井口新型单流阀的配套方案

注水井在生产过程中，当出现以下情况时，井口压力会骤降，地层高压水迅速涌向井筒，套管在瞬间的反向压力作用下极易造成套管破损、变形；同时，地层极易出砂，出砂后轻则注水能力下降，重则出现砂埋管柱。这些情况是：

①单井注水管线穿孔。

②增注泵突然故障停泵，高压注水井的井筒水迅速窜至低压注水井。

③电力线路跳闸，注水设备停运。

在注水井井口安装单流阀能很好地避免井口压力骤降时出现的井下套损或出砂事故。但老式单流阀存在两个问题：一是老式单流阀的止回部件为垂直结构，球与球座之间容易被杂物垫住，因此止回功能有效期短；二是更换维修麻烦，需要应用气焊拆除，维修时需要专门的机床才能拆卸和安装其内部弹簧、球、球座。维修好后，安装时需要用电焊焊接（图9－6 和图9－7）。

图9-6　拆除老式单流阀

图9-7　老式单流阀结构

针对以上问题，提出研发新型井口单流阀，要求止回功能有效期长，同时，能在线维修和清洗止回部件。

新型井口单流阀结构如图9－8 所示，现场安装如图9－9 所示。正常注水时，注入水经注水管线进入新型井口单流阀内，经过滤管过滤，水流向右运动推动凡尔球，克服球体重力及弹簧弹力，使凡尔球右行形成通道，水流经出液口进入井内。当新型井口单流阀进口压力骤降时，推动凡尔球右行的水流压力消失，在弹簧复位弹力的作用下，凡尔球回到凡尔球座，关闭通道，阻止地层水外溢，防止井口压力骤降，避免井下套损或出砂。

同时，为了方便清洗和更换凡尔球，新型井口单流阀的左右都采用丝扣连接，停注后可在现场完成清洗或更换内部构件工作，恢复止回功能。如图9－10 所示。

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图9-8　新型井口单流阀示意图

1—连接头；2—本体；3—清洗丝帽；4—过滤筛管；5—密封堵头；6—球座；7—阀球；8—弹簧；9—固定罩。

图9-9　新型井口单流阀现场应用图

图9-10　新型井口单流阀现场维修图

技术指标：技术参数见表9－1。

表9-1　新型井口单流技术参数表

现场应用效果：注水压力超过10.0 MPa 的注水井井口全部安装新型井口单流阀，累计安装了68 口井。

2016 年至今，共有97 口水井井口出现压力骤降，但没有出现事故水井。

创新点：止回功能有效期由老式单流阀的平均90 天提升至354 天。一是止回流道由常规的垂直状态调整为水平状态，能很好地避免因杂物在球座与球之间停留而带来的止回功能失效；二是球座之前有过滤筛管，防止杂物进入止回流道。

维修方便，只需要带上管钳，在现场就可以完成内部构件的清洗与更换作业。井口新型单流阀已申请国家专利，专利号为CN202659211U。