CN101806200B - 一种用于完井的层间多级控制阀 - Google Patents

Abstract

用于分层采油的层间多级控制阀，应用于石油修井施工中。上接头下部固定有下液压接头；内套与上接头连接，内套上有三排泄流孔；上接头下端与上缸套连接，在上缸套下部有液体通道，上缸套与内套之间形成环形空间。在上缸套与内套之间的环形空间内有活塞、卡簧套和卡簧；上缸套下端连接下缸套，下缸套与内套之间形成环形空间；下缸套下端连接底座。底座有液流通道，内套下端连接下接头；在上接头下部外壁固定有液压管和上液压接头。效果是：能控制井下多油层生产，完成有级流量控制，从而更好的根据油层压力、温度参数调节流量，实现分层采油。

Description

一种用于完井的层间多级控制阀

技术领域

本发明涉及石油采油技术领域，特别涉及一种修井施工中的井下多级控制阀装置。

背景技术

在油井分层采油过程中，层间控制阀是完井系统的核心部件、关键装置和最终执行装备，其主要作用在于连通或断开油管与环空之间的联通，从而控制井下流体进入井筒。

目前，油田作业中使用的滑套用途主要是找水、堵水，通过电缆下入的方式控制。专利98235710.9介绍了一种油井找水、堵水的滑套装置。该装置的滑套上部和下限位体内都设计有弹簧爪，与井下工具配套下入对应层段后，用电缆将开关控制器下入，在地面对开关控制器供电，撑开开关控制器的对接爪，使之与滑套上端部弹簧爪相配，供电后上提电缆，滑套上行，开关器打开，油套管连通；将开关控制器的对接爪收缩并下放，撑开对接爪，使之与下限位体上的弹簧爪相配，上提电缆，滑套下行，开关器关闭，封堵相应层段。专利94204743.5介绍了一种抽油机井滑套式找水堵水联作装置，该装置由滑套堵水器和开关仪组成。滑套堵水器置于井下，开关仪为地面控制的电动开关仪。操作时把开关仪采用电缆下入开关仪和配套工具的方式，通过上提和下放的方式打开和关闭滑套堵水器，实现堵水功能。

上述两种方式都需要停止油井正常生产，并采用下入电缆的方式，增加了作业时间，且只用于找水和堵水。本发明中的井下层间控制阀与地面之间通过下入油套管环空之间的两根¹/₄″的液压管线连接，通过地面打压控制井下层间控制阀的工作状态，因而可以在不停止生产的情况下井身结构重配，精确控制井下流体的流动，从而节省了作业时间。本发明中的层间控制阀主要用于油井的分层开采与合采，且可以用于油层堵水

发明内容

本发明的目的是：提供一种用于完井的层间多级控制阀，达到在不停止生产的情况下改变井下流动状态，准确控制井下流体的流动。

本发明采用的技术方案是：用于完井的层间多级控制阀，主要由上接头、下液压接、内套、上缸套、卡簧套、卡簧、活塞、下缸套、底座、挡环、下接头、上液压接头和液压管组成，上接头上部和下接头下部有螺纹，能直接与油管相连。其特征在于：上接头下部外壁有垂直向下的液压通道，液压通道上部固定有下液压接头。内套连接在上接头下端内螺纹上；内套为圆筒状，内套上有三排泄流孔，并且从下往上每排泄流孔的直径逐渐增加，即相应的泄流面积增加；在上缸套下部有液体通道。在上接头下端外螺纹上连接有上缸套，上缸套与内套之间形成环形空间；上缸套与内套之间的环形空间上端与上接头的液压通道相通；在上缸套与内套之间的环形空间内有活塞，活塞为圆筒状，活塞的上端通过卡簧套固定有卡簧；卡簧套、卡簧和活塞成一个整体，是整个多级控制阀的移动部件，能在上缸套与内套之间的环形空间内上下滑动；上缸套内壁有环形沟槽，卡簧外端进入上缸套内壁的沟槽内能使卡簧套、卡簧和活塞整体位置锁定，通过地面液压力推动才能移动。活塞上面有通孔，当其上下移动到一个沟槽位置时，活塞上面的通孔与内套上的一排泄流孔对应，使液体流出并通过上缸套下部液体通道入井筒，变化活塞位置就相应改变进液量。

在上缸套下端外螺纹连接有下缸套，下缸套与内套之间形成环形空间；在下缸套的下端有内螺纹，下缸套下端内螺纹连接有底座，底座套在内套外壁上；底座有液压流道，底座液压流道的上端与在内套下端外螺纹连接下接头；在底座与下接头之间有环形挡环，挡环套在内套的外壁上；在上接头下部外壁固定有液压管，液压管上端连接有上液压接头，液压管下端与环形空间联通。从上液压接头进入的高压液体通过液压管能进入环形空间内，并能推动活塞移动。

用于分层采油的层间多级控制阀的工作过程：

参阅图1A、图1B和图1C。图1A、图1B和图1C是泄流面积最大时的工作状态示意图。当通过上液压接头12打压时，推动活塞7上移，与活塞7相连的卡簧6从一个沟槽移动至另一个沟槽，活塞7上的通孔与相应内套3上的通孔相通，自下而上内套3泄流孔直径逐渐增大，泄流面积逐渐增大，进液量增加。

参阅图2A、图2B和图2C。图2A、图2B和图2C是全关时的工作状态示意图。当通过下液压接头2打压时，活塞7相应下移，泄流面积逐渐减小，最终关闭。

用于分层采油的层间多级控制阀的使用方法：该油井有两个油层：上部油层和下部油层。在上部油层和下部油层段各安装有一个液控驱动滑套。主控室对井下监测系统所测量到的井下信息进行分析和模拟后，根据结果控制地面的液压控制装备，从而控制井下的两个滑套执行动作，以达到控制井下流体流动的目的。

