CN100560931C - 油井电泵分采智能接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油井电泵分采智能接头，包括采油半体和测井半体，两半体通过对拉螺栓连接固定，采油半体内设电泵采油通道，测井半体内设原油生产和井下作业混合通道，下部设井下作业测井通道，原油生产和井下作业混合通道、井下作业测井通道与电泵采油通道大致呈“Y”型连接，在电泵采油通道下部连接有活塞外壳，其内安装有一活塞机构和弹性连杆机构，在井下作业测井通道和电泵采油通道的交汇处设有一可上下开启的密封板机构，该密封板机构并通过支杆、弹性连杆机构与活塞机构连接。优点是：解决了油田生产动态监测技术中的一些问题，能测取压力、产液剖面、吸水剖面以及分层生产资料数据等各项油井动静态参数，简化作业程序，减少作业工作量和修井作业对油井生产的影响，能进一步节约作业费用，为降低油田的开发成本和提高油田产量提供了保障。

Description

油井电泵分采智能接头

技术领域

本发明属于石油、天然气井井下生产工具，特别是涉及一种在油井生产过程中可随时调整生产及修井作业，作业简单、方便、快捷且使用寿命长的油井电泵分采智能接头。

背景技术

在目前公知的石油开采生产过程中，广泛采用电泵井开采石油，但由于井况复杂，一般电泵并不能满足生产和井下作业双重工作条件。因此，电泵井的“Y”形接头应运而生，它解决了油田生产动态监测技术中的某些问题，能测取压力、产液剖面、吸水剖面以及分层生产资料数据等各项油井动静态参数，既满足生产要求，又能及时了解生产井的各种动态数据、科学地进行油田动态管理及生产技术参数调整提供依据。

公知的“Y”形接头结构和工作原理是：在油井正常生产时，用钢丝作业把堵塞器下入到“Y”形接头处，把测试通道堵塞住，这样油气在电泵作用下通过电泵采油通道向上流动。由于堵塞器的存在，流体只能向上流动，从而经过产油和井下测试通道被举升至地面；在停产进行修井作业时，必须用钢丝作业把堵塞器起出，将井下测试通道打开，再下入作业工具进行井下修井作业。

公知技术中，在进行油井生产时，必须用钢丝作业把堵塞器下入到“Y”形接头处，把井下测试管道堵塞住，再进行开泵生产。而在停产进行井下修井作业时，必须利用钢丝作业把堵塞器起出井筒，才能进行修井作业。在目前油田生产状况下，频繁的进行这样的钢丝作业不仅占据了大量的作业时间，而且大大减少了油井的正常生产时间。所以为了减少钢丝作业的工作量，需要寻找一种能够减少钢丝作业的井下工具，为稳定和提高油田产量提供保障。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种在油井生产过程中可随时调整生产及修井作业，作业简单、方便、快捷且使用寿命长的油井电泵分采智能接头。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：油井电泵分采智能接头，其特征在于：包括采油半体和测井半体，所述两半体通过对拉螺栓连接固定，在采油半体内设置电泵采油通道，在测井半体内上部设置原油生产和井下作业混合通道，下部设井下作业测井通道，所述原油生产和井下作业混合通道、井下作业测井通道与电泵采油通道大致呈“Y”型连接，在电泵采油通道下部连接有活塞外壳，其内安装有一活塞机构和弹性连杆机构，在井下作业测井通道和电泵采油通道的交汇处设有一可上下开启的密封板机构，该密封板机构通过支杆、弹性连杆机构与活塞机构连接；

在油井生产状态，原油在电泵作用下向上流动，推动活塞机构向上移动，活塞机构驱动弹性连杆机构，弹性连杆机构驱动密封板向下移动，密封板机构移至井下作业测井通道并将井下作业测井通道密封，使原油通过电泵采油通道、原油生产和井下作业混合通道到达上部井口；在油井停产状态，原油向上流动停止，活塞机构在下部复位弹簧的作用下，向下移动回到原位，活塞机构带动弹性连杆机构下移，弹性连杆机构驱动密封板机构向上移动而开启，密封板机构移至井下作业测井通道和电泵采油通道交汇处靠近电泵采油通道一侧，打开井下作业测井通道。

