CN111663919B - 一种油气分层开采用解码器 - Google Patents

一种油气分层开采用解码器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油气分层开采用解码器，包括阀体、阀芯、阀控锁套、阀控锁球、上端复位弹簧、下端复位弹簧；阀芯安装在阀体内，阀芯的一端由阀控锁球和阀控锁套控制定位，下端复位弹簧用于为阀芯提供回复力，上端复位弹簧用于为阀控锁套提供回复力；阀体上设置有8个开孔，其中一个开孔设置在阀控锁套处，该开孔注入油液用于推动阀控锁套位移，进而控制阀芯的锁定状态，阀芯上设置有3个扩径封堵段，对开孔进行分隔，阀体内壁还设置有密封圈用于对密封腔进行密封；本发明的解码器能够实现使用三条液压管线即可完成对6个解码器的分层控制。

Description

一种油气分层开采用解码器
技术领域
本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种油气分层开采用解码器。
背景技术
海上油田开发井位紧张，为提高采收效率，降低开采成本，需要采用多储层分层开采方式，分层开采是提高油田最终采收率的一种有效手段。分层开采面临的技术难题是产层多，层间压力差异大，层间矛盾突出，需要对分层开采装置进行单独控制，以平衡层间矛盾，从而达到产液剖面调整的目的。常规液控分层开采滑套每层都需要两条液控管线控制，当分层开采层数超过2层时，液控管线数量过多造成工艺可行性差。而井下智能解码技术是解决这一问题的关键，通过井下译码解码实现对液控滑套的控制，从而达到了分层控制的目的，平衡层间矛盾。因此，需要一种工作稳定、性能优良的油气分层开采用解码器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种油气分层开采用解码器。
为达到上述目的本发明所采用的技术方案为：
一种油气分层开采用解码器，包括阀体(A2，A8)、阀芯(A6，A9)、阀控锁套(A3)、阀控锁球(A4)、上端复位弹簧(A5)、下端复位弹簧(A10)；
阀体的两端分别安装上接头(A1)和下接头(A11)，所述阀控锁套(A3)滑动安装在上接头(A1)与阀体之间的第一安装腔中，阀芯安装在阀体内，且阀芯的一端滑动安装在上接头(A1)的第二安装腔中，阀芯的另一端与下端复位弹簧作用安装，通过下端复位弹簧为阀芯提供向上接头方向的恢复力；
所述阀控锁球(A4)安装在上接头(A1)的安装通道中，该安装通道底部与第二安装腔连通，顶部与第一安装腔连通；并且在阀芯外壁上设置有用于与阀控锁球(A4)配合的第一凹槽(A6-1)，在阀控锁套(A3)内壁上设置有用于与阀控锁球(4)配合的第二凹槽(A3-1)；阀控锁球(A4)与阀芯的第一凹槽配合时，为锁定状态，整个阀芯无法移动；阀控锁球(A4)向上进入阀控锁套的第二凹槽后，为解锁状态，此时阀芯可以移动；
在阀体上沿上接头(A1)至下接头(A11)方向依次设置有解码器开孔a、解码器开孔b、解码器开孔c、解码器开孔g、解码器开孔d、解码器开孔h、解码器开孔e、解码器开孔f，解码器开孔a设置在阀控锁套(A3)上方，解码器开孔a注入油液后会推动阀控锁套(A3)向右移动；在解码器开孔b和解码器开孔c之间的阀体内部设置有密封圈，起到隔离解码器开孔b和解码器开孔c作用；
