一种准恒流注液阀

技术领域

本发明涉及石油天然气开采技术领域，具体的，涉及一种准恒流注液阀。

背景技术

在石油开采的后期，油藏压力降低，产收率下降，往往采用二次注水注气等技术来提高产油率。但是，对于井下不同层位地层压力有差异，不同地层孔隙度和渗透率不一致，井口向多个目标层位注液时不能调控注液量。以及有的油水井需要管内外循环注液作业，因此需要一种可内外双向流通可控的注液工具。

发明内容

本发明提出一种准恒流注液阀，解决了相关技术中有的油水井需要管内外循环注液作业，因此需要一种可内外双向流通可控的注液工具的问题。

本发明的技术方案如下：一种准恒流注液阀，包括阀体和设置在阀体内的中间片，在阀体上设置有第一流通孔和第二流通孔，中间片位于第一流通孔和第二流通孔之间，关键在于：所述阀体包括阀座、以及与阀座连接的喷嘴片，中间片放置在阀座内，中间片借助流体的推力具有朝向或背离喷嘴片的移动自由度，第一流通孔设置在阀座的侧壁上，第一流通孔的数量为至少两个，所有的第一流通孔沿阀座的圆周方向排列，第二流通孔设置在喷嘴片上，在中间片的侧壁与阀座内壁之间留有中间腔室，在中间片的内端面与喷嘴片之间设置有内腔室，在中间片的外端面与阀座之间设置有外腔室，第二流通孔、内腔室、中间腔室、外腔室、第一流通孔依次连通形成为正向/反向流体通道，第一流通孔、外腔室、中间腔室、内腔室、第二流通孔依次连通形成为反向/正向流体通道。

在喷嘴片朝向中间片的端面上开设有凹槽，所有的凹槽连通形成为内腔室；或者是，在中间片朝向喷嘴片的端面上开设有凹槽，所有的凹槽连通形成为内腔室。

所述第二流通孔与喷嘴片同轴设置，凹槽的一端与第二流通孔连通、另一端与中间腔室连通。

在阀座内壁上设置有一组凸起，中间片位于凸起与喷嘴片之间，相邻的凸起之间、凸起与阀座内壁之间都留有间隙，所有的间隙连通形成为外腔室，喷嘴片与阀座之间为可拆卸式连接。

在阀座内壁上设置有密封锥面，喷嘴片的侧面与密封锥面贴合。

在喷嘴片的外端设置有向阀座方向弯折延伸的翻边，翻边与阀座贴合。

所述阀座包括阀底、以及与阀底内端连接的阀柱，阀柱的外径小于阀底的外径，第一流通孔设置在阀底侧壁上，喷嘴片与阀柱的内端连接，在阀柱的外壁上设置有用来与注水筛管连接的外螺纹。

在阀底的内端面上开设有密封槽，密封槽位于阀柱外围，密封槽内设置有密封圈。

所述阀座采用耐冲蚀耐腐蚀的高强度不锈钢材料制成，喷嘴片和中间片均采用耐冲蚀耐腐蚀的硬质合金材料制成。

所述阀座用来安装在注水筛管上，注水筛管包括基管、注液单元和过滤套单元，注液单元和过滤套单元都密封设置在基管外围，阀座的内端与基管连接，阀座的外端位于基管与注液单元之间，第一流通孔与基管和注液单元之间的空腔连通，注液单元与过滤套单元连通，第二流通孔与基管内部连通。

本发明的工作原理及有益效果为：阀体包括阀座、以及与阀座连接的喷嘴片，中间片放置在阀座内，中间片借助流体的推力具有与喷嘴片接触或分离的移动自由度，第一流通孔设置在阀座的侧壁上，第一流通孔的数量为至少两个，所有的第一流通孔沿阀座的圆周方向排列，第二流通孔设置在喷嘴片上，在中间片的侧壁与阀座内壁之间留有中间腔室，在中间片的内端面与喷嘴片之间设置有内腔室，在中间片的外端面与阀座之间设置有外腔室，第二流通孔、内腔室、中间腔室、外腔室、第一流通孔依次连通形成为正向/反向流体通道，第一流通孔、外腔室、中间腔室、内腔室、第二流通孔依次连通形成为反向/正向流体通道。

当流体例如水或酸经过喷嘴片的第二流通孔流入（假定为正向流）时，先进入喷嘴片与中间片之间的内腔室，然后通过中间片的侧壁与阀座内壁之间的中间腔室流入到中间片的外端面与阀座之间的外腔室，最后经过阀座上的第一流通孔流出；当流体例如水或酸经过阀座上的第一流通孔流入（假定为反向流）时，先进入中间片的外端面与阀座之间的外腔室，然后通过中间片的侧壁与阀座内壁之间的中间腔室流入到喷嘴片与中间片之间的内腔室，最后经过喷嘴片上的第二流通孔流出。本发明的注液阀能够实现正反双向流通，正反向流的流通量可根据喷嘴片上的第二流通孔的通径大小来确定，从而满足油水井需要管内外循环注液作业的需求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的剖面结构示意图。

