一种环空压力井下控制阀制造技术

本实用新型专利技术公开了一种环空压力井下控制阀，属于油气井工程技术领域，为解决油气井中环空压力异常而设计，包括接箍和与所述接箍配合连接的外筒，所述接箍和所述外筒配合形成有第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔与套管连通，所述第二容纳腔分别与所述第一容纳腔和所述套管的外部连通以形成单向流通通道；所述第二容纳腔内设置有阀芯，所述阀芯能沿所述第二容纳腔内壁移动，以开启或封闭所述单向流通通道。本实用新型专利技术提供的环空井下压力控制阀，能缓解油气井完井和生产工程中的异常环空压力，保证井筒完整性和生产安全性，且结构简单、加工成本低，能有效降低环空压力控制的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种环空压力井下控制阀
本技术涉及油气井工程
，尤其涉及一种环空压力井下控制阀。
技术介绍
在钻完井过程中，为分隔不同的地质层系，防止地质层不同导致井壁坍塌，需要一层或多层套管固井，各层套管之间未被水泥封固的环形空间形成环空，环空中均填充了不同性能的液体。在石油或天然气等的生产过程中，井内循环流体的径向传热会引起环空流体及套管柱热膨胀，从而引发环空流体膨胀增压，形成异常环空压力。随着高温高压油气井、深水油气井勘探开发的不断深入，油气井井筒中的异常环空压力越来越突出。井筒中的异常环空压力使得井筒管柱载荷增加，套管在较高的环空压力载荷下可能会发生屈服破坏、失稳屈曲、挤毁等危险事故，影响油气井正常生产。一旦异常环空压力引起井下套管柱服役失效，将导致油气井不得不停产修井，严重时会导致井筒内中的气体源源不断的窜出环空，漏至大气环境中。在钻井阶段中异常环空压力可能导致套管柱挤毁，导致井筒报废等严重后果。陆地油气井可以在井口处安装泄压阀，通过人工打开泄压阀降低环空压力，即可维持井筒安全。而海洋油气井由于水下井口结构的限制，井口和套管挂处不能安装泄压阀，环空流体一旦增压，将完全圈闭在井筒中，对生产连续性和生产安全性造成重大影响。现有技术提供了一种深水套管高压弹簧式泄压阀，包括内有周向通道的阀体、球座以及弹簧座，阀体内部设有直径大于轴向通道内径且与轴向通道相联通的阀体内腔，球座设置在轴向通道上且内部分别与轴向通道和阀体内腔相联通，弹簧座相对球座设置在阀体内腔中且其内部分别与轴向通道和阀体内腔相联通。上述深水套管高压弹簧式泄压阀由于采用外螺纹与套管内壁连接，以控制套管两侧压力，因此适用于单一套管内环空内压力的调节，而对于多个套管间的压力调节无法适用。而工程应用中常用的如环空水泥返至井口、密封环空内添加可压缩液体等措施均会带来相应的钻井成本的增加和施工作业难度的提高。
技术实现思路
本技术提供了一种环空压力井下控制阀，以实现自动降低井筒环空异常压力，同时使环空压力井下控制阀易于加工制造和施工安装。为实现上述目的，本技术采用下述技术方案：一种环空压力井下控制阀，包括接箍和与所述接箍配合连接的外筒，所述接箍和所述外筒配合形成有第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔与套管连通，所述第二容纳腔分别与所述第一容纳腔和所述套管的外部连通以形成单向流通通道；所述第二容纳腔内设置有阀芯，所述阀芯能沿所述第二容纳腔内壁移动，以开启或封闭所述单向流通通道。优选地，所述接箍内腔为所述第一容纳腔，所述接箍内腔的两端均开设有用于连接所述套管的螺纹。该种设置可以避免在接箍和套筒上均开设用于连接套管的螺纹，降低了接箍和套管加工的复杂性，避免了螺纹损坏对接箍和外筒均造成影响的麻烦。优选地，所述接箍开设有连通所述接箍内腔的排液孔，所述外筒开设有连通外筒内腔的活塞腔和与所述活塞腔连通的进液孔，所述进液孔还与所述套管的外部连通；当所述接箍和所述外筒连接时，所述排液孔、所述活塞腔和所述进液孔依次连通形成所述单向流通通道。优选地，所述阀芯包括依次相连的弹簧座、活塞体和顶杆，所述活塞体的外径大于所述顶杆的外径和所述弹簧座的外径，且所述活塞体的外壁沿轴向开设有导液槽；所述活塞体位于所述活塞腔内并能沿所述活塞腔的内壁移动；所述顶杆的外径与所述进液孔的内径相配合，且所述顶杆能沿所述进液孔的内壁移动。该种阀芯结构简单，当外部流体推动顶杆使顶杆沿着进液孔移动顶出，活塞体沿着活塞腔移动，就可以使进液孔、活塞腔、导液槽和排液孔导通，即单向流体通道导通，从而使外部高压流体流入套管内部，减小套管内外环空压差。优选地，所述弹簧座上套设有弹簧，所述弹簧的一端抵接于所述活塞体与弹簧座连接的表面上，另一端抵接于所述接箍的外表面。采用弹簧配合阀芯运动，可以较好地实现单向流通通道的自动开启和闭合，即当内外流体压差给阀芯的力大于弹簧的弹性力时，单向流通通道开启，当内外流体压差给阀芯的力小于弹簧回复力时，弹簧回复原位，单向流通通道关闭，原理简单，操作易行，避免了设置控制驱动阀芯运动的其他控制驱动机构所带来的复杂性，能较好地适用深海或高压高温油气井的环境。优选地，所述导液槽设有多个，多个所述导液槽沿所述活塞体的周向均匀分布。多个导液槽的设置，可以增大活塞腔内的导通路径，加快内外压差的缓解。