油井多層開采井下自動(dòng)換層器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油開采領(lǐng)域，特別涉及一種油井多層開采井下自動(dòng)換層的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]油井跨油層合采是目前多數(shù)油田開采普遍使用的一種方式，然而由于各油層壓力、滲透率、油品性質(zhì)及含水率存在差異，導(dǎo)致各油層之間相互干擾，使得油井生產(chǎn)復(fù)雜化。在現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利申請(qǐng)(公開號(hào)CN1389639A，公開日2003年I月8日)“不動(dòng)管柱換層采油井下管柱及其實(shí)施工藝”公開了一種可以實(shí)現(xiàn)換層采油的井下管柱及其實(shí)施工藝，主要是通過(guò)地面向套管環(huán)空加壓來(lái)打開或者關(guān)閉換層開關(guān)，其缺點(diǎn)是:1.需要采用地面泵車組將環(huán)空壓力提升高于到井內(nèi)壓力，其工作量大，成本很高，對(duì)油管套管的要求很高。2.由于油層壓力是波動(dòng)的，因此環(huán)空內(nèi)最終應(yīng)達(dá)到的壓力值也很難確定。3.該管柱僅能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)油層分層開采，對(duì)于多個(gè)油層開采不適用。在中國(guó)專利申請(qǐng)(授權(quán)公告號(hào)CN2761835，授權(quán)公告日2006年3月I日)“管控液壓換層開關(guān)”中也必須使用地面泵車向油套環(huán)空加壓才能實(shí)現(xiàn)換層功能，工作量同樣很大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是一種提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠的油井多層開采井下自動(dòng)換層器，克服目前分層采油技術(shù)的不足。自動(dòng)換層器依靠各油層油品壓力的差異，實(shí)現(xiàn)井下多層采油的自動(dòng)換層過(guò)程。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:油井多層開采井下自動(dòng)換層器，該換層器置于不動(dòng)管柱上與套管射孔處同深的位置，以壓力作為控制參量來(lái)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、腔體和柱塞組成，內(nèi)層篩管和外層篩管組成雙層篩管，當(dāng)內(nèi)層篩管位于下檔位時(shí)為打開狀態(tài)，位于上檔位時(shí)為關(guān)閉狀態(tài)。
[0005]鎖緊裝置位于外層篩管與軸套之間，由兩個(gè)沿油管徑向?qū)ΨQ分布、頭部指向軸線的彈簧柱塞構(gòu)成，彈簧柱塞由彈簧、柱塞和腔體構(gòu)成，鎖緊裝置與閥芯上部的限位環(huán)配合，可以使閥芯在檔位處鎖緊。
[0006]平衡彈簧位于閥芯頂端與鎖緊裝置之間，其型號(hào)可根據(jù)具體生產(chǎn)需要選擇；軸套位于鎖緊裝置下部，其靠上方設(shè)有4個(gè)呈對(duì)稱分布的圓形通孔。
[0007]閥芯位于軸套內(nèi)，其內(nèi)部中空，下部設(shè)有2排共8個(gè)對(duì)稱分布的圓形通孔，下油層石油可由此流入；閥芯肩部與底部分別作為上下油層的壓力承受面，閥芯上端設(shè)有限位環(huán)，限制閥芯的行程，并使得閥芯具有固定的上下檔位，閥芯與內(nèi)層篩管為剛性連接，其運(yùn)動(dòng)可帶動(dòng)內(nèi)層篩管運(yùn)動(dòng)。
[0008]限流片位于換層器的底端，與閥芯配合作為下層油閥門開關(guān)。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下效果:
[0010]實(shí)現(xiàn)了多油層開采自動(dòng)換層開采的功能，解決了不同油層的壓力及產(chǎn)能規(guī)律不同導(dǎo)致的油層間相互干擾問(wèn)題以及油層合采時(shí)各層產(chǎn)量及含水率無(wú)法區(qū)分與計(jì)量的難題。[0011 ] 將壓力作為控制參量進(jìn)行換層開采，實(shí)現(xiàn)無(wú)需人為操控的自動(dòng)化控制。
