CN111021984A - 水平井井筒控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水平井井筒控制装置，包括桥塞和开关阀，其中，桥塞包括第一中心管和卡瓦，第一中心管具有贯穿设置的第一通道，水平井井筒控制装置通过卡瓦与井筒的内壁连接，开关阀与桥塞连接，开关阀包括第二中心管、外管、开关座、换向沟槽环、轨道销、封堵件和复位件；桥塞除卡瓦外的其他部件以及开关阀除封堵件和复位件外的其他部件均由可钻材料制成。本发明解决了现有技术中的水平井使用、维修过程中不方便的问题。

Description

水平井井筒控制装置

技术领域

本发明涉及油田勘测开发技术领域，具体而言，涉及一种水平井井筒控制装置。

背景技术

目前，水平井投产通常有两种生产方式：

一种是直接采用套管生产，这种方式清蜡时则需要连续油管清蜡，费用昂贵。另外，由于无法建立洗压井通道，当井口出现刺漏等情况时无法正常压井，井控风险比较大，极易造成井喷失控的情况。在生产中后期，洗井作业时容易因洗井液漏失导致储层污染，同时影响洗井质量。

另一种是采用油管生产，下油管作业有两种方式，一种是需要压井作业，另一种采用专用不压井作业设备下油管，前者压井液费用较高，压井时会造成储层污染，后者方面施工难度大、施工周期长。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种水平井井筒控制装置，以解决现有技术中的水平井使用、维修过程中不方便的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种水平井井筒控制装置，包括桥塞和开关阀，其中，桥塞包括第一中心管和卡瓦，第一中心管具有贯穿设置的第一通道，水平井井筒控制装置通过卡瓦与井筒的内壁连接，开关阀与桥塞连接，开关阀包括：第二中心管，第二中心管具有与第一通道连通的第二通道，且第二中心管的内壁具有台阶结构；外管，第二中心管活动设置在外管内，且外管与第二中心管之间具有容纳间隙；开关座，开关座设置在容纳间隙内，第二中心管的底部的侧壁具有气液通道，气液通道连通第二通道和容纳间隙，且开关座位于气液通道的上方，当第二中心管沿轴向上运动时，开关座的封堵气液通道，以使气液通道关闭，当第二中心管沿轴向下运动时，气液通道避让开关座，以使气液通道打开；换向沟槽环，换向沟槽环设置在第二中心管外侧，且与第二中心管同步运动，换向沟槽环具有多个换向槽，换向槽沿第二中心管的轴向的开设长度不同；轨道销，轨道销与外管连接，轨道销的一部分伸入到换向槽内；通过轨道销与不同的换向槽配合，改变第二中心管的位置，以改变气液通道的开闭状态；封堵件，封堵件与第二中心管活动连接，且封堵件能够抵接在台阶结构处，以封堵第二通道；复位件，复位件套设在第二中心管的外侧，以为第二中心管提供向上运动的复位力；桥塞除卡瓦外的其他部件以及开关阀除封堵件和复位件外的其他部件均由可钻材料制成。

进一步地，可钻材料为铝合金材料。

进一步地，桥塞的底端具有连接头，连接头的一部分套设在第一中心管外部，并与第一中心管同步运动，连接头与第二中心管的顶部连接，以使桥塞与开关阀连接。

进一步地，卡瓦包括：连接部，连接部设置在第一中心管的外部；多个齿牙，齿牙设置在连接部朝向井筒的端面上，且能够与井筒的内壁抵接，以将桥塞锁定在井筒内，连接部由可钻材料制成，齿牙由脆性材料制成。

进一步地，脆性材料为陶瓷材料。

进一步地，桥塞包括由上而下顺次连接的座封装置、锚定装置、密封装置和连接装置，其中，座封装置设置在第一中心管的顶部，且座封装置具有与第二通道连通的辅助通道；锚定装置设置在第一中心管的外侧，且锚定装置能够在座封装置或密封装置的推动下产生径向运动，以将桥塞固定在井筒内；连接装置具有与第一中心管的底部连接的连接头，以在桥塞的底部连接开关阀，连接装置具有与第二通道连通的过孔。

