CN103590796B - 定比例免投捞分层注水工艺管柱及免投捞定量配水器 - Google Patents

Abstract

一种定比例免投捞分层注水工艺管柱及免投捞定量配水器。为了克服现有分层注水管柱在深井、大斜度井、水平井中应用存在的投捞困难，无法满足注水需求等不足，本发明定比例免投捞分层注水工艺管柱的封隔器I、免投捞定量配水器I、封隔器Ⅱ、免投捞定量配水器Ⅱ、球座总成由上至下通过油管依次固定连接安装；免投捞定量配水器I位于注水层I，免投捞定量配水器Ⅱ位于注水层Ⅱ；封隔器I的上端通过油管与井口采油树连接；恒流配水装置的一端与注水管线连接，另一端与井口采油树连接。其有益效果是集分层注水、防返吐功能为一体，性能先进，且操作简便，省时省力，提高了管柱寿命，延长了水换作业周期，工艺管柱性能安全可靠。

Description

定比例免投捞分层注水工艺管柱及免投捞定量配水器

技术领域

本发明涉及一种注水井用的分层注水工艺管柱，尤其是涉及一种在深井、大斜度井、水平井中应用的定比例免投捞分层注水工艺管柱及免投捞定量配水器。

背景技术

在石油开发的各种工艺措施中，注水效果的好与坏，直接影响到采油开发的效果，也直接关系到稳产周期的长短和采出率的高低。特别是随着油田进入高含水开发后期，层间、层内矛盾突出，分层注水(简称分注)作为注水的主要技术手段，一直起着决定性的作用。

目前，分层注水工艺管柱普遍采用常规偏心配水或桥式偏心配注水分注管柱。该管柱通过钢丝作业进行测试和投捞水嘴调配注水量，满足一级两段或两级三段以上分层注水井的需求，达到了细分层注水、注够水、注好水及有效注水的目，在油田常规井中应用技术成熟，成功率高。但对于深井、大斜度井、水平井或结垢、腐蚀严重的分注井来说，实施油管偏心分注工艺由于受井况条件的限制，进行分层测试和更换水嘴时，投捞困难，钢丝投捞作业易出现卡、掉事故，投捞成功率低造成管柱寿命短，水换作业频繁，无法满足注水需求，且增加生产成本。

发明内容

为了克服现有分层注水管柱在深井、大斜度井、水平井中应用存在的投捞困难，钢丝投捞作业易出现卡、掉事故，投捞成功率低造成管柱寿命短，水换作业频繁，无法满足注水需求等不足，本发明提供一种定比例免投捞分层注水工艺管柱及免投捞定量配水器。该定比例免投捞分层注水工艺管柱尤其适用于深井、大斜度井、水平井的分层注水作业。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：定比例免投捞分层注水工艺管柱的封隔器Ⅰ、免投捞定量配水器Ⅰ、封隔器Ⅱ、免投捞定量配水器Ⅱ、球座总成由上至下通过油管依次固定连接安装；免投捞定量配水器Ⅰ位于注水层Ⅰ，免投捞定量配水器Ⅱ位于注水层Ⅱ；封隔器Ⅰ的上端通过油管与井口采油树连接；恒流配水装置的一端与注水管线连接，另一端与井口采油树连接。封隔器Ⅰ的上端安装有插入密封装置。

定比例免投捞分层注水工艺管柱的免投捞定量配水器Ⅰ，上连接套、凡尔座、下连接套由上至下依次固定连接，上连接套上端与上接头的外螺纹固定连接，下连接套下端与下接头的外螺纹固定连接；中心管上端与上接头内螺纹固定连接，中心管下端与下接头内螺纹固定连接；中心管外圆周上安装的凡尔坐在凡尔座上，凡尔与上接头之间的中心管外圆周上安装有弹簧；凡尔座的内孔为上小下大阶梯孔；凡尔座的内凸台与下连接套的上端面之间中心管上安装有水嘴总成；水嘴总成上方的中心管与凡尔座之间为环空，水嘴总成下方的中心管与下连接套之间为环空；位于弹簧处的上连接套上有径向出水孔；位于水嘴总成与下接头上端面之间的中心管上有径向进水孔；中心管上径向进水孔处内孔固定安装有滑套，滑套由径向安装的剪切销钉与中心管固定，滑套上端的锥形孔上安装有钢球。

