CN108798595A - 一种用于遥控各油层产量的无级开度阀及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于遥控各油层产量的无级开度阀及其使用方法，其特征在于，该无级开度阀包括外筒和心轴；外筒用于放置生产管柱，外筒与生产管柱之间滑动插设心轴；对应于生产管柱的进液口位置，中筒上间隔开设有沿径向的若干流通通道；位于流通通道下方，中筒内侧固定连接耐冲套；外筒与心轴之间的环空从上到下依次设置有第一～第四密封圈；上接头、心轴、第一密封圈和第二密封圈之间的环空构成上部液压腔，上接头、心轴、第二密封圈和第三密封圈之间的环空构成下部液压腔；上接头上设置有第一液压管线和第二液压管线；上接头内设置有位移传感器，位移传感器连接地面中控系统，本发明可以广泛应用于油田完井技术领域中。
Description
技术领域
本发明是关于一种用于遥控各油层产量的无级开度阀及其使用方法，属于油田完井技术领域。
背景技术
在油田完井技术中，井下开度阀(或多级滑套)的主要作用就是实现流体通道的开度调节，有效实现油藏需要的配产控制。井下开度阀(或多级滑套)的控制方式通常采用管内打压、电缆管线和液控管线的方法，管内打压的方法反馈井下开度阀开度状态的难度大，出现无效操作的概率高，受到生产管柱压力限制大，作业不方便；利用电缆管线的方法井下传输电能实现电动控制的井下开度阀开度调节，受限于生产井井口防爆、作业安全及可靠性等；利用液控管线的方法控制机械井下开度阀被较广泛应用于生产井分层开采流量控制中。
现有技术公开了一种油套连通器，能够实现调节生产层位的目的，但是这种油套连通器是用油管带液压开关下入井内进行打开或者关闭的，且上述开关只有“打开”或“关闭”两种状态，无法实现对某个油层进行定量配产的要求，不具备通过调节流量控制生产的功能。研究人员研究出一种井下多级流量控制阀，采用一根液控管线进行控制，能够达到在不停止生产的情况下控制井下流体流动的目的，但是这种井下多级流量控制阀受井深深度的限制，同时弹簧机械部件作为核心功能开关动作部件，也降低了工具的可靠性。现有技术还公开了一种具有J型槽结构的多级流量控制阀，采用两个液控管线进行控制，利用地面液压使多级流量控制阀内的活塞上下运动，并利用J型槽结构对活塞的运动进行定位，以确保达到控制井下流动的目的，但是该多级流量控制阀不具备地面显示开度阀开度位置的设置，且该多级流量控制阀不能实现开度阀的无级开度调节。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够直接反馈开度阀的开度位置且能够实现开度阀无级开度调节的用于遥控各油层产量的无级开度阀及其使用方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用于遥控各油层产量的无级开度阀，其特征在于，该无级开度阀包括外筒和心轴，其中，所述外筒是由上接头、中筒和下接头连接而成的筒状结构；所述外筒用于放置生产管柱，所述外筒与所述生产管柱之间滑动插设所述心轴；对应于所述生产管柱的进液口位置，所述中筒上间隔开设有沿径向的若干流通通道；位于所述流通通道下方，所述中筒内侧固定连接用于对所述心轴进行限位的耐冲套；所述外筒与所述心轴之间的环空从上到下依次设置有第一～第四密封圈，所述第一密封圈和第三密封圈均与所述上接头的内侧固定连接，所述第二密封圈与所述心轴的外侧固定连接，所述第四密封圈与所述上接头的内侧和所述心轴的外侧分别固定连接；所述上接头、心轴、第一密封圈和第二密封圈之间的环空构成上部液压腔，所述上接头、心轴、第二密封圈和第三密封圈之间的环空构成下部液压腔；所述上接头上设置有第一液压管线和第二液压管线，所述第一液压管线的一端连接所述上部液压腔，所述第二液压管线的一端连接所述下部液压腔，所述第一液压管线和第二液压管线的另一端分别连接地面中控系统；所述上接头内设置有用于获取所述心轴位移数据的位移传感器，所述位移传感器连接所述地面中控系统。