在阀芯上设置有第一封堵扩径段(A9-1)、第二封堵扩径段(A9-2)和第三封堵扩径段(A9-3)，第一封堵扩径段位于解码器开孔c和解码器开孔g之间，起到隔离解码器开孔c和解码器开孔g的作用，并且从解码器开孔c注入油液后会推动第一封堵扩径段向右移动，进而第一封堵扩径段会带动阀芯移动；第二封堵扩径段设置在解码器开孔d和解码器开孔h之间，起到隔离解码器开孔d和解码器开孔h的作用，以及封堵解码器开孔d的作用；第三封堵扩径段设置在解码器开孔e和解码器开孔f之间，起到隔离解码器开孔e和解码器开孔f的作用，以及封堵解码器开孔e的作用；
在阀体内部设置有用于为阀控锁套(A3)提供向上接头方向恢复力的上端复位弹簧(A5)。
在上述技术方案中，上接头具有一缩径段，该缩径段与阀体内腔之间形成第一安装腔。
在上述技术方案中，上接头的内端设有一个轴向孔，该轴向孔形成第二安装腔。
在上述技术方案中，下接头(A11)的内端设置有用于安装下端复位弹簧(A10)的第三安装腔。
在上述技术方案中，所述阀芯由上阀芯(A6)和下阀芯(A9)进行对接组成。
在上述技术方案中，阀体由上阀体(A2)和下阀体(A8)对接组成，所述上接头(A1)与上阀体(A2)的外端口通过螺纹连接进行密封，所述下接头(A11)与下阀体(A8)的外端口通过螺纹连接进行密封。
在上述技术方案中，在阀体的内壁上还设置有用于限制阀控锁套(A3)向右移动位置的限位阶梯(A2-1)。
在上述技术方案中，第二封堵扩径段初始状态位于解码器开孔d处，解锁后第二封堵扩径段位于解码器开孔d和解码器开孔h之间；第三封堵扩径段初始状态位于解码器开孔e处，解锁后第三封堵扩径段位于解码器开孔e和解码器开孔f之间。
在上述技术方案中，当阀控锁套(A3)移动至限位阶梯(A2-1)位置后，此时阀控锁套(A3)上的第二凹槽(A3-1)与阀控锁球(A4)位置不重合，阀控锁球(A4)受力后无法进入第二凹槽。
所述油气分层开采用解码器的控制方法如下：
工作时，利用液控管线将解码器的解码器开孔c和解码器开孔d连通，解码器开孔a和解码器开孔e连通，解码器开孔b和解码器开孔f连通，并且三组开孔分别与三条液压管线连接。首先对连接c、d端的液压管线通入5MPa的低压油，使液压油进入解码器开孔c和解码器开孔d，在解码器开孔c注入的油压作用下对下阀芯(A9)上的第一封堵扩径段施加向右的压力推动阀芯向右移动，进而上阀芯(A6)上的第一凹槽对阀控锁球(A4)施加压力，使阀控锁球(A4)向上顶住阀控锁套(A3)内壁；然后对连接a、e端液压管线通入5MPa的低压油，使液压油进入解码器开孔a和解码器开孔e，在解码器开孔a注入的油压作用下推动阀控锁套(A3)向右移动，待阀控锁套(A3)的第二凹槽与阀控锁球(A4)对应时，阀控锁球(A4)在上阀芯(A6)第一凹槽给予的作用力下向上运动，进而阀控锁球(A4)顶部一部分进入第二凹槽内，从而阀控锁球(A4)与第一凹槽脱离，此时阀芯失去阀控锁球(A4)的约束进而会向右移动，移动过程中，阀芯上的第二封堵扩径段从解码器开孔d处移动至解码器开孔d和解码器开孔h之间位置，第三封堵扩径段从解码器开孔e处移动至解码器开孔e和解码器开孔f之间位置，从而解码器打开，使解码器开孔d和解码器开孔g导通，解码器开孔e和解码器开孔h导通，从而实现井下滑套的控制。解码器归位时，将液压管线压力放空，在下端复位弹簧(A10)推动下将阀芯归位，阀芯归位过程中阀控锁球(A4)会落入上阀芯(A6)的第一凹槽中，此时阀控锁套(A3)解卡，在上端复位弹簧(A5)作用下推动阀控锁套(A3)归位，此时完成了解码器归位。