定比例免投捞分层注水工艺管柱的免投捞定量配水器Ⅱ，上连接套、凡尔座、下连接套由上至下依次固定连接，上连接套上端与上接头的外螺纹固定连接，下连接套下端与下接头的外螺纹固定连接；中心管上端与上接头内螺纹固定连接，中心管下端与下接头内螺纹固定连接；中心管外圆周上安装的凡尔坐在凡尔座上，凡尔与上接头之间的中心管外圆周上安装有弹簧；凡尔座的内孔为上小下大阶梯孔；凡尔座的内凸台与下连接套的上端面之间中心管安装有水嘴总成；水嘴总成上方的中心管与凡尔座之间为环空；位于弹簧处的上连接套上有径向出水孔；位于水嘴总成与下接头上端面之间的中心管上有径向进水孔；径向进水孔处的中心管与下连接套之间的环空中安装有控制活塞；当控制活塞处于上位时由剪切销钉固定，控制活塞上、下两端部与中心管、下连接套径向之间安装有密封圈，控制活塞中部与径向进水孔处的中心管之间为环空；当剪切销钉被剪断，控制活塞处于下位时，环空与水嘴总成贯通。

免投捞定量配水器Ⅰ或免投捞定量配水器Ⅱ的水嘴总成由水嘴座、水嘴、水嘴压帽组成，水嘴座为圆环形，沿圆周有安放水嘴的孔，安装在水嘴端部的水嘴压帽与水嘴座固定连接将水嘴固定；水嘴座与中心管外圆、凡尔座内孔之间安装有径向密封圈。

免投捞定量配水器Ⅰ或免投捞定量配水器Ⅱ的凡尔与中心管之间安装有径向密封圈；上接头下端部的外圆与上连接套内孔之间安装有调节套，调节套由径向安装的防转销钉固定；弹簧上端面与上接头下端面之间安装有弹簧垫。

本发明的有益效果是，集分层注水、防返吐功能为一体，性能先进，且操作简便，省时省力，提高了管柱寿命，延长了水换作业周期，工艺管柱性能安全可靠。

附图说明

图1是本发明定比例免投捞分层注水工艺管柱结构示意图。

图2是本发明定比例免投捞分层注水工艺管柱的免投捞定量配水器Ⅰ结构示意图。

图3是本发明定比例免投捞分层注水工艺管柱的免投捞定量配水器Ⅱ结构示意图。

图中：1.上接头，2.调节套，3.防转销钉，4.弹簧垫，5.径向出水孔，6.上连接套，7.弹簧，8.凡尔，9.中心管，10.凡尔座，11.水嘴座，12.水嘴，13.水嘴压帽，14.下连接套，15.径向进水孔，16.定位销钉，17.下接头，18.钢球，19.滑套，20.剪切销钉，21.控制活塞，22.环空，23.水嘴总成，24.剪切销钉；31.井口采油树，32.恒流配水装置，33.插入密封装置，34.封隔器Ⅰ，35.免投捞定量配水器Ⅰ，36.封隔器Ⅱ，37.免投捞定量配水器Ⅱ，38.油管，39.球座总成，40.注水层Ⅰ，50.注水层Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的具体实施方式，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。

参见附图1。本发明定比例免投捞分层注水工艺管柱，封隔器Ⅰ34、免投捞定量配水器Ⅰ35、封隔器Ⅱ36、免投捞定量配水器Ⅱ37、球座总成39由上至下通过油管38依次固定连接安装；免投捞定量配水器Ⅰ35位于注水层Ⅰ40，免投捞定量配水器Ⅱ37位于注水层Ⅱ50；封隔器Ⅰ34的上端通过油管38与井口采油树31连接；恒流配水装置32的一端与注水管线连接，另一端与井口采油树31连接。

