一种防污染封隔器及防污染洗井抽汲一体化管柱的制作方法

1.本发明涉及油田采油技术领域，具体涉及一种防污染封隔器及防污染洗井抽汲一体化管柱。


背景技术：

2.近年来，低渗透油藏成为勘探开发的重点。该类油藏一般具有埋藏浅、产液低、含蜡高等特点。由于结蜡、结垢、机杂等因素影响，油井生产过程中会出现阀球堵塞、不出液等问题。采用传统热洗工艺会造成大量洗井液进入低渗油层，而且不能有效清洗泵阀，堵塞问题不能有效解决，严重时需要检泵作业才能恢复油井正常生产。
3.对此，授权公告号为cn205805495u的中国实用新型专利公开了一种洗井油层保护器，包括用于连接在抽油泵下端的上中心管，上中心管的管壁上设有若干个长条孔，上中心管的内腔中设置有球座，球座上放置有用于单向导通上中心管的钢球，球座与长条孔之间的腔室中从下向上依次设置有隔套和挡球罩，挡球罩用于限制钢球向上运动。上中心管的下端密封连接有下中心管，上中心管和下中心管的外壁上分别固定有自封皮碗，自封皮碗的开口向上。使用时，洗井油层保护器连接在抽油泵的下端随油管一起下入套管内，洗井油层保护器的下端连接一段花管（即筛管），花管延伸至成产层，实现正常采油。反洗井时，洗井液由环空泵入，自封皮碗在洗井液压力作用下外张，将环空洗井液与油层封隔，达到保护油层的目的；同时，洗井液经四个长条孔进入上中心管，使钢球坐落在球座上将油管内的流体单向封隔，即流体不能向下流动，只能通过油管经油泵到井口，建立洗井循环，达到彻底洗井的目的。
4.上述洗井油层保护器实际上是一种封隔器，用于在洗井时实现油套环空的封隔。然而，上述阀球设置于阀球腔内，阀球腔的容积大于阀球的体积，也即阀球的活动空间比较大，在正常抽油结束后，阀球难以快速且稳定的坐落在球座上，这样在进行反洗井时，不可避免的会有一部分洗井液通过球座进入下面的油层中，因此这种封隔器的防污染效果并不是很好，有待改进。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种防污染封隔器，以解决现有技术中阀球难以快速且稳定的坐落在球座上而导致一部分洗井液通过球座进入油层中、进而污染油层的问题；本发明的目的还在于提供一种防污染洗井抽汲一体化管柱，以解决现有技术中阀球难以快速且稳定的坐落在球座上而导致一部分洗井液通过球座进入油层中、进而污染油层的问题。
6.为实现上述目的，本发明中的防污染封隔器采用如下技术方案：一种防污染封隔器，包括：上中心管，用于连接在抽油泵的下方，上中心管上设置有用于连通油套环空的油套连通孔；下中心管，与上中心管固定连接；
皮碗，固定在上中心管和/或下中心管上，皮碗的开口朝上设置；阀球结构，阀球结构包括阀球腔以及设置在阀球腔内的阀球，阀球腔具有与上中心管的内腔连通的过流孔，阀球腔至少由球座和阀罩围成，球座用于与阀球配合以实现对上中心管或下中心管的封堵；阀球结构还包括：弹簧，设置于阀球腔内且与阀球顶压配合，弹簧在自然状态下处于预压缩状态，以对阀球施加向下的作用力使阀球与球座紧密接触。
7.上述技术方案的有益效果在于：由于阀球结构还包括弹簧，弹簧设置于阀球腔内且与阀球顶压配合，并且弹簧在自然状态下处于预压缩状态，这样就可以对阀球施加向下的作用力使阀球与球座紧密接触。在正常抽油时，阀球向上移动，打开抽油通道，弹簧会被进一步压缩，一旦抽油结束，阀球即可在弹簧的反作用力下快速且稳定的坐落在球座上，这样在进行反洗井时，在打入洗井液之前，阀球就已经与球座紧密接触，防止洗井液从球座位置处进入下方油层中，避免油层受到污染，因此本发明的防污染效果更好。
8.进一步的，为了方便阀球腔的形成，方便弹簧的安装以及导向，同时方便限制阀球向上移动的移动极限，所述阀罩呈套状，阀罩的轴线沿上下方向延伸，所述的阀球腔由球座、阀罩、与阀罩顶部相连的挡座共同围成，挡座上设置有导向柱，弹簧的上端套设在导向柱的外部，导向柱的下端面用于与阀球挡止配合，以限制阀球向上移动的移动极限。
9.进一步的，为了方便过流孔的设置以及方便液体通过，所述的过流孔设置在阀罩上。
10.进一步的，为了方便液体通过，过流孔为斜孔，过流孔的轴线由下至上逐渐向外倾斜。
11.进一步的，为了方便洗井液快速作用到阀球上，过流孔的一端孔口朝向油套连通孔、另一端孔口朝向阀球。
12.进一步的，为了方便制造安装以及调整弹簧的压缩量，挡座与阀罩螺纹连接。
13.进一步的，为了避免阀球径向摆动，阀罩内壁上设置有至少三个圆周均布的扶正凸台，扶正凸台用于在径向上与阀球挡止配合，以阻止阀球径向摆动。
14.进一步的，为了方便阀罩的固定安装，上中心管的内壁上设置有朝下的第一台阶面，下中心管的外周设置朝上的第二台阶面，所述阀罩具有夹设在第一台阶面和第二台阶面之间的夹设段，上中心管和下中心管螺纹连接并将所述夹设段夹紧在上中心管和下中心管之间。
15.进一步的，为了方便球座的形成，所述球座一体加工成型在下中心管的上端孔口处。
