CN103075135A - 注水管补偿器 - Google Patents

Abstract

一种注水管补偿器，该注水管补偿器包括：止退部分，包括止退环、止推套；锁定部分，包括锁管芯、锁管、锁定接箍及锁定爪簧；及控制部分，包括锁管销钉、剪断销钉；一上接头下端内侧及外侧分别与所述锁管芯及止推套连接，所述止推套与所述锁管固定连接，所述锁管芯及所述锁管分别与所述锁定接箍的内侧及外侧连接；所述锁管压紧所述锁定爪簧至所述锁定接箍上，所述锁定接箍底部与一中心管固定连接，所述中心管外能够滑动地套设有悬挂短接，所述中心管底端固定有引斜接头；所述悬挂短接上端与所述锁定爪簧固定连接，下端与一外管固定连接，所述外管底部连接有下接头。

Description

注水管补偿器

技术领域

本发明属于油气田开发领城中分层注水技术所应用到的一种工具，用于补偿注水管柱因压力波动效应、温度变化效应造成的管柱伸缩量，防止封隔器自动解封，提高管柱工作可靠性的注水管补偿器。

背景技术

有很多油田为复杂断块油田，例如，具有油层埋藏深(2200～3700m)、高温(88℃～135℃)、层数多(单井平均层数为30层)、井段长(平均单井井段为400米)、储层非均质性强等特点的油田。分层注水开发使该油田的注水效果得到明显改善，但由于注水或停注造成管柱内压力波动、温度变化等因素的影响，引起管柱的伸长或缩短，使无支撑的水力压缩式封隔器产生上下蠕动，降低了封隔器的密封性和工作寿命。为消除管柱蠕动的影响，部分油田研究了注水管柱补偿器。现有的注水管柱补偿器其主要缺陷在于其内伸缩管伸长后暴露在井液中，外壁易腐蚀结垢，反复工作易造成密封圈损坏，密封性能下降。另外的现有的海上用的注水管道补偿器主要用于解决海上注水管道因风浪或船舶停靠造成相对摇摆或错位而破裂问题，不能用于井下注水管柱。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种注水管补偿器，解决管柱因管柱伸缩造成的封隔器漏失问题。

本发明的技术解决方案是：

一种注水管补偿器，其中，该注水管补偿器包括：

止退部分，包括止退环、止推套；

锁定部分，包括锁管芯、锁管、锁定接箍及锁定爪簧；及

控制部分，包括锁管销钉、剪断销钉；

一上接头下端内侧及外侧分别与所述锁管芯及止推套连接，所述止推套与所述锁管固定连接，所述锁管芯及所述锁管分别与所述锁定接箍的内侧及外侧连接；所述锁管压紧所述锁定爪簧至所述锁定接箍上，所述锁定接箍底部与一中心管固定连接，所述中心管外能够滑动地套设有悬挂短接，所述中心管底端固定有引斜接头；所述悬挂短接上端与所述锁定爪簧固定连接，下端与一外管固定连接，所述外管底部连接有下接头。

