專(zhuān)利名稱(chēng)：水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田采油技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及水平井分層開(kāi)采控水穩(wěn)油的石油儀器，是一種水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器。
背景技術(shù)：
國(guó)內(nèi)還沒(méi)有用于水平井分層開(kāi)采堵水機(jī)電一體化的石油儀器，直井廣泛應(yīng)用的開(kāi)關(guān)工具主要有兩種，一種是液力找堵水工具，另一種是電控找堵水工具。目前，這兩種不同的找堵水方法配套有不同的找堵水開(kāi)關(guān)器，即分別為液控找堵水開(kāi)關(guān)器和井下滑套開(kāi)關(guān)器。液控找堵水開(kāi)關(guān)器有單層段和多層段液體控制閥。單層段流體控制閥是對(duì)于現(xiàn)有流體控制閥的“打開(kāi)”或“關(guān)閉”一般是通過(guò)投鋼球蹩壓打開(kāi)或關(guān)閉的，或通過(guò)鋼絲作業(yè)打開(kāi)或關(guān)閉。由于結(jié)構(gòu)的限制，液壓閥只能做到要么“打開(kāi)”或要么“關(guān)閉” 一次，不能對(duì)液壓閥進(jìn)行打開(kāi)和關(guān)閉，不能應(yīng)用到水平井，不能實(shí)現(xiàn)多層段找堵水技術(shù)要求；多層段流體控制閥實(shí)現(xiàn)了多層段找堵水技術(shù)要求，用鋼絲繩投撈器密封中心管，通過(guò)油管水力蹩壓打開(kāi)和關(guān)閉開(kāi)關(guān)器，在實(shí)施開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，還要必須取出生產(chǎn)管柱，否則就無(wú)法調(diào)整層位增加了作業(yè)成本；為了“打開(kāi)”或“關(guān)閉”，開(kāi)關(guān)閥內(nèi)的壓縮彈簧需要具備不同的彈力，作為開(kāi)啟工具使用時(shí)，壓縮彈簧的彈力要求較?。蛔鳛殛P(guān)閉工具使用時(shí)，壓縮彈簧的彈力要求較大。由于井下地層復(fù)雜，經(jīng)常無(wú)法準(zhǔn)確的判斷那層是出水層那層是出油層，就無(wú)法選定合適彈力的壓縮彈簧，造成了誤判斷誤操作的現(xiàn)象，調(diào)整開(kāi)關(guān)時(shí)泵車(chē)壓力精度也不易控制，多級(jí)使用時(shí)造成開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，應(yīng)該打開(kāi)的閥沒(méi)打開(kāi)，應(yīng)該關(guān)閉的閥沒(méi)關(guān)死。井下滑套開(kāi)關(guān)器滑套開(kāi)關(guān)器外套上端部與上接頭螺紋連接，下端通過(guò)連接套與下接頭連接，內(nèi)外套焊接在一起，對(duì)應(yīng)位置開(kāi)孔形成通道。與井下工具配套下入對(duì)應(yīng)層位后，用電纜將開(kāi)關(guān)控制器下入，地面對(duì)開(kāi)關(guān)控制器供電，撐開(kāi)開(kāi)關(guān)控制器的對(duì)應(yīng)爪，與滑套上端部的彈簧爪對(duì)接，提電纜滑套上行開(kāi)關(guān)器打開(kāi)，油套管連通；將開(kāi)關(guān)器的對(duì)應(yīng)爪收縮并下放，撐開(kāi)對(duì)接爪，與下線位體上的彈簧爪對(duì)接，上提電纜，滑套下行，開(kāi)關(guān)器關(guān)閉，封堵相應(yīng)層位。這兩種開(kāi)關(guān)器存在以下不足①液力找堵水開(kāi)關(guān)器在調(diào)整開(kāi)關(guān)時(shí)泵車(chē)壓力精度不易控制，多級(jí)使用時(shí)造成開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作。②井下滑套開(kāi)關(guān)器是電纜易纏繞油管，開(kāi)關(guān)控制器起不出來(lái)，造成再次作業(yè)，不適用于井斜大于15°的井。上述兩種開(kāi)關(guān)器均不能在水平井控水穩(wěn)油的分層開(kāi)采施工中應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器，壓差平衡式開(kāi)關(guān)器隨管柱下入井筒，根據(jù)地層需要將生產(chǎn)井段分為3 4段個(gè)層段放置開(kāi)關(guān)器，地面泵打壓坐封封隔器，此時(shí)開(kāi)關(guān)器在井下承受20Mpa的壓差，地面發(fā)射聲波，聲波通過(guò)油套環(huán)形空間傳輸信號(hào)，水聽(tīng)器接收到信號(hào)后，通過(guò)聲波接受解碼器識(shí)別“開(kāi)”或“關(guān)”指令，通過(guò)聲波控制微電機(jī)帶動(dòng)活塞做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行“開(kāi)”或“關(guān)”動(dòng)作，完成對(duì)層位的打開(kāi)或關(guān)閉，進(jìn)行分層開(kāi)米作業(yè)。