CN103174399B - 一种多压力层系油气开发的井下自动控制滑套装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多压力层系油气开发的井下自动控制滑套装置，其特征在于：它包括内管、外管、活塞、上法兰、下法兰和压力控制装置；内管、外管和活塞的中部均设有一径向槽口，内管的下端外壁周向设有一定位台阶，内管定位台阶的径向设有一连通孔；外管的径向槽口下端内壁设有一圈定位台阶，外管两端内壁设有一圈内凸缘，外管两端外壁分别设有一圈外凸缘，且通过螺栓连接上法兰和下法兰；活塞的底部设有一圈下定位台阶；下定位台阶位于内管的定位台阶与外管的定位台阶之间；活塞上部外壁上设有一圈上定位台阶，上定位台阶与外管的内凸缘之间设有压力控制装置；上、下法兰提供螺纹连接油管。本发明可以广泛应用于油气田开发过程中，特别是多个不同油气压力产层的开发过程。

Description

一种多压力层系油气开发的井下自动控制滑套装置

技术领域

本发明涉及一种油气钻完井和油气开采装置，特别是关于一种多压力层系油气开发的井下自动控制滑套装置。

背景技术

油气田开发过程中为了减少投资费用，一口生产井常需兼顾多个产层的开发。当投入生产的各个产层压力差别较大时，高压产层油气容易倒入低压产层，导致井口没有返出，严重影响产量。为了避免压力体系差异形成的多层系油气开发互窜对油气产量的影响，通常采用机械滑套或者液压滑套(智能完井)实现不同压力层系的开发。以两层系开发的油井为例，如图3所示，假设下层为高压产层8，上层为低压产层9，为了防止高压向低压的互窜，一般先期开发要求关闭低压层滑套10，单独生产高压层，随着高压层的生产，压力逐渐衰竭并达到低压层压力时，再打开低压层滑套，进行多层的合采。通常机械滑套的开关控制是由钢丝作业或者连续油管实现开关动作，对于深井或大斜度井，钢丝作业和连续油管实施的难度和风险增加，甚至难以实现。液压滑套则可以通过事先随滑套安装的液压管线进行远程控制，这种操作模式可适用于深井和大斜度井，但是在前期安装液压管线，尤其是穿越封隔器时，一方面占用工时，另外也增加完井工具的复杂性和风险点，而且实际生产过程中，滑套的调整次数很少，为这样一套结构配备复杂的液压控制系统不是一种最优的选择。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种不需要安装液压管线和专门的机械操作，仅依靠井压力和自身的结构来实现多压力层系开发的井下自动控制滑套装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种多压力层系油气开发的井下自动控制滑套装置，其特征在于：它包括内管、外管、活塞、上法兰、下法兰和压力控制装置；所述内管、外管和活塞的中部均设置有一径向槽口，所述内管的下端外壁周向设有定位台阶，所述定位台阶底部的所述内管上径向设置有一连通孔；所述外管的径向槽口的下端内壁设置有一圈定位台阶，所述外管两端内壁分别设置有与内管连接的一圈内凸缘，外管两端外壁分别设置有一圈外凸缘，外管两端外凸缘通过螺栓连接上法兰和下法兰；活塞的底部具有一圈下定位台阶，所述下定位台阶位于所述内管的定位台阶与外管的定位台阶之间；活塞的上部外壁上设置有一圈上定位台阶，上定位台阶与外管的内凸缘之间设置有压力控制装置；上法兰上部设置有用于与油管连接的外螺纹，下法兰下部设置有用于与油管连接的内螺纹。

所述压力控制装置为一设置在所述活塞上部的上定位台阶与所述外管内凸缘之间的复位弹簧。

所述压力控制装置是在内管、外管和活塞的上定位台阶之间预先充入的高压气体，该高压气体的压力稍高于低压产层的油气压力。

所述内管的外壁与外管的内凸缘径向焊接成一体。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明装置中设置了一活塞，活塞的底部周向设有下定位台阶，下定位台阶可以将活塞的行程限制在内管的定位台阶与外管的定位台阶之间，可以实现本发明装置开关状态，且与传统的液压滑套和机械滑套相比，不需要安装繁琐的液压管线，也无需配备专门的机械开关工具，降低了设备的复杂性和故障率。2、本发明装置通过在内管定位台阶的底部径向设置连通孔，可以根据地层压力的差异，将高压产层油气压力通过连通孔传递至活塞，并在压力控制装置的配合下，控制活塞在行程内的自由移动，进而实现本发明装置开关状态的自动切换，同时可以有效避免不同压力层系的干扰以及高低压产层的压力互窜，也不需要停产进行修井作业或油井干预作业，即可实现分采-合采生产模式的自动调整。3、本发明装置的压力控制装置可以根据实际情况采用不同驱动方式，诸如，复位弹簧或预充高压气体等使得压力控制实现方式更加灵活方便。4、本发明装置中上法兰顶端设置有外螺纹，下法兰底部设置有内螺纹，可以与常规油管进行快速的连接，现场安装程序简单。本发明可以广泛应用于油气田开发过程中，特别是多个不同油气压力产层的开发过程。