上述的注水管补偿器，其中，所述上接头下端外侧固定有所述止退环，所述止退环上套设有所述止推套，所述止推套上设有能够与所述止退环对应锁紧的锯齿形扣。

上述的注水管补偿器，其中，所述锁管与所述锁管芯外侧紧密滑动接触，且所述锁管与所述锁管芯之间对应所述锁管芯的导液孔处围成一腔室。

上述的注水管补偿器，其中，所述锁管底端经由一锁管销钉与所述锁定接箍固定；所述锁定爪簧经由一剪断销钉固定于所述锁定接箍外侧。

上述的注水管补偿器，其中，所述剪断销钉的剪断压差高于所述锁管销钉的剪断压差。

上述的注水管补偿器，其中，所述锁管与锁管芯之间、所述中心管与悬挂短接之间、所述下接头与外管之间分别设有多组密封结构。

上述的注水管补偿器，其中，所述密封结构为密封圈。

上述的注水管补偿器，其中，在所述止推套、锁管、悬挂短接及外管的最大位移范围内，所述密封圈保持密封封隔状态而不与外部井液接触。

由以上说明得知，本发明确实具有如下的优点：

本发明提供的一种井深4000米以内分层注水井的注水管柱补偿器，用来解决管柱因管柱伸缩造成的封隔器漏失问题，从而保护封隔器并延长其工作寿命。

本发明的注水管补偿器下井时由锁定部分保证内外管不会发生相对移动，不会中途遇阻坐封，工作时内外管相对滑动后，内管完全不与外部井液接触。全部密封圈均被锁管、悬挂短接、外管及下接头封闭在内，释放后不与外部井液接触。

本发明的注水管补偿器能够有效的实现管柱的伸缩补偿，减少了管柱漏失的情况，提高了管柱的运行可靠性，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的注水管补偿器较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明的一种注水管补偿器，该注水管补偿器包括：止退部分，包括止退环、止推套；锁定部分，包括锁管芯、锁管、锁定接箍及锁定爪簧；及控制部分，包括锁管销钉、剪断销钉；一上接头下端内侧及外侧分别与所述锁管芯及止推套连接，所述止推套与所述锁管固定连接，所述锁管芯及所述锁管分别与所述锁定接箍的内侧及外侧连接；所述锁管压紧所述锁定爪簧至所述锁定接箍上，所述锁定接箍底部与一中心管固定连接，所述中心管外能够滑动地套设有悬挂短接，所述中心管底端固定有引斜接头；所述悬挂短接上端与所述锁定爪簧固定连接，下端与一外管固定连接，所述外管底部连接有下接头。借此，本发明由锁定部分保证内外管不会发生相对移动，不会中途遇阻坐封，工作时内外管相对滑动后，内管完全不与外部井液接触。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

请参照图1所示，为本发明的注水管补偿器的较佳实施方式的结构示意图。如图所示，较佳的，该注水管补偿器包括：止退部分，包括止退环2、止推套3；通过止退部分的设置，能够使止推套3在被推至开启位置后，不再回复至原锁定位置，保证座封后的补偿器保持自由补偿状态。锁定部分，包括锁管芯4、锁管5、锁定接箍7及锁定爪簧9；通过锁定部分的设置，能够使补偿器在下井过成长内外管12不会发生相对移动，不会中途遇阻座封。而控制部分，包括锁管销钉6、剪断销钉8；控制部分与锁定部分配合，实现了上述下井作业中的锁定效果。

其中，一上接头1下端内侧及外侧分别与所述锁管芯4及止推套3连接，较佳的，上接头1与锁管芯4通过螺纹固定连接。另外，所述止推套3与所述锁管5固定连接，所述锁管芯4及所述锁管5分别与所述锁定接箍7的内侧及外侧连接；即如图所示的锁管5套设于所述锁管芯4的外侧，且锁定接箍7为与所述锁管芯4固定连接。所述锁管5压紧所述锁定爪簧9至所述锁定接箍7上，如图所示，所述锁定爪簧9套设于所述锁定接箍7外。所述锁定接箍7底部与一中心管11固定连接，所述中心管11外能够滑动地套设有悬挂短接10，所述中心管11底端固定有引斜接头13；即所述悬挂短接10能够在所述中心管11上锁定接箍7及引斜接头13限定的范围内滑动。所述悬挂短接10上端与所述锁定爪簧9固定连接，借此，当锁定爪簧9被压紧固定时，悬挂短接10也会被固定而不能滑动。其下端与一外管12固定连接，所述外管12套设于所述中心管11并延伸至中心管11底端外，其底部连接有下接头14，将中心管11包覆在内。