进一步地，复位件由铜合金材料制成。

进一步地，开关座沿外管的周向连续设置，以将容纳间隙分隔为上方的安装区和下方的流通区，第二通道中的介质经气液通道和流通区排出开关阀。

进一步地，所有换向槽包括：开启定位槽；关闭定位槽，沿第二中心管的轴向，开启定位槽的底端的高度低于关闭定位槽的底端的高度，当轨道销运动到开启定位槽的底端时，气液通道避让开关座，当轨道销运动到关闭定位槽的底端时，开关座封堵气液通道；连接槽，开启定位槽和关闭定位槽之间通过连接槽连接。

进一步地，开启定位槽和关闭定位槽均为多个，且沿第二中心管的周向依次交替设置。

进一步地，连接槽为至少一组，相邻的两个开启定位槽和关闭定位槽之间均设置有至少一组连接槽，每组连接槽均包括第一连接槽、第二连接槽和沿第二中心管的轴向设置第三连接槽，第一连接槽的一端与关闭定位槽的顶端连通，第一连接槽的另一端与第三连接槽的侧壁连通，第二连接槽的一端与开启定位槽的侧壁连通，第二连接槽的另一端与第三连接槽的底端连通，以使第二中心管轴线运动时，轨道销沿同一转动方向依次在开启定位槽和关闭定位槽之间切换。

应用本发明的技术方案，通过在桥塞的第一中心管上贯穿设置有第一通道，使得桥塞能够满足空心结构的使用需求，通过将大部分部件设置成可钻材料，使得桥塞能够从井筒中取出的同时还具有可钻的性能，当桥塞不方便取出时，可以采用钻磨的方式将桥塞打碎，从而使得桥塞能够满足油田开发过程中的各种要求。通过在开关阀设置有开关座、换向沟槽环和轨道销，使得第二中心管能够在压力作用下在不同的换向槽之间自动切换，从而使得第二中心管的上下位置发生改变，当第二中心管向上运动到气液通道被开关座封堵时，开关阀关闭，井筒中开关阀以上的部分与开关阀以下的部分被开关阀分隔开来，当第二中心管向下运动到开关座避让气液通道时，开关阀打开，从而在水平井的日常生产和修井过程中，可对水平井井筒的压力进行控制，实现水平井不压井作业、防止洗井液漏失、防止落物掉入水平段的功能，解决了水平井修井、热洗过程中外来液体对储层的污染，预防了井下气液上喷对地面设备造成损坏及地面污染的问题。同时通过将开关阀的大部分采用可钻材料制造，使得开关阀在不方便被取出的情况下，可以采用钻磨的方式将开关阀打碎，从而方便可开关阀的使用，满足了开关阀在特殊场景下的使用需求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的水平井井筒控制装置的结构示意图；

图2示出了图1中的水平井井筒控制装置的桥塞的结构示意图；

图3示出了图1中的水平井井筒控制装置的开关阀的结构示意图；以及

图4示出了图3中的开关阀的换向沟槽环的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、桥塞；110、第一中心管；111、第一通道；120、座封装置；121、座封套；122、解封套；123、解封剪钉；124、连接套；125、座封剪钉；126、锁块；127、锁套；130、锚定装置；131、上椎体；132、下椎体；133、卡瓦；134、锁定剪钉；135、卡瓦套；136、箍簧；137、限位套；140、密封装置；141、端胶筒；142、中胶筒；143、隔环；150、连接装置；200、开关阀；210、第二中心管；211、第二通道；212、气液通道；220、外管；230、开关座；240、换向沟槽环；241、开启定位槽；242、关闭定位槽；243、连接槽；2431、第一连接槽；2432、第二连接槽；2433、第三连接槽；250、轨道销；260、封堵件；270、复位件；280、挡环；2100、挡球套；2101、通孔；2110、连接球；2120、导向头。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中的水平井使用、维修过程中不方便的问题，本发明提供了一种水平井井筒控制装置。