附图说明

图1是本发明装置打开示意图

图2是本发明装置关闭示意图

图3是本发明装置适用的分层系完井生产管柱示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括内管1、外管2、活塞3、上法兰4、下法兰5和压力控制装置6。

本发明内管1、外管2和活塞3的中部均设置有一径向槽口11、21、31。内管1的下端周向设有定位台阶12，并且在定位台阶12底部的内管1上径向设置有一连通孔13，与井内的压力相通。外管2的径向通孔21下端的内壁周向设有定位台阶22，活塞3的底部周向设有下定位台阶32，下定位台阶32可以将活塞3的行程限制在内管1的定位台阶12与外管的定位台阶22之间，当活塞3处于上位置时(如图2所示)，由于活塞壁的阻隔，内管1和外管2不连通，油管环空中的油气不能进入内管1；当活塞3处于下位置时(如图1所示)，内管1和外管2连通，油管环空中的油气可以进入内管1并向上通过油管举升到井口。活塞3的上部周向设有上定位台阶33，上定位台阶33与外管2的内凸缘23之间设置有作为压力控制装置6的复位弹簧。外管2两端内壁分别设置有与内管1连接的一圈内凸缘23，外管2两端外壁分别设置有一圈外凸缘24，外管2两端外凸缘24通过螺栓连接上法兰4和下法兰5。上法兰4上部设置有用于与油管7（如图3所示）连接的外螺纹41，下法兰5下部设置有用于与油管7连接的内螺纹51。

上述实施例中，内管1的外壁与外管2的内凸缘23径向通过焊接或者其它机械方式固定。

上述实施例中，压力控制装置6也可以采用其它结构方式，比如：在内管1、外管2和活塞3的上定位台阶33之间预先充入高压气体，该高压气体的压力稍高于低压产层的油气压力。

本发明工作时，包括以下步骤：

1、通过本发明上法兰4的外螺纹41和下法兰5的内螺纹51连接上、下两端的油管7；

2、如图2、图3所示，在生产初期，高压产层8的高压油气通过油管7进入采油井，高压油气通过连通孔13进入内管1和外管2之间的活塞腔，并推动活塞3的下定位台阶32向上运行，直至顶在外管的定位台阶22底部；此时由于活塞3的阻隔，高压油气无法通过内管1的径向槽口11窜入低压产层9，本发明装置处于关闭状态，实现高压产层的单独开采。

3、如图1、图3所示，随着高压产层8中油气的不断开采，油气压力不断下降，当高压产层8的油气压力低于作为压力控制装置6的复位弹簧或压缩空气的压力时，压力控制装置6会推动活塞3下行，直至到达内管1的定位台阶12，此时内管1、外管2和活塞3中部的径向槽口11、21、31彼此连通，此时本发明装置处于开启状态，实现高压产层8和低压产层9的合采。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种多压力层系油气开发的井下自动控制滑套装置，其特征在于：它包括内管、外管、活塞、上法兰、下法兰和压力控制装置；所述内管、外管和活塞的中部均设置有一径向槽口，所述内管的下端外壁周向设有定位台阶，所述定位台阶底部的所述内管上径向设置有一连通孔；所述外管的径向槽口的下端内壁设置有一圈定位台阶，所述外管两端内壁分别设置有与内管连接的一圈内凸缘，外管两端外壁分别设置有一圈外凸缘，外管两端外凸缘通过螺栓连接上法兰和下法兰；活塞的底部具有一圈下定位台阶，所述下定位台阶位于所述内管的定位台阶与外管的定位台阶之间；活塞的上部外壁上设置有一圈上定位台阶，上定位台阶与外管的内凸缘之间设置有压力控制装置；上法兰上部设置有用于与油管连接的外螺纹，下法兰下部设置有用于与油管连接的内螺纹。

2.如权利要求1所述的一种多压力层系油气开发的井下自动控制滑套装置，其特征在于：所述压力控制装置为一设置在所述活塞上部的上定位台阶与所述外管内凸缘之间的复位弹簧。

3.如权利要求1所述的一种多压力层系油气开发的井下自动控制滑套装置，其特征在于：所述压力控制装置为在内管、外管和活塞的上定位台阶之间预先充入的高压气体，该高压气体的压力稍高于低压产层的油气压力。

4.如权利要求1或2或3所述的一种多压力层系油气开发的井下自动控制滑套装置，其特征在于：所述内管的外壁与外管的内凸缘径向焊接成一体。