CN108798609B - 带自锁开关防砂筛管 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带自锁开关防砂筛管，主要由上接头、自锁开关滑套、自锁弹簧、自锁开关外套、止推钢球、自锁开关座、自锁变轨滑套和筛管组成，自锁开关外套内腔套装有自锁开关滑套，在键槽约束下，自锁开关滑套只有轴向运动自由度，自锁开关滑套做直线运动时，通过凸柱迫使自锁变轨滑套沿周向旋转一个角度，自锁变轨滑套的通孔与自锁开关座的通孔位于同轴位置时，开关打开，当两者通孔相互错开一定角度时，开关关闭。本发明使得筛管具有开闭功能，根据储层边底水突进情况，选择水平井投产段中指定部位的一根或多根筛管独立投入或退出生产，从而达到调流控水和优化生产制度的目的，保证水平井进行科学有效的开发。

Description

带自锁开关防砂筛管

技术领域

本发明涉及石油开采油水井防砂筛管，特别涉及一种集成自锁开关部件的防砂筛管。

背景技术

水平井作为高效开发各类油气藏、提高采收率和提高单井产量的重要手段，已在国内外各油田获得广泛应用。然而，水平井跟-趾效应和油藏非均质性使得油藏无法向水平井投产段均衡供液，随着油田开发进入高含水期，边底水极易从水平井投产段局部窜进，从而导致油井产能降低、采液含水率上升速度快甚至被迫停产，这是世界范围内水平井开发过程面临的普遍问题。

针对调剖控水问题所攻关和实施的技术措施，国外比较典型的有：流入控制装置ICD、可渗透性膜控水装置、油可选择性流入控制系统、化学控制技术、双完井技术和智能完井系统。国外技术的特点是：成本投入大，技术含量和智能化程度高，对实施井位的井身结构和开发油层物性有较高要求；国内石油钻采领域科研人员在参考国外相关技术基础上，开发出多种适合自身现状的技术，以实现经济、有效的开发，比较典型的有：采水采气联合消除水气锥方法、排水采油技术、分段采油工艺、化学先期堵水技术、底水油藏变密度射孔技术和滑套式找水堵水完井管柱方法等。

目前，从国内相关技术实施应用情况看，均未达到令人满意的效果：对于采水采气和排水采油等消除水气锥技术，井下生产管柱结构和配套生产制度过于复杂，且不适合于开发单油层的水平井，如果安排单井专门采水采气，又牺牲了井网的整体产能；分段采油要求水平井在某一时刻仅部分投产段投入生产，降低了单井产能；先期堵水技术要求在投产前向油水界面打化学隔板，对于水平井而言，施工难度大，可靠性低；变密度射孔技术在投产后，套管上控流参数不可调整，在应用井整个开发阶段难以始终保持良好的调流控水能力；滑套式找水堵水完井管柱多使用轴向运动滑套构件，其密封零件在滑套多次反复开闭后容易失效，另外，滑套打开后所提供的泄流面积有限，只适合直井、斜井多层合采和找水堵水，不适合水平井开发。

专利201310471568.7提供一种带旋转滑套开关的分层采油管柱，实现直井、斜井的多层合采和找水堵水，该专利可实现一趟管柱完成分层采油多次换向施工，节约了工序，利用外管打压控制分层开关，控制方法简单方便。但该专利不适合于水平井采油及其找水堵水作业，因为：1．旋转滑套开关和防砂筛管为两个独立工具，通过内外管双螺纹连接密封。但水平井所需下入开关和筛管数量多，开关和筛管的连接增加了工作量，双螺纹连接密封的可靠性不能满足要求；2．该专利使用了外管打压一次同时换向各个分层开关的简化控制方法，在入井前将各层开关设置为合适的初始开闭组合状态，通过多次打压，调整至预期的开闭组合状态。但水平井所需下入开关和筛管数量多，开关组合状态十分复杂，同时换向控制方法不能满足要求。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有技术存在的问题，提供一种使得筛管具有开闭功能、并可实现反复开闭的带自锁开关防砂筛管。本发明为达到上述目的，所采用的技术方案是提供一种带自锁开关防砂筛管。

本发明的技术方案包括：1、带自锁开关防砂筛管，主要由上接头1、自锁开关、筛管组成，自锁开关包括自锁开关滑套2、自锁弹簧3、自锁开关外套4、止推钢球5、自锁开关座7、自锁变轨滑套8。自锁开关外套上端与上接头1连接，自锁开关滑套2和自锁弹簧3、止推钢球5安装在自锁开关外套4内，自锁开关座7向上与自锁开关外套4连接，向下与筛管连接，自锁变轨滑套8安装在自锁开关座7内，其上部与自锁开关滑套2轴向插接配合。