进一步地，所述中筒的内侧开设有凹槽，所述凹槽内从上到下依次设置有锁紧套、开度套和金属密封圈；对应于所述生产管柱的进液口位置，所述开度套上间隔开设有沿径向的若干流通通道，且所述开度套与所述中筒内侧键连接；位于所述流通通道下方，所述开度套内侧固定连接所述耐冲套。
进一步地，所述锁紧套与所述中筒内侧螺纹连接。
进一步地，所述开度套和耐冲套均采用碳化钨材料。
进一步地，所述第一～第三密封圈均是由若干截面为V型的密封圈叠加固定而成。
进一步地，所述上接头的顶部内侧和所述下接头的底部内侧均设置有用于连接所述生产管柱的内螺纹。
一种用于遥控各油层产量的无级开度阀的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：根据需要控制的油层分段数，确定无级开度阀的个数，将无级开度阀与相应生产管柱固定连接，并跟随生产管柱下入相应油层段的封隔层位位置；将各无级开度阀的第一液压管线和第二液压管线分别连接地面中控系统，地面中控系统预先设定各无级开度阀中流通通道的所需开度，并获取该所需开度对应的心轴的位移数据，此时，各无级开度阀均处于心轴底部与耐冲套接触的初始关闭位置；当需要开启无级开度阀时，地面中控系统通过第二液压管线向下部液压腔内加压，使得下部液压腔的液压高于上部液压腔的液压，心轴向上滑动，心轴底部与耐冲套脱离接触，流通通道开始与生产管柱的进液口连通；位移传感器获取心轴的位移数据并发送至地面中控系统，地面中控系统根据接收的位移数据与所需开度对应的心轴位移数据，确定各无级开度阀的流通通道达到所需开度，停止向下部液压腔内加压，此时，各油层段的油液分别通过对应流通通道进入生产管柱内；当需要关闭无级开度阀时，地面中控系统通过第一液控管线向上部液压腔内加压，使得上部液压腔的液压高于下部液压腔的液压，心轴向下滑动，心轴底部与耐冲套接触，封堵流通通道；位移传感器获取心轴的位移数据并发送至地面中控系统，地面中控系统根据接收的位移数据与开启无级开度阀前心轴的初始位移数据，确定各无级开度阀达到初始关闭位置。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用位移传感器获取心轴的位移数据，通过向上部液压腔或下部液压腔内加压，以控制心轴移动，使得流通通道改变开度，该开度调节是无级调节，不需要人为干预的情况下就能够进行多油层产液的有效控制，能够方便地面人员对油层产液进入生产管柱的无级调节，使得井下流道控制更加精细，控制方式为机械液压，安全可靠性高，位移传感器的电测方式直接反馈至地面中控系统，信号直接可靠。2、本发明采用第一～第四密封圈、金属密封圈和O型密封圈的密封方式，第四密封圈对第一～第四密封圈有预紧力的作用，能够保证第一～第四密封圈的密封可靠性，采用多种方式的密封同时也增加本发明无级开度阀的密封性，特别是针对深水井，操作方便、节约资金，可以广泛应用于油田完井技术领域中。
附图说明
图1是本发明无级开度阀的轴向剖面结构示意图；
图2是将图1中的无级开度阀旋转90度的轴向剖面结构示意图；
图3是本发明无级开度阀中流道通道处的径向剖面结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1～3所示，本发明提供的用于遥控各油层产量的无级开度阀包括外筒1、锁紧套2、开度套3、金属密封圈4、耐冲套5、心轴6、第一～第四密封圈7～10、第一液压管线11、第二液压管线12、位移传感器13和电缆线14，其中，外筒1包括上接头1-1、中筒1-2和下接头1-3，上接头1-1、中筒1-2和下接头1-3均采用筒状结构，且上接头1-1顶部内侧和下接头1-3底部内侧均设置有用于螺纹连接生产管柱15的内螺纹，第一～第三密封圈7～9均是由若干截面为V型的密封圈叠加固定而成。
