油井新型多功能套管定压放气阀

技术领域

本发明涉及井口采油技术领域，是一种油井新型多功能套管定压放气阀。

背景技术

机械采油方式中不管是有杆泵采油还是电潜泵采油，为防止气体对抽油泵的影响，均采用在井底进行油气分离分别采出的方法采油，油进入泵内，从油管排出；气从油套环空自压排出，在井口采油树内重新汇合，进入单井生产管线。油气混合时为了防止液体从油套环空倒流入井筒，采用套管定压放气阀进行放气。

传统式套管定压放气阀是由固定式阀座、阀球、弹簧、堵头、上接头五部分连接组合而成。其工作原理是用弹簧将阀球压在阀座上，调控堵头调整设定弹簧的弹力，当套管内气体压力超过设定弹簧弹力时，气体克服阀上弹簧的弹力，推动阀球离开阀座，使套管内气体经过阀座和上接头内的通道进入生产管线。套管定压放气阀的阀座由于阀球的往复机械运动经常损坏，会造成放气阀不严，而阀座的一端与上接头通过外部丝扣连接在一起，另一端用卡箍连接在套管闸门上，因此，更换阀座必须停井通过动火作业将放气阀从丝扣处整体切割拆除才能进行更换，加之焊接非标准可靠的连接方式，使放气阀的拆装工作强度巨大，工作效率很低。此外，传统放气阀上接头与阀座丝扣连接处油气泄露污染环境的现象亦时有发生。

地温梯度一般为6℃/100m左右，井下流体产出到地面后都有一定的温度，特别是自产深井的流体到达井口后一般在20℃至60℃左右。所以油井油管产出的流体一般不冻堵，而套管产出的气体因为膨胀吸热的原因使温度下降，容易导致套管定压放气阀的冻堵，密封阀球和球座冻结在一起。特别是有凝析油析出、套压不稳定或套压较低暂时不放气时，加重了放气阀的冻堵。吐哈油田冬季温度通常在-20℃左右,导致放气阀经常冻堵，不能及时放气，造成抽油泵受气体影响，甚至发生气锁不出油的情况，给油田冬季原油生产带来很大影响。

针对冬季油井套管定压放气阀冻堵问题分析，对保温的位置设置精准，是提高保温效果的有力保障。油井井口采油树的油管产出部分冬季一般不冻堵，这是因为井下产出流体都有一定的温度，带有一定的热量，分析套管定压放气阀容易冻堵是因为气体通过时的膨胀吸热降温导致的。因此气生产流程阀前未节流部分的管线不需要保温，阀座气出口以后弹簧、堵头这部分本体易发生冻堵。

解决油井套管定压放气阀冻堵的传统方法有：用保温材料包裹、电伴热、热水管线伴热、冻堵后的热水淋浇解冻等等。在使用过程中存在诸多问题：保温材料包裹法防冻效果差，气温低于-10℃即失去保温效果；固定式电伴热成本高，不经济实用；移动式电伴热存在静电积累和产生电弧安全隐患；热水管线伴热法成本更高；冻堵后的热水淋浇解冻法占用大量人力，增加人工成本。所以，套管定压放气阀冻堵问题长期困扰着冬季油井正常生产。

发明内容

本发明提供了一种油井新型多功能套管定压放气阀，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有油井套管定压放气阀存在的防冻效果差、成本高以及存在安全隐患的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种油井新型多功能套管定压放气阀，包括上接头、下接头、堵丝、保温套、阀座、压缩弹簧和阀球，下接头上端与上接头下端固定安装在一起，下接头上端内侧可拆卸密封安装有阀座，阀座内有上下贯通的过气通道，阀座上端设有用于启闭过气通道的阀球，上接头上端内侧可拆卸密封安装有堵丝，堵丝下端与阀球之间设有压缩弹簧，保温套下端内侧与下接头上部外侧密封固定连接，保温套上端内侧与上接头的中部外侧密封固定连接，保温套内侧、下接头上部外侧以及上接头下部外侧形成保温腔，对应阀座上方位置的上接头下部内侧设有与保温腔连通的出气孔，保温套中部外侧沿圆周均布有两个内外连通的保温孔。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述阀座下部外侧可与下接头上部内侧螺接，阀座中部外侧与下接头上端内侧之间上下间隔设有至少一个第一密封圈，过气通道中部内侧固定有拆装环台，拆装环台中央有上下贯通且截面为正六边形的拆装孔。

上述过气通道上端内壁可为上大下小的锥面，阀球座于过气通道上端，过气通道下部内壁上有连接螺纹。

上述堵丝上端中央可固定有上端位于上接头上方的拆装柱，拆装柱为四方结构，堵丝上部外侧与上接头上端内侧螺接，堵丝下部外侧与上接头上部内侧之间上下间隔设有至少一个第二密封圈，堵丝下端中央固定有导向柱，压缩弹簧上部套装于导向柱外侧。

上述对应每个保温孔位置保温套外侧均可密封固定安装有连接短节，每个连接短节远离保温套外侧的端部均固定有连接法兰。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，在保温套的外侧开两个保温孔，一个为进口，与油井油管产出流程相连，另一个为出口，与单井生产管线相连，这样就可以实现油井自身产出流体对套管定压放气阀的不间断保温，能够一劳永逸地解决冬季油井套管定压放气阀冻堵问题，力求简单易行、成本低廉，减少或消除冬季套管定压放气阀冻堵给油井生产带来的影响，在应用于特殊套管气大的井时，能够解决放气阀的阀座和阀球接触面由于高频往复机械碰撞导致阀座使用周期缩短、过气通道密封不严的问题，与常规放气阀及其传统保温相比具有简单易行、成本低廉、保温效果优秀、性能可靠，使用成本低以及维护方便的优点。