16.为实现上述目的，本发明中的防污染洗井抽汲一体化管柱采用如下技术方案：一种防污染洗井抽汲一体化管柱，包括油管、抽油泵、筛管以及丝堵，防污染洗井抽汲一体化管柱还包括防污染封隔器，防污染封隔器包括：上中心管，用于连接在抽油泵的下方，上中心管上设置有用于连通油套环空的油套连通孔；下中心管，与上中心管固定连接；皮碗，固定在上中心管和/或下中心管上，皮碗的开口朝上设置；
阀球结构，阀球结构包括阀球腔以及设置在阀球腔内的阀球，阀球腔具有与上中心管的内腔连通的过流孔，阀球腔至少由球座和阀罩围成，球座用于与阀球配合以实现对上中心管或下中心管的封堵；阀球结构还包括：弹簧，设置于阀球腔内且与阀球顶压配合，弹簧在自然状态下处于预压缩状态，以对阀球施加向下的作用力使阀球与球座紧密接触。
17.上述技术方案的有益效果在于：由于阀球结构还包括弹簧，弹簧设置于阀球腔内且与阀球顶压配合，并且弹簧在自然状态下处于预压缩状态，这样就可以对阀球施加向下的作用力使阀球与球座紧密接触。在正常抽油时，阀球向上移动，打开抽油通道，弹簧会被进一步压缩，一旦抽油结束，阀球即可在弹簧的反作用力下快速且稳定的坐落在球座上，这样在进行反洗井时，在打入洗井液之前，阀球就已经与球座紧密接触，防止洗井液从球座位置处进入下方油层中，避免油层受到污染，因此本发明的防污染效果更好。
18.进一步的，为了方便阀球腔的形成，方便弹簧的安装以及导向，同时方便限制阀球向上移动的移动极限，所述阀罩呈套状，阀罩的轴线沿上下方向延伸，所述的阀球腔由球座、阀罩、与阀罩顶部相连的挡座共同围成，挡座上设置有导向柱，弹簧的上端套设在导向柱的外部，导向柱的下端面用于与阀球挡止配合，以限制阀球向上移动的移动极限。
19.进一步的，为了方便过流孔的设置以及方便液体通过，所述的过流孔设置在阀罩上。
20.进一步的，为了方便液体通过，过流孔为斜孔，过流孔的轴线由下至上逐渐向外倾斜。
21.进一步的，为了方便洗井液快速作用到阀球上，过流孔的一端孔口朝向油套连通孔、另一端孔口朝向阀球。
22.进一步的，为了方便制造安装以及调整弹簧的压缩量，挡座与阀罩螺纹连接。
23.进一步的，为了避免阀球径向摆动，阀罩内壁上设置有至少三个圆周均布的扶正凸台，扶正凸台用于在径向上与阀球挡止配合，以阻止阀球径向摆动。
24.进一步的，为了方便阀罩的固定安装，上中心管的内壁上设置有朝下的第一台阶面，下中心管的外周设置朝上的第二台阶面，所述阀罩具有夹设在第一台阶面和第二台阶面之间的夹设段，上中心管和下中心管螺纹连接并将所述夹设段夹紧在上中心管和下中心管之间。
25.进一步的，为了方便球座的形成，所述球座一体加工成型在下中心管的上端孔口处。
附图说明
26.图1为本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的结构示意图（处于洗井状态）；图2为本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的结构示意图（处于抽汲状态）；图3为图1和图2中防污染封隔器的结构图；图4为图3中a
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a向剖视图。
27.图中：1
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抽油杆；2
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油管；3
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套管；4
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抽油泵；5
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防污染封隔器；51
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上中心管；511
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油套连通孔；512
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凸环；52
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下中心管；53
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阀罩；531
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过流孔；532
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扶正凸台；533
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夹设段；