如图1所示的一种水平井井筒控制装置，包括桥塞100和开关阀200，其中，桥塞100包括第一中心管110和卡瓦133，第一中心管110具有贯穿设置的第一通道111，水平井井筒控制装置通过卡瓦133与井筒的内壁连接，开关阀200与桥塞100连接，开关阀200包括第二中心管210、外管220、开关座230、换向沟槽环240、轨道销250、封堵件260和复位件270，第二中心管210具有与第一通道111连通的第二通道211，且第二中心管210的内壁具有台阶结构；第二中心管210活动设置在外管220内，且外管220与第二中心管210之间具有容纳间隙；开关座230设置在容纳间隙内，第二中心管210的底部的侧壁具有气液通道212，气液通道212连通第二通道211和容纳间隙，且开关座230位于气液通道212的上方，当第二中心管210沿轴向上运动时，开关座230的封堵气液通道212，以使气液通道212关闭，当第二中心管210沿轴向下运动时，气液通道212避让开关座230，以使气液通道212打开；换向沟槽环240设置在第二中心管210外侧，且与第二中心管210同步运动，换向沟槽环240具有多个换向槽，换向槽沿第二中心管210的轴向的开设长度不同；轨道销250与外管220连接，轨道销250的一部分伸入到换向槽内；通过轨道销250与不同的换向槽配合，改变第二中心管210的位置，以改变气液通道212的开闭状态；封堵件260与第二中心管210活动连接，且封堵件260能够抵接在台阶结构处，以封堵第二通道211；复位件270套设在第二中心管210的外侧，以为第二中心管210提供向上运动的复位力；桥塞100除卡瓦133外的其他部件以及开关阀200除封堵件260和复位件270外的其他部件均由可钻材料制成。

本实施例通过在桥塞100的第一中心管110上贯穿设置有第一通道111，使得桥塞100能够满足空心结构的使用需求，通过将大部分部件设置成可钻材料，使得桥塞100能够从井筒中取出的同时还具有可钻的性能，当桥塞100不方便取出时，可以采用钻磨的方式将桥塞100打碎，从而使得桥塞100能够满足油田开发过程中的各种要求。通过在开关阀200设置有开关座230、换向沟槽环240和轨道销250，使得第二中心管210能够在压力作用下在不同的换向槽之间自动切换，从而使得第二中心管210的上下位置发生改变，当第二中心管210向上运动到气液通道212被开关座230封堵时，开关阀200关闭，井筒中开关阀200以上的部分与开关阀200以下的部分被开关阀200分隔开来，当第二中心管210向下运动到开关座230避让气液通道212时，开关阀200打开，从而在水平井的日常生产和修井过程中，可对水平井井筒的压力进行控制，实现水平井不压井作业、防止洗井液漏失、防止落物掉入水平段的功能，解决了水平井修井、热洗过程中外来液体对储层的污染，预防了井下气液上喷对地面设备造成损坏及地面污染的问题。同时通过将开关阀200的大部分采用可钻材料制造，使得开关阀200在不方便被取出的情况下，可以采用钻磨的方式将开关阀200打碎，从而方便可开关阀200的使用，满足了开关阀200在特殊场景下的使用需求。

优选地，可钻材料为铝合金材料。

如图2所示，对桥塞100的结构进行详细地说明：

在本实施例中，卡瓦133设置在第一中心管110的外侧，且包括连接部和多个齿牙，连接部设置在第一中心管110的外部；齿牙设置在连接部朝向井筒的端面上，且能够与井筒的内壁抵接，以将桥塞100锁定在井筒内，连接部由可钻材料制成，齿牙由脆性材料制成。

