CN111042743A - 管柱、采油设备及使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种管柱、采油设备及使用方法，该管柱用于安装在油气井中且与生产管体相连，包括：井下开关总成和封隔器；封隔器与井下开关总成的下端相连，封隔器设置有第一中心孔；井下开关总成包括第一管体、连接组件和球阀组件，第一管体沿油气井的轴向延伸，第一管体设置有第二中心孔；球阀组件包括球阀外筒和球阀，球阀外筒的上端套设在第一管体外，球阀外筒与第一管体滑动连接，且球阀外筒与封隔器相连；球阀可转动地安装在球阀外筒内，球阀上设有第一通孔，第一通孔用于在井下开关总成处于打开状态时将第一中心孔与第二中心孔连通。本申请管柱可以避免向油气井中注入压井液，进而有效防止对储层造成二次污染，有利于原油的正常开采。

Description

管柱、采油设备及使用方法

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，尤其涉及一种管柱、采油设备及使用方法。

背景技术

在油气井的生产过程中，当油气井停喷后，为了使油气井能够继续出油，一般需要更换管径较小的生产管柱，以替代原有管径较大的生产管柱进行生产。

现有技术中，当需要更换管径较小的生产管柱时，先根据油气井的油藏压力和深度制定压井液密度，然后向油气井中注入该压井液，以防止在更换管径较小的生产管柱时发生井喷。

虽然向油气井中注入压井液可以实现管径较小的生产管柱的更换，但是，向油气井中注入压井液会对储层造成伤害，同时造成储层的二次污染，不利于原油的开采。

发明内容

本申请提供一种管柱、采油设备及使用方法，以解决现有技术中因更换生产管柱而对储层造成二次污染的问题。

一方面，本申请提供一种管柱，用于安装在油气井中且与生产管体相连，包括：井下开关总成和封隔器；所述封隔器与所述井下开关总成的下端相连，所述封隔器设置有第一中心孔；所述井下开关总成包括第一管体、连接组件和球阀组件，所述第一管体沿油气井的轴向延伸，所述第一管体设置有第二中心孔；所述球阀组件包括球阀外筒和球阀，所述球阀外筒的上端套设在所述第一管体外，所述球阀外筒与所述第一管体滑动连接，且所述球阀外筒与所述封隔器相连；所述球阀可转动地安装在所述球阀外筒内，且所述球阀位于所述第一管体下方，所述球阀上设有第一通孔，所述第一通孔用于在所述井下开关总成处于打开状态时将所述第一中心孔与所述第二中心孔连通；所述连接组件安装在所述第一管体上，且所述连接组件与所述球阀连接，所述连接组件用于带动所述球阀转动，以使所述井下开关总成在打开状态及关闭状态之间切换；其中，在外力作用下，所述第一管体带动所述连接组件向上运动，所述连接组件拉动所述球阀正向转动，以使所述井下开关总成处于关闭状态，所述第一管体及封隔器断开；在外力作用下，所述第一管体带动所述连接组件向下运动，所述连接组件推动所述球阀反向转动，以使所述井下开关总成处于打开状态，所述第一管体及封隔器连通。

进一步地，所述井下开关总成还包括：回接外筒和短节，所述回接外筒可滑动地套设在所述第一管体外，所述球阀外筒套设在所述回接外筒外，且所述球阀外筒与所述回接外筒固定相连；所述短节可滑动地套设在所述第一管体外，所述短节的下端与回接外筒固定相连。

进一步地，所述球阀组件还包括球阀内筒，所述球阀内筒固定在球阀外筒内，所述球阀可转动地安装在球阀内筒中；所述球阀内筒的上端形成有向内延伸的限位凸起，所述球阀的球面与所述限位凸起的下表面抵接。

进一步地，所述连接组件包括：第一连接件及齿条，所述第一连接件与所述第一管体连接，所述齿条与所述第一连接件连接，所述齿条沿所述油气井的轴向延伸；所述球阀的外周设有与所述齿条配合的外齿，所述齿条与所述球阀的外齿啮合，以使所述齿条带动所述球阀在所述球阀内筒内旋转；其中，所述球阀内筒的上端设有第二通孔，所述齿条可滑动地穿过所述第二通孔且与所述球阀啮合。

进一步地，所述井下开关总成还包括：破裂盘外筒，所述破裂盘外筒套设在所述第一管体外，且所述破裂盘外筒与所述第一管体之间形成有第一空间；所述破裂盘外筒上固定有第一破裂盘，且所述第一破裂盘位于所述第一空间的下端，以在所述第一破裂盘打开时，外部流体能够进入所述第一空间，并带动所述第一管体向上移动；或者，所述井下开关总成还包括：安装外筒，所述安装外筒套设在所述第一管体外，且所述安装外筒的下端套设于所述短节内，以使所述短节与所述第一管体之间形成有第二空间；所述短节上固定有第二破裂盘，且所述第二破裂盘位于所述第二空间的上端，以在所述第二破裂盘打开时，外部流体能够进入所述第二空间，并带动所述第一管体向下移动。

进一步地，还包括第二管体，所述第二管体与所述封隔器的下端相连，所述第二管体上设有多个第二通孔。

进一步地，还包括扶正器，所述扶正器的上端与所述封隔器相连，所述扶正器的下端与所述第二管体相连，且所述扶正器的外侧壁用于与套管相抵接；和/或，还包括引鞋丝堵，所述引鞋丝堵与所述第二管体的下端相连。

另一方面，本申请提供一种采油设备，包括：上述任一实施例所述的管柱，所述管柱的上端连接有生产管体。

再一方面，本申请提供一种基于上述采油设备的使用方法，所述生产管体包括第一生产管体和第二生产管体，所述使用方法包括：将管柱的上端与第一生产管体的下端相连后下入套管中；坐封管柱中的封隔器；在外力作用下拉动所述第一管体向上移动，所述第一管体带动所述连接组件向上移动，所述连接组件推动所述球阀正向转动，所述第一管体与所述封隔器断开，原油向上流动的通道关闭；将所述第一生产管体从所述套管中取出，将第二生产管体安装在所述管柱的上端；在外力作用下推动所述第一管体向下移动，所述第一管体带动所述连接组件向下移动，所述连接组件推动所述球阀反向转动，所述第一管体与所述封隔器经所述球阀的第一通孔连通，原油向上流动的通道打开。