本發(fā)明的另一種目的是提供一種水平井分層控水穩(wěn)油的方法，保證水平井的開(kāi)米與堵水。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器，主要由水平井壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥、油套變扣接頭、鎖緊螺母、進(jìn)液基座、套管變扣接箍、油管、驅(qū)動(dòng)總成、直流伺服電機(jī)機(jī)組、電機(jī)控制電路、過(guò)線密封接頭、油軔接箍總成、扶正環(huán)、電機(jī)供電電池組、聲波接收解碼器、聲波接收解碼器供電電池組和聚氨酯水聽(tīng)器組成。水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥、地層液通道三部分。所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，主要由滾杠支架、十字沉頭螺釘、連接螺母、支線架、高溫行程開(kāi)關(guān)、緊定螺釘、軸承座、鋼珠、滾珠絲杠、平面軸承、擋圈、電機(jī)機(jī)組座、聯(lián)軸節(jié)、鍵、推拉板組成。主體滾珠支架下端直徑15毫米的圓柱凸臺(tái)上均布直徑2. 5毫米的三個(gè)孔，上端圓 柱體有一 M14內(nèi)螺紋，上下兩端留18毫米的圓柱體，沿徑向平行切割長(zhǎng)度219毫米呈工字型，在弧面銑一寬3毫米深2. 2毫米的過(guò)線槽，上下兩端軸向分別有直徑為12毫米的孔，將滾珠絲杠裝入滾杠支架內(nèi)，在219毫米工字型兩端各安裝一個(gè)過(guò)線支架和高溫行程開(kāi)關(guān)，高溫行程開(kāi)關(guān)弓I線過(guò)過(guò)支線架通過(guò)過(guò)線槽弓I出，工字型兩面各裝一塊推拉板擰緊連接螺母緊定螺母，在滾杠支架上端直徑12毫米的內(nèi)孔先裝平面軸承再放入擋圈，圓柱體聯(lián)軸節(jié)帶鍵槽一端用鍵連接，聯(lián)軸節(jié)另一端外螺紋M14與圓柱體電機(jī)座內(nèi)螺紋連接。電機(jī)機(jī)組的中心軸與滾珠絲杠的中心軸通過(guò)連軸節(jié)將徑向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為軸向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推拉板軸向向上或向下動(dòng)作，當(dāng)向上或向下位移達(dá)到限定位置后，高溫行程開(kāi)關(guān)自動(dòng)限位，保護(hù)電機(jī)機(jī)組不堵轉(zhuǎn)。所述的壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥，主要由導(dǎo)錐、下密封接頭、下連接套、下動(dòng)密封裝置、過(guò)液接頭、推拉桿和活塞、上動(dòng)密封裝置、上連接套和上密封頭組成。圓柱體形的導(dǎo)錐下端端面是十字槽，導(dǎo)錐上端密封面內(nèi)螺紋連接圓柱體形下密封接頭的密封面外螺紋；下密封接頭有中心孔，下密封接頭上端有密封面外螺紋和一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)內(nèi)是密封面，下密封接頭上端螺紋連接空心圓柱筒形的下連接套；下連接套上端有內(nèi)螺紋，下連接套徑向有壓差平衡孔，上端螺紋連接空心圓柱體形的過(guò)液接頭，過(guò)液接頭下端壁上有徑向均布12個(gè)兩排出液孔，過(guò)液接頭壁上徑向進(jìn)液槽；再進(jìn)液槽的兩端各有兩道密封槽，過(guò)液接頭上端有外螺紋，過(guò)液接頭上端螺紋連接空心圓柱筒形的上連接套，上連接套上端有內(nèi)螺紋，徑向有一個(gè)壓差平衡孔，上連接套的上端螺紋連接上密封頭；其特征在于在上連接套內(nèi)并在上密封頭的下端固定有一個(gè)上動(dòng)密封裝置，推拉桿和活塞的上端穿過(guò)上動(dòng)密封裝置；在下連接套內(nèi)并在下密封接頭的上端固定一個(gè)下動(dòng)密封裝置；推拉桿和活塞的下端穿過(guò)下動(dòng)密封裝置并穿過(guò)下密封接頭上端的中心孔；所述的推拉桿和活塞是由推拉桿和活塞組成，環(huán)形活塞焊接在推拉桿的外壁上，活塞為雙活塞結(jié)構(gòu)，活塞上端的上活塞直徑與過(guò)液接頭上部的中心孔直徑相同，活塞下端的下活塞直徑與過(guò)液接頭下部的中心孔直徑相同，活塞的中部外壁有環(huán)形的凹槽；所述的上活塞在過(guò)液接頭上部的中心孔內(nèi)；所述的下活塞在過(guò)液接頭下部的中心孔內(nèi)，并且在推拉桿和活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，下活塞在過(guò)液接頭下端壁上的橫向進(jìn)液孔的上下兩側(cè)滑動(dòng)。