CN101358527B - 对接式电动找堵水装置 - Google Patents

Abstract

对接式电动找堵水装置，它涉及一种石油开采电动找堵水装置。针对现有电动找堵水装置要将电缆固定在千米多深的井下存在电缆易损伤，无法工作及电机在井下环境中作业，易造成损坏问题。对接杆主体上开有长槽、穿线孔和长孔，长孔内的导向块销轴与第一、二导向块铰接，第一、二导向块通过弹簧连接，上弹出杆与固装在长槽内壁上的第一销轴铰接，第一扭簧两端与长槽的内壁和上弹出杆固接，上弹出杆与下弹出杆通过第二销轴铰接，下弹出杆内固装有电机和减速器，减速器通过联轴器与对接套连接，对接套的对接孔的形状与井下堵水器的对接头的形状相匹配。本发明具有避免电缆的损伤，电机不用在油液环境中工作的优点，确保了装置能正常工作。

Description

对接式电动找堵水装置

技术领域

本发明涉及一种石油开采电动找堵水装置。

背景技术

在油井开采的后期由于含油量减小，需注水驱油开采，这样就使油层含水量增大。为了增加产量、提高出油率、实现控水稳油，通过找堵水装置对各个油层进行分层找堵水。在现有堵水技术中，如公开号为CN 1554855A、公开日为2004年12月15日、名称为“一种油井找水堵水方法”的中国专利申请公开了一种能接收地面压力信号的压控开关器的堵水管柱，通过地面增压设备对各层压控开关器发出与其“开”、“关”相对应的压力信号从而控制压控开关器的打开或关闭，实现找水堵水。该堵水管柱由于需要压控开关器随油管下井，对这个装置的密封性要求高，且在下井过程中易对设备造成损坏，可靠性较差，实用性不强。其它的电动找堵水技术的方法还在探索之中，现有的电动找堵水装置普遍存在一个问题：即大多数电动找堵水装置均通过电缆为千米多深的井下设备提供电力和信号，需要将电缆固定在井下，这样电缆很容易损伤或断裂，从而造成整个装置无法工作，且无法维修，给油田带来很大经济损失，再加上装置中的电路和电机部分长期在井下高温、高压、强腐蚀的环境中易损坏使得整个装置在井下实际工作环境下很不可靠。

发明内容

本发明的目的是为解决现有电动找堵水装置需要将电缆固定在千米多深的井下，进而存在电缆易损伤或断裂，造成整个装置无法工作，且无法维修，给油田带来很大经济损失以及装置中的电机长期在井下高温、高压、强腐蚀的环境中作业，易造成损坏的问题，进而提供一种对接式电动找堵水装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的对接式电动找堵水装置，所述找堵水装置由对接杆、井下堵水器、电机、减速器、联轴器和对接套组成；所述对接杆包括对接杆主体、第一导向块、第二导向块、弹簧、导向块销轴、第一扭簧、上弹出杆、第一销轴、下弹出杆和第二销轴；所述井下堵水器包括上接头、阀座、下接头、垫块、对接头、丝杠螺母传动杆、滑动阀体、导向装置、定位销、轴套和接头座；所述阀座的上端和下端分别与上接头和下接头螺纹连接，阀座上端的上接头的台肩孔内装有垫块，阀座上设有轴向中心通孔和轴向通孔，所述轴向通孔内装有轴套，所述对接头通过接头座装在阀座的轴向通孔上端的台肩孔上，所述对接头和丝杠螺母传动杆制成一体，所述丝杠螺母传动杆的下端装在轴套内，所述丝杠螺母传动杆的下端与滑动阀体的上端螺纹连接，所述滑动阀体下端的轴向通孔的侧壁上和轴套的侧壁上相对应位置处分别设有阀口，所述轴套通过阀口与阀座的轴向中心通孔相通，所述导向装置装在下接头内，滑动阀体上端的轴套的内壁上固装有定位销；对接杆主体上沿长度方向开有与上弹出杆和下弹出杆相配合的长槽，所述长槽上端的对接杆主体上设有与长槽相通的穿线孔，长槽下端的对接杆主体上沿长度方向开有长孔，所述长孔内装有第一导向块和第二导向块，所述第一导向块的上端和第二导向块的上端与固定在长孔内壁上的导向块销轴铰接，第一导向块的下端和第二导向块的下端通过弹簧弹性连接，所述第一销轴固装在长槽上端的内壁上，所述上弹出杆的上端与第一销轴铰接，所述第一扭簧的一端与长槽的内壁固接，第一扭簧的另一端绕过第一销轴与上弹出杆固接，上弹出杆的下端与下弹出杆的上端通过第二销轴铰接，下弹出杆的下端腔内固装有电机，电机的动力输出轴与减速器的输入轴传动连接，减速器的输出轴通过联轴器与对接套的上端传动连接，对接套下端的对接孔的形状与井下堵水器的对接头的形状相匹配，所述上弹出杆上设有轴向中心孔，所述下弹出杆上设有内台肩孔；电机的工作是通过电缆的一端与地面控制器连接，电缆的另一端通过穿过对接杆主体上的穿线孔、上弹出杆上的轴向中心孔以及下弹出杆上的内台肩孔与电机的输入端连接实现的。

