CN109306859A - 一种无管线式油套环空的注药装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无管线式油套环空的注药装置，包括用于过滤环空注入液的至少一过滤管、具有第一破裂压力的一级破裂盘、用于将注入液引流至所述一级破裂盘的引流管以及用于封隔注入液并控制开关的注药阀组件，所述过滤管、引流管、一级破裂盘以及注药阀组件相互连通。本发明的无管线式油套环空的注药装置无需注药管线，可靠耐用，施工时更安全时效，注药时能过滤防堵，操作简单。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，更具体地说，涉及一种无管线式油套环空的注药装置。
背景技术
石油开采中，传统的注药阀通过注入管线连接到地面，通过地面设备加压，将化学药剂经注入管线和注药阀注入到井筒里，其注入管线从井底一直延伸到井口，长度长，费用高；下完井管柱过程中需要对每根油管接箍打管线保护卡，工时长，时效差；对深井、大斜度井，下入过程中容易发生注入管线磨损、挤毁；只能在地面对药剂进行过滤，不能在井下二次过滤，长期注药时容易发生注入管线、注药阀的堵塞。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无管线式油套环空的注药装置，解决了现有技术中利用管线注药时管线长度长、容易发生磨损、且费用高、工时长、时效差、不能二次过滤导致注药阀容易堵塞的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种无管线式油套环空的注药装置，包括用于过滤环空注入液的至少一过滤管、具有第一破裂压力的一级破裂盘、用于将注入液引流至所述一级破裂盘的引流管以及用于封隔注入液并控制开关的注药阀组件，所述过滤管、引流管、一级破裂盘以及注药阀组件相互连通。
在本发明的注药装置中，所述注药装置还包括注入芯轴，所述注入芯轴包括依次相连的第一连接部、安装部和第二连接部，在所述安装部上开设有凹槽，所述过滤管、一级破裂盘、引流管和注药阀组件安装在所述凹槽内。
在本发明的注药装置中，所述第一连接部内形成有第一内通孔，所述第二连接部内形成有第二内通孔，所述引流管、一级破裂盘和注药阀组件在所述凹槽内沿所述注入芯轴的轴向依次设置，所述引流管远离所述一级破裂盘的一端与所述第一连接部相连接并与所述第一内通孔相通，所述注药阀组件远离所述一级破裂盘的一端与所述第二连接部相连接并与所述第二内通孔相通。
在本发明的注药装置中，每一所述过滤管的两端分别与所述第一连接部和第二连接部相连接，所述过滤管与所述第二连接部相连接的一端为盲堵端，所述过滤管与所述第一连接部相连接的一端与所述第一内通孔相通，所述引流管通过所述第二内通孔与所述过滤管相连通。
在本发明的注药装置中，所述过滤管的数量为两个且并列设置在所述引流管、一级破裂盘和注药阀组件所在轴线的两侧。
在本发明的注药装置中，所述第一连接部的外周壁上还安装有具有第二破裂压力的二级破裂盘，所述二级破裂盘通过所述第一内通孔与所述引流管相连通，所述第二破裂压力大于所述第一破裂压力。
在本发明的注药装置中，所述注药阀组件包括通过增加环空压力打开的第一单流阀和至少一用于配合所述第一单流阀保险封隔注入液的第二单流阀，所述第一单流阀与所述第二单流阀相连接。
在本发明的注药装置中，所述第一单流阀和所述第二单流阀各自分别包括单流阀座和安装在所述单流阀座外周的单流阀本体，所述单流阀座和所述单流阀本体之间设置有可开关的阀芯，所述阀芯上连接有用于与环空压力相制衡使所述阀芯开关的弹性件，所述弹性件安装在所述单流阀座上，所述第一单流阀配备的弹性件的弹性力大于所述第二单流阀配备的弹性件的弹性力。