[0012]分別設(shè)計(jì)并組合了兩種類型閥門，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同層油藏開采的油路統(tǒng)一，從而使得米油流量最大化。
[0013]采用了鎖緊裝置和彈簧柱塞，使換向過(guò)程僅在兩側(cè)壓力差增大到高于預(yù)設(shè)值后進(jìn)行，也使閥芯換向過(guò)程變得更加迅速，有效避免了閥芯在平衡位置的停留。
[0014]采用平衡彈簧與閥芯和內(nèi)層篩管重量相平衡的方式，通過(guò)對(duì)彈簧勁度系數(shù)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)某一層有針對(duì)性的換層開采。
[0015]利用閥芯在壓力作用下的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開采高壓油藏的功能，有效利用地層壓力天然能量，使得采油能耗減小。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理縱剖面圖。
[0017]圖2是鎖緊裝置的原理圖。
[0018]圖3是彈簧柱塞的原理圖。
[0019]圖4是換層器第一個(gè)實(shí)施例的整體縱剖面構(gòu)造圖。
[0020]圖5是換層器第一個(gè)實(shí)施例的雙層篩管橫截面圖。
[0021]圖6是換層器第二個(gè)實(shí)施例的整體縱剖面構(gòu)造圖。
[0022]圖7是換層器第二個(gè)實(shí)施例的雙層篩管橫截面圖。
[0023]圖8是發(fā)明的安裝位置圖。
[0024]圖1中，1.外層篩管、2.內(nèi)層篩管、3.平衡彈簧、4.鎖緊裝置、5.閥芯、6.軸套、7.限流片、8.油管、9.射孔后的套管。
[0025]圖2中，10.彈簧柱塞。
[0026]圖3中，11.彈簧、12.腔體、13.柱塞。
[0027]圖8中，14.不動(dòng)管柱、15.封隔器、16.換層器、17.篩管。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0029]參見圖1，油井多層開采井下自動(dòng)換層器，自上而下由外層篩管(1)、內(nèi)層篩管
(2)、平衡彈簧(3)、鎖緊裝置(4)、閥芯(5)、軸套(6)和限流片(7)組成。換層器在不動(dòng)管柱(8)中的位置如圖1所示。換層器上下均為不動(dòng)管柱(8)，并與兩段不動(dòng)管柱(8)同時(shí)下入井內(nèi)到達(dá)指定位置。如圖8所示，不動(dòng)管柱(14)通過(guò)封隔器(15)固定在套管(9)上，不動(dòng)管柱的底部為篩管(17)或單向閥，換層器(16)被安裝在相鄰兩封隔器之間，其可以安裝的數(shù)量與位置可以與油層的數(shù)量與位置相對(duì)應(yīng)，并且不受限制。
[0030]如圖2所示的鎖緊裝置(4)，其內(nèi)部含有兩個(gè)對(duì)稱分布的彈簧柱塞(10)，彈簧柱塞
(10)由彈簧(11)、腔體(12)和柱塞(13)組成，可以采用不同型號(hào)的彈簧柱塞(10)，使換層過(guò)程在閥芯(5)兩側(cè)壓力差高于某個(gè)值后進(jìn)行。
[0031]根據(jù)不同的生產(chǎn)環(huán)境，可以采用不同型號(hào)的平衡彈簧(3)，實(shí)現(xiàn)對(duì)某一層有針對(duì)的開采:平衡彈簧(3)勁度系數(shù)大則更容易開采上油層，其勁度系數(shù)小則更容易開采下油層。
[0032]在圖4所示實(shí)施例一中，換層器的閥芯(5)與內(nèi)層篩管(2)處于下檔位，閥芯(5)中部被鎖緊裝置(4)鎖緊，閥芯(5)底端堵住限流片(7)的限流孔，下油層石油無(wú)法繼續(xù)向上通過(guò)該換層器。如圖5所示，內(nèi)層篩管(2)處于下檔位，雙層篩管處于打開狀態(tài)，上油層石油得以從雙層篩管出進(jìn)入油管。在此實(shí)施例中僅有上油層被開采，其壓力不斷降低，下油層處于壓力恢復(fù)狀態(tài)，壓力不斷升高。當(dāng)上油層石油作用在閥芯(5)上部的壓力與下油層石油作用在閥芯(5)底端的支持力的差值大于所設(shè)定數(shù)值時(shí)，閥芯(5)會(huì)脫離鎖緊裝置(4)的束縛向下運(yùn)動(dòng)并重新被鎖緊裝置(4)鎖緊，達(dá)到下檔位，完成自動(dòng)換層開采的過(guò)程。