上述方案进一步包括：所述自锁开关滑套2上端端面设有自锁开关滑套键块21，下端设有自锁开关滑套凸柱23，中间设有与止推钢球配合的球座22；所述自锁开关外套4其内壁设有两道环状凸起，上部凸起以上部分设有与自锁开关滑套键块21轴向滑动配合的自锁开关外套凹槽44，自锁弹簧3设在自锁开关外套凹槽44内的上道环状凸起与自锁开关滑套键块21之间，两道凸起之间设有与止推钢球5呈滑动配合的自锁开关外套环空42，自锁开关外套环空42靠近下道环状凸起处设有自锁开关外套深空腔43；所述自锁开关座7下部设有内凸肩，内凸肩部设有数个自锁开关座通孔71；所述自锁变轨滑套8设在自锁开关外套4下道凸起与自锁开关座7内凸肩之间，其内壁上部均布有楔形滑轨81，楔形滑轨81与自锁开关滑套凸柱23构成轴向插接、周向换位配合。

所述自锁开关外套4的自锁开关外套环空42段设有螺纹孔41，螺纹孔41直径大于止推钢球5的外径，且螺纹孔41由钢球丝堵6封堵。

所述筛管包括筛管内管11、筛管滤砂网9和筛管保护管10，筛管滤砂网9缠绕在筛管内管11外部，筛管保护管10包覆在筛管滤砂网9外部，筛管内管11下端设有下接头，上端与自锁开关座7的内凸肩下端连接，筛管保护管10上、下端分别与自锁开关座7外螺纹和下接头外螺纹连接。

筛管内管11外壁缠绕有螺旋筋条111，筛管滤砂网9通过螺旋筋条111缠绕在筛管内管11外部。

本发明的优点在于：1．将自锁开关部件与筛管集成，具备有效的防砂能力和较大的管壁泄流面积，适合于边底水油藏水平井开发；2．自锁变轨滑套在执行开闭动作时仅做周向旋转运动，其密封零件使用O型密封圈即可满足密封要求。在执行动作时，密封部位摩擦力较小，保证各个运动构件动作执行到位，且密封零件磨损较小，在多次执行开闭后仍能保持良好的密封性能；3．根据边底水突进情况，使用配套井下操控工具，可选择指定部位任意数目的筛管独立投入或退出生产，使得水平井采油管柱具备较强的找水堵水能力，从而达到调流控水和优化生产制度的目的，保证水平井进行科学有效的开发；4．开关部件具有自锁功能，其结构简单，工作可靠，能够保证每次开关动作均以稳定状态执行。

附图说明

图1为本发明的一种实施例结构示意图；

图中：1、上接头，2、自锁开关滑套，3、自锁弹簧，4、自锁开关外套，5、止推钢球，6、钢球丝堵，7、自锁开关座，8、自锁变轨滑套，9、筛管滤砂网，10、筛管保护管，11、筛管内管。

图2a为图1中自锁开关滑套的结构示意图，图2b为图2a的右视图；

图中：21、自锁开关滑套键块， 22、弧型球座，23、自锁开关滑套凸柱。

图3a为图1中自锁开关外套的结构示意图，图3b为图3a的左视图；

图中：41、自锁开关外套螺纹孔，42、自锁开关外套环空，43、自锁开关外套深空腔，44、自锁开关外套凹槽。

图4为图1中自锁开关座的结构示意图；

图中：71、自锁开关座通孔。

图5a为图1中自锁变轨滑套的结构示意图，图5b为图5a的右视图，图5c是图5a的内表面展开平面图；

图中：81、楔形滑轨，83、楔形滑轨下止点，84、自锁变轨滑套通孔，821、楔形滑轨某一上止点，822、楔形滑轨某一上止点的相邻上止点。

图6为图1中筛管内管的结构示意图；

图中： 111、螺旋筋条，112环状凸起。

具体实施方式

实施例一

参照图1，一种带自锁开关防砂筛管，包括上接头1、自锁开关滑套2、自锁弹簧3、自锁开关外套4、止推钢球5、钢球丝堵6、自锁开关座7、自锁变轨滑套8、筛管滤砂网9、筛管保护管10、筛管内管11。其中：自锁开关外套4内安装有自锁开关滑套2和自锁弹簧3，止推钢球5安装在自锁开关滑套2的弧型球座22与自锁开关外套4的环空42之间，自锁开关座7与自锁开关外套4螺纹紧固，自锁变轨滑套8安装在自锁开关座7内，自锁开关座7与筛管内管11螺纹紧固联接，筛管内管11外部缠绕筛管滤砂网9，筛管滤砂网9外部包覆筛管保护管10。

