CN104110222B - 实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种能在高压状态下起下电揽、检测设备，起、下自如，可多次使用，操作可靠，密封性能好，使用成本低的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置及控制方法，它在下接头上口连接有偏心套管，在偏心套管内通过支筒设置有凡尔总成，在偏心套管和上接头之间设置有升降开关总成；所述升降开关总成包括主套管，主套管内壁上的翼簧静止槽、翼簧工作槽、升降开关静止槽和升降开关工作槽，在主套管内放置有升降套管和翼状卡簧，在升降套管内的轴向条形槽内分别铰接有限位卡销和升降卡销。

Description

实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及油田、煤矿使用的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置及控制方法。

背景技术

传统的稠油采油工艺将蒸气通过隔热管，高压注入注气井。压井稠油稀释后油井开始采油。此工艺存在产气及保温等成本高的问题。

近年来出现了注压缩“空气”采油工艺，向“气井”内注入压缩空气，通过事先设埋好的电缆电点火器点火，空气中的氧经高压聚合遇电火后高温氧化、压井使油稀释，油井开始采油，而这口井的电缆将永久的放置在该口井内，不能一缆多井点火，每口注气井需要一个数千米的电缆及一个电点火器。工艺较传统方法省力，但成本大大增加。

发明内容

本发明是要解决注压缩“空气”采油工艺中的电缆不能一揽每井使用的问题，提供一种能在高压状态下起下电揽、检测设备，起、下自如，可多次使用，操作可靠，密封性能好，能耐高温、高压，使用成本低的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置及控制方法。

本发明的技术解决方案是：

一种实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置，包括上接头、下接头，其特殊之处是：在下接头上口连接有偏心套管，偏心套管内壁对应偏心部设有凹槽，在偏心套管内通过支筒设置有凡尔总成，在偏心套管和上接头之间设置有升降开关总成，所述凡尔总成由凡尔架、凡尔座和凡尔盖构成，在支筒上对应凡尔盖翻起位置设有侧通过孔，所述凡尔盖与凡尔座之间为球面密封或者所述凡尔盖的密封面为球面、所述凡尔座的密封面为斜面或者凡尔座的密封面为球面、凡尔座的密封面为向外突起的球面；所述升降开关总成包括套装并通过螺纹连接在上接头与偏心套管之间的主套管，主套管内壁由上到至下分别设有翼状卡簧静止槽、翼状卡簧工作槽、升降开关静止槽和升降开关工作槽，在主套管内放置有阶梯状升降套管，所述升降套管的后部通过螺纹连接有翼状卡簧，翼状卡簧的尾部外表面设有径向卡台，所述径向卡台位于翼状卡簧静止槽内，在升降套管内沿圆周方向均布有多个轴向条形槽，在每个条形槽内上、下部分别铰接有可里外转动的限位卡销及小扭簧，在所述条形槽内中部位于两个限位卡销之间铰接有可上下转动的升降卡销，所述升降卡销与两个限位卡销之间弧面接触。

所述支筒、凡尔架、凡尔座由下至上放置在偏心套管内，所述凡尔座卡在偏心套管内的阶梯上，所述支筒、凡尔架、凡尔座通过下接头压紧，凡尔盖铰接在凡尔架上，所述凡尔盖的销轴上设置大扭簧。

所述凡尔盖上设置泄压阀，所述泄压阀的阀杆突出于凡尔盖的上表面。

所述升降卡销上的内弧面与限位卡销的外弧面咬合。

本发明涉及的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制方法，具体步骤如下：

1、采用如上所述的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置；

2、将上接头与油管相连，接入井口，下接头与油管相连至油层；

3、在具备压缩空气站或液压站的情况下，向井口送入高压空气，当电揽电点火器下行至其下锥面碰到升降卡销时受电揽重力的影响推动升降套管连同翼状卡簧离开翼状卡簧静止槽驶向翼状卡簧工作槽、升降卡销及限位卡销一同由升降开关静止槽驶向升降开关工作槽，升降套管克服凡尔盖大扭簧的扭力,将凡尔盖推入支筒的侧通过孔并位于偏心套管的凹槽内；升降卡销移至升降开关工作槽，此时升降套管的阶梯卡在偏心套管的上端面，升降卡销克服限位卡销的扭力与限位卡销一同压入升降开关工作槽，此时，电揽电点火器通过升降套管，受重力作用移至井底油层；