所述的地層液通道，主要由油套變扣接頭、鎖緊螺母、進(jìn)液基座、變扣接箍、油管組成。油套變扣接頭是一圓柱體，下端是21/2”平式油管外螺紋，上端的3”平式油管內(nèi)螺紋與進(jìn)液基座連接，進(jìn)液基座兩端是3”平式油管外螺紋，中間徑向有一個(gè)進(jìn)液槽，進(jìn)液槽與中心孔貫通，軸向沿中心孔有三個(gè)扇形通孔，另一端與變扣接箍的3”平式油管內(nèi)螺紋端連接，變扣接箍的21/2”平式油管內(nèi)螺紋與10米21/2”平式油管連接。開(kāi)關(guān)器在井下承受20Mpa的壓差時(shí)，地層液通過(guò)進(jìn)液基座上的一個(gè)徑向長(zhǎng)槽孔流入，又以進(jìn)液基座軸向的內(nèi)的三個(gè)孔為通道 ，進(jìn)入連接套和上連接套上的直徑毫米的小孔進(jìn)入開(kāi)關(guān)閥，雙活塞均承受著20Mpa的坐封封隔器的壓力，平衡了活塞上的徑向的壓差，活塞向下或向下滑動(dòng)至完全“打開(kāi)”或“關(guān)閉”。水平井壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥與驅(qū)動(dòng)總成連接，驅(qū)動(dòng)總成連接高溫直流伺服電機(jī)機(jī)組，電機(jī)機(jī)組的引線連接到電機(jī)控制電路，電機(jī)控制電路9供電導(dǎo)線信號(hào)線過(guò)密封接頭，通過(guò)油軔接箍總成連接電機(jī)供電電池組，電機(jī)供電電池組過(guò)油軔接箍總成連接接收解碼電路電路供電電池組，過(guò)油軔接箍總成密封連接水聽(tīng)器?？招膱A柱體油套變扣接頭的內(nèi)螺紋與圓柱體進(jìn)液基座連接，進(jìn)液基座與空心圓柱體套管變扣接箍連接。連接后的水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器在油軔接箍總成處套入扶正環(huán)。將裝上扶正環(huán)的水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器從套管變扣接箍一端穿過(guò)，進(jìn)入進(jìn)液基座內(nèi)腔后，開(kāi)關(guān)閥的進(jìn)液孔與進(jìn)液基座孔對(duì)孔連接，定位后將鎖緊螺母從有導(dǎo)錐的一端穿過(guò)鎖緊。連接后的圓柱體儀器有導(dǎo)錐的一端從圓柱體內(nèi)臺(tái)階進(jìn)液基座的一端穿過(guò)，定位后將鎖緊螺母從有導(dǎo)錐的一端穿過(guò)鎖緊。水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器工作原理井下開(kāi)關(guān)器隨管柱下入井筒，根據(jù)地層需要將生產(chǎn)井段分為3 4段后放置井下開(kāi)關(guān)器，坐封封隔器，此時(shí)開(kāi)關(guān)器在井下承受20Mpa的壓差，地面發(fā)射聲波，聲波通過(guò)油套環(huán)形空間傳輸信號(hào)，水聽(tīng)器接收到信號(hào)后，通過(guò)聲波接受解碼器識(shí)別“開(kāi)”或“關(guān)”指令，動(dòng)力源接收到“開(kāi)”或“關(guān)”的動(dòng)作指令后，給直流伺服電機(jī)機(jī)組工作，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)推拉桿和活塞，活塞上下都有雙道密封圈承壓20Mpa，地層液通過(guò)進(jìn)液基座上的一個(gè)徑向長(zhǎng)槽孔流入，又以進(jìn)液基座軸向的內(nèi)的三個(gè)孔為通道，進(jìn)入下連接套和上連接套上的小孔進(jìn)入開(kāi)關(guān)閥，活塞上下均承受著20Mpa的坐封封隔器的壓力，平衡了活塞上的徑向的壓差，活塞向下或向下滑動(dòng)至完全“打開(kāi)”或“關(guān)閉”。①活塞的壓差平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)裝置設(shè)計(jì)安裝在活塞上密封頭下密封，活塞在電機(jī)機(jī)組驅(qū)動(dòng)，動(dòng)態(tài)平衡裝置與驅(qū)動(dòng)裝置系統(tǒng)連接下可做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。