更进一步的：参照图2，所述自锁开关滑套2上端端面设有自锁开关滑套键块21，下端设有自锁开关滑套凸柱23，中间设有与止推钢球配合的球座22。

参照图3，所述自锁开关外套4其内壁设有两道环状凸起，上部凸起以上部分设有与自锁开关滑套键块21轴向滑动配合的自锁开关外套凹槽44，自锁弹簧3设在自锁开关外套凹槽44内的上道环状凸起与自锁开关滑套键块21之间，两道凸起之间设有与止推钢球5呈滑动配合的自锁开关外套环空42，自锁开关外套环空42靠近下道环状凸起处设有自锁开关外套深空腔43。

参照图4，所述自锁开关座7下部设有内凸肩，内凸肩部设有数个自锁开关座通孔71；为了提高内凸肩的强度，在其内壁设置加强筋。

参照图5，所述自锁变轨滑套8设在自锁开关外套4下道凸起与自锁开关座7内凸肩之间，其内壁上部均布有楔形滑轨81，楔形滑轨81与自锁开关滑套凸柱23构成轴向插接、周向换位配合。

参照图3，所述自锁开关外套4的自锁开关外套环空42段设有螺纹孔41，螺纹孔41直径大于止推钢球5的外径，且螺纹孔41由钢球丝堵6封堵。

参照图1，所述筛管包括筛管内管11、筛管滤砂网9和筛管保护管10，筛管滤砂网9缠绕在筛管内管11外部，筛管保护管10包覆在筛管滤砂网9外部，筛管内管11下端设有下接头，上端与自锁开关座7的内凸肩下端连接，筛管保护管10上、下端分别与自锁开关座7外螺纹和下接头外螺纹连接。

参照图6，筛管内管11外壁缠绕有螺旋筋条111，筛管滤砂网9通过螺旋筋条111缠绕在筛管内管11外部。

典型实施例：所述带自锁开关防砂筛管，主要由上接头1、自锁开关滑套2、自锁弹簧3、自锁开关外套4、止推钢球5、钢球丝堵6、自锁开关座7、自锁变轨滑套8、筛管滤砂网9、筛管保护管10、筛管内管11组成。其中：上接头1内部加工有石油标准螺纹，以方便与井下管柱联接，外部加工有外螺纹并与自锁开关外套4紧固联接，自锁开关滑套2安装在自锁开关外套4内腔呈滑动配合，自锁开关滑套2的键块21嵌在自锁开关外套4内腔的凹槽44内并呈滑动配合，自锁开关滑套2与自锁开关外套4的环空内安装有自锁弹簧3，自锁开关滑套2的筒壁上径向加工有若干个弧型球座22（本案例6个），止推钢球5安装在弧型球座与自锁开关外套4内腔的环空42之间并呈滑动配合，止推钢球5在弧型球座22突出一部分体积，自锁开关外套4加工有螺纹孔41，用于止推钢球5的安装，完毕后安装钢球丝堵6将其封闭，自锁开关外套4与自锁开关座7螺纹紧固联接，自锁变轨滑套8安装在自锁开关座7内部并呈滑动配合，自锁变轨滑套8内侧加工有楔形滑轨81，下部加工有若干通孔84（本例有4个，沿径向均布互为90度），正常情况下自锁开关滑套2的凸柱23（本例加工有2个），嵌挂在自锁变轨滑套8的楔形滑轨81的滑轨左尽头（本案例在821处），自锁开关座7下部与筛管内管11螺纹紧固联接，筛管内管11管外缠绕有螺旋筋条111，在螺旋筋条111外部缠绕有筛管滤砂网9，筛管滤砂网9外包覆有筛管保护管10。

基于上述实施例的工作原理和流程：将带自锁开关防砂筛管置于水平井投产段，正常生产情况下，带自锁开关防砂筛管的自锁开关座7的通孔71与自锁变轨滑套8的通孔84同轴相通，自锁开关处于打开状态，地层含砂流体通过筛管保护管10的通孔进入筛管滤砂网9，过滤流体进入滤网和筛管内管11之间的环空，流体沿螺旋筋条111的螺旋流道，通过自锁开关座7的通孔71与自锁变轨滑套8的通孔84进入井筒。