54
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挡座；541
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导向柱；55
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弹簧；56
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阀球；57
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皮碗；58
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密封压帽；59
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密封圈；6
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筛管；7
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丝堵。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
31.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
32.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例1如图1和图2所示，包括油管2、抽油泵4、防污染封隔器5、筛管6以及丝堵7，其中油管2沿上下方向延伸，抽油泵4连接在油管2上，抽油泵4上连接有抽油杆1，防污染封隔器5连接在抽油泵4的下方，筛管6位于管柱的底部，使用时下至油层对应位置，丝堵7螺纹连接在筛管6下部。
33.防污染封隔器5的具体结构如图3所示，防污染封隔器5包括上中心管51，上中心管51的上端用于连接在抽油泵4的下方，上中心管51上设置有用于连通油套环空（即油管2和套管3之间的环形空间）的油套连通孔511，油套连通孔511沿上下方向设置有多个。
34.防污染封隔器5还包括下中心管52，下中心管52与上中心管51螺纹连接，下中心管52上通过密封压帽58固定设置有皮碗57，皮碗57的开口朝上设置，密封压帽58与下中心管52螺纹连接。
35.防污染封隔器5还包括阀球结构，阀球结构包括阀球腔以及设置在阀球腔内的阀球56，阀球腔由球座、阀罩53、与阀罩53顶部相连的挡座54共同围成，其中阀罩53呈套状，阀罩53的轴线沿上下方向延伸。如图3所示，上中心管51的内壁上设置有凸环512，凸环512形成了朝下的第一台阶面（图中未标记），下中心管52的顶部外周设置朝上的第二台阶面（图中未标记），阀罩53具有夹设在第一台阶面和第二台阶面之间的夹设段533，上中心管51和下中心管52螺纹连接后将夹设段533夹紧在上中心管51和下中心管52之间。
36.具体的，上述夹设段533位于阀罩53的下部，夹设段533的外径和内径均大于阀罩53上部的内径和外径，也即阀罩53的外周面和内孔均呈阶梯状，方便阀罩53卡在上中心管51和下中心管52之间。另外，上中心管51和下中心管52的螺纹连接部分位于夹设段533的下方，且为了保证密封性，在上中心管51和下中心管52之间于螺纹连接部分的下方设置有密
封圈59。
37.如图3所示，阀罩53上设置有与上中心管51的内腔连通的过流孔531，过流孔531沿上下设有多个，且过流孔531为斜孔，过流孔531的轴线由下至上逐渐向外倾斜，使得过流孔531的一端孔口朝向油套连通孔511、另一端孔口朝向阀球56，这样通过油套连通孔511进入上中心管51的液体可以快速通过过流孔531作用到阀球56上，提高反洗井效率。同时，过流孔531距离油套连通孔511比较近，可以避免洗井液中的杂质在上中心管51内过多沉积。
38.另外，结合图3和图4所示，阀罩53内壁上设置有四个圆周均布的扶正凸台532，扶正凸台532呈条状且沿上下方向延伸，扶正凸台532以及过流孔531沿着阀罩53的周向交替设置。扶正凸台532的作用是在径向上与阀球56挡止配合，以阻止阀球56径向摆动，使其能够快速的坐落在球座上，上述球座一体加工成型在下中心管52的上端孔口处，因此方便阀球56直接坐落在下中心管52的上端孔口处，实现对下中心管52的封堵。
39.如图3所示，阀球结构还包括设置于阀球腔内且与阀球56顶压配合的弹簧55，弹簧55在自然状态下处于预压缩状态，以对阀球56施加向下的作用力使阀球56与球座紧密接触。具体的，挡座54上设置有导向柱541，弹簧55的上端套设在导向柱541的外部，以对弹簧55的变形进行导向，避免弹簧变形不均匀甚至移位。同时，导向柱541的下端面用于与阀球56挡止配合，以限制阀球56向上移动的移动极限，这样一方面可以避免弹簧55被过度压缩，另一方面对阀球56的上移行程进行限制，避免其上移过多而影响坐落在球座上的效率。