进一步地，还包括：坐封管柱中的封隔器后，将酸液由第一生产管体的上端注入储层，以对储层进行酸压改造；和/或，所述第一生产管体的内径大于所述第二生产管体的内径。

本发明提供一种管柱、采油设备及使用方法，该管柱安装在油气井中且与生产管体相连，通过设置包括第一管体、连接组件和球阀组件的井下开关总成，通过将连接组件的上端设置为与第一管体相连，连接组件的下端设置为与球阀组件相连，以通过第一管体带动连接组件一起上下运动，并由连接组件带动球阀组件中的球阀在正向转动和反向转动之间进行切换，使得井下开关总成在关闭状态和打开状态之间切换，实现了井下开关总成对原油通道的断开与打开；同时，当井下开关总成处于关闭状态时，能够实现井下开关总成的上端在不带压不压井条件下对生产管体进行更换。采用本发明提供的管柱，与现有技术相比，可以避免向油气井中注入压井液，进而有效防止对储层造成二次污染，有利于原油的正常开采。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本发明一实施例中管柱的结构示意图；

图2为本发明一实施例中井下开关总成的结构示意图一；

图3为本发明一实施例中井下开关总成的结构示意图二；

图4为本发明另一实施例中采油设备的结构示意图一；

图5为本发明另一实施例中采油设备的结构示意图二；

图6为本发明采油设备的使用方法流程图。

附图标记：

100-井下开关总成；

110-第一管体；121-球阀外筒；122-球阀；123-第三管体；124-回接外筒；125-短节；126-球阀内筒；1261-限位凸起；131-第一连接件；132-齿条；140-破裂盘外筒；141-第一破裂盘；150-安装外筒；151-第二破裂盘；

200-封隔器；

300-套管；

400-第二管体；410-第二通孔；

500-扶正器；

600-引鞋丝堵；

700-3-1/2"油管；

800-2-7/8"油管；

810-气举阀；

900-油管挂。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。

下面参考图1-图3描述本申请第一方面实施例的管柱。如图1-图3所示，本申请提供一种管柱，用于安装在油气井中且与生产管体相连，包括：井下开关总成100和封隔器200；封隔器200与井下开关总成100的下端相连，封隔器200设置有第一中心孔；井下开关总成100包括第一管体110、连接组件和球阀组件，第一管体110沿油气井的轴向延伸，第一管体110设置有第二中心孔；球阀组件包括球阀外筒121和球阀122，球阀外筒121的上端套设在第一管体110外，球阀外筒121与第一管体110滑动连接，且球阀外筒121与封隔器200相连；球阀122可转动地安装在球阀外筒121内，且球阀122位于第一管体110下方，球阀122上设有第一通孔，第一通孔用于在井下开关总成100处于打开状态时将第一中心孔与第二中心孔连通；连接组件安装在第一管体110上，且连接组件与球阀122连接，连接组件用于带动球阀122转动，以使井下开关总成100在打开状态及关闭状态之间切换；其中，在外力作用下，第一管体110带动连接组件向上运动，连接组件拉动球阀122正向转动，以使井下开关总成100处于关闭状态，第一管体110及封隔器200断开；在外力作用下，第一管体110带动连接组件向下运动，连接组件推动球阀122反向转动，以使井下开关总成100处于打开状态，第一管体110及封隔器200连通。

示例性地，本实施例中的管柱用于安装在油气井中，可选的，本实施例中的管柱安装在油气井的套管300中；本实施例中的管柱与生产管体相连，生产管体指的是用于将油气井中的原油举升至地面的管体，其中，本实施例中的管柱可以与不同管径的生产管体相连，以便于配合不同类型的油气井。

封隔器200可以选择永久式封隔器，以便于对油气井进行长期可靠密封，当封隔器200在油气井中坐封时，封隔器200的外侧壁与套管300的内侧壁密封相连，以将油套环空分割成上下两个部分；其中，封隔器200上设有第一中心孔，以便于为油气井中的原油提供向上举升的通道，进而实现油气井中的原油经封隔器200的第一中心孔举升至地面。

井下开关总成100包括第一管体110、连接组件和球阀组件，其中，第一管体110为管状体，且第一管体沿油气井的轴向延伸，同时，第一管体110上设有第二中心孔。

第一管体110的上端与生产管体相连，示例性地，第一管体110的上端可以设有外螺纹，生产管体的下端可以设有与第一管体110的外螺纹相适配的内螺纹，生产管体的下端插设在第一管体110中，以使第一管体110与生产管体紧固连接；可选的，第一管体110上可以设有第一凹槽，其中，第一凹槽可以位于第一管体110的内螺纹的一侧，且第一凹槽中安装有密封圈，以使第一管体110与封隔器200之间密封连接。

可选的，第一管体110的上端可以通过变扣接头与生产管体相连，以使第一管体110能够与不同管径的生产管体相连。

球阀组件包括球阀外筒121和球阀122，其中，球阀外筒121可以是管状体，球阀外筒的上端套设在第一管体110外，且球阀外筒121与第一管体110滑动配合，可选的，球阀外筒121可以与第一管体110为密封滑动配合，比如，第一管体110的外圆周上设有第二凹槽，第二凹槽位于第一管体110的下端，且第二凹槽设置在与球阀外筒121相适配的位置，其中，第二凹槽中安装有密封圈，以使第一管体110与球阀外筒121密封配合。

球阀外筒121与封隔器200相连，示例性地，球阀外筒121的下端与封隔器200的上端相连，比如，球阀外筒121的下端设有内螺纹，封隔器200的上端设有外螺纹，封隔器200的上端插设在球阀外筒121的下端，以使球阀外筒121与封隔器200相连；可选的，封隔器200的外螺纹的一侧可以设有第三凹槽，第三凹槽中安装有密封圈，以使球阀外筒121与封隔器200密封配合。