②連接套與上連接套的平衡小孔與地層連通，活塞上下端均承受坐封封隔器壓力。獨(dú)特的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)壓力平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工藝要求，活塞閥開(kāi)啟關(guān)閉可承受20Mpa壓差平衡。③水平井可控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器主要由開(kāi)關(guān)閥、驅(qū)動(dòng)、電池組、電路、水聽(tīng)器部件組成，儀器的幾部分連接方式是油軔接箍連接引線采用的是航空對(duì)接，儀器易拆卸連線不纏繞。④開(kāi)關(guān)閥的進(jìn)液通道設(shè)計(jì)活塞過(guò)液接頭進(jìn)液基座與進(jìn)液通道自然貫通的是單層進(jìn)液孔，確保其它層位的流體可穿越整個(gè)儀器體的內(nèi)部環(huán)形通道流動(dòng)而不受單層進(jìn)液的影響。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器，能實(shí)現(xiàn)水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器的“打開(kāi)”或“關(guān)閉”動(dòng)作，是靠地面發(fā)射聲音控制信號(hào)，通過(guò)油套環(huán)空傳輸至井下，信號(hào)轉(zhuǎn)換器接收信號(hào)后，單片機(jī)通過(guò)預(yù)制的編碼控制，給控制電路發(fā)送動(dòng)作指令，動(dòng)力源啟動(dòng)微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)逐層“打開(kāi)”和“關(guān)閉”井下活塞閥進(jìn)行分層生產(chǎn)，地面進(jìn)行流量和含水的變化分析，判斷各分層的產(chǎn)油、產(chǎn)水情況。待各生產(chǎn)層段地質(zhì)情況判斷清楚后，由地面發(fā)射控制信號(hào)，打開(kāi)產(chǎn)油層，關(guān)閉主產(chǎn)水層段，進(jìn)行換層生產(chǎn)。該發(fā)明專(zhuān)利通過(guò)2000余次室內(nèi)高溫 高壓試驗(yàn)，16井次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，水平井可控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，能在額定工作溫度壓力下實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)動(dòng)作；達(dá)到了找卡水、分層開(kāi)采管柱一體化。各層壓差平衡式開(kāi)關(guān)器受單獨(dú)信號(hào)控制，可實(shí)現(xiàn)逐層生產(chǎn)，不會(huì)造成各層產(chǎn)液混亂的情況，能夠清楚分辨各層的產(chǎn)液物性。對(duì)于斜井，尤其是水平井，該技術(shù)可以準(zhǔn)確找到產(chǎn)水層位并及時(shí)進(jìn)行卡水作業(yè)。水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器連同封隔器按地層的需求將生產(chǎn)井段分為3 4段放置，在活塞閥承受坐封封隔器20Mpa的壓差的情況下，動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)活塞做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行“開(kāi)”或“關(guān)”動(dòng)作，完成對(duì)層位的打開(kāi)和關(guān)閉，進(jìn)行分層開(kāi)采作業(yè)，找出并關(guān)閉出水層，打開(kāi)產(chǎn)油層，實(shí)現(xiàn)油井分層開(kāi)采作業(yè)。適應(yīng)井下惡劣的工作環(huán)境，充分考慮了高壓密封性、防震抗沖擊性及防砂堵砂卡的技術(shù)性能，尤其是采用了獨(dú)特的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)壓力平衡系統(tǒng)，閥的開(kāi)啟關(guān)閉能承受20Mpa壓差平衡系統(tǒng)，進(jìn)液通道自然貫通不受單層進(jìn)液的影響。