本发明还可以采用如下技术措施：

所述采油半体和测井半体通过对拉螺栓连接固定，两半体的接触面采用密封圈密封，采油半体和测井半体应选用相同材质的材料制作。

所述活塞机构通过其装有减震弹簧的弹性拉杆机构与支杆连接，活塞机构包括：活塞、万向接头、半圆挡圈和限位半圆挡圈；所述活塞下端设有弹簧悬挂销钉与复位弹簧连接。在密封板机构与对应的井下作业通道处还设置一密封台阶，密封板与密封台阶接口处加工成15-45°导角。

所述密封板机构包括：密封板、支杆、泄压孔、泄压销钉和压紧弹簧，密封板和支杆连接处可相对滑动，在密封板上设有泄压孔，泄压销钉及压紧弹簧设置在支杆下端，泄压销钉封闭泄压孔。

所述密封板选用脆性材料制作。

所述弹性连杆机构是由上接头、上短节、芯杆、下短节、下接头以及减震弹簧组成，上接头与密封板机构的支杆连接，下接头连接活塞上部的万向接头，芯杆可在上、下短节内上下滑动，减震弹簧安装在芯杆上。

所述弹性连杆机构是由上接头、上短节、芯杆、下短节、下接头以及减震弹簧组成，上接头与密封板机构的支杆连接，下接头连接活塞上部的万向接头，芯杆可在上、下短节内上下滑动，减震弹簧安装在芯杆上。

所述活塞机构的活塞设计呈六花瓣形，活塞上部设有万向接头。

本发明具有的优点和积极效果是：本实用新型利用电潜泵提供的液体压力和复位弹簧的拉力实现自动封闭或打开测井通道，即采油作业时能自动封闭测井通道，使原油由电潜泵直接举升到地面；停泵后能自动打开测井通道，可进行测井、修井等井下作业，它不需要常规循环形接头的钢丝绳作业。因此采用本智能接头不仅简化了作业程序、减少了作业工作量和测井作业对油井生产的影响，同时又能进一步节约作业费用，为降低油田的开发成本、稳定和提高油田产量提供了保障。此外，由于本智能接头采用了弹性连杆机构，可实现采油和测井同时作业，如图3所示：在测井工具由测井通道下到井内预定位置时，常规堵塞器正好坐在堵塞器坐短节内的堵塞器悬挂台阶上，开泵采油时活塞上移带动密封板转动，当密封板与堵塞器接触后停止动作，此时活塞继续上移，压缩弹性连杆机构，直至活塞到达上限位置，这样就实现了采油和测井同时作业。此外，本实用新型结构设计简单、合理，具有较长的使用寿命和广阔的市场发展前景。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；(处于电泵停泵状态，可进行测井)

图2是本发明处于采油和测井同时作业状态示意图；

图3是本发明处于采油状态示意图；

图4是本发明密封板机构示意图；

图5是本发明弹性连杆机构示意图；

图6是本发明活塞机构示意图。

图中：

1-1原油生产和井下作业混合通道、1-2井下作业测井通道、2电泵采油通道、3测井半体、4采油半体、5密封板机构、5-1密封板、5-2泄压孔、5-3密封台阶、5-4压紧弹簧、5-5泄压销钉、5-6支杆、6堵塞器座短节、7弹性连杆机构、7-1上接头、7-2上短节、7-3芯杆、7-4下短节、7-5下接头、7-6减震弹簧、8活塞外壳、9活塞机构、9-1万向接头、9-2半圆挡圈、9-3活塞、9-4限位半圆挡圈、9-5弹簧悬挂销钉、10复位弹簧、11短节、12堵塞器、