图2为本发明在注水筛管上的安装结构示意图。

图3为本发明在注水筛管上安装的局部结构示意图。

图4为本发明中密封塞与注液外套的连接结构示意图。

图5为图4中A的放大图。

图中：01、阀座，011、凸起，012、第一流通孔，013、密封槽，014、密封锥面，015、外螺纹，016、翻边，02、喷嘴片，021、第二流通孔，022、凹槽，03、中间片，ch1、内腔室，ch2、外腔室，ch3、中间腔室，100、注水筛管，50、基管，60、过滤套单元，601、中间密封环，602、过滤侧端环，603、过滤套，70、注液单元，701、注液侧端环，702、注液外套，11、准横流注液阀，04、密封塞，05、定位凸沿，06、第一密封环，07、第二密封环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

具体实施例，如图1所示，一种准恒流注液阀，包括阀体和设置在阀体内的中间片03，在阀体上设置有第一流通孔012和第二流通孔021，中间片03位于第一流通孔012和第二流通孔021之间，阀体包括阀座01、以及与阀座01连接的喷嘴片02，中间片03放置在阀座内，中间片03借助流体的推力具有朝向或背离喷嘴片02的移动自由度，第一流通孔012设置在阀座01的侧壁上，第一流通孔012的数量为至少两个，所有的第一流通孔012沿阀座01的圆周方向排列，第二流通孔021设置在喷嘴片02上，在中间片03的侧壁与阀座01内壁之间留有中间腔室ch3，在中间片03的内端面与喷嘴片02之间设置有内腔室ch1，在中间片03的外端面与阀座01之间设置有外腔室ch2，第二流通孔021、内腔室ch1、中间腔室ch3、外腔室ch2、第一流通孔012依次连通形成为正向/反向流体通道，第一流通孔012、外腔室ch2、中间腔室ch3、内腔室ch1、第二流通孔021依次连通形成为反向/正向流体通道。阀座01采用耐冲蚀耐腐蚀的高强度不锈钢材料制成，喷嘴片02和中间片03均采用耐冲蚀耐腐蚀的硬质合金材料制成。中间片03是表面平整的圆柱体。

如图1所示，当流体例如水或酸经过喷嘴片02的第二流通孔021流入（假定为正向流）时，先进入喷嘴片02与中间片03之间的内腔室ch1，然后通过中间片03的侧壁与阀座01内壁之间的中间腔室ch3流入到中间片03的外端面与阀座01之间的外腔室ch2，最后经过阀座01上的第一流通孔012流出；当流体例如水或酸经过阀座01上的第一流通孔012流入（假定为反向流）时，先进入中间片03的外端面与阀座01之间的外腔室ch2，然后通过中间片03的侧壁与阀座01内壁之间的中间腔室ch3流入到喷嘴片02与中间片03之间的内腔室ch1，最后经过喷嘴片02上的第二流通孔021流出。本发明的注液阀能够实现正反双向流通，正反向流的流通量可根据喷嘴片02上的第二流通孔021的通径大小来确定，调整第二流通孔021的孔径能控制进出注液阀的流量，从而满足油水井需要管内外循环注液作业的需求。

作为对本发明的进一步改进，在喷嘴片02朝向中间片03的端面上开设有凹槽022，所有的凹槽022连通形成为内腔室ch1；或者是，在中间片03朝向喷嘴片02的端面上开设有凹槽022，所有的凹槽022连通形成为内腔室ch1。如图1所示，当流体例如水或酸经过喷嘴片02的第二流通孔021流入（假定为正向流）时，在流体向上的推动作用下，中间片03会向上移动与喷嘴片02分离；当流体例如水或酸经过阀座01上的第一流通孔012流入（假定为反向流）时，在流体向下的推动作用下，中间片03会与喷嘴片02接触。与在喷嘴片02上设置支撑柱，利用支撑柱之间的间隙使得第二流通孔021与中间腔室ch3连通相比，利用凹槽022可以在有限的空间内确保第二流通孔021与中间腔室ch3可靠连通，可以减小注液阀整体的体积。本发明的凹槽022优选设置在喷嘴片02上。

作为对本发明的进一步改进，第二流通孔021与喷嘴片02同轴设置，凹槽022的一端与第二流通孔021连通、另一端与中间腔室ch3连通。如图1所示，所有的凹槽022沿喷嘴片02的圆周方向均匀排列，各个凹槽022都是直接与第二流通孔021、中间腔室ch3连通，当流体由第二流通孔021进入时，使得中间片03各处的受力更加均衡，移动过程中的稳定性更好。

作为对本发明的进一步改进，在阀座01内壁上设置有一组凸起011，中间片03位于凸起011与喷嘴片02之间，相邻的凸起011之间、凸起011与阀座01内壁之间都留有间隙，所有的间隙连通形成为外腔室ch2。如图1所示，凸起011可以对中间片03起到限位作用，使得中间片03只能在喷嘴片02与凸起011之间移动，并且确保第一流通孔012与中间腔室ch3可靠连通。喷嘴片02与阀座01之间为可拆卸式连接，可以根据需要更换不同型号的喷嘴片02，使得第二流通孔021的通径大小满足正反向的流通量需求。