4、点火，压缩空气中的氧分子聚合后点燃，熔化稠油层；

5、点火后上提电揽，当电揽点火器的上锥面碰撞到升降卡销，受拉力作用将升降套管及翼状卡簧提升，翼状卡簧由翼状卡簧工作槽进入翼状卡簧静止槽、升降卡销及限位卡销一同由升降开关工作槽进入升降开关静止槽；翼状卡簧卡在翼状卡簧静止槽上端面，升降套管内的升降卡销克服小扭簧的扭力连同限位卡销一同压入升降开关静止槽，使电揽点火器通过，此时升降套管及翼状卡簧复位，电揽提出；凡尔盖由偏心套管及支筒侧通过孔内受大扭簧的扭力及压缩气体压力的作用，将凡尔盖与凡尔座关闭，实现压井；

6、将井下检测设备通过井口如步骤3送入井下油层，进行检测；

7、将井下检测设备提升至井口，如步骤5，再次将设备提出，检测合格后停止注气。

所述凡尔盖上设置泄压阀，所述泄压阀的阀杆突出于凡尔盖的上表面；升降套管下移至其下端面触碰阀杆，打开泄压阀，使凡尔盖上下压差一致。

本发明的有益效果是：点火、压井能在高压状态下起下电揽、检测设备，起、下自如，可多次使用，操作简单、性能可靠，密封性能好，大大降低采油成本。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是图1中断面线A-A以左部分结构示意图；

图3是图1中断面线A-A以右部分结构示意图；

图4是图1中升降套管的结构示意图；

图5是图3中升降卡销与限位卡销12的结构示意图；

图6是图1中主套管的结构示意图；

图7是图1中翼状卡簧的结构示意图；

图8是图1中凡尔盖与凡尔座的接触面结构示意图；

图9是本发明实施例2的凡尔盖的结构示意图；

图10是本发明实施例3的凡尔盖与凡尔座的接触面的结构示意图；

图11是本发明实施例4的凡尔盖与凡尔座的接触面的结构示意图。

图中：1-下接头1，2-偏心套管，201-凹槽，3-支筒，301-侧通过孔，4-大扭簧，5-销轴，6-凡尔盖，7-凡尔架、8-凡尔座，9-升降套管，901-条形槽，10-小扭簧，11-限位卡销轴，12-限位卡销，13升降卡销，14-翼状卡簧，1401-径向卡台，15-主套管，1501-翼状卡簧静止槽、1502-翼状卡簧工作槽、1503升降开关静止槽，1504-升降开关工作槽，16-上接头，20-泄压阀，2001-阀杆。

具体实施方式

实施例1

如图1-图8所示，本发明涉及的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置，包括上接头16、下接头1，在下接头1上口通过螺纹连接有偏心套管2，偏心套管2内壁对应偏心部设有凹槽201，在偏心套管2内通过支筒3设置凡尔总成，在偏心套管2和上接头16之间设置有升降开关总成。所述凡尔总成包括由下至上放置在偏心套管2内的凡尔架7、凡尔座8，所述凡尔座8卡在偏心套管2内的阶梯上，通过下接头将支筒3、凡尔架7、凡尔座8压紧，在凡尔架7上通过销轴5铰接有凡尔盖6，在支筒3上对应凡尔盖6翻起位置设有侧通过孔301，所述凡尔盖的销轴5上设置大扭簧4，所述凡尔盖6与凡尔座8之间为球面密封，所述凡尔架7与凡尔座8之间阶梯面配合。所述升降开关总成包括通过套装并通过螺纹连接在上接头16与偏心套管2之间的主套管15，主套管15内壁由上到至下分别设有翼状卡簧静止槽1501、翼状卡簧工作槽1502、升降开关静止槽1503和升降开关工作槽1504，在主套管15内放置有阶梯状升降套管9，所述升降套管9的后部通过螺纹连接有翼状卡簧14，本实施例中翼状卡簧14为三翼结构，翼状卡簧14的尾部设有径向卡台1401，所述径向卡台1401位于翼状卡簧静止槽1501内，在升降套管9内沿圆周方向均布有多个轴向条形槽901，本实施例以四个为例，在每个条形槽901内上、下部通过限位卡销轴11分别铰接有可里外转动的限位卡销12及小扭簧10，在条形槽901内中部位于两个限位卡销12之间铰接有可上下转动的升降卡销13，所述升降卡销13与两个限位卡销12之间弧面接触，且升降卡销13上的内弧面与限位卡销12的外弧面咬合。