当需要减小泄流面积或关闭时，从地面给上液压通道打压，活塞在液压力的作用下下移，活塞上通孔与内套直径小的孔连通，到最底部时关闭全闭流量。需要增大泄流面积时，从地面给下液压通道打压，活塞在液压力的作用下上移，活塞上通孔与内套直径较大的孔连通。在上述两种情况下，从地面的压力表的变化可以判断滑套是否到达指定位置。在滑套到达制定位置后，逐渐卸去打压通道的压力，活塞在卡簧作用下可以保持在指定位置不再滑动。

本发明的有益效果：本发明用于完井的层间多级控制阀，在地面通过液压管线打压驱动滑套动作，在不停止生产的情况下改变井下流动状态，从而达到控制井下多油层生产的目的。本发明除了可以进行开关控制，还可完成有级流量控制，从而更好的根据油层压力温度参数调节流量，延长油井寿命，提高产液效率。另外，滑套结构简单，安装方便的优点。

本发明能用于对井下独立的油层、水层、气层进行开关控制。

部油层和下部油层。通过此种功能，能实现上部油层和下部油层的独立开采或合采。另外，在油层出水时，能控制滑套关闭该油层实现堵水的目的。

附图说明

图1A、图1B和图1C是本发明用于完井的层间多级控制阀泄流面积最大时的工作状态示意图。

图2A、图2B和图2C是用于完井的层间多级控制阀全关时的工作状态示意图

图中，1.上接头，2.下液压接头，3.内套，4.上缸筒，5.卡簧套，6.卡簧，7.活塞，8.下缸套，9.底座，10.挡环，11.下接头，12.上液压接头，13.液压管。

具体实施方式

实施例1：以一个用于完井的层间多级控制阀为例，对本发明作进一步详细说明。

参阅图1A、图1B和图1C。本发明用于完井的层间多级控制阀，主要由上接头1、下液压接头2、内套3、上缸筒4、卡簧套5、卡簧6、活塞7、下缸套8、底座9、挡环10、下接头11、上液压接头12和液压管13组成。上接头1上部和下接头11下部有外螺纹，能直接与油管相连。

上接头1下部外壁上有环形柱状凸起，在环形柱状凸起上垂直向下有一个液压通道，液压通道上部固定有一个下液压接头2；内套3连接在上接头1下端内螺纹上；内套3为圆筒状，内套3上有三排泄流孔，并且从下往上每排泄流孔的直径逐渐增加，每排有4个泄流孔，最下排泄流孔的直径为2毫米；中间一排泄流孔的直径为3毫米；最下一排泄流孔的直径为20毫米。

在上缸套4下部有液体通道，液体能流入井筒内。在上接头1下端外螺纹上连接有一个上缸套4，上缸套4与内套3之间形成环形空间；上缸套4与内套3之间的环形空间上端与上接头1的液压通道相通。在上缸套4与内套3之间的环形空间内有一个活塞7，活塞7为圆筒状，活塞7的上端通过卡簧套5固定有卡簧6；卡簧套5、卡簧6和活塞7成一个整体，上缸套4内壁有环形沟槽，活塞7上面有一排六个通孔。

在上缸套4下端外螺纹连接有下缸套8，下缸套8与内套3之间的环形空间。在下缸套8的下端有内螺纹，下缸套8下端内螺纹连接有底座9，底座9套在内套3外壁上；底座9有一个液压流道，底座9液压流道的上端与在内套3下端外螺纹连接下接头11；在底座9与下接头11之间有环形挡环10，挡环10套在内套3的外壁上；在上接头1下部外壁固定有液压管13，液压管13上端连接有一个上液压接头12，液压管13下端与环形空间联通。

Claims (1)

1.一种用于完井的层间多级控制阀，主要由上接头(1)、下液压接头(2)、内套(3)、上缸套(4)、卡簧套(5)、卡簧(6)、活塞(7)、下缸套(8)、底座(9)、环形挡环(10)、下接头(11)、上液压接头(12)和液压管(13)组成，上接头(1)上部和下接头(11)下部有螺纹；其特征在于：上接头(1)下部外壁有垂直向下的液压通道，液压通道上部固定有下液压接头(2)；内套(3)连接在上接头(1)下端内螺纹上；内套(3)为圆筒状，内套(3)上有三排泄流孔，并且从下往上每排泄流孔的直径逐渐增加；在上缸套(4)下部有液体通道；在上接头(1)下端外螺纹上连接有上缸套(4)，上缸套(4)与内套(3)之间形成环形空间；上缸套(4)与内套(3)之间的环形空间上端与上接头(1)的液压通道相通；在上缸套(4)与内套(3)之间的环形空间内有活塞(7)，活塞(7)为圆筒状，活塞(7)的上端通过卡簧套(5)固定有卡簧(6)；卡簧套(5)、卡簧(6)和活塞(7)成一个整体，上缸套(4)内壁有环形沟槽，活塞(7)上面有通孔；

在上缸套(4)下端外螺纹连接有下缸套(8)，下缸套(8)与内套(3)之间形成环形空间；在下缸套(8)的下端有内螺纹，下缸套(8)下端内螺纹连接有底座(9)，底座(9)套在内套(3)外壁上；底座(9)有液压流道，底座(9)液压流道的上端与下缸套(8)和内套(3)之间的环形空间下端连通；内套(3)下端外螺纹连接下接头(11)；在底座(9)与下接头(11)之间有环形挡环(10)，环形挡环(10)套在内套(3)的外壁上；在上接头(1)下部外壁固定有液压管(13)，液压管(13)上端连接有上液压接头(12)，液压管(13)下端与下缸套(8)和内套(3)之间形成的环形空间联通。

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