作为对本发明的进一步改进，在阀座01内壁上设置有密封锥面014，喷嘴片02的侧面与密封锥面014贴合。如图1所示，在有限的空间内，利用密封锥面014可以增大喷嘴片02与阀座01的接触面积，密封效果更好。

作为对本发明的进一步改进，在喷嘴片02的外端设置有向阀座方向弯折延伸的翻边016，翻边016与阀座01贴合。如图1所示，翻边016与阀座01贴合，可以增大喷嘴片02与阀座01之间的接触面积，密封效果更好。翻边016可以直接压紧在阀座01上，也可以与阀座01焊接。

作为对本发明的进一步改进，阀座01包括阀底、以及与阀底内端连接的阀柱，阀柱的外径小于阀底的外径，第一流通孔012设置在阀底侧壁上，喷嘴片02与阀柱的内端连接，在阀柱的外壁上设置有用来与注水筛管100连接的外螺纹015。如图1所示，安装时，将阀柱上的外螺纹015与注水筛管100的基管50螺纹连接，从而将阀座01与注水筛管100连接在一起，连接牢固可靠，密封效果好，而且拆装方便快捷，省时省力。阀柱也可以直接与基管50焊接。

作为对本发明的进一步改进，在阀底的内端面上开设有密封槽013，密封槽013位于阀柱外围，密封槽013内设置有密封圈。如图1所示，安装时，在密封槽013内安装上密封圈，密封圈与注水筛管100接触密封，可以进一步提高密封效果。密封槽013的数量为两个，两个密封槽013同轴设置，每个密封槽013内都放置有密封圈，双层密封，密封效果更好。

作为对本发明的进一步改进，阀座01用来安装在注水筛管100上，注水筛管100包括基管50、注液单元70和过滤套单元60，注液单元70和过滤套单元60都密封设置在基管50外围，阀座01的内端与基管50连接，阀座01的外端位于基管50与注液单元70之间，第一流通孔012与基管50和注液单元70之间的空腔连通，注液单元70与过滤套单元60连通，第二流通孔021与基管50内部连通。如图2和图3所示，基管50可以为API油套管，在基管50上形成有螺纹接口，阀座01上的外螺纹与基管50上的螺纹接口螺纹连接，用于固定连接准横流注液阀11，也可以直接将阀座01与基管50焊接。固定好之后，准横流注液阀11的喷嘴片02面向基管50的内部，第一流通孔012在基管50的外部。注水筛管100外部的流体可以经过过滤套单元60过滤后进入到注液单元70与基管50之间的空腔内，然后经过第一流通孔012进入到阀座01内，然后依次经过外腔室ch2、中间腔室ch3、内腔室ch1，最后经过第二流通孔021流出，进入到基管50内部；基管50中的流体可以经过第二流通孔021进入到阀座01内，然后依次经过内腔室ch1、中间腔室ch3、外腔室ch2，最后经过第一流通孔012进入到注液单元70与基管50之间的空腔内，然后经过过滤套单元60过滤后进入到外部环境中，从而实现注水筛管100的正反双向流通。改变喷嘴片02上第二流通孔021的通径，能够实现不同流量的使用需求。根据流体的方向，可以实现良好的控水节流、增油效果。同一管串可以安装一个或多个准恒流注液阀，不同的地层可以匹配不同孔径的准恒流注液阀，实现分层注液或采液，能实现不同压力下注液排量相差较小，实现准恒流灌注。

过滤套单元60包括过滤套603、设置在过滤套603一端的中间密封环601、以及设置在过滤套603另一端的过滤侧端环602，注液单元70包括注液外套702、以及设置在注液外套702一端的注液侧端环701，注液外套702的另一端借助中间密封环601与过滤套603密封连接，注液侧端环701和过滤侧端环602都密封固定在基管50上。如图2和图3所示，过滤套603可以为精密绕丝套或精密冲缝套，或者其它合适的过滤套等，嵌套在基管50上。中间密封环601起到密封连接过滤套603与注液外套702的作用，过滤侧端环602起到密封连接过滤套603与基管50的作用，注液侧端环701起到密封连接注液外套702与基管50的作用。

如图4和图5所示，在注液外套702上开设有维护口，维护口处设置有密封塞04，密封塞04与注液外套702形成为可拆卸式连接。维护口位于准横流注液阀11的正外侧，打开密封塞04，即可通过维护口对准横流注液阀11进行拆装，方便对准横流注液阀11进行维护更换。

密封塞04的外端设置有向外围延伸的定位凸沿05，定位凸沿05的内侧面与注液外套702的外侧面贴合，既可以对密封塞04起到限位作用，同时可以增大密封塞04与注液外套702之间的接触面积，密封效果更好。在定位凸沿05的内端面与注液外套702之间设置有第一密封环06，在定位凸沿05的侧壁与注液外套702之间设置有第二密封环07，双层密封环可以进一步提高密封效果。定位凸沿05借助螺栓与注液外套702锁紧，连接牢固可靠，拆装方便快捷，省时省力。