本发明涉及的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制方法，具体步骤如下：

1、采用上述实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置；

2、将上接头16与油管相连，接入井口，下接头1与油管相连至油层；

3、在具备压缩空气站或液压站的情况下，向井口送入高压空气，当电揽电点火器下行至其下锥面碰到升降卡销13时受电揽重力的影响推动升降套管9连同翼状卡簧14离开翼状卡簧静止槽1501驶向翼状卡簧工作槽1502、升降卡销13及限位卡销12一同由升降开关静止槽1503驶向升降开关工作槽1504，升降套管9克服凡尔盖大扭簧4的扭力,将凡尔盖6推入支筒的侧通过孔301并位于偏心套管的凹槽201内；升降卡销13移至升降开关工作槽1504，此时升降套管9的阶梯卡在偏心套管2的上端面，升降卡销13克服限位卡销12的扭力与限位卡销12一同压入升降开关工作槽1504，此时，电揽电点火器通过升降套管9，受重力作用移至井底油层。

4、点火，压缩空气中的氧分子聚合后点燃，熔化稠油层。

5、点火后上提电揽，当电揽点火器的上锥面碰撞到升降卡销13，受拉力作用将升降套管9及翼状卡簧14提升，翼状卡簧14由翼状卡簧工作槽1502进入翼状卡簧静止槽1501、升降卡销13及限位卡销12一同由升降开关工作槽1504进入升降开关静止槽1503；翼状卡簧14卡在翼状卡簧静止槽1501上端面，升降套管9内的升降卡销13克服小扭簧10的扭力连同限位卡销12一同压入升降开关静止槽1503，使电揽点火器通过，此时升降套管9及翼状卡簧14复位，电揽提出；凡尔盖6由偏心套管2及支筒侧通过孔301内受大扭簧4的扭力及压缩气体压力的作用，将凡尔盖6与凡尔座8关闭，实现压井。

6、将井下检测设备通过井口如步骤3送入井下油层，进行检测。

7、将井下检测设备提升至井口，如步骤5，再次将设备提出，检测合格后停止注气。

实施例2

如图9所示，所述凡尔盖6上设有泄压阀20，所述泄压阀20的阀杆2001突出于凡尔盖6的上表面。其它结构同实施例1。此结构适合于没有压缩空气站或液压站的情况下使用。

实现点火、检测、压井的启闭式井下控制方法，具体步骤如下：

1、将上接头16与油管相连，距50—100m接入井口，下接头1与油管相连至油层。

2、当电揽电点火器下行至其下锥面碰到升降卡销13时受电揽重力的影响推动升降套管9连同翼状卡簧14离开翼状卡簧静止槽1501驶向翼状卡簧工作槽1502、升降卡销13及限位卡销12一同由升降开关静止槽1503驶向升降开关工作槽1504，升降套管9下移至其下端面触撞阀杆2001，打开泄压阀20，使凡尔盖6上下压差一致，升降套管9克服凡尔盖6上大扭簧4的扭力，将凡尔盖6推入支筒的侧通过孔301并位于偏心套管的凹槽201内，以下步骤同实施例1。

实施例3

如图10所示，所述凡尔盖6的密封面为球面、所述凡尔座8的密封面为斜面；其它同实施例1-实施例2。

实施例4

如图11所示，凡尔盖6的密封面为球面、凡尔座8的密封面为向外突起的球面；其它同实施例1-实施例2。

Claims (6)