封隔器Ⅰ34的上端安装有插入密封装置33，插入密封装置33用于下入和坐封封隔器Ⅰ34；封隔器Ⅰ34为液压座封、双向卡瓦式封隔器。下井前，将插入密封33插入封隔器Ⅰ34内，组合成一体后随管柱下井。油管打压使卡瓦张开锚定，并压缩胶筒座封，密封油套环形空间，座封压力卸掉后，锁紧部分将封隔器牢牢地锁在坐封位置，不退回。

封隔器Ⅱ36是一种无卡瓦、自锚定压差式封隔器，主要有座封部分、胶筒密封部分、上提解封部分组成。其原理是油管打压，打开座封开启阀，液体进入胶筒内并使胶筒涨开，密封油套环形空间。座封压力卸掉后，开启阀关闭，封隔器保持密封状态。

球座总成39由球、球座与外套组成，安装于管柱最底部，用于座封封隔器。

参见附图2。本发明定比例免投捞分层注水工艺管柱中安装的免投捞定量配水器Ⅰ35，上连接套6、凡尔座10、下连接套14由上至下依次固定连接，上连接套6上端与上接头1的外螺纹固定连接，下连接套14下端与下接头17的外螺纹固定连接；中心管9上端与上接头1内螺纹固定连接，中心管9下端与下接头17内螺纹固定连接；中心管9外圆周上安装的凡尔8坐在凡尔座10上，凡尔8与上接头1之间的中心管9外圆周上安装有弹簧7；凡尔座10的内孔为上小下大阶梯孔；凡尔座10的内凸台与下连接套14的上端面之间中心管9上安装有水嘴总成23；水嘴总成23上方的中心管9与凡尔座10之间为环空，水嘴总成23下方的中心管9与下连接套14之间为环空；位于弹簧7处的上连接套6上有径向出水孔5；位于水嘴总成23与下接头17上端面之间的中心管9上有径向进水孔15；中心管9上径向进水孔15处内孔固定安装有滑套19，滑套19由径向安装的剪切销钉20与中心管9固定，滑套19上端的锥形孔上安装有钢球18。

参见附图3。本发明定比例免投捞分层注水工艺管柱中安装的的免投捞定量配水器Ⅱ37，上连接套6、凡尔座10、下连接套14由上至下依次固定连接，上连接套6上端与上接头1的外螺纹固定连接，下连接套14下端与下接头17的外螺纹固定连接；中心管9上端与上接头1内螺纹固定连接，中心管9下端与下接头17内螺纹固定连接；中心管9外圆周上安装的凡尔8坐在凡尔座10上，凡尔8与上接头1之间的中心管9外圆周上安装有弹簧7；凡尔座10的内孔为上小下大阶梯孔；凡尔座10的内凸台与下连接套14的上端面之间中心管9安装有水嘴总成23；水嘴总成23上方的中心管9与凡尔座10之间为环空；位于弹簧7处的上连接套6上有径向出水孔5；位于水嘴总成23与下接头17上端面之间的中心管9上有径向进水孔15；径向进水孔15处的中心管9与下连接套14之间的环空中安装有控制活塞21。当控制活塞21处于上位时由剪切销钉24固定，控制活塞21上、下两端部与中心管9、下连接套14径向之间安装有密封圈，控制活塞21中部与径向进水孔15处的中心管9之间为环空22；当剪切销钉24被剪断，控制活塞21处于下位时，环空22与水嘴总成23贯通。

参见附图2和3。免投捞定量配水器Ⅰ35或免投捞定量配水器Ⅱ37的水嘴总成23由水嘴座11、水嘴12、水嘴压帽13组成，水嘴座11为圆环形，沿圆周有安放水嘴12的孔，安装在水嘴12端部的水嘴压帽13与水嘴座11固定连接将水嘴12固定；水嘴座11与中心管9外圆、凡尔座10内孔之间安装有径向密封圈。