优选地，所述活塞腔连接所述进液孔的一端为锥形面，所述活塞体与所述顶杆相连的部分为与所述锥形面相配合的锥形台阶。当单向流通通道关闭时，由于弹簧的弹性力作用，阀芯的锥形台阶与活塞腔的锥形面紧密配合，形成密封，防止内外部流体流通。优选地，所述接箍开设有与所述活塞腔连通的盲孔，且所述弹簧座一端置于盲孔内且能沿所述盲孔的内壁移动；所述弹簧座上开设有连通所述排液孔和所述盲孔的传压孔。在阀芯的运动过程中，盲孔的设置可以对阀芯的运动进行导向，避免在流体的作用下，阀芯运动失稳，对阀芯造成损坏。同时，传压孔的设置，避免了盲孔形成死腔，使盲孔在阀芯运动过程中，因弹簧座的顶入或推出移动，使盲孔内流体压力变化，对阀芯的运动造成阻力。优选地，所述接箍管壁上开设有第一环形台阶和第二环形台阶，所述弹簧的一端抵接于所述第一环形台阶的台阶面上，所述第二环形台阶的台阶面与所述外筒的端面抵接。在接箍管壁上开设第一环形台阶和第二环形台阶，可以使接箍与套筒的配合定位更为准确。优选地，所述接箍与所述外筒采用焊接或铆接连接并密封。本技术的有益效果为：本技术提供的环空压力井下控制阀，通过在套管内外压差变化超过一定值时开启或关闭单向流通通道，使外部高压流体排至套管内部，以降低环空异常压力，减小套管内外环空压差带来的轴线载荷，提高套管的使用寿命和安全性能；本技术提供的环空压力井下控制阀可安装在任一层或多层套管上，实现对每一层环空异常压力的缓解，能有效保证每一层套管的安全性能，保持井筒完整性，避免其中一层或多层套管损坏导致的生产工作的停工停产；本技术提供的环空压力井下控制阀结构简单，加工成本低，安装和施工工序方便，能有效降低环空压力控制的成本。附图说明图1是本技术提供的环空压力井下控制阀与套管的连接示意图；图2是本技术提供的环空压力井下控制阀结构示意图；图3是图2中I处的局部放大图；图4是本技术提供的接箍结构示意图；图5是本技术提供的外筒结构示意图；图6是本技术提供的阀芯结构示意图。图中标记如下：1-接箍；11-接箍内腔；12-接箍管壁；121-第一管壁；122-第二管壁；123-第三管壁；13-排液孔；14-盲孔；15-第一环形台阶；16-第二环形台阶；17-螺纹；2-外筒；21-外筒内腔；22-外筒管壁；221-第四管壁；222-第五管壁；23-进液孔；24-活塞腔；25-第三环形台阶；3-阀芯；31-顶杆；32-活塞体；321-锥形台阶；322-导液槽；33-弹簧座；331-传压孔；4-弹簧；5-套管。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。如图1所示，本技术提供了一种环空压力井下控制阀，包括接箍1和与接箍本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环空压力井下控制阀，其特征在于，包括接箍(1)和与所述接箍(1)配合连接的外筒(2)，所述接箍(1)和所述外筒(2)配合形成有第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔与套管(5)连通，所述第二容纳腔分别与所述第一容纳腔和所述套管(5)的外部连通以形成单向流通通道；所述第二容纳腔内设置有阀芯(3)，所述阀芯(3)能沿所述第二容纳腔内壁移动，以开启或封闭所述单向流通通道。

【技术特征摘要】
1.一种环空压力井下控制阀，其特征在于，包括接箍(1)和与所述接箍(1)配合连接的外筒(2)，所述接箍(1)和所述外筒(2)配合形成有第一容纳腔和第二容纳腔，所述第一容纳腔与套管(5)连通，所述第二容纳腔分别与所述第一容纳腔和所述套管(5)的外部连通以形成单向流通通道；所述第二容纳腔内设置有阀芯(3)，所述阀芯(3)能沿所述第二容纳腔内壁移动，以开启或封闭所述单向流通通道。2.如权利要求1所述的环空压力井下控制阀，其特征在于，所述第一容纳腔是接箍内腔(11)，所述接箍内腔(11)的两端均开设有用于连接所述套管(5)的螺纹(17)。3.如权利要求2所述的环空压力井下控制阀，其特征在于，所述接箍(1)开设有连通所述接箍内腔(11)的排液孔(13)，所述外筒(2)开设有连通外筒内腔(21)的活塞腔(24)和与所述活塞腔(24)连通的进液孔(23)，所述进液孔(23)还与所述套管(5)的外部连通；当所述接箍(1)和所述外筒(2)连接时，所述排液孔(13)、所述活塞腔(24)和所述进液孔(23)依次连通形成所述单向流通通道。4.如权利要求3所述的环空压力井下控制阀，其特征在于，所述阀芯(3)包括依次相连的弹簧座(33)、活塞体(32)和顶杆(31)，所述活塞体(32)的外径大于所述顶杆(31)的外径和所述弹簧座(33)的外径，且所述活塞体(32)的外壁沿轴向开设有导液槽(322)；所述活塞体(32)位于所述活塞腔(24)内并能沿所述活塞腔(24)的内壁移动；所述顶...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宴滨，曾静，高德利，房军，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：北京,11