由于桥塞100和井筒之间是通过卡瓦133配合接触的，因而将卡瓦133的齿牙部分设置成脆性材料，当对桥塞100钻磨时，钻磨过程中产生的震动等因素会将脆性材料打碎，从而在保证桥塞100与井筒的配合的可靠性的同时，使得卡瓦133也具有可钻的性能，也就使得桥塞100整体都是可以在钻磨的过程中被打碎。

优选地，脆性材料为陶瓷材料。

在本实施例中，桥塞100包括由上而下顺次连接的座封装置120、锚定装置130、密封装置140和连接装置150，其中，座封装置120设置在第一中心管110的顶部，且座封装置120具有与第一通道111连通的辅助通道；锚定装置130设置在第一中心管110的外侧，且锚定装置130能够在座封装置120或密封装置140的推动下产生径向运动，以将桥塞100固定在井筒内；连接装置150与第一中心管110的底部连接，以在桥塞100的底部连接需要的部件，连接装置150具有与第一通道111连通的过孔。座封装置120用于控制第一中心管110与运动，从而实现座封和解封，锚定装置130即包括卡瓦133，用于将桥塞100固定到井筒的特定的高度处，连接装置150具有用于将桥塞100与开关阀200连接的连接头，以使得开关阀200与桥塞100一同安装到井筒的特定位置上。并且座封装置120具有朝向第一中心管110的中心伸出的凸起结构，以通过座封装置120将桥塞100由井筒内打捞出来，从而实现水平井井筒控制装置的可捞可钻，满足油田开发过程中的各种要求。

座封装置120包括座封套121、解封套122、连接套124和锁套127，座封套121的一部分套设在第一中心管110的外部；解封套122套设在第一中心管110和座封套121之间，且解封套122的顶端部分伸出第一中心管110的顶部，解封套122的底端插接于座封套121与第一中心管110之间，解封套122和第一中心管110之间设置有解封剪钉123；连接套124的一部分设置在解封套122内并与解封套122抵接，解封套122具有凸起结构，且凸起结构的上表面与连接套124抵接，凸起结构的下表面与第一中心管110的顶端抵接，连接套124伸出解封套122的部分与座封套121之间设置有座封剪钉125，当座封剪钉125剪断时，第一中心管110、解封套122和连接套124能够一同向上运动，连接套124的底部的内壁与第一中心管110之间设置有锁块126；锁套127套设在第一中心管110的外侧，且与连接套124的底部和锁块126抵接，锁套127的一部分位于第一中心管110和座封套121之间。当桥塞100为安装到井筒中时，座封剪钉125和解封剪钉123将第一中心管110、解封套122和连接套124之间相互固定，使得三者成为一个整体，当桥塞100下放到井筒后，通过剪断座封剪钉125使得第一中心管110与座封套121之间能够产生相对运动，需要回收时，通过剪断解封剪钉123使得第一中心管110与解封套122之间能够产生相对运动。

锚定装置130包括上椎体131、下椎体132、卡瓦133和卡外套，上椎体131的顶部与座封套121抵接，且锁套127位于上椎体131和第一中心管110之间；下椎体132的底部与密封装置140抵接，下椎体132与第一中心管110之间设置有锁定剪钉134，以保持下椎体132与第一中心管110的位置关系；卡瓦套135套设在第一中心管110的外侧，卡瓦133嵌装在卡瓦套135外侧的卡瓦133槽内，在卡瓦套135的两端内孔中分别旋接有限位套137，两限位套137分别套接在上椎体131和下椎体132上，在卡瓦133中部开有凹槽，在凹槽内安装有箍簧136，箍簧136将卡瓦133箍紧在第一中心管110的外侧，卡瓦133设置在上椎体131和下椎体132之间，以在上椎体131和下椎体132的推动下产生径向运动。

