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]本實(shí)用新型涉及石油開采領(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，主要是通過地面向套管環(huán)空加壓來打開或者關(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]本實(shí)用新型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)換層過程。
[0004]本實(shí)用新型的技術(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]本實(shí)用新型與現(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題以及油層合采時(shí)各層產(chǎn)量及含水率無法區(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。
【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(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是本實(shí)用新型的安裝位置圖。
[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)合附圖來對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[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，下油層石油無法繼續(xù)向上通過該換層器。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】本實(shí)用新型涉及石油開采領(lǐng)域，特別涉及一種油井多層開采井下自動(dòng)換層器。本實(shí)用新型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(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)。本實(shí)用新型其安裝數(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)】CN204591237
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520062241
【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8月26日
【申請(qǐng)日】2015年1月22日