本发明的有益效果是：一、采用活动式的对接杆实现油井各层堵水机械部分阀口的开闭，对接杆可以被拉到地面上，不必将很长的电缆和油管一起固定在井下，避免了对电缆的损伤，保证了找堵水装置能正常工作。二、由于电机被封装在下弹出杆下端腔内，不用长期处在油液环境中，对密封性要求降低，且对接杆可以自由活动到地面，出现故障时方便维修。三、一个对接杆可重复与各个不同油层的堵水机械部分对接，只需一个电机和一套电路即可，成本大大降低。

附图说明

图1是本发明的对接式电动找堵水装置井下工作环境示意图，图2是对接杆50的主视剖视图，图3是对接杆主体5的左视图，图4是井下堵水器45的主视剖视图，图5是图4的A-A剖视图，图6是本发明的对接式电动找堵水装置的对接结构示意图，图7是本发明的对接式电动找堵水装置的对接杆50下到其它油层的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图2～图4及图6说明本实施方式，本实施方式的找堵水装置由对接杆50、井下堵水器45、电机1、减速器2、联轴器3和对接套4组成；所述对接杆50包括对接杆主体5、第一导向块6、第二导向块7、弹簧8、导向块销轴9、第一扭簧10、上弹出杆11、第一销轴12、下弹出杆13和第二销轴14；所述对接杆主体5为圆柱体，对接杆主体5上沿长度方向开有与上弹出杆11和下弹出杆13相配合的长槽16，所述长槽16上端的对接杆主体5上设有与长槽16相通的穿线孔17，长槽16下端的对接杆主体5上沿长度方向开有长孔18，所述长孔18内装有第一导向块6和第二导向块7，所述第一导向块6的上端和第二导向块7的上端与固定在长孔18内壁上的导向块销轴9铰接，第一导向块6的下端和第二导向块7的下端通过弹簧8弹性连接，所述第一销轴12固装在长槽16上端的内壁上，所述上弹出杆11的上端与第一销轴12铰接，所述第一扭簧10的一端与长槽16的内壁固接，第一扭簧10的另一端绕过第一销轴12与上弹出杆11固接，上弹出杆11的下端与下弹出杆13的上端通过第二销轴14铰接，下弹出杆13的下端腔内固装有电机1，电机1的动力输出轴与减速器2的输入轴传动连接，减速器2的输出轴通过联轴器3与对接套4的上端传动连接，对接套4下端的对接孔19的形状与井下堵水器45的对接头20的形状相匹配，所述上弹出杆11上设有轴向中心孔22，所述下弹出杆13上设有内台肩孔23。本实施方式中的电机1为直流电机。