可选地，卡瓦133靠近第一中心管110的端面具有卡瓦133斜面，上椎体131和下椎体132分别与卡瓦133抵接的一端均具有椎体斜面，椎体斜面与卡瓦133斜面配合以推动卡瓦133向远离第一中心管110的方向运动。当上椎体131向下运动，下椎体132向上运动时，上椎体131和下椎体132通过椎体斜面挤压卡瓦133斜面，使得卡瓦133沿着第一中心管110的径向运动，从而使得卡瓦133外圈上的齿牙与井筒的内壁接触并且紧密配合，从而将桥塞100固定到井筒内的特定位置处。

密封装置140包括多个端胶筒141、至少一个中胶筒142和多个隔环143，端胶筒141与下椎体132和连接装置150连接；中胶筒142的两端设置有端胶筒141，中胶筒142的弹性比端胶筒141的弹性大；端胶筒141与中胶筒142之间设置有隔环143，以将端胶筒141与中胶筒142分隔。密封装置140能够在卡瓦133未接触井筒的内壁时，辅助固定桥塞100的位置，同时能够密封桥塞100和井筒之间的缝隙，避免井下的气液通过缝隙进入到桥塞100的上方。

连接装置150包括连接头，连接头的一部分套设在第一中心管110外部，并与第一中心管110同步运动，连接头具有过孔，当第一中心管110向上运动时，锁定剪钉134剪断，连接头挤压密封装置140，以使密封装置140密封井筒与桥塞100之间的间隙。连接头的顶部套设在第一中心管110的底端且与第一中心管110螺纹连接，其底部外圈具有螺纹，以与第二中心管210的顶部连接，从而使得桥塞100与开关阀200连接成一个整体。

本实施例的桥塞100的使用过程如下：

将桥塞100的各部件安装连接完成后，将开关阀200旋接到桥塞100的底端，下入到井筒的特定位置处，然后对座封套121和第一中心管110施加相反方向的力，使得座封剪钉125剪断，此时，第一中心管110、解封套122和连接套124一同向上运动，第一中心管110带动连接头向上运动，连接头挤压密封装置140的端胶筒141和中胶筒142，使得端胶筒141和中胶筒142径向扩展，从而对桥塞100起到预固定的作用，随着连接头的挤压力逐渐增大，密封装置140挤压下椎体132使得锁定剪钉134剪断，下椎体132向上运动，同时座封套121抵接挤压上椎体131，使得上椎体131和下椎体132向彼此靠近的方向运动，挤压卡瓦133，使得卡瓦133径向运动并与井筒的内壁接触，从而使得桥塞100固定到井筒内，随着第一中心管110不断上滑，连接头持续挤压密封装置140和锚定装置130，使得锚定装置130与井筒的内壁紧密配合，同时密封装置140密封桥塞100和井筒之间的缝隙，完成座封过程。

当需要解封时，通过解封工具施加作用力作用于解封套122与第一中心管110之间，使得解封剪钉123剪断，第一中心管110相对于解封套122向下运动，从而实现解卡解封，解封完成后，可以采用专用工具，将桥塞100从井筒中打捞上来，当不方便进行打捞时，可以采用钻磨的方式将桥塞100整体打碎即可。

如图3和图4所示，对开关阀200的结构进行详细地说明：

对于开关阀200而言，复位件270由铜合金材料制成，以保证复位件270具有较好的弹力。

在本实施例中，开关座230沿外管220的周向连续设置，以将容纳间隙分隔为上方的安装区和下方的流通区，第二通道211中的介质经气液通道212和流通区排出开关阀200，从而使得开关阀200在关闭时能够将井筒上下两部分分隔，并且上部分由于与地面连通，因而其压力基本为零，便于进行清理、维修等操作。