在生产过程中处于找水、堵水需要，要求关闭指定筛管时，在井筒内下入配套专用操控工具即筛管自锁开关操控器，当筛管自锁开关操控器的前端活动拨块抵住止推钢球5的突出部，迫使自锁开关滑套2克服自锁弹簧3弹力向下移动，移动过程中自锁开关滑套2的凸柱23由821处下移至斜轨并推动斜轨，由于斜轨的作用，自锁变轨滑套8旋转一定角度，当凸柱23行至楔形滑轨下止点83处时，自锁开关滑套2达到下死点位置，止推钢球5被自锁开关操控器的活动拨块推入自锁开关外套4的深空腔43内，此时完成自锁开关部件的自锁过程。自锁开关操控器越过开关继续下行，此时自锁开关滑套2在自锁弹簧3的作用下复位，复位过程中，凸柱23上移至楔形轨道的822处完成一个开关动作，移动过程中，凸柱23在斜轨的作用下，再次迫使自锁变轨滑套8旋转一定角度。在本案例中，凸柱23从楔形轨道的821处到83处再到822处为一个动作周期，所旋转的角度一共为45°，当自锁变轨滑套8的通孔84与自锁开关座7的通孔71错开45°时，自锁开关即关闭。完成动作后，自锁开关操控器回程时，其活动拨块遇到止推钢球5的突出部时缩径打滑顺利退出。反之，若要打开自锁开关，再次下入自锁开关操控器，造成自锁变轨滑套8再次旋转45°，自锁变轨滑套8的通孔84与自锁开关座7的通孔71同轴时，自锁开关即打开。由于开关具有自锁功能，所以每次动作均能保持状态稳定。

Claims (4)

1.带自锁开关防砂筛管，主要由上接头⑴、自锁开关、筛管组成，其特征是，自锁开关包括自锁开关滑套⑵、自锁弹簧⑶、自锁开关外套⑷、止推钢球⑸、自锁开关座⑺、自锁变轨滑套⑻，自锁开关外套⑷上端与上接头（1）连接，自锁开关滑套⑵和自锁弹簧⑶、止推钢球⑸安装在自锁开关外套⑷内，自锁开关座⑺向上与自锁开关外套⑷连接，向下与筛管连接，自锁变轨滑套⑻安装在自锁开关座⑺内，其上部与自锁开关滑套⑵轴向插接配合；所述自锁开关滑套⑵上端端面设有自锁开关滑套键块（21），下端设有自锁开关滑套凸柱（23），中间设有与止推钢球配合的弧形球座（22）；所述自锁开关外套⑷其内壁设有两道环状凸起，上部凸起以上部分设有与自锁开关滑套键块（21）轴向滑动配合的自锁开关外套凹槽（44），自锁弹簧⑶设在自锁开关外套凹槽（44）内的上道环状凸起与自锁开关滑套键块（21）之间，两道凸起之间设有与止推钢球⑸呈滑动配合的自锁开关外套环空（42），自锁开关外套环空（42）靠近下道环状凸起处设有自锁开关外套深空腔（43）；所述自锁开关座⑺下部设有内凸肩，内凸肩部设有数个自锁开关座通孔（71）；所述自锁变轨滑套⑻设在自锁开关外套⑷下道凸起与自锁开关座⑺内凸肩之间，其内壁上部均布有楔形滑轨（81），下部加工有若干自锁变轨滑套通孔（84），楔形滑轨（81）与自锁开关滑套凸柱（23）构成轴向插接、周向换位配合。

2.如权利要求1所述的带自锁开关防砂筛管，其特征是：自锁开关外套⑷的自锁开关外套环空（42）段设有自锁开关外套螺纹孔（41），自锁开关外套螺纹孔（41）直径大于止推钢球⑸的外径，且自锁开关外套螺纹孔（41）由钢球丝堵（6）封堵。

3.如权利要求1或2所述的带自锁开关防砂筛管，其特征是：所述筛管包括筛管内管⑾、筛管滤砂网⑼和筛管保护管⑽，筛管滤砂网⑼缠绕在筛管内管⑾外部，筛管保护管⑽包覆在筛管滤砂网⑼外部，筛管内管⑾下端设有下接头，上端与自锁开关座⑺的内凸肩下端连接，筛管保护管⑽上、下端分别与自锁开关座⑺外螺纹和下接头外螺纹连接。

4.如权利要求3所述的带自锁开关防砂筛管，其特征是：筛管内管⑾外壁缠绕有螺旋筋条（111），筛管滤砂网⑼通过螺旋筋条（111）缠绕在筛管内管⑾外部。