在本发明的注药装置中，所述第一单流阀的单流阀本体与所述第二单流阀的单流阀本体之间具有重叠交接区域，所述第一单流阀的单流阀本体与所述第二单流阀的单流阀本体之间且位于该重叠交接区域的一端设置有止动螺钉，所述第一单流阀的单流阀本体与所述第二单流阀的单流阀本体之间且位于该重叠交接区域的另一端设置有弹性密封件，所述第一单流阀的单流阀本体与所述第二单流阀的单流阀本体之间且位于该重叠交接区域上设置有密封挡环和密封圈。
在本发明的注药装置中，所述第二单流阀的数量为多个且相互串联连接，相互邻接的第二单流阀的单流阀本体之间具有重叠交接区域，相互邻接的第二单流阀的单流阀本体之间且位于该重叠交接区域的一端设置有止动螺钉，相互邻接的第二单流阀的单流阀本体之间且位于该重叠交接区域的另一端设置有弹性密封件，相互邻接的第二单流阀的单流阀本体之间且位于该重叠交接区域上设置有密封挡环和密封圈。
实施本发明的无管线式油套环空的注药装置，具有以下有益效果：本发明的无管线式油套环空的注药装置无需注药管线，可靠耐用，施工时更安全时效，注药时能过滤防堵，操作简单。
附图说明
图1为本发明的无管线式油套环空的注药装置的结构示意图；
图2为本发明的无管线式油套环空的注药装置的注药阀组件与一级破裂盘的剖视示意图；
图3为图1中的无管线式油套环空的注药装置的A-A向的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的无管线式油套环空的注药装置的结构及其作用原理作进一步说明：
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，无管线式油套环空的注药装置包括注入芯轴1、用于过滤环空注入液的至少一过滤管2、具有第一破裂压力的一级破裂盘3、用于将注入液引流至一级破裂盘3的引流管4以及用于封隔注入液并控制开关的注药阀组件5。
注入芯轴1采用偏心的无焊接芯轴，能吸收震击而不受伤害，消除了由于分片焊接而造成的断裂问题。注入芯轴1包括依次相连的第一连接部11、安装部12和第二连接部13，第一连接部11内形成有第一内通孔(图中未标示)，第二连接部13内形成有第二内通孔(图中未标示)，安装部12上开设有凹槽(图中未标示)。过滤管2、一级破裂盘3、引流管4和注药阀组件5安装在凹槽内，并且相互连通。偏心芯轴和凹槽的设计，使过滤管2、一级破裂盘3、引流管4、注药阀组件5都位于凹槽内，起到下井过程中的保护作用。各部件与注入芯轴1之间的连接采用NPT扣金属对金属密封。其中，过滤管2采用丝堵8进一步固定。
具体地，引流管4、一级破裂盘3和注药阀组件5在凹槽内沿注入芯轴1的轴向依次设置，引流管4远离一级破裂盘3的一端与第一连接部11相连接并与第一内通孔相通，注药阀组件5远离一级破裂盘3的一端与第二连接部13相连接并与第二内通孔相通。其中，引流管4与第一连接部11之间设置有密封接头6。
在本实施例中，过滤管2的数量为两个且并列设置在引流管4、一级破裂盘3和注药阀组件5所在轴线的两侧。在其它实施例中，过滤管2的数量也可以为一个且并列在引流管4、一级破裂盘3和注药阀组件5的一侧，或过滤管2的数量为更多个且环绕在引流管4、一级破裂盘3和注药阀组件5的外周。每一个过滤管2的两端分别与第一连接部11和第二连接部13相连接，过滤管2与第二连接部13相连接的一端为盲堵端，过滤管2与第一连接部11相连接的一端与第一内通孔相通，引流管4通过第二内通孔与过滤管2相连通。其中每一个过滤管2与第一连接部11之间设置有密封接头6。在本实施例中，过滤管22的过滤精度为300微米，亦可根据井筒和药剂的情况，优选60～600微米的过滤精度。