可选的，球阀外筒121可以通过第三管体123与封隔器200相连，第三管体123为管状体；其中，球阀外筒121的下端设有内螺纹，第三管体123的上端设有与球阀外筒121的下端的内螺纹相适配的外螺纹，第三管体123的上端插设在球阀外筒121的下端，以使第三管体123与球阀外筒121相连。可选的，当球阀外筒121通过第三管体123与封隔器200相连时，第三管体123的下端设有外螺纹，封隔器200的上端设有内螺纹，封隔器200的上端插设在第三管体123的下端，以使第三管体123与封隔器相连。可选的，球阀外筒121与第三管体123、第三管体123与封隔器200之间均可以设有密封圈，以便于实现球阀外筒121与第三管体123、第三管体123与封隔器200之间的密封连接。

球阀122可以为球体，其中，球阀122上设有第一通孔；球阀122可转动地安装在球阀外筒121内，且球阀122位于第一管体110的下方，示例性地，球阀外筒121的内壁上可以设有凸起，以将球阀122限制在球阀外筒121上，且球阀122可以在球阀外筒121内转动，当球阀122转动至其第一通孔的轴线平行于球阀外筒121的轴线时，井下开关总成100处于打开状态，此时，第一中心孔通过球阀122的第一通孔与第二中心孔连通；当球阀122转动至其第一通孔的两端无法连通第一中心孔与第二中心孔时，井下开关总成100处于关闭状态，此时，第一管体110与封隔器200断开。值得注意的，第一通孔的孔径大小并不影响球阀122的转动。

连接组件可以为片状结构，连接组件的上端安装在第一管体110上，可选的，连接组件的上端可以卡接或焊接在第一管体110上，当连接组件的上端卡接在第一管体110上时，第一管体110的下端可以设有第三凹槽，连接组件的上端可以设有朝向第一管体110的轴线的第一翻折边，第一翻折边卡设在第三凹槽中，以使连接组件的上端安装在第一管体110上。

连接组件的下端与球阀122连接，且连接组件用于带动球阀122转动，可选的，连接组件的下端可以设有朝向第一管体110的轴向的第一齿，球阀122的外表面设有与第一管体110上的第一齿相配合的第二齿，其中，第一齿与第二齿啮合，以通过连接组件的移动，带动球阀122转动，使得井下开关总成100在打开状态及关闭状态之间切换。

其中，第一管体110是在外力作用下向上或向下移动，其中，外力可以是向上的拉力和向下的推力。当需要使第一管体110向上运动时，可以通过外部拉力的作用下，使得第一管体110向上移动，第一管体110带动连接组件向上运动，连接组件拉动球阀122正向转动，使得井下开关总成100处于关闭状态，也就是球阀122的第一通孔不能使得第一管体110的第一中心孔与封隔器200的第二中心孔连通，第一管体110与封隔器200断开；当需要使第一管体110向下运动时，可以通过外部推力的作用下，使得第一管体110向下移动，第一管体110带动连接组件向下运动，连接组件推动球阀122反向转动，使得井下开关总成100处于打开状态，也就是球阀122的第一通孔使得第一管体110的第一中心孔与封隔器200的第二中心孔连通，第一管体110与封隔器连通。

本实施例提供的管柱，通过将管柱安装在油气井中且与生产管体相连，通过设置包括第一管体110、连接组件和球阀组件的井下开关总成100，通过将连接组件的上端设置为与第一管体110相连，连接组件的下端设置为与球阀组件相连，以通过第一管体110带动连接组件一起上下运动，并由连接组件带动球阀组件中的球阀122在正向转动和反向转动之间进行切换，使得井下开关总成100在关闭状态和打开状态之间切换，实现了井下开关总成100对原油通道的断开与打开；同时，当井下开关总成100处于关闭状态时，能够实现井下开关总成100的上端在不带压不压井条件下对生产管体进行更换。采用本实施例提供的管柱，与现有技术相比，可以避免向油气井中注入压井液，进而有效防止对储层造成二次污染，有利于原油的正常开采。

进一步地，井下开关总成100还包括：回接外筒124和短节125，回接外筒124可滑动地套设在第一管体110外，球阀外筒121套设在回接外筒124外，且球阀外筒121与回接外筒124固定相连；短节125可滑动地套设在第一管体110外，短节125的下端与回接外筒124固定相连。

示例性地，如图2所示，回接外筒124可以是管状体，其中，回接外筒124套设在第一管体110外，且回接外筒124可滑动地套设在第一管体110外，同时，回接外筒124与第一管体110可以为密封相连，比如，回接外筒124的内壁上设有第一凹槽，第一凹槽中安装有密封圈，以使回接外筒124与第一管体110之间密封配合。

球阀外筒121套设在回接外筒124外，且球阀外筒121与回接外筒124固定相连，可选的，球阀外筒121与回接外筒124可以通过螺纹方式固定相连，比如，球阀外筒121的上端设有内螺纹，回接外筒124的下端设有与球阀外筒121的内螺纹相适配的外螺纹，回接外筒124的下端插设在球阀外筒121内，以使球阀外筒121与回接外筒124固定相连。可选的，球阀外筒121与回接外筒124之间可以密封相连，比如，回接外筒124的外螺纹的一侧设有第二凹槽，第二凹槽中安装有密封圈，以使回接外筒124与球阀外筒121之间密封配合。

短节125可以为管状体，短节125套设在第一管体110外，且短节125可滑动地套设在第一管体110外，同时，短节125与第一管体110可以为密封配合，比如，短节125的内壁上设有第三凹槽，第三凹槽中安装有密封圈，以使短节125与第一管体110之间密封配合。

短节125的下端与回接外筒124固定相连，可选的，短节125与回接外筒124可以通过螺纹方式固定相连，比如，短节125的下端设有外螺纹，回接外筒124上设有与短节125的外螺纹相适配的内螺纹，短节125的下端插设在回接外筒124内，以使短节125与回接外筒124固定相连。可选的，短节125与回接外筒124之间可以密封配合，比如，回接外筒124的内螺纹的一侧设有第四凹槽，第四凹槽中安装有密封圈，以使回接外筒124与短节125之间密封配合。