免投捞定量配水器Ⅰ35或免投捞定量配水器Ⅱ37的凡尔8与中心管9之间安装有径向密封圈。上接头1下端部的外圆与上连接套6内孔之间安装有调节套2，调节套2由径向安装的防转销钉3固定。弹簧7上端面与上接头1下端面之间安装有弹簧垫4。

应用本发明施工作业时，首先将定比例免投捞分层注水工艺管柱下入井下预定位置，其中插入密封33在地面插入封隔器Ⅰ34内密封定位连接为一体；通过地面泵车加一定压力，坐封封隔器Ⅰ34和封隔器Ⅱ36；继续加压，剪断免投捞定量配水器Ⅱ37内的剪切销钉24，打开免投捞定量配水器Ⅱ37的注水通道；然后，投一低密度钢球18坐于免投捞定量配水器Ⅰ35的滑套19上，再通过地面泵车加压，剪断免投捞定量配水器Ⅰ35内的滑套剪钉20，打开免投捞定量配水器Ⅰ35的注水通道；安装井口采油树31及注水管线上的恒流配水装置32。

注水时，井口恒流配水装置32精确计量和调配注水总量，井下免投捞定量配水器Ⅰ35和免投捞定量配水器Ⅱ37按设置的注水量分配比例进行注水。

本发明定比例免投捞分层注水工艺管柱与常规的桥式偏心分层注水管柱相比具有以下优点：1，施工作业后可直接注水，无需投捞堵塞器，总注水量由井口恒流配水器精确控制，各层配注量根据地层吸收量由免投捞定量配水器控制，实现了深井、大斜度井和水平井在套保状态下的井下一级两段的分层注水，同时也满足了腐蚀结垢井、出砂井等不具备投捞测配条件的注水井一级两段套保井下分注的要求，不投捞测配即实现特殊注水井的分层注水；2，与管柱配套的免投捞定量配水器具有防返吐功能，即注水井停注后，配水器关闭与油套环空连接的过水通道，使地层液不能返吐油管内，从而达到了防止地层砂堵塞水嘴的目的。因此，本发明集分层注水、防返吐功能为一体，性能先进且操作简便，省时省力，提高了管柱寿命，延长了水换作业周期；工艺管柱性能安全可靠。

应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。

Claims (8)

1.一种定比例免投捞分层注水工艺管柱，包括注水管线、井口采油树、封隔器、油管，其特征是：

封隔器Ⅰ(34)、免投捞定量配水器Ⅰ(35)、封隔器Ⅱ(36)、免投捞定量配水器Ⅱ(37)、球座总成(39)由上至下通过油管(38)依次固定连接安装；

所述免投捞定量配水器Ⅰ(35)位于注水层Ⅰ(40)，所述免投捞定量配水器Ⅱ(37)位于注水层Ⅱ(50)；

所述封隔器Ⅰ(34)的上端通过油管(38)与井口采油树(31)连接；恒流配水装置(32)的一端与注水管线连接，另一端与井口采油树(31)连接。

2.根据权利要求1所述定比例免投捞分层注水工艺管柱，其特征是：所述封隔器Ⅰ(34)的上端安装有插入密封装置(33)。

3.一种用于权利要求1所述定比例免投捞分层注水工艺管柱的免投劳定量配水器Ⅰ，包括上接头、上连接套、下连接套、下接头，其特征是：

上连接套(6)、凡尔座(10)、下连接套(14)由上至下依次固定连接，上连接套(6)上端与所述上接头(1)的外螺纹固定连接，下连接套(14)下端与所述下接头(17)的外螺纹固定连接；