两个过滤管2最大化了过滤面积，可实现对环空注入液的有效过滤，防止环空杂质堵塞注药阀组件5，同时过滤管2有一定的自洁功能，被过滤阻挡的杂质，在自重作用下，会沉降到下面较大的油套环空中，不容易堵塞过滤管2。
如图2所示，一级破裂盘3通过一级破裂盘座体31安装注药阀组件5与引流管4之间，一级破裂盘3安装在一级破裂盘座体31的内侧，且一级破裂盘座体31与引流管4之间通过第一连接头10连接。
破裂盘被设计成在一定压力下破裂，从而保护产品和流程，实现特定作业目的。一级破裂盘3位于注药阀组件5前端，下完完井管柱，坐封封隔器后，可用于实现环空验封，其中环空压力低于一级破裂盘3的第一破裂压力，环空验封后，继续加压可打破一级破裂盘3，实现环空注入。
注药阀组件5包括通过增加环空压力打开的第一单流阀51和至少一用于配合第一单流阀51保险封隔注入液的第二单流阀52，第一单流阀51与第二单流阀52相连接。第一单流阀51和第二单流阀52共同起到开关以及油套环空的间隔作用，防止油管内流体侵入环空，而第一单流阀51偏重于起到开关实现流通注入液或截流注入液的作用，而第二单流阀52偏重于为第一单流阀51起保险作用，用于防止注入液反侵入环空。其中第二单流阀52的数量可以为一个，也可以为两个或更多个。
具体地，如图2所示，第一单流阀51和第二单流阀52各自分别包括单流阀座5a和安装在单流阀座5a外周的单流阀本体5b，单流阀座5a和单流阀本体5b之间设置有可开关的阀芯5c，阀芯5c上连接有用于与环空压力相制衡使阀芯开关的弹性件5d，弹性件5d安装在单流阀座5a上，第一单流阀51配备的弹性件5d的弹性力大于第二单流阀52配备的弹性件5d的弹性力。当开始注液时，环空压力加大，便会克服第一单流阀51的弹性件5d的弹性力，打开第一单流阀51的阀芯5c，注入液继续流动，同时也打开第二单流阀52的阀芯5c；当停止注液，第一单流阀51和第二单流阀52的弹性件5d便会复位，关闭第一单流阀51和第二单流阀52的阀芯5c。上述弹性件5d可以是弹簧或弹片等。
需要说明的是，第一单流阀51的单流阀本体5b与一级破裂盘座体31相连接，且二者具有重叠交接区域，并在该重叠交接区域的两端边缘处分别设置有止动螺钉30以及密封挡环40和密封圈50。
其中，单流阀本体5b大致呈Z型，因此第一单流阀51的单流阀本体5b与第二单流阀52的单流阀本体5b会交叠连接。第一单流阀51的单流阀本体5b与第二单流阀52的单流阀本体5b之间也具有重叠交接区域，第一单流阀51的单流阀本体5b与第二单流阀52的单流阀本体5b之间且位于该重叠交接区域的一端设置有止动螺钉30，第一单流阀51的单流阀本体5b与第二单流阀52的单流阀本体5b之间且位于该重叠交接区域的另一端设置有弹性密封件60，第一单流阀51的单流阀本体5b与第二单流阀52的单流阀本体5b之间且位于该重叠交接区域上设置密封挡环40和密封圈50。
第二单流阀52的数量为多个且相互串联连接，同样地，相互邻接的第二单流阀52的单流阀本体5b之间具有重叠交接区域，相互邻接的第二单流阀52的单流阀本体5b之间且位于该重叠交接区域的一端设置有止动螺钉30，相互邻接的第二单流阀52的单流阀本体5b之间且位于该重叠交接区域的另一端设置有弹性密封件60，相互邻接的第二单流阀52的单流阀本体5b之间且位于该重叠交接区域上设置密封挡环40和密封圈50。在本实施例中，第二单流阀52的数量为两个，且位于末端的第二单流阀52通过第二连接头20与注入芯轴1的第二连接部13相连接。