如图4所示，所有换向槽包括开启定位槽241、关闭定位槽242和连接槽243，沿第二中心管210的轴向，开启定位槽241的底端的高度低于关闭定位槽242的底端的高度，当轨道销250运动到开启定位槽241的底端时，气液通道212避让开关座230，当轨道销250运动到关闭定位槽242的底端时，开关座230封堵气液通道212；开启定位槽241和关闭定位槽242之间通过连接槽243连接。

具体地，开启定位槽241和关闭定位槽242均为多个，且沿第二中心管210的周向依次交替设置。开启定位槽241和关闭定位槽242均沿第二中心管210的轴向延伸。连接槽243为至少一组，相邻的两个开启定位槽241和关闭定位槽242之间均设置有至少一组连接槽243，每组连接槽243均包括第一连接槽2431、第二连接槽2432和沿第二中心管210的轴向设置第三连接槽2433，其中，第一连接槽2431的一端与关闭定位槽242的顶端连通，第一连接槽2431的另一端与第三连接槽2433的侧壁连通，第二连接槽2432的一端与开启定位槽241的侧壁连通，第二连接槽2432的另一端与第三连接槽2433的底端连通，以使第二中心管210轴线运动时，轨道销250沿同一转动方向依次在开启定位槽241和关闭定位槽242之间切换。各开启定位槽241和关闭定位槽242之间按照上述方式以此类推设置即可。以轨道销250从关闭定位槽242切换至开启定位槽241为例进行说明，当第二中心管210和换向沟槽环240在压力作用向下运动时，轨道销250由关闭定位槽242运动至第一连接槽2431，并沿着第一连接槽2431的延伸方向运动到第三连接槽2433中，该过程会使得第二中心管210和换向沟槽环240转动一个角度，然后第二中心管210向上运动，轨道销250由第三连接槽2433运动到第二连接槽2432，并沿着第二连接槽2432运动到开启定位槽241中，该过程会也使得第二中心管210和换向沟槽环240继续同向转动一个角度，从而实现开关阀200由关闭切换至打开。轨道销250从开启定位槽241切换至关闭定位槽242的过程与上述相似。上述过程在第二中心管210上下运动的过程中能够自动完成，从而不必人工操作，降低了劳动强度。

可选地，相邻的开启定位槽241和关闭定位槽242之间的间隔角度为至度，优选为度。

如图3所示，开关阀200还包括挡环280，挡环280抵挡在换向沟槽环240的底端，且位于开关座230的上方，且复位件270设置在挡环280和开关座230之间。挡环280能够方便换向沟槽环240的安装，同时为复位件270提供抵接，使得复位件270的复位力能够更有效作用于换向沟槽环240。

在本实施例中，封堵件260为钢球，开关阀200还包括挡球套2100，挡球套2100设置在外管220靠近顶端的内部，至少部分挡球套2100具有与第二通道211连通的辅助通道，挡球套2100的侧壁具有通孔2101，当封堵件260向上运动时，挡球套2100止挡封堵件260，以使封堵件260始终位于外管220内。

可选地，辅助通道贯穿挡球套2100，挡球套2100的内圈的直径小于封堵件260的直径。

本实施例在第二中心管210的底部还设置有连接球2110，连接球2110与第二中心管210同步运动，连接球2110的直径大于开关座230的内圈的直径，以限制第二中心管210向上运动的运动范围。外管220的底部还设置有导向头2120，导向头2120与外管220之间通过开关座230连接，从而为开关阀200的运动起到导向作用。