1.一种实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置，包括上接头、下接头，其特征是：在下接头上口连接有偏心套管，偏心套管内壁对应偏心部设有凹槽，在偏心套管内通过支筒设置有凡尔总成，在偏心套管和上接头之间设置有升降开关总成，所述凡尔总成由凡尔架、凡尔座和凡尔盖构成，在支筒上对应凡尔盖翻起位置设有侧通过孔，所述凡尔盖与凡尔座之间为球面密封或者所述凡尔盖的密封面为球面、所述凡尔座的密封面为斜面或者凡尔座的密封面为球面、凡尔座的密封面为向外突起的球面；所述升降开关总成包括套装并通过螺纹连接在上接头与偏心套管之间的主套管，主套管内壁由上到至下分别设有翼状卡簧静止槽、翼状卡簧工作槽、升降开关静止槽和升降开关工作槽，在主套管内放置有阶梯状升降套管，所述升降套管的后部通过螺纹连接有翼状卡簧，翼状卡簧的尾部外表面设有径向卡台，所述径向卡台位于翼状卡簧静止槽内，在升降套管内沿圆周方向均布有多个轴向条形槽，在每个条形槽内上、下部分别铰接有可里外转动的限位卡销及小扭簧，在所述条形槽内中部位于两个限位卡销之间铰接有可上下转动的升降卡销，所述升降卡销与两个限位卡销之间弧面接触。

2.根据权利要求1所述的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置，其特征是：所述支筒、凡尔架、凡尔座由下至上放置在偏心套管内，所述凡尔座卡在偏心套管内的阶梯上，所述支筒、凡尔架、凡尔座通过下接头压紧，凡尔盖铰接在凡尔架上，所述凡尔盖的销轴上设置大扭簧。

3.根据权利要求1所述的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置，其特征是：所述凡尔盖上设置泄压阀，所述泄压阀的阀杆突出于凡尔盖的上表面。

4.根据权利要求1所述的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置，其特征是：所述升降卡销上的内弧面与限位卡销的外弧面咬合。

5.一种实现点火、检测、压井的启闭式井下控制方法，其特征是：

(1)、采用如上所述的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制装置；

(2)、将上接头与油管相连，接入井口，下接头与油管相连至油层；

(3)、在具备压缩空气站或液压站的情况下，向井口送入高压空气，当电揽电点火器下行至其下锥面碰到升降卡销时受电揽重力的影响推动升降套管连同翼状卡簧离开翼状卡簧静止槽驶向翼状卡簧工作槽、升降卡销及限位卡销一同由升降开关静止槽驶向升降开关工作槽，升降套管克服凡尔盖大扭簧的扭力,将凡尔盖推入支筒的侧通过孔并位于偏心套管的凹槽内；升降卡销移至升降开关工作槽，此时升降套管的阶梯卡在偏心套管的上端面，升降卡销克服限位卡销的扭力与限位卡销一同压入升降开关工作槽，此时，电揽电点火器通过升降套管，受重力作用移至井底油层；

(4)、点火，压缩空气中的氧分子聚合后点燃，熔化稠油层；

(5)、点火后上提电揽，当电揽点火器的上锥面碰撞到升降卡销，受拉力作用将升降套管及翼状卡簧提升，翼状卡簧由翼状卡簧工作槽进入翼状卡簧静止槽、升降卡销及限位卡销一同由升降开关工作槽进入升降开关静止槽；翼状卡簧卡在翼状卡簧静止槽上端面，升降套管内的升降卡销克服小扭簧的扭力连同限位卡销一同压入升降开关静止槽，使电揽点火器通过，此时升降套管及翼状卡簧复位，电揽提出；凡尔盖由偏心套管及支筒侧通过孔内受大扭簧的扭力及压缩气体压力的作用，将凡尔盖与凡尔座关闭，实现压井；

(6)、将井下检测设备通过井口如步骤（3）送入井下油层，进行检测；

(7)、将井下检测设备提升至井口，如步骤（5），再次将设备提出，检测合格后停止注气。

6.根据权利要求5所述的实现点火、检测、压井的启闭式井下控制方法，其特征是：所述凡尔盖上设置泄压阀，所述泄压阀的阀杆突出于凡尔盖的上表面；升降套管下移至其下端面触碰阀杆，打开泄压阀，使凡尔盖上下压差一致。