本实施例提供的管柱，通过将回接外筒124可滑动地套设在第一管体110外，通过将球阀外筒121套设在回接外筒124外，且将球阀外筒121与回接外筒124固定相连，使得回接外筒124能够支撑球阀外筒121，同时使得第一管体110能够相对于球阀外筒121上下运动，以使第一管体110的上下运动带动球阀外筒121内的球阀122转动；通过将短节125可滑动地套设在第一管体110外，且将短节125的下端设置为与回接外筒124固定相连，使得第一管体110能够相对于短节125上下运动，同时，便于通过短节125对回接外筒124及球阀外筒125进行稳定支撑。

进一步地，球阀组件还包括球阀内筒126，球阀内筒126固定在球阀外筒121内，球阀122可转动地安装在球阀内筒126中；球阀内筒126的上端形成有向内延伸的限位凸起1261，球阀122的球面与限位凸起1261的下表面抵接。

示例性地，如图2所示，球阀内筒126可以是管状体，其中，球阀内筒126的上端形成有向内延伸的限位凸起1261，可以理解的，限位凸起1261朝向球阀内筒126的轴线延伸。可选的，限位凸起1261可以呈环形，限位凸起1261具有背离球阀内筒126的下表面，以便于与球阀122的球面进行抵接，

球阀内筒126固定在球阀外筒121内，可选的，球阀内筒126与球阀外筒121可以通过螺纹方式连接，球阀外筒121上设有内螺纹，球阀内筒126上设有与球阀外筒121的内螺纹相适配的外螺纹，球阀内筒126套设于球阀外筒121中，以使球阀内筒126固定在球阀外筒121内。

球阀122可转动地安装在球阀内筒126中，可选的，球阀122可转动地安装在球阀内筒126的限位凸起1261的下端，且球阀122的球面与限位凸起1261的下表面相抵接，以便于当球阀122转动至能够使第一中心孔与第二中心孔断开时，球阀122的球面能够阻挡其下方的原油流到第一管体110中。可选的，球阀122可以与限位凸起1261的下表面密封配合，限位凸起1261的下表面可以设有凹槽，凹槽中安装有密封圈，限位凸起1261的下表面通过密封圈与球阀122相抵，以使球阀122与限位凸起1261之间密封配合。

可选的，球阀122的下端可以与第三管体123的上端面相配合，示例性地，球阀122的球面可以与第三管体123的上端面相抵接，以使球阀122在球阀内筒123、第三管体123之间的空间中转动。可选的，球阀122可以与第三管体123的上端面密封配合，第三管体123的上端面设有凹槽，凹槽中设有密封圈，第三管体123的上端面通过密封圈与球阀122相抵，以使球阀122与第三管体123之间密封配合。

本实施例提供的管柱，通过设置固定在球阀外筒121内的球阀内筒126，通过将球阀122可转动地安装在球阀内筒中，使得球阀能够相对于球阀内筒126转动；通过在球阀内筒126的上端形成向内延伸的限位凸起1261，且通过将球阀122的球面与限位凸起1261的下表面设置为相抵接，使得井下开关总成100处于关闭状态时，球阀122能够阻挡其下端原油进入第一管体110。

进一步地，连接组件包括：第一连接件131及齿条132，第一连接件131与第一管体110连接，齿条132与第一连接件131连接，齿条132沿油气井的轴向延伸；球阀122的外周设有与齿条132配合的外齿，齿条132与球阀122的外齿啮合，以使齿条132带动球阀122在球阀内筒126内旋转；其中，球阀内筒126的上端设有第二通孔，齿条132可滑动地穿过第二通孔且与球阀122啮合。

示例性地，如图2所示，第一连接件131可以是条状片体，其中，第一连接件131的上端可以设有第一翻折边，第一翻折边朝向第一管体110翻折；第一连接件131的下端可以设有限位槽，以便于与齿条132配合。

第一连接件131与第一管体110连接，可选的，第一连接件131的上端与第一管体110相连，示例性地，第一连接件131的上端可以与第一管体110通过焊接方式相连，也可以通过卡接方式相连，当第一连接件131与第一管体110通过卡接方式相连时，第一管体110上设有与第一连接件131的第一翻折边相配合的卡槽，第一连接件131的第一翻折边卡设在卡槽中，以实现第一管体110带动第一连接件131的运动。

齿条132可以是沿油气井的轴向延伸的条状体，且齿条132的下端可以带有一定弧度，以便于与球阀122的球面相配合；齿条132的上端与第一连接件131连接，可选的，齿条132的上端可以与第一连接件131的下端通过焊接方式相连，也可以通过卡接方式相连；当齿条132的上端与第一连接件131的下端通过卡接方式相连时，齿条132的上端设有第二翻折边，第二翻折边朝向第一管体110翻折，且第一翻折边的结构与第一连接件131上的限位槽的形状相适配，以便于实现第一连接件131带动齿条132运动。

球阀122的外周设有与齿条132配合的外齿，齿条132的下端与球阀122的外齿相啮合，以便于使齿条132带动球阀122在球阀内筒126内转动；当第一管体110在外力的作用下向上运动时，第一管体110拉动第一连接件131向上运动，第一连接件131拉动齿条132向上运动，齿条132的向上运动，使得齿条132带动球阀122正向转动，球阀122在球阀内筒126中正向旋转，使得井下开关总成100处于关闭状态；当第一管体110在外力的作用下向下运动时，第一管体110推动第一连接件131向下运动，第一连接件131推动齿条132向下运动，齿条132的向下运动，使得齿条132带动球阀122反向转动，球阀122在球阀内筒126中旋转，使得井下开关总成100处于打开状态。

球阀内筒126的上端设有第二通孔，可选的，第二通孔可以设置在球阀内筒126的限位凸起1261上；齿条132穿过第二通孔后与球阀122相啮合，可选的，第二通孔的截面可以与齿条132的截面相同，以便于齿条132穿过第二通孔，其中，齿条132能够相对于第二通孔滑动，可选的，第二通孔的孔壁上可以安装有密封圈，以使齿条132与第二通孔之间密封配合。