上述本发明的注水管补偿器，其较佳的实施例中，所述上接头1下端外侧固定有所述止退环2，所述止退环2上套设有所述止推套3，所述止推套3上设有能够与所述止退环2对应锁紧的锯齿形扣。当所述止推套3向上滑动，所述锯齿形扣就会逐渐靠近并且与所述止退环2对应卡合，当卡合后，止退环2便会固定在该位置上，而不再向下移动；此时锁管5也被固定至该位置上，其下端离开了锁定爪簧9的外周侧，不再压紧锁定爪簧9，锁定爪簧9能够随轴向的力而发生位移，实现了该补偿器的第一级解锁。

上述本发明的注水管补偿器，较佳的，所述锁管5与所述锁管芯4外侧紧密滑动接触，且所述锁管5与所述锁管芯4之间对应所述锁管芯4的导液孔处围成一腔室。即在锁管芯4上设有一导液孔，对应该导液孔的锁管5内侧形成有一腔室，在第一级解锁的过程中，可以通过内部加液压，使液体进入导液孔及该腔室中，由于轴向压力的作用，锁管5能够向上移动，推动所述止推套3向上移动，最后定位至解锁位置。该锁管5的向上移动也可以用其他方式实现，并不以此为限。

上述本发明的注水管补偿器，较佳的，所述锁管5底端经由一锁管销钉6与所述锁定接箍7固定；借此，所述锁管5在受到轴向力的作用而将发生位移时，该锁管销钉6限定了该轴向力的解锁极限值，即，当该轴向力超过该极限值时，锁管5剪断该锁管销钉6而开始轴向位移。另外，所述锁定爪簧9经由一剪断销钉8固定于所述锁定接箍7外侧，使悬挂短接10能够锁定在锁定接箍7上而不发生位移。

进一步的，在进行了第一级解锁后，使锁定爪簧9不再受到锁管5的压紧，如上所述的剪断销钉8将锁定爪簧9固定至锁定接箍7上，在改补偿器进行补偿前，由于下接头14与悬挂短接10相对的断面之间的压差，使下接头14手轴向力的作用而向下移动，并且带动与之固定连接的外管12和悬挂短接10，悬挂短接10向下位移的同时，带动锁定爪簧9向下位移，从而，当下接头14所受的轴向力达到能够剪断所受剪断销钉8的大小时，剪断销钉8被剪断，执行了第二级解锁；同时，悬挂短接10随着外管12向下位移，实现管道的轴向补偿。

上述本发明的注水管补偿器，较佳的，所述剪断销钉8的剪断压差高于所述锁管销钉6的剪断压差。从而使第一级解锁先，再进行第二级解锁，有利于保护该补偿器的结构安全。

上述本发明的注水管补偿器，较佳的实施方式中，所述锁管5与锁管芯4之间、所述中心管11与悬挂短接10之间、所述下接头14与外管12之间分别设有多组密封结构。较佳的，所述密封结构为密封圈。具体的，为了保证内管不与外界井液接触，所述锁管芯4的导液孔两侧均设有密封圈；所述悬挂短接10与中心管11接触的内侧面和与外管12接触的外侧面均设有密封圈；所述下接头14与所述外管12之间也设有密封圈，并且所述密封圈设置的位置为两接触面之间，并且密封圈所密封的两接触面若可以发生相对位移，则在位移的过程中密封圈始终不会脱离任何一个接触面，从而不会露出至外部与井液接触。较佳的，在所述止推套3、锁管5、悬挂短接10及外管12的最大位移范围内，所述密封圈保持密封封隔状态而不与外部井液接触。

如图1所示，现以本发明的一较佳的实施方式为例，说明本发明的注水管柱补偿器的具体结构特征和使用过程。

该具体实施方式中，其结构主要由止退部分：止退环2、止推套3；锁定部分：锁管芯4、锁管5、锁定接箍7、锁定爪簧9；控制部分：锁管销钉6、剪断销钉8；密封部分：硫化橡胶密封圈组成。下井时由锁定部分保证内外管12不会发生相对移动，不会中途遇阻坐封，工作时内外管12相对滑动后，内管完全不与外部井液接触。