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1-图6，油井电泵分采智能接头，包括采油半体4和测井半体3，所述两半体通过对拉螺栓连接固定，两半体的接触面采用密封圈13密封，采油半体和测井半体应选用相同材质的材料制作。在采油半体4内设置电泵采油通道2，在测井半体3内设置原油生产和井下作业混合通道1-1，下部设置井下作业测井通道1-2，原油生产和井下作业混合通道1-1、井下作业测井通道1-2与电泵采油通道2大致呈“Y”型连接，在电泵采油通道和井下作业测井通道1-2的交汇处通过角支点设置一密封板机构5，在密封板机构与对应的井下作业测井通道1-2处还设置一密封台阶5-3，为便于密封，密封板机构5与密封台阶5-3接口处加工成15-45°导角，这里优选导角为30°。所述密封板机构5包括：密封板5-1、支杆5-6、泄压孔5-2、泄压销钉5-5和压紧弹簧5-4，密封板和支杆连接处可相对滑动，在密封板上设有泄压孔，泄压销钉及压紧弹簧设置在支杆下端，泄压销钉封闭泄压孔，密封板可围绕角支点转动；电泵采油通道2内上部安装有一弹性拉杆机构7，该弹性连杆机构向下延伸至活塞外壳内，它主要由上接头7-1、上短节7-2、芯杆7-3、下短节7-4、下接头7-5及减震弹簧7-6组成，所述弹性连杆机构通过上接头7-1与密封板机构支杆5-6的销轴连接，下端通过下接头7-5与活塞机构9的万向接头9-1销轴连接，密封板5-1可在电泵采油通道2内自由摆动，实现密封板5-1与活塞机构9的柔性连接；电泵采油通道2下部连接有活塞外壳8，其内设置活塞机构9，活塞外壳下部连接有短节11，活塞机构下部与设置在短节11内的复位弹簧10连接；所述活塞机构9包括：活塞9-3、万向接头9-1、半圆挡圈9-2和限位半圆挡圈9-4。万向接头9-1可绕轴向360度自由旋转，它由两半圆结构的半圆挡圈9-2限位固定，这样的结构可实现活塞9-3的自由转动而不会影响其它机构的工作。活塞9-3的活塞设计呈六花瓣形，为了增加过流面积可设计成内、外流道。

在油井生产状态，活塞9-3在原油生产压力作用下可向上移动，并拉伸复位弹簧10，同时经弹性连杆机构7推动支杆5-6转动，带动密封板5-1下移直至将井下作业测井通道1-2封闭，此时如果活塞9-3还继续上移，就会压缩弹性拉杆机构7(见图3)；在油井停产状态，活塞9-3在复位弹簧10作用下下移，经弹性连杆机构7拉动支杆5-6转动，首先将泄压销钉5-5拉起进行泄压，密封板5-1上部油压力减小到足够小时，支杆5-6继续转动并打开密封板5-1，使井下作业测井通道1-2与原油生产和井下作业混合通道1-1连通，直至活塞9-3回到原来位置(见图1)。如果要求一边采油一边测井，则应在停止采油状态时下入堵塞器12(见图2)，然后开泵采油，为防止密封板5-1动作时破坏电泵电缆，堵塞器12位置应在智能接头的电泵采油通道2和井下作业测井通道1-2的交汇处，用堵塞器12挡住密封板5-1，所以要求弹性连杆机构7要有充足的压缩弹性，在密封板5-1停止移动时由弹性连杆机构7吸收活塞9-3继续上移所产生的推力。所述密封板5-1选用脆性材料制作，本实施例中密封板优选铸铁材料制作，以防发生意外事故密封板打不开时，可用较大的冲击力将其击碎。

本油井电泵分采智能接头所有涉及与外接工具的连接均采用标准油管螺纹扣。

当然本发明也不局限于此，如：

a原油生产和井下作业混合通道1-1和井下作业测井通道1-2也可采用同轴不同径设置。

b密封板机构5的泄压装置可去掉(包括泄压孔5-2、压紧弹簧5-4、泄压销钉5-5等)，另在电泵采油通道2内复位弹簧10的下部也可采用设置一单流阀的技术方案，并在单流阀阀芯上设置泄油孔用以控制泄油流量，保证泄油时电泵不反转，且对采油作业不产生影响；此方案最好在活塞9-3的上部设置泄油通道，并在泄油通道内设单流阀，防止泄油时作用在活塞9-3上的原油压力过大而损坏其它零件。