本实施例提供的管柱，通过设置包括第一连接件131和齿条132的连接组件，通过在球阀122的外周设置与齿条132配合的外齿，在外力的作用下，通过第一连接件131带动齿条132上下运动，实现球阀122在球阀内筒126内的旋转，进而实现井下开关总成100的打开与关闭；通过在球阀内筒126的上端设置第二通孔，通过将齿条132设置为可滑动地穿过第二通孔且与球阀122啮合，便于实现齿条132与球阀122之间的啮合。

进一步地，井下开关总成100还包括：破裂盘外筒140，破裂盘外筒140套设在第一管体110外，且破裂盘外筒140与第一管体110之间形成有第一空间；破裂盘外筒140上固定有第一破裂盘141，且第一破裂盘141位于第一空间的下端，以在第一破裂盘141打开时，外部流体能够进入第一空间，并带动第一管体110向上移动。

示例性地，如图2所示，破裂盘外筒140为管状体，破裂盘外筒140套设在第一管体110外，且破裂盘外筒140套设在第一管体110的上端，同时，破裂盘外筒140的下端套设在短节125外；示例性地，第一管体110上设有第一安装槽，第一安装槽上安装有密封圈，以使第一管体110与破裂盘外筒140之间密封连接；短节125上设有第二安装槽，第二安装槽上安装有密封圈，以使破裂盘外筒140与密封短节之间密封连接。

破裂盘外筒140的内壁上设有环形槽，以使破裂盘外筒140与第一管体110之间形成第一空间；其中，第一空间位于第一安装槽和第二安装槽之间。

第一破裂盘141可以是圆形片体，第一破裂盘141还可以称为爆破片，其目的是在设定的爆破压力差下，爆破片两侧压力差达到预设值时，爆破片即刻破裂，并泄放流体介质。其中，第一破裂盘141固定在破裂盘外筒140上，且第一破裂盘141位于环形槽的下端，也即，第一破裂盘141位于第一空间的下端，当第一破裂盘141爆破后，第一破裂盘141打开，外部流体能够进入到第一空间，并带动第一管体110向上移动。

采用本实施例提供的管柱，当需要使井下开关总成100处于关闭状态时，向油套环空中进行反打压操作，油套环空中流体的压力增大，使得第一破裂盘141爆破，破裂盘外筒140与第一管体110之间出现间隙，流体经第一破裂盘141进入第一空间，并冲击形成第一空间的环形槽的上侧臂，流体推动第一管体110向上运动，第一管体110带动第一连接件131向上运动，第一连接件131带动齿条132向上运动，使得与齿条132啮合的球阀122正向转动，球阀132的球面将第一管体110的第一中心孔与封隔器200的第二中心孔断开，使得第一管体110与封隔器200断开，井下开关总成100关闭。

本实施例提供的管柱，通过在第一管体110外套设破裂盘外筒140，通过在破裂盘外筒140的管壁上设置第一破裂盘141，通过在破裂盘外筒140与第一管体110之间形成有第一空间，便于使流体流入第一空间后推动第一管体110向上运动，使得球阀122正向转动，进而使得井下开关总成100关闭，当井下开关总成100处于关闭状态时，实现了井下开关总成100的上端不带压，便于更换生产管体。

可选的，井下开关总成还包括：安装外筒150，安装外筒150套设在第一管体110外，且安装外筒150的下端套设于短节125内，以使短节125与第一管体110之间形成有第二空间；短节125上固定有第二破裂盘151，且第二破裂盘位于第二空间的上端，以在第二破裂盘打开时，外部流体能够进入第二空间，并带动第一管体向下移动。

示例性地，如图3所示，安装外筒150可以为管体，安装外筒150套设在第一管体110外，且安装外筒150套设在第一管体110的上端，同时，安装外筒150的下端套设于短节125内。安装外筒150与第一管体110之间为密封配合，第一管体110上设有第四安装槽，第四安装槽内安装有密封圈，以使安装外筒150与第一管体110之间实现密封配合。

值得注意的，当第一管体110向上运动，使井下开关总成100处于关闭状态时，操作人员将破裂盘外筒140和短节125从第一管体110上取下，然后将安装外筒150和新的短节125安装在第一管体上。其中，新的短节125套设在第一管体110外，且第一管体110的管壁上设有第三安装槽，第三安装槽内安装有密封圈，以使新的短节125与第一管体110密封配合；新的短节125的内壁上设有短节环形槽，以使新的短节125与第一管体110之间形成第二空间。

第二破裂盘151可以是圆形片体，第二破裂盘151还可以称为爆破片，其目的是在设定的爆破压力差下，爆破片两侧压力差达到预设值时，爆破片即刻破裂，并泄放流体介质。其中，第二破裂盘151固定在新的短节125上，且第二破裂盘151位于短节环形槽的上端，也即，第二破裂盘151位于第二空间的上端，当第二破裂盘151爆破后，第二破裂盘151打开，外部流体能够进入到第二空间，并带动第一管体110向下移动。

采用本实施例提供的管柱，当需要使井下开关总成100处于打开状态时，先将安装外筒150和新的短节125套设在第一管体110外，然后向油套环空中进行反打压操作，油套环空中流体的压力增大，使得第二破裂盘151爆破，安装外筒150与第一管体110之间出现间隙，流体经安装外筒150进入第二空间，并冲击形成第二空间的短节环形槽的下侧臂，流体推动第一管体110向下运动，第一管体110带动第一连接件131向下运动，第一连接件131带动齿条132向下运动，使得与齿条132啮合的球阀122反向转动，球阀132的第一通孔将第一管体110的第一中心孔与封隔器200的第二中心孔连通，使得第一管体110与封隔器200连通，井下开关总成100打开，原油能够经第一管体110、生产管体后被举升至地面。