本实施方式中，电机1的工作是通过电缆21的一端与地面控制器24连接，电缆21的另一端通过穿过对接杆主体5上的穿线孔17、上弹出杆11上的轴向中心孔22以及下弹出杆13上的内台肩孔23与电机1的输入端连接实现的。

具体实施方式二：结合图4～图7说明本实施方式，本实施方式的井下堵水器45包括上接头25、阀座26、下接头27、垫块28、对接头20、丝杠螺母传动杆29、滑动阀体30、导向装置31、定位销32、轴套33和接头座34；所述阀座26的上端和下端分别与上接头25和下接头27螺纹连接，阀座26上端的上接头25的台肩孔内装有垫块28，阀座26上设有轴向中心通孔35和轴向通孔36，所述轴向通孔36内装有轴套33，所述对接头20通过接头座34装在阀座26的轴向通孔36上端的台肩孔上，所述对接头20和丝杠螺母传动杆29制成一体，所述丝杠螺母传动杆29的下端装在轴套33内，所述丝杠螺母传动杆29的下端与滑动阀体30的上端螺纹连接，所述滑动阀体30下端的轴向通孔的侧壁上和轴套33的侧壁上相对应位置处分别设有阀口39，所述轴套33通过阀口39与阀座26的轴向中心通孔35相通，所述导向装置31装在下接头27内，滑动阀体30上端的轴套33的内壁上固装有定位销32。本实施方式中采用滑动阀体30，阻力较小，且堵水效果良好。采用丝杠螺母传动杆29减速增力，可用于油层48和油管47间压差低于8MPa的各种环境，适应性强，此外，因丝杠螺母传动杆29本身具有自锁作用(通过定位销32)，无论阀口39处于打开或关闭状态均能自锁保持当前位置。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式的垫块28的横截面为半圆环形状，利于对接杆50的装入。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式的导向装置31的上端面为倾斜面，导向装置31位于上端倾斜面最低点处的侧壁上设有轴向长槽40，利于导向块的移动。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式的井下堵水器45还包括缓冲块41；所述缓冲块41的横截面半圆环形状，缓冲块41固装在阀座26上端的上接头25的台肩孔内，且缓冲块41与垫块28相对设置，缓冲块41的里侧壁为由上至下向缓冲块41的外侧壁倾斜的斜面42，在对接杆50下入井下堵水器45内时可起到缓冲的作用。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式的对接杆50还包括第二扭簧43和扭簧销轴44；所述扭簧销轴44与对接杆主体5上的长槽16的内壁固接，所述第二扭簧43的一端与对接杆主体5上的长槽16的内壁固接，第二扭簧43的另一端绕过扭簧销轴44与上弹出杆11固接，可增大对上弹出杆11的拉应力。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

本发明的工作过程是：在下油管47作业时，根据需要找堵水的油层48的位置(如图1所示)，将一定数量的井下堵水器45、封隔器46以及油管47串联在一起，放入井下，使井下堵水器45位于各油层48的射孔段，封隔器46置于各油层48的射孔段的两端，然后用高压泵车打压使封隔器46坐封，再将抽油机49与油管47连接后下至相应的位置处。

在油井找水、堵水期间，需要对井下堵水的滑动阀体30打开或关闭，试采各油层48油样，并对各油样的含水率进行取样化验，然后确定需堵水的油层段进行堵水采油。

当确定对某油层进行堵水时，将对接杆50从地面下至该油层。下降的距离由系在对接杆50端部的牵拉钢绳和油层深度决定，电缆21随牵拉钢绳一同下至井下所需的深度，电缆21在地面上的一端与地面控制器24连接。

