層上部的致密封 蓋地層，儲(chǔ)層19是含有油氣的地層，即生產(chǎn)層。套管14是整個(gè)油氣生產(chǎn)的井筒，封隔器16 安裝在套管14里，丟手管柱15插入固定在封隔器16中，穿越管柱12插入在丟手管柱15 里。封隔器16起到密封丟手管柱15外側(cè)面的作用。射孔炮眼18是利用射孔搶，射穿套管 后留下的孔眼。結(jié)合圖3所示，本實(shí)用新型的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置工作原理是在油氣井生產(chǎn)狀態(tài)，靠井下的穿越管柱12向下壓密封蓋4，推動(dòng)密封蓋4轉(zhuǎn)動(dòng)，管 柱通道2打開，穿越管柱12通過(guò)密封蓋4處向下移動(dòng)一定距離后，正好下放到管柱通道2 內(nèi)的密封蓋4處的上下位置處，下部?jī)?chǔ)層19的油氣通過(guò)穿越管柱12內(nèi)部通道向上到達(dá)上 部抽油裝置處。在油氣井停止生產(chǎn)而進(jìn)行上部井筒內(nèi)的洗井等作業(yè)時(shí)，穿越管柱12隨生產(chǎn)管柱 起出井筒，壓縮彈簧11靠回復(fù)力伸長(zhǎng)，推動(dòng)連桿10，連桿推動(dòng)密封蓋4轉(zhuǎn)動(dòng)，使密封蓋4轉(zhuǎn) 動(dòng)到密封面13位置，使管柱通道2關(guān)閉，下部的油氣不能向上流動(dòng)，而上部的作業(yè)液不能進(jìn) 入下部?jī)?chǔ)層19，起到隔離和密封作用。本實(shí)用新型的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置克服了公知技術(shù)存在的缺陷， 在油氣田的生產(chǎn)和修井作業(yè)過(guò)程中，既滿足生產(chǎn)要求，又保護(hù)油氣層，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè) 工作量，進(jìn)一步節(jié)約作業(yè)費(fèi)用，具有使用壽命長(zhǎng)，作業(yè)簡(jiǎn)單、方便、快捷等特點(diǎn)。雖然本實(shí)用新型已以具體實(shí)施例揭示，但其并非用以限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng) 域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍的前提下所作出的等同組件的置換，或 依本實(shí)用新型專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本專利涵蓋的范疇。
權(quán)利要求一種油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述開關(guān)閥裝置包括圓柱狀的裝置本體，所述裝置本體內(nèi)開設(shè)有管柱通道及其下方的閥容置腔，所述閥容置腔內(nèi)設(shè)有能夠彈性啟閉所述管柱通道的開關(guān)閥。
2.如權(quán)利要求1所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述開關(guān) 閥包括密封蓋和彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)彈力將所述密封蓋密封于所述管柱 通道的開口。
3.如權(quán)利要求2所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述密封 蓋為與所述管柱通道的開口配合的側(cè)面周緣成形為弧形面，所述管柱通道的出口處與該弧 形面配合形成錐面狀的密封面，所述密封蓋與密封面間形成線密封。
4.如權(quán)利要求2所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述密封 蓋通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)支座可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)于裝置本體上，并對(duì)應(yīng)所述開口，所述彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括連桿、 壓縮彈簧和彈簧套筒，所述彈簧套筒可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置，所述壓縮彈簧設(shè)于所述彈簧套筒內(nèi)，所 述連桿連接于所述密封蓋與壓縮彈簧之間，從而將所述密封蓋頂?shù)钟谒龉苤ǖ赖某隹?處。
5.如權(quán)利要求4所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述連桿 通過(guò)球節(jié)與所述密封蓋連接。
6.如權(quán)利要求4所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述開關(guān) 閥裝置還包括下部筒體，該下部筒體裝設(shè)于所述裝置本體的閥容置腔的下部，其內(nèi)部形成 有供管柱通過(guò)的下部通道，且所述彈簧套筒通過(guò)套筒支座可樞轉(zhuǎn)地固定于所述下部筒體的 上端。
7.如權(quán)利要求6所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述套筒 支座位于所述轉(zhuǎn)動(dòng)支座的正下方。
8.如權(quán)利要求4所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述壓縮 彈簧的回復(fù)力與油氣井的深度、油井生產(chǎn)管柱下放力及/或上部井筒作業(yè)過(guò)程中的液柱激 動(dòng)壓力相配合。
9.如權(quán)利要求4所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述壓縮 彈簧的回復(fù)力與通過(guò)所述密封蓋處的上下流體壓力差相配合。
10.如權(quán)利要求1所述的油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其特征在于，所述開關(guān) 閥裝置安裝在井筒中的丟手管柱上部，所述開關(guān)閥裝置的下部與丟手管柱的上部相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種油氣井生產(chǎn)用井底過(guò)管柱開關(guān)閥裝置，其中，所述開關(guān)閥裝置包括圓柱狀的裝置本體，所述裝置本體內(nèi)開設(shè)有管柱通道及其下方的閥容置腔，所述閥容置腔內(nèi)設(shè)有能夠彈性啟閉所述管柱通道的開關(guān)閥。開關(guān)閥可包括密封蓋和彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，彈性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)彈力將所述密封蓋密封于所述管柱通道的開口，所述密封蓋為錐體結(jié)構(gòu)，其與所述管柱通道的開口配合的側(cè)面周緣成形為弧形面，所述管柱通道的出口處配合形成錐面狀的密封面，所述密封蓋與密封面間形成線密封。本實(shí)用新型克服了公知技術(shù)存在的缺陷，在油氣田的生產(chǎn)和修井作業(yè)過(guò)程中，既滿足生產(chǎn)要求，又保護(hù)油氣層，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)工作量，進(jìn)一步節(jié)約作業(yè)費(fèi)用。
文檔編號(hào)E21B34/08GK201705292SQ20102015964
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者鞏立根, 張澤富, 楊進(jìn) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)