中心管(9)上端与所述上接头(1)内螺纹固定连接，中心管(9)下端与所述下接头(17)内螺纹固定连接；

所述中心管(9)外圆周上安装的凡尔(8)坐在所述凡尔座(10)上，凡尔(8)与上接头(1)之间的中心管(9)外圆周上安装有弹簧(7)；

所述凡尔座(10)的内孔为上小下大阶梯孔；凡尔座(10)的内凸台与下连接套(14)的上端面之间中心管(9)上安装有水嘴总成(23)；水嘴总成(23)上方的中心管(9)与凡尔座(10)之间为环空，水嘴总成(23)下方的中心管(9)与下连接套(14)之间为环空；

位于所述弹簧(7)处的上连接套(6)上有径向出水孔(5)；位于所述水嘴总成(23)与所述下接头(17)上端面之间的中心管(9)上有径向进水孔(15)；

所述中心管(9)上径向进水孔(15)处内孔固定安装有滑套(19)，滑套(19)由径向安装的剪切销钉(20)与中心管(9)固定，滑套(19)上端的锥形孔上安装有钢球(18)。

4.一种用于权利要求1所述定比例免投捞分层注水工艺管柱的免投劳定量配水器Ⅱ，包括上接头、上连接套、下连接套、下接头，其特征是：

上连接套(6)、凡尔座(10)、下连接套(14)由上至下依次固定连接，上连接套(6)上端与所述上接头(1)的外螺纹固定连接，下连接套(14)下端与所述下接头(17)的外螺纹固定连接；

中心管(9)上端与所述上接头(1)内螺纹固定连接，中心管(9)下端与所述下接头(17)内螺纹固定连接；

所述中心管(9)外圆周上安装的凡尔(8)坐在所述凡尔座(10)上，凡尔(8)与上接头(1)之间的中心管(9)外圆周上安装有弹簧(7)；

所述凡尔座(10)的内孔为上小下大阶梯孔；凡尔座(10)的内凸台与下连接套(14)的上端面之间中心管(9)安装有水嘴总成(23)；水嘴总成(23)上方的中心管(9)与凡尔座(10)之间为环空；

位于所述弹簧(7)处的上连接套(6)上有径向出水孔(5)；位于所述水嘴总成(23)与所述下接头(17)上端面之间的中心管(9)上有径向进水孔(15)；

所述径向进水孔(15)处的中心管(9)与下连接套(14)之间的环空中安装有控制活塞(21)；

当控制活塞(21)处于上位时由剪切销钉(24)固定，控制活塞(21)上、下两端部与中心管(9)、下连接套(14)径向之间安装有密封圈，控制活塞(21)中部与径向进水孔(15)处的中心管(9)之间为环空(22)；

当剪切销钉(24)被剪断，控制活塞(21)处于下位时，环空(22)与水嘴总成(23)贯通。

5.根据权利要求3所述免投捞定量配水器Ⅰ或权利要求4所述免投捞定量配水器Ⅱ，其特征是：所述水嘴总成(23)由水嘴座(11)、水嘴(12)、水嘴压帽(13)组成，水嘴座(11)为圆环形，沿圆周有安放水嘴(12)的孔，安装在水嘴(12)端部的水嘴压帽(13)与水嘴座(11)固定连接将水嘴(12)固定；水嘴座(11)与中心管(9)外圆、凡尔座(10)内孔之间安装有径向密封圈。

6.根据权利要求5所述的免投捞定量配水器Ⅰ或免投捞定量配水器Ⅱ，其特征是：所述凡尔(8)与中心管(9)之间安装有径向密封圈。

7.根据权利要求6所述的免投捞定量配水器Ⅰ或免投捞定量配水器Ⅱ，其特征是：所述上接头(1)下端部的外圆与上连接套(6)内孔之间安装有调节套(2)，调节套(2)由径向安装的防转销钉(3)固定。

8.根据权利要求7所述的免投捞定量配水器Ⅰ或免投捞定量配水器Ⅱ，其特征是：弹簧(7)上端面与上接头(1)下端面之间安装有弹簧垫(4)。