本实施例提供的管柱，通过在第一管体110外套设安装外筒150，通过将安装外筒150的下端套设于短节125内，通过在短节125与第一管体110之间形成有第二空间，便于使流体流入第二空间后推动第一管体110向下运动，使得球阀122反向转动，进而使得井下开关总成100打开。

进一步地，管柱还包括第二管体400，第二管体400与封隔器200的下端相连，第二管体400上设有多个第二通孔410。

示例性地，如图1所示，第二管体400上设有第三中心孔，以便于第二管体400通过第三中心孔与封隔器200的第一中心孔相连通；第二管体400上设有多个第二通孔410，其中，多个第二通孔410可以均匀排布在第二管体400的管壁上，以使原油通过第二通孔410后进入第二管体400中。可选的，第二通孔410的管径不做具体限定，只要能够阻挡储层中的沙子进入第二管体400即可。

第二管体400的上端可以与封隔器200的下端相连，可选的，第二管体400的上端可以与封隔器200的下端通过螺纹方式相连，第二管体400的上端设有外螺纹，封隔器200的下端设有与第二管体400上端的外螺纹相配合的内螺纹，封隔器200的下端插设在第二管体400的上端，以实现第二管体400与封隔器200之间的紧固连接。

本实施例提供的管柱，通过在封隔器200的下端设置第二管体400，通过在第二管体400上设置多个第二通孔410，有效避免储层中的沙子进入第二管体400的第三中心孔中。

进一步地，管柱还包括扶正器500，扶正器500的上端与封隔器200相连，扶正器500的下端与第二管体400相连，且扶正器500的外侧壁用于与套管300相抵接。

示例性地，如图1所示，扶正器500包括第四管体和支臂，第四管体上设有第四中心孔，以使原油能够通过第四中心孔进入封隔器200中；支臂的第一端与第四管体固定相连，支臂的第二端背离第四管体向外延伸，且支臂的第二端与套管300的内壁相抵接，以通过扶正器500与套管内壁的配合，使得井下开关总成100处于套管300的中间。

扶正器500的上端与封隔器200相连，可选的，扶正器500可以与封隔器200通过螺纹方式相连，扶正器500的上端设有外螺纹，封隔器200的下端设有与扶正器500的外螺纹相适配的内螺纹，扶正器500插设在封隔器200中，实现扶正器500与封隔器200之间的紧固连接。可选的，扶正器500与封隔器200之间也可以通过变扣接头相连。

扶正器500的下端与第二管体400相连，可选的，扶正器500可以与第二管体400通过螺纹方式相连，扶正器500的下端设有外螺纹，第二管体400的上端可以设有与扶正器500的外螺纹相适配的内螺纹，扶正器500的下端插设在第二管体400中，以实现扶正器500与第二管体400之间的紧固连接。可选的，扶正器500与第二管体400之间可以通过变扣接头相连。

本实施例提供的管柱，通过设置两端分别与封隔器200、第二管体400相连的扶正器500，通过将扶正器500的外侧壁与套管300相抵接，有利于保证管柱在套管300中居中，避免管柱因与套管300的内壁撞击而损坏。

可选的，管柱还包括引鞋丝堵600，引鞋丝堵600与第二管体400的下端相连。

示例性地，如图1所示，引鞋丝堵600为柱体，引鞋丝堵600的上端与第二管体400的下端相连，可选的，引鞋丝堵600的上端可以通过螺纹连接方式与第二管体400的下端相连，比如，引鞋丝堵600的上端设有外螺纹，第二管体400的下端设有与引鞋丝堵600的上端相适配的内螺纹，引鞋丝堵600的上端插设在第二管体400的下端，以实现引鞋丝堵600与第二管体400之间的紧固连接。

本实施例提供的管柱，通过在第二管体400的下端设置引鞋丝堵600，便于引导管柱顺利下放到井底，同时，引鞋丝堵600能够用于密封管柱的下端。

另一方面，本实施例提供一种采油设备，包括：上述任一实施例的管柱，管柱的上端连接有生产管体。

示例性地，如图4、5所示，采油设备包括管柱和连接在管柱上端的生产管体，可以理解的，管柱的上端即为井下开关总成100的上端，也就是说，井下开关总成100的上端与生产管体的下端相连，可选的，井下开关总成100的上端可以设有内螺纹，生产管体的下端可以设有外螺纹，生产管体的下端插设在井下开关总成100的上端，以实现井下开关总成100与生产管体之间的紧固连接。可选的，生产管体与井下开关总成100之间也可以通过变扣接头相连。

本实施例中管柱的功能及技术效果与前述实施例类似，此处不再赘述。

生产管体可以是不同管径的管体，比如可以是3-1/2"油管，也可以是2-7/8"油管，在此并不做具体限定，只要可以满足油气井的生产所需的油管都可以。

下面以生产管体为3-1/2"油管700、2-7/8"油管800进行举例说明，但是，本实施例中所针对的生产管体并不仅限于这两种油管。

当生产管体为3-1/2"油管700时，3-1/2"油管700的上端与油管挂900相连，3-1/2"油管700的下端可以设有外螺纹，井下开关总成100的上端可以设有内螺纹，3-1/2"油管700的下端插设在井下开关总成100的上端，以实现3-1/2"油管700与井下开关总成100之间的固定；可选的，3-1/2"油管700与井下开关总成100之间可以通过变扣接头相连。

当生产管体为2-7/8"油管800时，2-7/8"油管800的上端与油管挂900相连，2-7/8"油管800的下端与井下开关总成100相连，2-7/8"油管800的下端可以设有外螺纹，井下开关总成100的上端可以设有内螺纹，2-7/8"油管的800下端插设在井下开关总成100的上端，以实现2-7/8"油管800与井下开关总成100之间的固定；可选的，2-7/8"油管800与井下开关总成100之间可以通过变扣接头相连。

可选的，2-7/8"油管800可以安装三级或四级气举阀810，以便于在油气井停喷后，直接进行环空气举生产，避免因再次更换带气举阀的生产管体而延长作业周期、提高生产成本。