本实施例的开关阀200的使用过程如下：

下井时开关阀200处于关闭状态，台阶结构上安装有钢球，通过向井筒中打压，压力通过钢球经台阶结构传递到第二中心管210，使得第二中心管210克服压缩弹簧的作用力向下运动，气液通道212打开，当压力消除后，压缩弹簧的弹力使第二中心管210上升，并在换向槽与轨道销250的限制下第二中心管210的停留位置发生改变，当开启定位槽241与轨道销250配合时，在压缩弹簧的作用下轨道销250止挡在开启定位槽241的底端，第二中心管210被挡在较低位置，使开关阀200处于打开状态，当关闭定位槽242与轨道销250配合时，第二中心管210可以在压缩弹簧的作用下运行到较高位置，且关闭定位槽242底端未与轨道销250接触时，连接球2110已与开关座230的内壁接触，使开关阀200处于关闭状态，当开关阀200处于打开状态时，液体由第二中心管210下部的气液通道212进入第二中心管210并将钢球顶起，由挡球套2100限制钢球的位置，液体经第二中心管210由挡球套2100侧壁上的通孔2101从井筒流出，而当开关阀200处于关闭状态时，油层被隔离，钢球自然回落到第二中心管210的台阶结构处，开关阀200以上部分的井筒压力为零，相关井口装置维护、更换井下工具及钻铣打捞封隔装置等带压作业活动可在不压井的情况下进行，同时也保护了油层不受外来液体的污染。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、解决了现有技术中的水平井使用、维修过程中不方便的问题；

2、桥塞整体可取、可钻，并且设置有过流通道，从而满足了油田开发过程的各种需求；

3、避免了水平井清蜡及修井中外来液体对储层的污染，预防了水平井在修井过程中井下机具掉落到水平段中及井喷事故的发生；

4、在水平井的日常生产和修井过程中，可对水平井井筒的压力进行控制，实现水平井不压井作业、防止洗井液漏失、防止落物掉入水平段的功能；

5、解决了水平井修井、热洗过程中外来液体对储层的污染，预防了井下气液上喷对地面设备造成损坏及地面污染的问题；

6、开关阀为可钻材料，即使掉落水平段或者出现故障也可以通过钻磨解除。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种水平井井筒控制装置，其特征在于，包括桥塞(100)和开关阀(200)，其中，所述桥塞(100)包括第一中心管(110)和卡瓦(133)，所述第一中心管(110)具有贯穿设置的第一通道(111)，所述水平井井筒控制装置通过所述卡瓦(133)与井筒的内壁连接，所述开关阀(200)与所述桥塞(100)连接，所述开关阀(200)包括：

第二中心管(210)，所述第二中心管(210)具有与所述第一通道(111)连通的第二通道(211)，且所述第二中心管(210)的内壁具有台阶结构；

外管(220)，所述第二中心管(210)活动设置在所述外管(220)内，且所述外管(220)与所述第二中心管(210)之间具有容纳间隙；

开关座(230)，所述开关座(230)设置在所述容纳间隙内，所述第二中心管(210)的底部的侧壁具有气液通道(212)，所述气液通道(212)连通所述第二通道(211)和所述容纳间隙，且所述开关座(230)位于所述气液通道(212)的上方，当所述第二中心管(210)沿轴向上运动时，所述开关座(230)的封堵所述气液通道(212)，以使所述气液通道(212)关闭，当所述第二中心管(210)沿轴向下运动时，所述气液通道(212)避让所述开关座(230)，以使所述气液通道(212)打开；

换向沟槽环(240)，所述换向沟槽环(240)设置在所述第二中心管(210)外侧，且与所述第二中心管(210)同步运动，所述换向沟槽环(240)具有多个换向槽，所述换向槽沿第二中心管(210)的轴向的开设长度不同；

轨道销(250)，所述轨道销(250)与所述外管(220)连接，所述轨道销(250)的一部分伸入到所述换向槽内；通过所述轨道销(250)与不同的所述换向槽配合，改变所述第二中心管(210)的位置，以改变所述气液通道(212)的开闭状态；