其上接头1为27/8英寸油管母扣，与上部27/8英寸油管公扣相联，止退环2卡在上接头1的开槽里，锁管芯4与上接头及锁定接箍7为螺纹联接，止推套3与锁管5为螺纹联接，锁定接箍7与中心管11为螺纹联接，锁定爪簧9与悬挂短接10为螺纹联接，外管12通过螺纹上部与悬挂短接10联接，下部与下接头14联接，引斜接头13通过螺纹与上部中心管联接，锁定接箍7通过锁管销钉6及剪断销钉8分别与锁管5及锁定爪簧9固定，下接头14与下部27/8英寸油管母扣相联。

如上所述的本发明的较佳实施例，具体的，其工作过程如下：

将补偿器安装于分层注水管柱最上一级偏心配水器或封隔器以上一段距离部位，一般距井口1200m位置，其上接头1与上部油管螺纹连接，下接头14与下部油管螺纹连接。分层注水管柱下入井中设计位置后，先从管柱内正打压15-16MPa，封隔器胶筒轴向受压而扩张，密封油套环形空间，封隔器自锁并固定在某位置而坐封。在此过程中，管柱因坐封压差而伸长。继续向油管内加液压至18MPa，高压液从锁管芯4上导液孔进入到锁管5与锁管芯间腔室，推动锁管剪断锁管销钉6上行，锁定爪簧9失去外部约束，同时与锁管联接的止推套3上行后，止退环2进入到止推套上的锯齿形扣内，锁紧，继续打压至20MPa，受下接头14和悬挂短接10截面积差的液压作用，剪断销钉8被剪断，中心管11和外管12处于相对自由状态。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种注水管补偿器，其特征在于，该注水管补偿器包括：

止退部分，包括止退环、止推套；

锁定部分，包括锁管芯、锁管、锁定接箍及锁定爪簧；及

控制部分，包括锁管销钉、剪断销钉；

一上接头下端内侧及外侧分别与所述锁管芯及止推套连接，所述止推套与所述锁管固定连接，所述锁管芯及所述锁管分别与所述锁定接箍的内侧及外侧连接；所述锁管压紧所述锁定爪簧至所述锁定接箍上，所述锁定接箍底部与一中心管固定连接，所述中心管外能够滑动地套设有悬挂短接，所述中心管底端固定有引斜接头；所述悬挂短接上端与所述锁定爪簧固定连接，下端与一外管固定连接，所述外管底部连接有下接头。

2.如权利要求1所述的注水管补偿器，其特征在于，所述上接头下端外侧固定有所述止退环，所述止退环上套设有所述止推套，所述止推套上设有能够与所述止退环对应锁紧的锯齿形扣。

3.如权利要求1所述的注水管补偿器，其特征在于，所述锁管与所述锁管芯外侧紧密滑动接触，且所述锁管与所述锁管芯之间对应所述锁管芯的导液孔处围成一腔室。

4.如权利要求1所述的注水管补偿器，其特征在于，所述锁管底端经由一锁管销钉与所述锁定接箍固定；所述锁定爪簧经由一剪断销钉固定于所述锁定接箍外侧。

5.如权利要求4所述的注水管补偿器，其特征在于，所述剪断销钉的剪断压差高于所述锁管销钉的剪断压差。

6.如权利要求1所述的注水管补偿器，其特征在于，所述锁管与锁管芯之间、所述中心管与悬挂短接之间、所述下接头与外管之间分别设有多组密封结构。

7.如权利要求6所述的注水管补偿器，其特征在于，所述密封结构为密封圈。

8.如权利要求7所述的注水管补偿器，其特征在于，在所述止推套、锁管、悬挂短接及外管的最大位移范围内，所述密封圈保持密封封隔状态而不与外部井液接触。

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