上述的密封圈50和弹性密封件60可以是由橡胶或硅胶制成的。
第一单流阀51内的通径比第二单流阀52内的通径大，提高了注入效率。且二者均采用镍基合金材质，耐冲蚀和耐腐蚀性能好。第一单流阀51和第二单流阀52可共同实现开关作用以及油套环空的间隔，防止油管内流体侵入环空，而两个第二单流阀52设计，提供了双重保险，进一步确保井筒安全。
如图1和3所示，第一连接部11的外周壁上还安装有具有第二破裂压力的二级破裂盘7，二级破裂盘7通过第一内通孔与引流管4相连通，第二破裂压力大于第一破裂压力。长时间注药，若环空杂质太多，堵塞了过滤管2，可在环空继续加压打破二级破裂盘7，实现二次注入，也就是说，只有在过滤管2被堵的情况下，才可能打破二级破裂盘7，正常注入时二级破裂盘7前后流体相连通，压力相平衡。
下井过程中，一级破裂盘3可防止提前环空注入。生产封隔器坐封后，可以实现在环空加压对封隔器进行验封，环空压力需要小于一级破裂盘3的破裂压力。验封结束后，环空继续加压，打破一级破裂盘3，在环空压力高于注药阀组件5中的第一单流阀51的开启压力的情况下，可以实现环空药剂注入。初始注入通道为油套环空→过滤管3→密封接头6→引流管4→一级破裂盘3(此时已打破)→注药阀组件5→注入芯轴1的第二连接部13内。环空压力低于第一单流阀51和第二单流阀52开启压力时，第一单流阀51和第二单流阀52关闭，可以防止油管内的流体侵入环空。
进一步地，长时间注入后，若环空杂质太多，堵塞了过滤管2，可在环空加压打破二级破裂盘7，旁通过滤管2，实现二次注入。二次注入通道为油套环空→二级破裂盘7(此时已打破)→密封接头6→引流管4→一级破裂盘3(已打破)→注药阀组件5→注入芯轴1的第二连接部13内。
上述无管线式油套环空的注药装置具有如下优势：
(1)无需注入管线，需要注药时可以直接从油套环空注入，节省了注入管线和管线保护卡的费用；
(2)过滤管、引流管、一级破裂盘、注药阀组件等都在注入芯轴的凹槽内，得到良好的保护，下井过程不会磨损、磕碰损坏，无需打管线保护卡，作业更安全、时效；
(3)双过滤管设计最大化了过滤面积，可实现注入液的井下二次过滤，可以有效防止注药阀组件被堵；
(4)通过设定一级破裂盘的破裂压力，能满足施工作业中的环空验封的需求；通过设定二级破裂盘的破裂压力，在长期注药过滤管被堵的情况下，可旁通过滤管，实现二次注入；
(5)注药阀组件中第一单流阀以及两个第二单流阀的设计，可防止油管内流体侵入环空，亦能满足施工作业中油管试压、坐封封隔器、增产作业等的需求。
应当理解的是，对本领域技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，但这些改进或变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无管线式油套环空的注药装置，其特征在于，包括用于过滤环空注入液的至少一过滤管(2)、具有第一破裂压力的一级破裂盘(3)、用于将注入液引流至所述一级破裂盘(3)的引流管(4)以及用于封隔注入液并控制开关的注药阀组件(5)，所述过滤管(2)、引流管(4)、一级破裂盘(3)以及注药阀组件(5)相互连通。
2.根据权利要求1所述的注药装置，其特征在于，所述注药装置还包括注入芯轴(1)，所述注入芯轴(1)包括依次相连的第一连接部(11)、安装部(12)和第二连接部(13)，在所述安装部(12)上开设有凹槽，所述过滤管(2)、一级破裂盘(3)、引流管(4)和注药阀组件(5)安装在所述凹槽内。