上接头1-1底部内侧螺纹连接中筒1-2顶部外侧、中筒1-2底部内侧螺纹连接下接头1-3顶部外侧构成外筒1，外筒1内设置有生产管柱15。中筒1-2的内侧开设有凹槽，凹槽内从上到下依次设置有锁紧套2、开度套3和金属密封圈4。对应于生产管柱15的进液口位置，中筒1-2和开度套3上均间隔开设有沿径向的若干流通通道16。位于流通通道16下方，开度套3的内侧固定连接耐冲套5，用于对心轴6进行限位。上接头1-1、中筒1-2、耐冲套5与生产管柱15之间滑动插设心轴6，上接头1-1与心轴6之间的环空从上到下依次设置有第一～第四密封圈7～10，第一密封圈7和第三密封圈9均与上接头1-1的内侧固定连接，第二密封圈8与心轴6的外侧固定连接，第四密封圈10与上接头1-1的内侧和心轴6的外侧分别固定连接。上接头1-1、心轴 6、第一密封圈7和第二密封圈8之间的环空构成上部液压腔17，上接头1-1、心轴6、第二密封圈8和第三密封圈9之间的环空构成下部液压腔18。上接头1-1管壁上设置有第一液压管线11和第二液压管线12，第一液压管线11的一端连接上部液压腔17，第二液压管线12的一端连接下部液压腔18，第一液压管线11和第二液压管线12的另一端分别连接外部地面中控系统。上接头1-1内设置有位移传感器13，位移传感器 13连接地面中控系统，用于实时获取心轴6的位移数据，地面中控系统用于预先设定流通通道16的所需开度，获取该所需开度对应的心轴6的位移数据，并根据该所需开度对应的位移数据和位移传感器13实时获取的位移数据，通过第一液压管线11和第二液压管线12向上部液压腔17或下部液压腔18内加压。
在一个优选的实施例中，中筒1-2的底部内侧设置有O型密封圈19，用于加强与下接头1-3之间的密封。
在一个优选的实施例中，锁紧套2与中筒1-2内侧螺纹连接，用于保证开度套3 在中筒1-2中的锁紧；开度套3外侧与中筒1-2内侧之间设置有键20，用于保证开度套3与中筒1-2的流通通道16的对正。
在一个优选的实施例中，开度套3和耐冲套5均可以采用碳化钨材料。
在一个优选的实施例中，耐冲套5上开设有与心轴6底部配合的凹槽。
下面通过具体实施例详细说明本发明用于遥控各油层产量的无级开度阀的使用方法：
1)根据需要控制的油层分段数，确定本发明无级开度阀的个数，并将确定的无级开度阀与生产管柱15固定连接，并跟随生产管柱15下入相应油层段的封隔层位位置，即需要控制的每一油层段对应的生产管柱15中均配置一本发明的无级开度阀。
2)将各无级开度阀的第一液压管线11和第二液压管线12分别连接地面中控系统，并将各无级开度阀的电缆线14分别连接地面中控系统，地面中控系统预先设定各无级开度阀中流通通道16的所需开度，并获取该所需开度对应的心轴6的位移数据，此时，各无级开度阀均处于心轴6底部与耐冲套5接触的初始关闭位置。
3)当需要开启无级开度阀时，地面中控系统通过第二液压管线12向下部液压腔18内加压，使得下部液压腔18的液压高于上部液压腔17的液压，心轴6向上滑动，心轴6底部与耐冲套5脱离接触，开度套3与中筒1-2的流通通道16开始与生产管柱15的进液口连通。
4)位移传感器13采集该位移数据以得到心轴6的位移数据，通过电缆线14发送至地面中控系统，地面中控系统根据接收的位移数据与所需开度对应的位移数据，确定各无级开度阀达到所需开度，即各无级开度阀中开度套3与中筒1-2的流通通道16 达到所需开度，停止向下部液压腔18内加压，此时，各油层段的油液分别通过对应无级开度阀的流通通道16进入生产管柱15内，完成一次无级开度阀开启方向的调节动作过程。
5)当需要关闭无级开度阀时，地面中控系统通过第一液控管线向上部液压腔17内加压，使得上部液压腔17的液压高于下部液压腔18的液压，心轴6向下滑动，心轴6底部与耐冲套5接触，封堵开度套3与中筒1-2的流通通道16。
6)位移传感器13采集该位移数据通过电缆线14发送至地面中控系统，地面中控系统根据接收的位移数据与开启无级开度阀前心轴6的初始位移数据，确定各无级开度阀达到初始关闭位置，完成一次无级开度阀关闭方向的调节动作过程。