圖I是水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器上半部分結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖2是水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器下半部分結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖3是圖I下端局部放大結(jié)構(gòu)剖面示意圖。圖4是圖3的A-A剖面圖，表示進(jìn)液基座4的橫剖面示意圖。圖I 4中，I-水平井壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥，2-油套變扣接頭，3-鎖緊螺母，4-進(jìn)液基座，5-套管變扣接箍，6-油管，7-驅(qū)動(dòng)總成，8-直流伺服電機(jī)，9-電機(jī)控制電路，10-密封接頭，11-油軔接箍總成，12-扶正環(huán)，13-電機(jī)供電電池組，14-接收解碼電路，15-電路供電電池組，16-聚氨酯水聽(tīng)器。圖5是水平井壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥I的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。101-導(dǎo)錐，102-下密封接頭，103-下連接套，104-閥體下動(dòng)密封裝置，105-過(guò)液接頭，106-推拉桿和活塞，107-閥體上動(dòng)密封裝置，108-上連接套，109-上密封頭。圖6是驅(qū)動(dòng)總成7的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。701-滾杠支架，702-十字沉頭螺釘，703-連接螺母，704-支線架，705-高溫行程開(kāi)關(guān)，706-緊定螺釘，707-軸承座，708-鋼珠，709-滾珠絲杠，7010-平面軸承，7011-擋圈，7012-電機(jī)機(jī)組座，7013-聯(lián)軸節(jié)，7014-鍵，7015-推拉板。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :以一個(gè)水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器為例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖I。主要由水平井壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥I、油套變扣接頭2、鎖緊螺母3、進(jìn)液基座4、套管變扣接箍5、油管6、驅(qū)動(dòng)總成7、直流伺服電機(jī)機(jī)組8、電機(jī)控制電路9、過(guò)線密封接頭10、油軔接箍總成11、扶正環(huán)12、電機(jī)供電電池組13、聲波接收解碼器14、聲波接收解碼器供電電池組15和聚氨酯水聽(tīng)器16組成。本發(fā)明水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器按其作用分為三部分；第一部分驅(qū)動(dòng)裝置7主要由電機(jī)機(jī)組8、滾杠支架701、十字沉頭螺釘702、連接螺母703、支線架704、高溫行程開(kāi)關(guān)705、緊定螺釘706、軸承座707、鋼珠708、滾珠絲杠709、平面軸承7010、擋圈7011、電機(jī)機(jī)組座7012、聯(lián)軸節(jié)7013、鍵7014、推拉板7015組成。
主體滾珠支架701下端直徑15毫米圓柱凸臺(tái)上均布直徑2. 5毫米的三個(gè)孔，上端圓柱體有一 M14內(nèi)螺紋，上下兩端留18毫米的圓柱體，沿徑向平行切割長(zhǎng)度219毫米呈工字型，在弧面銑一寬3毫米深2. 2毫米的過(guò)線槽，上下兩端軸向有直徑為12毫米的孔，將滾珠絲杠709裝入滾杠支架701內(nèi)，在219毫米工字型兩端各安裝一個(gè)過(guò)線支架704和高溫行程開(kāi)關(guān)705，高溫行程開(kāi)關(guān)705引線過(guò)過(guò)支線架704通過(guò)過(guò)線槽引出，工字型兩面各裝一塊推拉板7015擰緊連接螺母703緊定螺母706，在滾杠支架上端直徑12毫米的內(nèi)孔先裝平面軸承7010再放入擋圈7011，圓柱體聯(lián)軸節(jié)7013帶鍵槽一端用鍵連接，聯(lián)軸節(jié)7013另一端外螺紋M14與圓柱體電機(jī)座內(nèi)螺紋連接。第二部分壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥I:參閱圖5。水平井壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥1，主要由導(dǎo)錐101、下密封接頭102、下連接套103、下動(dòng)密封裝置104、過(guò)液接頭105、推拉桿和活塞106、上動(dòng)密封裝置107、上連接套108和上密封頭109組成。