3.根据权利要求2所述的注药装置，其特征在于，所述第一连接部(11)内形成有第一内通孔，所述第二连接部(13)内形成有第二内通孔，所述引流管(4)、一级破裂盘(3)和注药阀组件(5)在所述凹槽内沿所述注入芯轴(1)的轴向依次设置，所述引流管(4)远离所述一级破裂盘(3)的一端与所述第一连接部(11)相连接并与所述第一内通孔相通，所述注药阀组件(5)远离所述一级破裂盘(3)的一端与所述第二连接部(13)相连接并与所述第二内通孔相通。
4.根据权利要求3所述的注药装置，其特征在于，每一所述过滤管(2)的两端分别与所述第一连接部(11)和第二连接部(13)相连接，所述过滤管(2)与所述第二连接部(13)相连接的一端为盲堵端，所述过滤管(2)与所述第一连接部(11)相连接的一端与所述第一内通孔相通，所述引流管(4)通过所述第二内通孔与所述过滤管(2)相连通。
5.根据权利要求3所述的注药装置，其特征在于，所述过滤管(2)的数量为两个且并列设置在所述引流管(4)、一级破裂盘(3)和注药阀组件(5)所在轴线的两侧。
6.根据权利要求3所述的注药装置，其特征在于，所述第一连接部(11)的外周壁上还安装有具有第二破裂压力的二级破裂盘(7)，所述二级破裂盘(7)通过所述第一内通孔与所述引流管(4)相连通，所述第二破裂压力大于所述第一破裂压力。
7.根据权利要求1所述的注药装置，其特征在于，所述注药阀组件(5)包括通过增加环空压力打开的第一单流阀(51)和至少一用于配合所述第一单流阀(51)保险封隔注入液的第二单流阀(52)，所述第一单流阀(51)与所述第二单流阀(52)相连接。
8.根据权利要求7所述的注药装置，其特征在于，所述第一单流阀(51)和所述第二单流阀(52)各自分别包括单流阀座(5a)和安装在所述单流阀座(5a)外周的单流阀本体(5b)，所述单流阀座(5a)和所述单流阀本体(5b)之间设置有可开关的阀芯(5c)，所述阀芯(5c)上连接有用于与环空压力相制衡使所述阀芯(5c)开关的弹性件(5d)，所述弹性件(5d)安装在所述单流阀座(5a)上，所述第一单流阀(51)配备的弹性件(5d)的弹性力大于所述第二单流阀(52)配备的弹性件(5d)的弹性力。
9.根据权利要求8所述的注药装置，其特征在于，所述第一单流阀(51)的单流阀本体(5b)与所述第二单流阀(52)的单流阀本体(5b)之间具有重叠交接区域，所述第一单流阀(51)的单流阀本体(5b)与所述第二单流阀(52)的单流阀本体(5b)之间且位于该重叠交接区域的一端设置有止动螺钉(30)，所述第一单流阀(51)的单流阀本体(5b)与所述第二单流阀(52)的单流阀本体(5b)之间且位于该重叠交接区域的另一端设置有弹性密封件(60)，所述第一单流阀(51)的单流阀本体(5b)与所述第二单流阀(52)的单流阀本体(5b)之间且位于该重叠交接区域上设置有密封挡环(40)和密封圈(50)。
10.根据权利要求8所述的注药装置，其特征在于，所述第二单流阀(52)的数量为多个且相互串联连接，相互邻接的第二单流阀(52)的单流阀本体(5b)之间具有重叠交接区域，相互邻接的第二单流阀(52)的单流阀本体(5b)之间且位于该重叠交接区域的一端设置有止动螺钉(30)，相互邻接的第二单流阀(52)的单流阀本体(5b)之间且位于该重叠交接区域的另一端设置有弹性密封件(60)，相互邻接的第二单流阀(52)的单流阀本体(5b)之间且位于该重叠交接区域上设置有密封挡环(40)和密封圈(50)。
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