当需要将生产管体3-1/2"油管700更换为2-7/8"油管800时，首先将井下开关总成100设定为关闭状态，然后将生产管体3-1/2"油管700从井下开关总成100上取下，并从套管300中取出，然后将2-7/8"油管800插入套管300中，并与井下开关总成100相连，实现生产管体的更换。

本实施例中的采油设备，通过设置与管柱相连的生产管体，通过使管柱的井下开关总成100处于关闭状态，便于实现不同管径的生产管体的更换，有效避免了储层的二次污染。

再一方面，本实施例提供一种基于上述采油设备的使用方法，生产管体包括第一生产管体和第二生产管体，使用方法包括：将管柱的上端与第一生产管体的下端相连后下入套管300中；坐封管柱中的封隔器200；在外力作用下拉动第一管体110向上移动，第一管体110带动连接组件向上移动，连接组件拉动球阀122正向转动，第一管体110与封隔器200断开，原油向上流动的通道关闭；将第一生产管体从套管300中取出，将第二生产管体安装在管柱的上端；在外力作用下推动第一管体110向下移动，第一管体110带动连接组件向下移动，连接组件推动球阀122反向转动，第一管体110与封隔器200经球阀122的第一通孔连通，原油向上流动的通道打开。

示例性地，如图6所示，本实施例中以第一生产管体为3-1/2"油管，第二生产管体为2-7/8"油管为例进行描述，但是本实施例中的第一生产管体和第二生产管体并不仅限于此。

本实施例中管柱的功能及技术效果与前述实施例类似，此处不再赘述。

采油设备的使用方法包括：

将管柱的上端与第一生产管体的下端相连后下入套管300中；示例性地，在油气井中下入管柱，其中管柱上端连接有3-1/2"油管700，二者一同下入到套管300中。

坐封管柱中的封隔器200；示例性地，将管柱下至设定位置后，向3-1/2"油管内投入坐封钢球，待钢球入座时进行正打压操作，坐封封隔器200，其中，封隔器200可以是永久式封隔器；封隔器200坐封后在油套环空进行反打压至设定值进行验封，待验封合格后继续进行正打压操作，当压力达到封隔器的实际坐封数值时销钉剪断，球座落入筛管内，封隔器200永久坐封。

在外力作用下拉动第一管体110向上移动，第一管体110带动连接组件向上移动，连接组件拉动球阀122正向转动，第一管体110与封隔器200断开，原油向上流动的通道关闭；示例性地，向油套环空中进行反打压操作，当压力升高至第一破裂盘141的破裂压力值时，井下开关总成100的球阀外筒121侧壁上的第一破裂盘141打开，液体推动井下开关总成100的第一管体110向上运动，井下开关总成100下端的球阀122正向转动90°，使得球阀122的球面阻挡第一管体100与封隔器200之间的连通，井下开关总成100处于关闭状态，此时，原油流经油管向上流动的通道关闭，充分保证井控安全。

将第一生产管体从套管300中取出，将第二生产管体安装在管柱的上端；示例性地，井下开关总成100处于关闭状态后，操作人员在油气井口操作3-1/2"油管，使3-1/2"油管进行正转，正转15～20圈实现脱手，取出3-1/2"油管；利用修井机将2-7/8"油管下至井下开关总成100的上端，并开泵进行循环，至进2-7/8"油管的出口处液性一致，继续向下下放2-7/8"油管，将2-7/8"油管插入井下开关总成100内，完成2-7/8"油管与3-1/2"油管的更换。

在外力作用下推动第一管体110向下移动，第一管体110带动连接组件向下移动，连接组件推动球阀122反向转动，第一管体110与封隔器200经球阀122的第一通孔连通，原油向上流动的通道打开；示例性地，向油套环空进行反打压操作，当压力升高至第二破裂盘151的破裂压力值时，井下开关总成100的短节上的第二破裂盘打开，液体推动井下开关总成100的第一管体110向下运动，井下开关总成100下端的球阀反向转动90°，使得第一管体与封隔器经球阀122的第一通孔相连通，井下开关总成处于打开状态，此时，原油经油管向上流动的通道打开，将2-7/8"油管连接地面流程后即可实现自喷生产。

本实施例提供的采油设备的使用方法，通过将井下开关总成100关闭条件下对生产管体进行更换，实现井下开关总成100上端的井段不带压，以便于对生产管体进行更换，同时，将3-1/2"油管更换为2-7/8"油管的过程中，能够不压井作业，有效防止储层的二次污染。

进一步地，还包括：坐封管柱中的封隔器200后，将酸液由第一生产管体的上端注入储层，以对储层进行酸压改造。

示例性地，坐封管柱中的封隔器200后，安装井口酸压控制头并连接地面流程，根据不同油气井酸液处理的具体要求，将酸液由第一生产管体也即3-1/2"油管注入储层，以对酸压进行改造，便于改善地层流动通道，提高产油能力。

可选的，第一生产管体的内径大于第二生产管体的内径，以便于在相同压力下提高管体内原油的流速，便于储层中原油的喷出。

进一步地，管柱及生产管体的下入速度需要低于120m/h，因为下入速度过大，管柱内压力过大，会对储层造成影响，同时，将下入速度限制在120m/h以内，有利于防止管柱的损坏。

进一步地，在将管柱的上端与第一生产管体的下端相连后下入套管300前，需要对油气井的井筒进行处理，具体包括：

先通过节流管汇放油、套压，压力落零后观察3～5h；无流溢则可以采用不压井作业；若溢流不止，则根据油气井的具体情况设计压井液的密度，并使用该压井液进行压井作业；

确认井口无溢流后下入油管堵塞阀，并按规定正打压5MPa，稳压30min，试压合格后拆采油树，安装防喷器组；

起出井内第一生产管体，认真检查油管腐蚀和结垢情况及油管丝扣损坏情况，检查防砂管积砂情况，并进行记录；

在套管中下入通井管柱进行通井操作，其中，通井管柱由上至下依次连接有钻杆、通井规，通井规的长度需大于入井工具串中长度最大的工具，且通井规的外径需大于入井工具串中外径最大的工具；