圓柱體形的導(dǎo)錐101外徑30毫米，導(dǎo)錐101的上端有內(nèi)螺紋，導(dǎo)錐101的上端螺紋連接圓柱體形下密封接頭102 ;下密封接頭102有中心孔，下密封接頭102上端有外螺紋，下密封接頭102上端螺紋連接空心圓柱筒形的下連接套103 ;下連接套103上端有內(nèi)螺紋，下連接套103上端螺紋連接空心圓柱體形的過(guò)液接頭105，過(guò)液接頭105中間有一個(gè)長(zhǎng)20毫米寬10毫米的過(guò)液槽，過(guò)液接頭105下端壁上有兩排直徑為4毫米的12個(gè)橫向進(jìn)液孔。過(guò)液接頭105上端有外螺紋，過(guò)液接頭105上端螺紋連接空心圓柱筒形的上連接套108，上連接套108上端有內(nèi)螺紋，上連接套108的上端螺紋連接上密封頭109。在上連接套108內(nèi)并在上密封頭109的下端固定有一個(gè)上動(dòng)密封裝置107，推拉桿和活塞106的上端穿過(guò)上動(dòng)密封裝置107。在下連接套103內(nèi)并在下密封接頭102的上端固定一個(gè)下動(dòng)密封裝置104，推拉桿和活塞106的下端穿過(guò)下動(dòng)密封裝置104并穿過(guò)下密封接頭102上端的中心孔。所述的推拉桿和活塞106是由推拉桿和活塞組成，推拉桿為圓柱體形，推拉桿有直徑為8毫米的中心孔。推拉桿穿過(guò)環(huán)形活塞的中心孔并且環(huán)形活塞焊接在推拉桿的外壁上，活塞為雙活塞結(jié)構(gòu)，活塞上端的上活塞直徑與過(guò)液接頭105上部的中心孔直徑相同18毫米，活塞下端的下活塞直徑與過(guò)液接頭105下部的中心孔直徑相同18毫米，活塞的中部外壁有環(huán)形的凹槽，凹槽與過(guò)液接頭105內(nèi)壁之間形成環(huán)形的液體通道。所述的上活塞在過(guò)液接頭105上部的中心孔內(nèi)；所述的下活塞在過(guò)液接頭105下部的中心孔內(nèi)，并且在推拉桿和活塞106上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，下活塞在過(guò)液接頭105下端壁上的橫向進(jìn)液孔的上下兩側(cè)滑動(dòng)。
第三部分地層液通道主要由油套變扣接頭2、鎖緊螺母3、進(jìn)液基座4、變扣接箍
5、油管6組成。油套變扣接頭2是一圓柱體，下端是21/2”平式油管外螺紋，上端的3”平式油管內(nèi)螺紋與進(jìn)液基座4連接，進(jìn)液基座4兩端是3”平式油管外螺紋，中間徑向有一個(gè)進(jìn)液槽，進(jìn)液槽與中心孔貫通，軸向沿中心孔有三個(gè)扇形通孔，另一端與變扣接箍5的3”平式油管內(nèi)螺紋端連接，變扣接箍5的21/2”平式油管內(nèi)螺紋與10米21/2”平式油管連接。水平井壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥I與驅(qū)動(dòng)總成7連接，驅(qū)動(dòng)總成7連接高溫直流伺服電機(jī)機(jī)組8，電機(jī)機(jī)組8的引線連接到電機(jī)控制電路9，電機(jī)控制電路9供電導(dǎo)線信號(hào)線過(guò)密封接頭10，通過(guò)油軔接箍總成11連接電機(jī)供電電池組13，電機(jī)供電電池組13過(guò)油軔接箍總成11連接接收解碼電路14電路供電電池組15，過(guò)油軔接箍總成11密封連接水聽(tīng)器16。空心圓柱體油套變扣接頭2的內(nèi)螺紋與圓柱體進(jìn)液基座4連接，進(jìn)液基座4與空 心圓柱體套管變扣接箍5連接。連接后的水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器在油軔接箍總成11處套入扶正環(huán)12。將裝上扶正環(huán)12的水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器從套管變扣接箍5 —端穿過(guò)，進(jìn)入進(jìn)液基座4內(nèi)腔后，開(kāi)關(guān)閥的進(jìn)液孔與進(jìn)液基座4孔對(duì)孔連接，定位后將鎖緊螺母3從有導(dǎo)錐的一端穿過(guò)鎖緊。連接后的圓柱體儀器有導(dǎo)錐的一端從圓柱體內(nèi)臺(tái)階進(jìn)液基座6的一端穿過(guò)，定位后將鎖緊螺母7從有導(dǎo)錐的一端穿過(guò)鎖緊。