40.另外，为了方便制造、安装，同时方便调整弹簧55的压缩量，使挡座54与阀罩53螺纹连接。
41.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的工作原理是：洗井作业时，结合图1和图3所示，洗井液由油套环空进入，防污染封隔器5的皮碗57作为单向密封胶筒，在液压作用下开启密封油套环空，阻止液流由油套环空进入下部油层。液流经油套连通孔511进入上中心管51以及油管2内部，在液压和弹簧55的双重作用下，阀球56紧密贴合在球座上，将下中心管52封堵，阻止液流由油管进入下部油层。液流最后经抽油杆1和油管2内部到达地面，从而建立一个闭式洗井循环通道。
42.正常抽汲时，结合图2和图3所示，油流一方面使防污染封隔器5的皮碗57回收进入油套环空，同时阀球56克服弹簧55的阻力开启抽油通道，油液经抽油泵4和油管2抽汲至地面，同时油套连通孔511可实现油管2与套管3液体交换，实现液面正常升降。
43.本发明的防污染洗井抽汲一体化管柱中所采用的防污染封隔器，一旦抽油结束，阀球即可在弹簧的反作用力下快速且稳定的坐落在球座上，这样在进行反洗井时，在打入洗井液之前，阀球就已经与球座紧密接触，防止洗井液从球座位置处进入下方油层中，避免油层受到污染，因此本发明的防污染效果更好。
44.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例2：与实施例1的不同之处在于，阀座不是一体加工成型在下中心管的上端孔口处，阀座是一个独立的零件，可以装在下中心管内，也可以像现有技术一样装在上中心管内，当安装在上中心管内时，阀球实现的就是对上中心管的封堵。
45.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例3：与实施例1的不同之处在于，阀罩上不设置夹设段，阀罩直接与上中心管螺纹连接，此时上中心管上无需设置第一台阶面，下中心管上也无需设置第二台阶面。
46.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例4：与实施例1的不同之处在于，扶正凸台也可以设置三个或者更多，根据阀罩内径的大小可以进行设计调整。
47.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例5：与实施例1的不同之处在于，阀罩内壁上没有设置扶正凸台。
48.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例6：与实施例1的不同之处在于，挡座与阀罩不是螺纹连接，而是焊接固定，或者挡座与阀罩是一体件。
49.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例7：与实施例1的不同之处在于，过流孔仅有一端孔口朝向阀球，另一端孔口与油套连通孔在上下方向错开一定距离，不是刚好对应，也即阀罩的设置位置比较靠下。
50.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例8：与实施例1的不同之处在于，过流孔不是斜孔，过流孔的轴线沿阀罩的径向延伸。
51.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例9：与实施例1的不同之处在于，过流孔不是设置阀罩上，而是设置在挡座上。
52.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例10：与实施例1的不同之处在于，阀罩不是套状，而是平板状且横置固定在上中心管内壁上，过流孔设置在阀罩上，且此时不设置挡座，阀球腔由上中心管内壁、球座以及阀罩围成，此时弹簧的上端直接焊接固定在阀罩上，或者是在阀罩上设置向下延伸的导向柱，以供弹簧套设。
53.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例11：与实施例1的不同之处在于，通过设计球座的结构，使阀罩直接固定连接在球座上，此时阀球腔仅由球座和阀罩围成。
54.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例12：与实施例1的不同之处在于，皮碗固定在上中心管的外部。
55.本发明中防污染洗井抽汲一体化管柱的实施例13：与实施例1的不同之处在于，上中心管和下中心管的外部均固定有皮碗。
56.本发明中防污染封隔器的实施例为：防污染封隔器的具体结构与上述防污染洗井抽汲一体化管柱实施例中的防污染封隔器相同，在此不再详述。
57.以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。