对接杆50的弹出部分，即上弹出杆11和下弹出杆13由于弹簧8的作用而与油管47的内壁相贴，由于重力作用整个对接杆50将沿油管47的内壁缓慢下滑。减速器2通过联轴器3和对接套4与对接头20连接，提供扭矩。电机1通过电缆21供电和提供信号。

当对接杆50到达需要改变井下堵水器45状态的油层48时，井下堵水器45的导向装置31引导对接杆50到达恰当的位置，对接头20与对接杆50的对接套4对接(如图6所示)。同时，地面控制器24控制井下堵水器45使阀口39处于开启状态，电机1正转工作，丝杠螺母传动杆29旋转，而丝杠螺母传动杆29将电机1的旋转运动转换为直线运动推动滑动阀体30前进，堵住阀口39使其处于关闭状态。此时，电机1发生堵转，工作电流迅速增大，当堵转电流达到控制电路板预先设置的电流门槛值时，电机1断电停止工作并把堵转信号迅速反馈到井上地面控制器24，地面控制器24会马上发出阀口39关闭的报警信号，这样不但能起到保护电机1的作用，还能告知地面操作者井下的阀口39的工作状态，同时由于丝杠螺母传动杆29本身具有自锁作用(即通过定位销32自锁)，阀口39一旦关闭位置就会固定不变，达到完全堵水的目的。若堵水滑动阀体30工作前就处于关闭状态，电机1也会发生堵转，同时会发出阀口39已关闭的报警信号告知操作者不需再关闭阀口39。

当油层48含油量变高或者需要打开阀口39进行油样测定时，通信方式与上述打开方式相同，电机1反转，带动丝杠螺母传动杆29后退打开阀口39，井下堵水器45的工作状态由图6变为图7所示的状态，油液经阀口39从油层48流入油管47内。丝杠螺母传动杆29后退到位时被定位销32卡住限位，电机1也发生堵转，经控制电路处理后反馈到地面控制器24，地面控制器24发出阀口39完全打开的报警信号。

当滑动阀体30状态改变结束后，对接头20与对接杆50上的对接套4脱开，对接杆50被拉出。

对其它油层进行堵水时，需要将对接杆50拉出对接杆所在油层48的井下堵水器45，此时，第二导向块7与井下堵水器45的导向装置31的轴向长槽40脱开，同时第二导向块7弹回对接杆主体5的长槽16内，另一侧的第一导向块6弹出，接着松开地面牵拉钢绳使对接杆50缓慢下滑，当第一导向块6与导向装置31接触时，对接杆50被旋转180度(如图7所示位置)，第一导向块6沿着导向装置31的轴向长槽40移动，这样整个对接杆50将沿着油管47的侧壁下移到下面一油层48中。此时第一导向块6将弹回，第二导向块7弹出，对接过程同上述过程一样。

综上所述，采用本发明的对接式电动找堵水装置，只用一套对接杆便能在地面灵活对油井的不同油层进行堵水操作，使油水井始终处于最佳工作状态，提高油田的产油率。同时避免了可能对电缆造成的损伤，提高了找堵水装置的可靠性。

Claims (5)