c弹性连杆机构7的形式可改变，如减震弹簧7-6的位置；但其目的都是实现弹性连杆机构含有足够的压缩弹性和拉伸弹性。

本发明的工作原理为：

在油井生产状态，电泵抽油生产，原油在电泵作用下向上流动，推动活塞机构9向上移动，活塞机构9经弹性连杆机构7推动支杆5-6转动，从而驱动密封板5-1向下移动直至将井下作业测井通道1-2密封，使原油通过电泵采油通道2进入原油生产和井下作业混合通道1-1直接被举升到地面井口；当密封板5-1到达密封位置后，活塞9-3还应继续向上移动一段距离，此时弹性拉杆机构7被压缩，并保持对密封板机构5有一定的压力，此外，采油作业时活塞9-3可能会上下震动，弹性拉杆机构7能吸收震动，保护密封板机构5。如果是采油、测井同时作业，由于弹性拉杆机构7有足够的压缩行程，密封板5-1的转动行程可以很小，且密封板5-1的压力也很小，不会对采油测井同时作业产生影响。

在油井停产状态，原油向上流动停止，活塞9-3在下部复位弹簧10的作用下，向下移动，拉动弹性连杆机构7并使其伸长，当弹性连杆机构7伸长到极点时就拉动支杆5-6转动，支杆5-6首先将泄压销钉5-5拉起进行泄压，当密封板5-1上部原油压力减小到某一极限时，支杆5-6继续转动并打开密封板5-1，使井下作业测井通道1-2与原油生产和井下作业混合通道1-1连通，直至活塞9-3回到原来位置。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的发明内容和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种油井电泵分采智能接头，其特征在于：包括采油半体和测井半体，所述两半体通过对拉螺栓连接固定，在采油半体内设置电泵采油通道，在测井半体内上部设置原油生产和井下作业混合通道，下部设井下作业测井通道，所述原油生产和井下作业混合通道、井下作业测井通道与电泵采油通道大致呈“Y”型连接，在电泵采油通道下部连接有活塞外壳，其内安装有一活塞机构和弹性连杆机构，在井下作业测井通道和电泵采油通道的交汇处设有一可上下开启的密封板机构，该密封板机构通过支杆、弹性连杆机构与活塞机构连接；

在油井生产状态，原油在电泵作用下向上流动，推动活塞机构向上移动，活塞机构驱动弹性连杆机构，弹性连杆机构驱动密封板机构向下移动，密封板机构移至井下作业测井通道并将井下作业测井通道密封，使原油通过电泵采油通道、原油生产和井下作业混合通道到达上部井口；在油井停产状态，原油向上流动停止，活塞机构在下部复位弹簧的作用下，向下移动回到原位，活塞机构带动弹性连杆机构下移，弹性连杆机构驱动密封板机构向上移动而开启，密封板机构移至井下作业测井通道和电泵采油通道交汇处靠近电泵采油通道一侧，打开井下作业测井通道。

2.根据权利要求1所述的油井电泵分采智能接头，其特征在于：所述采油半体和测井半体的接触面采用密封圈密封，采油半体和测井半体应选用相同材质的材料制作。

3.根据权利要求1所述的油井电泵分采智能接头，其特征在于：所述活塞机构通过其装有减震弹簧的弹性拉杆机构与支杆连接，活塞机构包括：活塞、万向接头、半圆挡圈和限位半圆挡圈；所述活塞下端设有弹簧悬挂销钉与复位弹簧连接。

4.根据权利要求1所述的油井电泵分采智能接头，其特征在于：在密封板机构与对应的井下作业通道处还设置一密封台阶，密封板与密封台阶接口处加工成15-45°导角。

5.根据权利要求1所述的油井电泵分采智能接头，其特征在于：所述密封板机构包括：密封板、支杆、泄压孔、泄压销钉和压紧弹簧，密封板和支杆连接处可相对滑动，在密封板上设有泄压孔，泄压销钉及压紧弹簧设置在支杆下端，泄压销钉封闭泄压孔。

6.根据权利要求1所述的油井电泵分采智能接头，其特征在于：所述密封板选用脆性材料制作。

7.根据权利要求1所述的油井电泵分采智能接头，其特征在于：所述弹性连杆机构是由上接头、上短节、芯杆、下短节、下接头以及减震弹簧组成，上接头与密封板机构的支杆连接，下接头连接活塞上部的万向接头，芯杆可在上、下短节内上下滑动，减震弹簧安装在芯杆上。

8.根据权利要求1所述的油井电泵分采智能接头，其特征在于：所述活塞机构的活塞设计呈六花瓣形，活塞上部设有万向接头。

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