水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器連同封隔器按地層的需求將生產(chǎn)井段分為3 4段放置，坐封封隔器地面打壓20Mpa，活塞閥需承受坐封封隔器20Mpa的壓力差，地面發(fā)射聲波，聲波通過(guò)油套環(huán)形空間傳輸信號(hào)，聚氨酯水聽(tīng)器接收到信號(hào)后，通過(guò)聲波接受解碼器識(shí)別“開(kāi)”或“關(guān)”指令，動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)活塞做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行“開(kāi)”或“關(guān)”動(dòng)作，完成對(duì)層位的打開(kāi)和關(guān)閉，進(jìn)行分層生產(chǎn)，地面進(jìn)行流量和含水的變化分析，判斷各分層的產(chǎn)油、產(chǎn)水情況；待各生產(chǎn)層段地質(zhì)情況判斷清楚后，由地面發(fā)射控制信號(hào)，打開(kāi)產(chǎn)油層，關(guān)閉主產(chǎn)水層段，進(jìn)行換層生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)油井分層開(kāi)采作業(yè)。打開(kāi)下井前根據(jù)具體井況進(jìn)行設(shè)置，初始位置設(shè)為關(guān)閉全堵塞狀態(tài)；微電機(jī)帶動(dòng)推拉桿和活塞106在過(guò)液接頭105的內(nèi)孔中軸向向下運(yùn)行，在活塞上端的上動(dòng)密封裝置107和在活塞下端的下動(dòng)密封裝置104保證開(kāi)關(guān)閥順利打開(kāi)活塞下部的過(guò)液孔后，限位開(kāi)關(guān)停止給電機(jī)供電，電機(jī)停止工作；地層液通過(guò)過(guò)液接頭105的進(jìn)液孔進(jìn)入，通過(guò)活塞中部的環(huán)形的凹槽，并從過(guò)液接頭105的排液孔排出到井下的環(huán)形空間流入地層。關(guān)閉微電機(jī)帶動(dòng)推拉桿和活塞106軸向向上運(yùn)行，活塞下封閉過(guò)液接頭105的進(jìn)液孔與排液孔之間的通道。限位開(kāi)關(guān)停止給電機(jī)供電，電機(jī)停止工作，地層液被堵塞。
權(quán)利要求
1.ー種水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器，其特征在干主要由驅(qū)動(dòng)裝置(7)、壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥(I)、地層液通道(2)三部分組成；其特征在于 驅(qū)動(dòng)裝置(7)主要由電機(jī)機(jī)組(8)、滾杠支架(701)、十字沉頭螺釘(702)、連接螺母(703)、支線架(704)、高溫行程開(kāi)關(guān)(705)、緊定螺釘(706)、軸承座(707)、鋼珠(708)、滾珠絲杠(709)、平面軸承(7010)、擋圈(7011)、電機(jī)機(jī)組座(7012)、聯(lián)軸節(jié)(7013)、鍵(7014)和推拉板(7015)組成；主體滾珠支架(701)下端直徑15毫米的圓柱凸臺(tái)上均布直徑2. 5毫米的三個(gè)孔，上端圓柱體有一 M14內(nèi)螺紋，上下兩端留18毫米的圓柱體，沿徑向平行切割長(zhǎng)度219毫米呈エ字型，在弧面銑ー寬3毫米深2. 2毫米的過(guò)線槽，上下兩端軸向分別有直徑為12毫米的孔，將滾珠絲杠(709)裝入滾杠支架(701)內(nèi)，在219毫米エ字型兩端各安裝一個(gè)過(guò)線支架(704)和高溫行程開(kāi)關(guān)(705)，高溫行程開(kāi)關(guān)(705)引線過(guò)過(guò)支線架(704)通過(guò)過(guò)線槽引出，エ字型兩面各裝一塊推拉板(7015)擰緊連接螺母(703)緊定螺母(706)，在滾杠支架上端直徑12毫米的內(nèi)孔先裝平面軸承(7010)再放入擋圈(7011)，圓柱體聯(lián)軸節(jié)(7013)帶鍵槽一端用鍵連接，聯(lián)軸節(jié)(7013)另一端外螺紋M14與圓柱體電機(jī)座內(nèi)螺紋連接； 壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥(I)主要由導(dǎo)錐(101)、下密封接頭(102)、下連接套(103)、下動(dòng)密封裝置(104)、過(guò)液接頭(105)、推拉桿和活塞(106)、上動(dòng)密封裝置(107)、上連接套(108)和上密封頭(109)組成；在上連接套(108)內(nèi)并在上密封頭(109)的下端固定有一個(gè)上動(dòng)密封裝置(107)，推拉桿和活塞(106)的上端穿過(guò)上動(dòng)密封裝置(107);在下連接套(103)內(nèi)并在下密封接頭(102)的上端固定一個(gè)下動(dòng)密封裝置(104);推拉桿和活塞(106)的下端穿過(guò)下動(dòng)密封裝置(104)并穿過(guò)下密封接頭(