附图说明

附图1为本发明的主视局部剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上接头，2为下接头，3为堵丝，4为保温套，5为阀座，6为压缩弹簧，7为阀球，8为过气通道，9为保温腔，10为拆装环台，11为拆装孔，12为第一密封圈，13为第二密封圈，14为拆装柱，15为导向柱，16为连接短节，17为连接法兰，18为出气孔。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1所示，该油井新型多功能套管定压放气阀包括上接头1、下接头2、堵丝3、保温套4、阀座5、压缩弹簧6和阀球7，下接头2上端与上接头1下端固定安装在一起，下接头2上端内侧可拆卸密封安装有阀座5，阀座5内有上下贯通的过气通道8，阀座5上端设有用于启闭过气通道8的阀球7，上接头1上端内侧可拆卸密封安装有堵丝3，堵丝3下端与阀球7之间设有压缩弹簧6，保温套4下端内侧与下接头2上部外侧密封固定连接，保温套4上端内侧与上接头1的中部外侧密封固定连接，保温套4内侧、下接头2上部外侧以及上接头1下部外侧形成保温腔9，对应阀座5上方位置的上接头1下部内侧设有与保温腔9连通的出气孔18，保温套4中部外侧沿圆周均布有两个内外连通的保温孔。

在使用过程中，通过这样的设置，在保温套4的外侧开两个保温孔，一个为进口，与油井油管产出流程相连，另一个为出口，与单井生产管线相连，这样就可以实现油井自身产出流体对套管定压放气阀的不间断保温，能够一劳永逸地解决冬季油井套管定压放气阀冻堵问题，力求简单易行、成本低廉，减少或消除冬季套管定压放气阀冻堵给油井生产带来的影响，在应用于特殊套管气大的井时，能够解决放气阀的阀座5和阀球7接触面由于高频往复机械碰撞导致阀座5使用周期缩短、过气通道8密封不严的问题，本发明结构合理而紧凑，使用方便，与常规放气阀及其传统保温相比具有简单易行、成本低廉、保温效果优秀、性能可靠，使用成本低以及维护方便的优点。

可根据实际需要，对上述油井新型多功能套管定压放气阀作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，阀座5下部外侧与下接头2上部内侧螺接，阀座5中部外侧与下接头2上端内侧之间上下间隔设有至少一个第一密封圈12，过气通道8中部内侧固定有拆装环台10，拆装环台10中央有上下贯通且截面为正六边形的拆装孔11。

根据需求，阀座5中部外侧与下接头2上端内侧之间设有一个第一密封圈12，第一密封圈12为现有公知的O形密封圈，拆装环台10与阀座5一体设置。在使用过程中，通过这样的设置，便于阀座5的密封安装和拆卸维护，拆装孔11的设置巧妙地将新式阀座5体积设计缩小，使用专用更换工具即可实现快速更换。

如附图1所示，过气通道8上端内壁为上大下小的锥面，阀球7座于过气通道8上端，过气通道8下部内壁上有连接螺纹。

在使用过程中，通过这样的设置，能够使得阀球7座于过气通道8上端内侧的稳定性更好，通过设置连接螺纹，可让套嘴与阀座5配套安装，当油井产气量大或套喷时，阀球7被顶开使得过气通道8和保温腔9连通，由于此时井筒压力高于回压，不会发生油管生产出来的液体倒灌回油套环空，那么通过套嘴节流控制放压即可，这样能够适应不同工况的油井，适用范围更加广泛。

如附图1所示，堵丝3上端中央固定有上端位于上接头1上方的拆装柱14，拆装柱14为四方结构，堵丝3上部外侧与上接头1上端内侧螺接，堵丝3下部外侧与上接头1上部内侧之间上下间隔设有至少一个第二密封圈13，堵丝3下端中央固定有导向柱15，压缩弹簧6上部套装于导向柱15外侧。

根据需求，堵丝3下部外侧与上接头1上部内侧之间上下间隔设有两个第二密封圈13，第二密封圈13为现有公知的O形密封圈。在使用过程中，通过设置四方结构，便于对堵丝3进行转动从而调节压缩弹簧6对阀球7的压力，是满足下接头2内不同压力的液体排气需要，通过设置导向柱15，能够对压缩弹簧6起到定位作用，防止压缩弹簧6在压紧阀球7的过程中发生径向偏移，不便于阀球7对过气通道8的密封，降低故障率。

如附图1所示，对应每个保温孔位置保温套4外侧均密封固定安装有连接短节16，每个连接短节16远离保温套4外侧的端部均固定有连接法兰17。

根据需求，下街头下部外侧有连接螺纹。在使用过程中，通过设置连接法兰17，便于连接短节16与井口管线之间快速连接，本实施例中可采取卡箍连接，能够避免现有套管定压放气阀更换阀座5必须将整个放气阀从釆油树上拆除才能更换的现象，能够增加油井开井时率，降低劳动强度，同时还能够避免下接头2与阀座5的连接处发生的油气泄漏、污染环境的问题，这样改变放气阀与井口采油树传统焊接的安装方式，消除放气阀在安装与更换过程中动火作业带来的安全隐患等问题。

在一个具体的实施例中，可将保温套4内径设置为10厘米，下接头2外径设置为7.3厘米，流程通用管线内径5.0厘米，环空截面积为36.7平方厘米，流程管线截面积为19.6平方厘米，环空截面略为流程管线截面的1.8倍。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。