本發(fā)明涉及油井開采自動換層，具體為一種油井多層開采井下自動換層裝置。

背景技術：

1、油井多層開采，也稱為分層開采，是指根據(jù)生產(chǎn)井的開采油層情況，通過井下工藝管柱把各個目的層分開，進而實現(xiàn)分層注水、分層采油的目的。油井多層開采工藝中，井下自動換層裝置對多層開采具有重要的意義。井下自動換層技術通?；趬毫刂圃韥韺崿F(xiàn)。

2、例如公告號為cn104612636b的中國發(fā)明專利文獻公開了一種油井多層開采井下自動換層的裝置，以壓力作為控制參量來分隔并控制相鄰兩層的石油的流通情況，其特征在于：由外層篩管、內(nèi)層篩管、平衡彈簧、鎖緊裝置、閥芯、軸套、限流片、彈簧柱塞、彈簧、腔體和柱塞等組成，內(nèi)層篩管和外層篩管組成雙層篩管，當內(nèi)層篩管位于下檔位時為打開狀態(tài)，位于上檔位時為關閉狀態(tài)。其安裝數(shù)量與位置可以與油層的數(shù)量與位置相對應，并且不受限制，可實現(xiàn)無需人為操控的自動化控制，擴大采油流量，降低采油能耗，具有結構簡單，性能可靠，效果顯著等優(yōu)點。

3、該專利文獻所提供的技術方案即為利用上層油和下層油之間的壓力差實現(xiàn)自動換層開采的目的。但在實際使用過程中，該自動換層的裝置存在以下的不足之處：該方案中的閥芯在上層油和下層油之間的壓力差達到預定值之后會脫離鎖緊裝置的束縛而驟然上升或下移，并最終驟停在上檔位或下檔位，此過程中，閥芯的驟停會導致其撞擊在自動換層的裝置上，如此，會導致整個輸油管因閥芯的撞擊而產(chǎn)生豎向的震動，這部分震動會對井下的環(huán)境以及相關的采油設備造成不利影響。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種油井多層開采井下自動換層裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種油井多層開采井下自動換層裝置，包括同軸套設的外套管和內(nèi)襯管以及驅(qū)動件；

4、所述外套管的頂端與所述內(nèi)襯管的頂端配合形成上進油開關，所述內(nèi)襯管的底端設置有下進油開關；

5、所述驅(qū)動件設置在所述外套管和所述內(nèi)襯管之間，其包括活塞、導向槽和銷軸；

6、所述活塞呈環(huán)狀，并可在所述上進油開關和所述下進油開關之間直線滑動，所述活塞內(nèi)環(huán)面與所述內(nèi)襯管的外周面密封連接，且所述活塞外環(huán)面與所述外套管的內(nèi)周面密封連接；

7、所述導向槽設置在所述內(nèi)襯管的外周面，其包括螺旋槽；

8、所述銷軸滑動插接在所述螺旋槽的內(nèi)部，且所述銷軸與所述活塞固定連接；

9、所述活塞將所述上進油開關和所述下進油開關之間的空間分隔為相互獨立的上油腔和下油腔，所述上油腔與所述上油層連通，所述下油腔與所述下油層連通；

10、所述活塞由所述上油腔內(nèi)原油和所述下油腔內(nèi)原油之間的壓差驅(qū)動滑動，使所述銷軸滑過所述螺旋槽以推動所述內(nèi)襯管相對于所述外套管旋轉(zhuǎn)，使所述上進油開關打開、所述下進油開關關閉，或者使所述上進油開關關閉、所述下進油開關打開。

11、優(yōu)選的，所述導向槽還包括第一豎槽和第二豎槽；

12、所述第一豎槽連通在所述螺旋槽的底端；

13、所述第二豎槽連通在所述螺旋槽的頂端。

14、優(yōu)選的，所述內(nèi)襯管包括中間管，所述活塞內(nèi)環(huán)面與所述中間管的外周面密封連接；

15、所述上進油開關包括開設在所述外套管管壁頂部的多個第一上進油口、固定在所述中間管頂部的上管段、以及開設在所述上管段管壁上且與所述第一上進油口數(shù)量相等的第三上進油口；

16、所述外套管的內(nèi)周面與所述上管段的外周面緊密接觸；

17、當所述上進油開關打開時，所述第一上進油口與所述第三上進油口對齊連通；

18、當所述上進油開關關閉時，所述第一上進油口與所述第三上進油口錯位布置。

19、優(yōu)選的，所述下進油開關包括開設在所述中間管管壁底部的多個第一下進油口、封堵在所述中間管底端端口位置的封口板、緊密套設在所述中間管管壁底部的底套管以及開設在所述底套管管壁上且與所述第一下進油口數(shù)量相等的第二下進油口；