102)上端的中心孔；所述的推拉桿和活塞(106)是由推拉桿和活塞組成，環(huán)形活塞焊接在推拉桿的外壁上，活塞為雙活塞結(jié)構(gòu)，活塞上端的上活塞直徑與過(guò)液接頭(105)上部的中心孔直徑相同，活塞下端的下活塞直徑與過(guò)液接頭(105)下部的中心孔直徑相同，活塞的中部外壁有環(huán)形的凹槽；所述的上活塞在過(guò)液接頭(105)上部的中心孔內(nèi)；所述的下活塞在過(guò)液接頭(105)下部的中心孔內(nèi)，并且在推拉桿和活塞(106)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，下活塞在過(guò)液接頭(105)下端壁上的橫向進(jìn)液孔的上下兩側(cè)滑動(dòng)； 地層液通道(2)主要由油套變扣接頭(2)、鎖緊螺母(3)、進(jìn)液基座(4)、變扣接箍(5)、油管(6)組成；油套變扣接頭(2)是ー圓柱體，下端是21/2”平式油管外螺紋，上端的3”平式油管內(nèi)螺紋與進(jìn)液基座4連接，進(jìn)液基座(4)兩端是3”平式油管外螺紋，中間徑向有一個(gè)進(jìn)液槽，進(jìn)液槽與中心孔貫通，軸向沿中心孔有三個(gè)扇形通孔，另一端與變扣接箍(5)的3”平式油管內(nèi)螺紋端連接，變扣接箍(5)的21/2”平式油管內(nèi)螺紋與10米21/2”平式油管連接； 水平井壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥(I)與驅(qū)動(dòng)總成(7)連接，驅(qū)動(dòng)總成(7)連接高溫直流伺服電機(jī)機(jī)組(8)，電機(jī)機(jī)組(8)的引線連接到電機(jī)控制電路(9)，電機(jī)控制電路(9)供電導(dǎo)線信號(hào)線過(guò)密封接頭(10)，通過(guò)油軔接箍總成(11)連接電機(jī)供電電池組(13)，電機(jī)供電電池組(13)過(guò)油軔接箍總成(11)連接接收解碼電路(14)電路供電電池組(15)，過(guò)油軔接箍總成(11)密封連接水聽(tīng)器(16)； 空心圓柱體油套變扣接頭(2)的內(nèi)螺紋與圓柱體進(jìn)液基座(4)連接，進(jìn)液基座(4)與空心圓柱體套管變扣接箍(5)連接；連接后的水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器在油軔接箍總成(11)處套入扶正環(huán)(12)；將裝上扶正環(huán)(12)的水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器從套管變扣接箍(5) —端穿過(guò)，進(jìn)入進(jìn)液基座(4)內(nèi)腔后，開(kāi)關(guān)閥的進(jìn)液孔與進(jìn)液基座(4)孔對(duì)孔連接，定位后將鎖緊螺母(3)從有導(dǎo)錐的一端穿過(guò)鎖緊； 連接后的圓柱體儀器有導(dǎo)錐的一端從圓柱體內(nèi)臺(tái)階進(jìn)液基座出)的一端穿過(guò)，定位后將鎖緊螺母(7)從有導(dǎo)錐的一端穿過(guò)鎖紫。
全文摘要
水平井聲控壓差平衡式開(kāi)關(guān)器，應(yīng)用于油田油井分層開(kāi)采控水穩(wěn)油。主要由驅(qū)動(dòng)裝置、壓差平衡式開(kāi)關(guān)閥、地層液通道三部分組成。井下開(kāi)關(guān)器及信號(hào)接收裝置隨管柱下入井筒，生產(chǎn)井段分為3～4段后，坐封封隔器，動(dòng)力源接收到開(kāi)或關(guān)的動(dòng)作指令后，給直流伺服電機(jī)機(jī)組工作，驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)推拉桿和活塞，活塞上下都有雙道密封圈承壓20Mpa，地層液通過(guò)進(jìn)液基座上的一個(gè)徑向長(zhǎng)槽孔流入，進(jìn)入下連接套和上連接套上的小孔進(jìn)入開(kāi)關(guān)閥，活塞向下或向下滑動(dòng)至完全打開(kāi)或關(guān)閉。效果是通過(guò)地面進(jìn)行流量含水的變化分析，判斷各層的產(chǎn)油、產(chǎn)水情況，待各層生產(chǎn)層段地質(zhì)情況判斷清楚后，打開(kāi)產(chǎn)油層關(guān)閉主產(chǎn)水層段，換層生產(chǎn)。
文檔編號(hào)E21B34/16GK102758600SQ20121021150
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月21日
發(fā)明者侯慶春, 夏志學(xué), 崔金榜, 張寶輝, 王鳳清, 祖世強(qiáng), 郭吉民, 陳蕾, 高振濤 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司