待通井操作完成后，在套管中下入刮壁管柱进行刮壁操作，清除套管壁上的泥浆等残留物，刮壁管柱由上至下依次连接有钻杆、刮壁器，刮壁过程中在封隔器井段上下50m范围内反复刮壁3次；

当刮壁器刮壁至人工井底后，开泵大排量循环洗井，直至井口处的进出口液颜色、粘度、密度等液性一致，停止洗井操作。

进一步地，坐封管柱中的封隔器200具体包括：

在井口连接好封隔器坐封及验封泵注流程后，将油管及油套环空中灌满液体；

利用泵车向油管内进行逐级正打压，坐封永久式封隔器；

坐封完成后进行验封，油管内泄压至0，环空打压10MPa稳压15min，压降小于0.5MPa为合格；

验封合格后进行验挂，下放管柱测试悬挂，下压10t验证封隔器坐挂性能，如验挂异常则重复打压过程，直至验封合格。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应当理解的是，尽管本公开已经示出了一些实施例，但是本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种管柱，其特征在于，用于安装在油气井中且与生产管体相连，包括：井下开关总成和封隔器；所述封隔器与所述井下开关总成的下端相连，所述封隔器设置有第一中心孔；

所述井下开关总成包括第一管体、连接组件和球阀组件，所述第一管体沿油气井的轴向延伸，所述第一管体设置有第二中心孔；

所述球阀组件包括球阀外筒和球阀，所述球阀外筒的上端套设在所述第一管体外，所述球阀外筒与所述第一管体滑动连接，且所述球阀外筒与所述封隔器相连；所述球阀可转动地安装在所述球阀外筒内，且所述球阀位于所述第一管体下方，所述球阀上设有第一通孔，所述第一通孔用于在所述井下开关总成处于打开状态时将所述第一中心孔与所述第二中心孔连通；

所述连接组件安装在所述第一管体上，且所述连接组件与所述球阀连接，所述连接组件用于带动所述球阀转动，以使所述井下开关总成在打开状态及关闭状态之间切换；

其中，在外力作用下，所述第一管体带动所述连接组件向上运动，所述连接组件拉动所述球阀正向转动，以使所述井下开关总成处于关闭状态，所述第一管体及封隔器断开；在外力作用下，所述第一管体带动所述连接组件向下运动，所述连接组件推动所述球阀反向转动，以使所述井下开关总成处于打开状态，所述第一管体及封隔器连通。

2.根据权利要求1所述的管柱，其特征在于，所述井下开关总成还包括：回接外筒和短节，所述回接外筒可滑动地套设在所述第一管体外，所述球阀外筒套设在所述回接外筒外，且所述球阀外筒与所述回接外筒固定相连；

所述短节可滑动地套设在所述第一管体外，所述短节的下端与回接外筒固定相连。

3.根据权利要求2所述的管柱，其特征在于，所述球阀组件还包括球阀内筒，所述球阀内筒固定在球阀外筒内，所述球阀可转动地安装在球阀内筒中；

所述球阀内筒的上端形成有向内延伸的限位凸起，所述球阀的球面与所述限位凸起的下表面抵接。

4.根据权利要求3所述的管柱，其特征在于，所述连接组件包括：第一连接件及齿条，所述第一连接件与所述第一管体连接，所述齿条与所述第一连接件连接，所述齿条沿所述油气井的轴向延伸；

所述球阀的外周设有与所述齿条配合的外齿，所述齿条与所述球阀的外齿啮合，以使所述齿条带动所述球阀在所述球阀内筒内旋转；

其中，所述球阀内筒的上端设有第二通孔，所述齿条可滑动地穿过所述第二通孔且与所述球阀啮合。

5.根据权利要求2-4任一项所述的管柱，其特征在于，所述井下开关总成还包括：破裂盘外筒，所述破裂盘外筒套设在所述第一管体外，且所述破裂盘外筒与所述第一管体之间形成有第一空间；所述破裂盘外筒上固定有第一破裂盘，且所述第一破裂盘位于所述第一空间的下端，以在所述第一破裂盘打开时，外部流体能够进入所述第一空间，并带动所述第一管体向上移动；

或者，所述井下开关总成还包括：安装外筒，所述安装外筒套设在所述第一管体外，且所述安装外筒的下端套设于所述短节内，以使所述短节与所述第一管体之间形成有第二空间；所述短节上固定有第二破裂盘，且所述第二破裂盘位于所述第二空间的上端，以在所述第二破裂盘打开时，外部流体能够进入所述第二空间，并带动所述第一管体向下移动。

6.根据权利要求5所述的管柱，其特征在于，还包括第二管体，所述第二管体与所述封隔器的下端相连，所述第二管体上设有多个第二通孔。

7.根据权利要求6所述的管柱，其特征在于，还包括扶正器，所述扶正器的上端与所述封隔器相连，所述扶正器的下端与所述第二管体相连，且所述扶正器的外侧壁用于与套管相抵接；

和/或，还包括引鞋丝堵，所述引鞋丝堵与所述第二管体的下端相连。

8.一种采油设备，其特征在于，包括：如权利要求1-7任一项所述的管柱，所述管柱的上端连接有生产管体。

9.一种基于权利要求8所述的采油设备的使用方法，其特征在于，所述生产管体包括第一生产管体和第二生产管体，所述使用方法包括：

将管柱的上端与第一生产管体的下端相连后下入套管中；

坐封管柱中的封隔器；

在外力作用下推动所述第一管体向上移动，所述第一管体带动所述连接组件向上移动，所述连接组件拉动所述球阀正向转动，所述第一管体与所述封隔器断开，原油向上流动的通道关闭；

将所述第一生产管体从所述套管中取出，将第二生产管体安装在所述管柱的上端；

在外力作用下推动所述第一管体向下移动，所述第一管体带动所述连接组件向下移动，所述连接组件推动所述球阀反向转动，所述第一管体与所述封隔器经所述球阀的第一通孔连通，原油向上流动的通道打开。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，还包括：

坐封管柱中的封隔器后，将酸液由第一生产管体的上端注入储层，以对储层进行酸压改造；

和/或，所述第一生产管体的内径大于所述第二生产管体的内径。

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