1.一种对接式电动找堵水装置，所述找堵水装置由对接杆(50)、井下堵水器(45)、电机(1)、减速器(2)、联轴器(3)和对接套(4)组成；其特征在于：所述对接杆(50)包括对接杆主体(5)、第一导向块(6)、第二导向块(7)、弹簧(8)、导向块销轴(9)、第一扭簧(10)、上弹出杆(11)、第一销轴(12)、下弹出杆(13)和第二销轴(14)；所述井下堵水器(45)包括上接头(25)、阀座(26)、下接头(27)、垫块(28)、对接头(20)、丝杠螺母传动杆(29)、滑动阀体(30)、导向装置(31)、定位销(32)、轴套(33)和接头座(34)；所述阀座(26)的上端和下端分别与上接头(25)和下接头(27)螺纹连接，阀座(26)上端的上接头(25)的台肩孔内装有垫块(28)，阀座(26)上设有轴向中心通孔(35)和轴向通孔(36)，所述轴向通孔(36)内装有轴套(33)，所述对接头(20)通过接头座(34)装在阀座(26)的轴向通孔(36)上端的台肩孔上，所述对接头(20)和丝杠螺母传动杆(29)制成一体，所述丝杠螺母传动杆(29)的下端装在轴套(33)内，所述丝杠螺母传动杆(29)的下端与滑动阀体(30)的上端螺纹连接，所述滑动阀体(30)下端的轴向通孔的侧壁上和轴套(33)的侧壁上相对应位置处分别设有阀口(39)，所述轴套(33)通过阀口(39)与阀座(26)的轴向中心通孔(35)相通，所述导向装置(31)装在下接头(27)内，滑动阀体(30)上端的轴套(33)的内壁上固装有定位销(32)；对接杆主体(5)上沿长度方向开有与上弹出杆(11)和下弹出杆(13)相配合的长槽(16)，所述长槽(16)上端的对接杆主体(5)上设有与长槽(16)相通的穿线孔(17)，长槽(16)下端的对接杆主体(5)上沿长度方向开有长孔(18)，所述长孔(18)内装有第一导向块(6)和第二导向块(7)，所述第一导向块(6)的上端和第二导向块(7)的上端与固定在长孔(18)内壁上的导向块销轴(9)铰接，第一导向块(6)的下端和第二导向块(7)的下端通过弹簧(8)弹性连接，所述第一销轴(12)固装在长槽(16)上端的内壁上，所述上弹出杆(11)的上端与第一销轴(12)铰接，所述第一扭簧(10)的一端与长槽(16)的内壁固接，第一扭簧(10)的另一端绕过第一销轴(12)与上弹出杆(11)固接，上弹出杆(11)的下端与下弹出杆(13)的上端通过第二销轴(14)铰接，下弹出杆(13)的下端腔内固装有电机(1)，电机的动力输出轴与减速器(2)的输入轴传动连接，减速器(2)的输出轴通过联轴器(3)与对接套(4)的上端传动连接，对接套(4)下端的对接孔(19)的形状与井下堵水器(45)的对接头(20)的形状相匹配，所述上弹出杆(11)上设有轴向中心孔(22)，所述下弹出杆(13)上设有内台肩孔(23)；电机(1)的工作是通过电缆(21)的一端与地面控制器(24)连接，电缆(21)的另一端通过穿过对接杆主体(5)上的穿线孔(17)、上弹出杆(11)上的轴向中心孔(22)以及下弹出杆(13)上的内台肩孔(23)与电机(1)的输入端连接实现的。

2.根据权利要求1所述的对接式电动找堵水装置，其特征在于：所述垫块(28)的横截面为半圆环形状。

3.根据权利要求1所述的对接式电动找堵水装置，其特征在于：所述导向装置(31)的上端面为倾斜面，导向装置(31)位于上端倾斜面最低点处的侧壁上设有轴向长槽(40)。

4.根据权利要求1所述的对接式电动找堵水装置，其特征在于：所述井下堵水器(45)还包括缓冲块(41)；所述缓冲块(41)的横截面半圆环形状，缓冲块(41)固装在阀座(26)上端的上接头(25)的台肩孔内，且缓冲块(41)与垫块(28)相对设置，缓冲块(41)的里侧壁为由上至下向缓冲块(41)的外侧壁倾斜的斜面(42)。

5.根据权利要求1所述的对接式电动找堵水装置，其特征在于：所述对接杆(50)还包括第二扭簧(43)和扭簧销轴(44)；所述扭簧销轴(44)与对接杆主体(5)上的长槽(16)的内壁固接，所述第二扭簧(43)的一端与对接杆主体(5)上的长槽(16)的内壁固接，第二扭簧(43)的另一端绕过扭簧销轴(44)与上弹出杆(11)固接。

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