20、所述底套管通過安裝架與所述外套管固定連接；

21、當所述下進油開關打開時，所述第一下進油口與所述第二下進油口對齊連通；

22、當所述下進油開關關閉時，所述第一下進油口與所述第二下進油口錯位布置。

23、優(yōu)選的，所述外套管的管壁上開設有若干第二上進油口，所述上油腔通過所述第二上進油口與所述上油層連通。

24、優(yōu)選的，所述下進油開關與所述外套管內(nèi)周面之間形成有第三下進油口，所述下油腔通過所述第三下進油口與所述下油層連通。

25、優(yōu)選的，所述驅(qū)動件還包括導向桿，所述導向桿與所述外套管的內(nèi)周面固定連接；

26、所述導向桿滑動密封貫穿所述活塞。

27、優(yōu)選的，所述驅(qū)動件還包括與所述中間管固定套接的固定筒，所述導向槽開設在所述固定筒的周壁上。

28、優(yōu)選的，所述銷軸通過連接桿與所述活塞固定連接。

29、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

30、1、本發(fā)明利用驅(qū)動件的活塞將上進油開關和下進油開關之間的空間分隔為相互獨立的上油腔和下油腔，并使上油腔與上油層連通、下油腔與下油層連通，從而就可以利用上油層與下油層之間的壓力差驅(qū)動活塞沿著內(nèi)襯管的軸向滑動，然后再配合銷軸和螺旋槽，即可驅(qū)動內(nèi)襯管相對于外套管旋轉(zhuǎn)預定的角度，實現(xiàn)上進油開關關閉、下進油開關打開或者上進油開關打開、下進油開關關閉的目的，整個換層過程中井下自動換層裝置不產(chǎn)生震動，確保井下的環(huán)境安全以及井下采油設備的長時間穩(wěn)定運行。

31、2、本發(fā)明通過設置的第一豎槽和第二豎槽，當上油層與下油層之間的壓差出現(xiàn)小范圍的波動時，銷軸只會在第一豎槽或者第二豎槽的內(nèi)部進行豎向的滑動，如此避免了井下自動換層裝置因小范圍壓差波動而頻繁換層的情況發(fā)生。

技術特征：

1.一種油井多層開采井下自動換層裝置，其特征在于，包括同軸套設的外套管和內(nèi)襯管以及驅(qū)動件；

2.根據(jù)權利要求1所述的一種油井多層開采井下自動換層裝置，其特征在于，所述導向槽還包括第一豎槽和第二豎槽；

3.根據(jù)權利要求1所述的一種油井多層開采井下自動換層裝置，其特征在于，所述內(nèi)襯管包括中間管，所述活塞內(nèi)環(huán)面與所述中間管的外周面密封連接；

4.根據(jù)權利要求3所述的一種油井多層開采井下自動換層裝置，其特征在于，所述下進油開關包括開設在所述中間管管壁底部的多個第一下進油口、封堵在所述中間管底端端口位置的封口板、緊密套設在所述中間管管壁底部的底套管以及開設在所述底套管管壁上且與所述第一下進油口數(shù)量相等的第二下進油口；

5.根據(jù)權利要求1所述的一種油井多層開采井下自動換層裝置，其特征在于，所述外套管的管壁上開設有若干第二上進油口，所述上油腔通過所述第二上進油口與所述上油層連通。

6.根據(jù)權利要求1所述的一種油井多層開采井下自動換層裝置，其特征在于，所述下進油開關與所述外套管內(nèi)周面之間形成有第三下進油口，所述下油腔通過所述第三下進油口與所述下油層連通。

7.根據(jù)權利要求1所述的一種油井多層開采井下自動換層裝置，其特征在于，所述驅(qū)動件還包括導向桿，所述導向桿與所述外套管的內(nèi)周面固定連接；

8.根據(jù)權利要求3所述的一種油井多層開采井下自動換層裝置，其特征在于，所述驅(qū)動件還包括與所述中間管固定套接的固定筒，所述導向槽開設在所述固定筒的周壁上。

9.根據(jù)權利要求1所述的一種油井多層開采井下自動換層裝置，其特征在于，所述銷軸通過連接桿與所述活塞固定連接。

技術總結
本發(fā)明涉及油井開采自動換層技術領域，尤其為一種油井多層開采井下自動換層裝置，包括同軸套設的外套管和內(nèi)襯管以及驅(qū)動件；所述外套管的頂端與所述內(nèi)襯管的頂端配合形成上進油開關，所述內(nèi)襯管的底端設置有下進油開關；所述驅(qū)動件設置在所述外套管和所述內(nèi)襯管之間，其包括活塞、導向槽和銷軸；所述活塞呈環(huán)狀，并可在所述上進油開關和所述下進油開關之間直線滑動，所述活塞內(nèi)環(huán)面與所述內(nèi)襯管的外周面密封連接，且所述活塞外環(huán)面與所述外套管的內(nèi)周面密封連接；所述導向槽設置在所述內(nèi)襯管的外周面，其包括螺旋槽。本發(fā)明在整個換層過程中井下自動換層裝置不產(chǎn)生震動，確保井下的環(huán)境安全以及井下采油設備的長時間穩(wěn)定運行。

技術研發(fā)人員：焦?jié)櫇?柳月萍,朱宇航,徐騰耀,許名慧,吳儀
受保護的技術使用者：燕山大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19