封堵件(260)，所述封堵件(260)与所述第二中心管(210)活动连接，且所述封堵件(260)能够抵接在所述台阶结构处，以封堵所述第二通道(211)；

复位件(270)，所述复位件(270)套设在所述第二中心管(210)的外侧，以为所述第二中心管(210)提供向上运动的复位力；

所述桥塞(100)除所述卡瓦(133)外的其他部件以及所述开关阀(200)除所述封堵件(260)和所述复位件(270)外的其他部件均由可钻材料制成。

2.根据权利要求1所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所述可钻材料为铝合金材料。

3.根据权利要求1所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所述桥塞(100)的底端具有连接头，所述连接头的一部分套设在所述第一中心管(110)外部，并与所述第一中心管(110)同步运动，所述连接头与第二中心管(210)的顶部连接，以使所述桥塞(100)与所述开关阀(200)连接。

4.根据权利要求1所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所述卡瓦(133)包括：

连接部，所述连接部设置在所述第一中心管(110)的外部；

多个齿牙，所述齿牙设置在所述连接部朝向所述井筒的端面上，且能够与所述井筒的内壁抵接，以将所述桥塞(100)锁定在所述井筒内，所述连接部由所述可钻材料制成，所述齿牙由脆性材料制成。

5.根据权利要求4所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所述脆性材料为陶瓷材料。

6.根据权利要求1所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所述桥塞(100)包括由上而下顺次连接的座封装置(120)、锚定装置(130)、密封装置(140)和连接装置(150)，其中，

所述座封装置(120)设置在所述第一中心管(110)的顶部，且所述座封装置(120)具有与所述第二通道(211)连通的辅助通道；

所述锚定装置(130)设置在所述第一中心管(110)的外侧，且所述锚定装置(130)能够在所述座封装置(120)或所述密封装置(140)的推动下产生径向运动，以将所述桥塞(100)固定在所述井筒内；

所述连接装置(150)具有与所述第一中心管(110)的底部连接的连接头，以在所述桥塞(100)的底部连接所述开关阀(200)，所述连接装置(150)具有与所述第二通道(211)连通的过孔。

7.根据权利要求1所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所述复位件(270)由铜合金材料制成。

8.根据权利要求1所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所述开关座(230)沿所述外管(220)的周向连续设置，以将所述容纳间隙分隔为上方的安装区和下方的流通区，所述第二通道(211)中的介质经所述气液通道(212)和所述流通区排出所述开关阀(200)。

9.根据权利要求1所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所有所述换向槽包括：

开启定位槽(241)；

关闭定位槽(242)，沿所述第二中心管(210)的轴向，所述开启定位槽(241)的底端的高度低于所述关闭定位槽(242)的底端的高度，当所述轨道销(250)运动到所述开启定位槽(241)的底端时，所述气液通道(212)避让所述开关座(230)，当所述轨道销(250)运动到所述关闭定位槽(242)的底端时，所述开关座(230)封堵所述气液通道(212)；

连接槽(243)，所述开启定位槽(241)和所述关闭定位槽(242)之间通过所述连接槽(243)连接。

10.根据权利要求9所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所述开启定位槽(241)和所述关闭定位槽(242)均为多个，且沿所述第二中心管(210)的周向依次交替设置。

11.根据权利要求10所述的水平井井筒控制装置，其特征在于，所述连接槽(243)为至少一组，相邻的两个所述开启定位槽(241)和所述关闭定位槽(242)之间均设置有至少一组所述连接槽(243)，每组所述连接槽(243)均包括第一连接槽(2431)、第二连接槽(2432)和沿所述第二中心管(210)的轴向设置第三连接槽(2433)，所述第一连接槽(2431)的一端与所述关闭定位槽(242)的顶端连通，所述第一连接槽(2431)的另一端与所述第三连接槽(2433)的侧壁连通，所述第二连接槽(2432)的一端与所述开启定位槽(241)的侧壁连通，所述第二连接槽(2432)的另一端与所述第三连接槽(2433)的底端连通，以使所述第二中心管(210)轴线运动时，所述轨道销(250)沿同一转动方向依次在所述开启定位槽(241)和所述关闭定位槽(242)之间切换。

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