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 (7)
1.一种用于遥控各油层产量的无级开度阀，其特征在于，该无级开度阀包括外筒和心轴，其中，所述外筒是由上接头、中筒和下接头连接而成的筒状结构；
所述外筒用于放置生产管柱，所述外筒与所述生产管柱之间滑动插设所述心轴；对应于所述生产管柱的进液口位置，所述中筒上间隔开设有沿径向的若干流通通道；位于所述流通通道下方，所述中筒内侧固定连接用于对所述心轴进行限位的耐冲套；
所述外筒与所述心轴之间的环空从上到下依次设置有第一～第四密封圈，所述第一密封圈和第三密封圈均与所述上接头的内侧固定连接，所述第二密封圈与所述心轴的外侧固定连接，所述第四密封圈与所述上接头的内侧和所述心轴的外侧分别固定连接；所述上接头、心轴、第一密封圈和第二密封圈之间的环空构成上部液压腔，所述上接头、心轴、第二密封圈和第三密封圈之间的环空构成下部液压腔；
所述上接头上设置有第一液压管线和第二液压管线，所述第一液压管线的一端连接所述上部液压腔，所述第二液压管线的一端连接所述下部液压腔，所述第一液压管线和第二液压管线的另一端分别连接地面中控系统；所述上接头内设置有用于获取所述心轴位移数据的位移传感器，所述位移传感器连接所述地面中控系统。
2.如权利要求1所述的一种用于遥控各油层产量的无级开度阀，其特征在于，所述中筒的内侧开设有凹槽，所述凹槽内从上到下依次设置有锁紧套、开度套和金属密封圈；对应于所述生产管柱的进液口位置，所述开度套上间隔开设有沿径向的若干流通通道，且所述开度套与所述中筒内侧键连接；位于所述流通通道下方，所述开度套内侧固定连接所述耐冲套。
3.如权利要求2所述的一种用于遥控各油层产量的无级开度阀，其特征在于，所述锁紧套与所述中筒内侧螺纹连接。
4.如权利要求2所述的一种用于遥控各油层产量的无级开度阀，其特征在于，所述开度套和耐冲套均采用碳化钨材料。
5.如权利要求1所述的一种用于遥控各油层产量的无级开度阀，其特征在于，所述第一～第三密封圈均是由若干截面为V型的密封圈叠加固定而成。
6.如权利要求1至5任一项所述的一种用于遥控各油层产量的无级开度阀，其特征在于，所述上接头的顶部内侧和所述下接头的底部内侧均设置有用于连接所述生产管柱的内螺纹。
7.一种用于遥控各油层产量的无级开度阀的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据需要控制的油层分段数，确定无级开度阀的个数，将无级开度阀与相应生产管柱固定连接，并跟随生产管柱下入相应油层段的封隔层位位置；
将各无级开度阀的第一液压管线和第二液压管线分别连接地面中控系统，地面中控系统预先设定各无级开度阀中流通通道的所需开度，并获取该所需开度对应的心轴的位移数据，此时，各无级开度阀均处于心轴底部与耐冲套接触的初始关闭位置；
当需要开启无级开度阀时，地面中控系统通过第二液压管线向下部液压腔内加压，使得下部液压腔的液压高于上部液压腔的液压，心轴向上滑动，心轴底部与耐冲套脱离接触，流通通道开始与生产管柱的进液口连通；
位移传感器获取心轴的位移数据并发送至地面中控系统，地面中控系统根据接收的位移数据与所需开度对应的心轴位移数据，确定各无级开度阀的流通通道达到所需开度，停止向下部液压腔内加压，此时，各油层段的油液分别通过对应流通通道进入生产管柱内；
当需要关闭无级开度阀时，地面中控系统通过第一液控管线向上部液压腔内加压，使得上部液压腔的液压高于下部液压腔的液压，心轴向下滑动，心轴底部与耐冲套接触，封堵流通通道；
位移传感器获取心轴的位移数据并发送至地面中控系统，地面中控系统根据接收的位移数据与开启无级开度阀前心轴的初始位移数据，确定各无级开度阀达到初始关闭位置。
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