[0033]在圖6所示實(shí)施例二中，換層器的閥芯(5)與內(nèi)層篩管(2)處于上檔位，閥芯(5)中部被鎖緊裝置(4)鎖緊，閥芯(5)底端與限流片(7)的限流孔有一定間距，下油層石油得以從限流孔處向上通過(guò)該換層器。如圖7所示，內(nèi)層篩管(2)處于上檔位，雙層篩管處于關(guān)閉狀態(tài)，上油層石油無(wú)法從雙層篩管出進(jìn)入油管。在此實(shí)施例中僅有下油層被開采，其壓力不斷降低，上油層處于壓力恢復(fù)狀態(tài)，壓力不斷升高。當(dāng)下油層石油作用在閥芯(5)底端的支持力與上油層石油作用在閥芯(5)上部的壓力的差值高于所設(shè)定數(shù)值時(shí)，閥芯(5)會(huì)脫離鎖緊裝置(4)的束縛向上運(yùn)動(dòng)并重新被鎖緊裝置(4)鎖緊，達(dá)到上檔位，完成自動(dòng)換層開采的過(guò)程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.油井多層開采井下自動(dòng)換層器，其特征在于:由外層篩管(I)、內(nèi)層篩管(2)、平衡彈簧(3)、鎖緊裝置(4)、閥芯(5)、軸套(6)、限流片(7)、彈簧柱塞(10)、彈簧(11)、腔體(12)和柱塞(13)組成，內(nèi)層篩管(2)和外層篩管(I)組成雙層篩管，當(dāng)內(nèi)層篩管(2)位于下檔位時(shí)為打開狀態(tài)，位于上檔位時(shí)為關(guān)閉狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井多層開采井下自動(dòng)換層器，其特征在于:鎖緊裝置(4)位于外層篩管(I)與軸套(6)之間，由兩個(gè)沿油管徑向?qū)ΨQ分布、頭部指向軸線的彈簧柱塞(10)構(gòu)成，彈簧柱塞(10)由彈簧(11)、柱塞(13)和腔體(12)構(gòu)成，鎖緊裝置⑷與閥芯(5)上部的限位環(huán)配合，可以使閥芯(5)在檔位處鎖緊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井多層開采井下自動(dòng)換層器，其特征在于:平衡彈簧(3)位于閥芯(5)頂端與鎖緊裝置(4)之間，其型號(hào)可根據(jù)具體生產(chǎn)需要選擇；軸套(6)位于鎖緊裝置(4)下部，其靠上方設(shè)有4個(gè)呈對(duì)稱分布的圓形通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井多層開采井下自動(dòng)換層器，其特征在于:閥芯(5)位于軸套￠)內(nèi)，其內(nèi)部中空，下部設(shè)有2排共8個(gè)對(duì)稱分布的圓形通孔，閥芯(5)上端設(shè)有限位環(huán)，閥芯(5)與內(nèi)層篩管(2)為剛性連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井多層開采井下自動(dòng)換層器，其特征在于:限流片(7)位于換層器的底端，與閥芯(5)配合作為下層油閥門開關(guān)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油開采領(lǐng)域，特別涉及一種油井多層開采井下自動(dòng)換層的裝置。本發(fā)明以壓力作為控制參量來(lái)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(dāng)內(nèi)層篩管位于下檔位時(shí)為打開狀態(tài)，位于上檔位時(shí)為關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明其安裝數(shù)量與位置可以與油層的數(shù)量與位置相對(duì)應(yīng)，并且不受限制，可實(shí)現(xiàn)無(wú)需人為操控的自動(dòng)化控制，擴(kuò)大采油流量，降低采油能耗，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】E21B43-14
【公開號(hào)】CN104612636
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510043632
【發(fā)明人】李儒鵬, 張瀟文, 趙闊, 王海文
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日