本发明的优点和有益效果：
本发明的解码器能够实现使用三条液压管线完成对井下6个层位的控制，从而节约了液控管线数量，为多层分采工艺实施实现了可行性。
附图说明
图1：本发明解码器的结构示意图(初始状态)；
图2：本发明解码器的局部放大结构示意图(初始状态)；
图3：本发明解码器的局部放大结构示意图(阀控锁球脱离第一凹槽状态)；
图4：本发明解码器的结构示意图(解码器打开状态)；
图5：本发明解码器的结构示意图(阀控锁套移动至限位阶梯位置)；
图6：三条液压管线与6个解码器的连接线路图。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
参见附图1，具体介绍一下所述解码器的结构。6个解码器的结构是相同的，具体来讲，解码器包括上接头(A1)、上阀体(A2)、阀控锁套(A3)、阀控锁球(A4)、上端复位弹簧(A5)、上阀芯(A6)、密封圈(A7)、下阀体(A8)、下阀芯(A9)、下端复位弹簧(A10)和下接头(A11)。
上阀体(A2)和下阀体(A8)通过螺纹对接组成阀体整体，所述上接头(A1)与上阀体(A2)的外端口通过螺纹连接进行密封，所述下接头(A11)与下阀体(A8)的外端口通过螺纹连接进行密封。
上接头(A1)与上阀体(A2)之间具有用于安装所述阀控锁套(A3)的第一安装腔(上接头具有一缩径段，该缩径段与上阀体内腔之间形成第一安装腔)，上接头(A1)的内端设置有用于安装上阀芯(A6)的第二安装腔(上接头的内端设有一个轴向孔，该轴向孔形成第二安装腔)，并且上接头(A1)上还开设有用于安装所述阀控锁球(A4)的安装通道(A1-1)，该安装通道底部与第二安装腔连通，顶部与第一安装腔连通；下接头(A11)的内端设置有用于安装下端复位弹簧(A10)的第三安装腔。
所述阀控锁套(A3)滑动安装在上接头(A1)与上阀体(A2)之间的第一安装腔中。
所述上阀芯(A6)和下阀芯(A9)进行对接组成阀芯整体，并且上阀芯(A6)的外端滑动安装在上接头(A1)的第二安装腔中，下阀芯(A9)的外端与安装在下接头(A11)的第三安装腔中的下端复位弹簧作用安装，通过下端复位弹簧为阀芯提供向上接头方向的弹力。
如图2所示，所述阀控锁球(A4)安装在上接头(A1)的安装通道中，并且在上阀芯(A6)外壁上设置有用于与阀控锁球(A4)配合的第一凹槽(A6-1)，在阀控锁套(A3)内壁上设置有用于与阀控锁球(4)配合的第二凹槽(A3-1)；阀控锁球(A4)与上阀芯(A6)的第一凹槽配合时，为锁定状态，整个阀芯无法移动；阀控锁球(A4)向上进入阀控锁套的第二凹槽后，为解锁状态，此时阀芯可以移动。
如图4所示，在整个阀体上沿上接头(A1)至下接头(A11)方向依次设置有解码器开孔a、解码器开孔b、解码器开孔c、解码器开孔g、解码器开孔d、解码器开孔h、解码器开孔e、解码器开孔f(其中，解码器开孔a和解码器开孔b设置在上阀体上；解码器开孔c、解码器开孔d、解码器开孔e、解码器开孔f、解码器开孔g、解码器开孔h设置在下阀体上)。进一步的说，解码器开孔a设置在阀控锁套(A3)上方，解码器开孔a注入油液后会推动阀控锁套(A3)向右移动；在解码器开孔b和解码器开孔c之间的阀体内部设置有密封圈(A7)，起到隔离解码器开孔b和解码器开孔c作用。
如图1所示，在下阀芯(A9)上设置有第一封堵扩径段(A9-1)、第二封堵扩径段(A9-2)和第三封堵扩径段(A9-3)，第一封堵扩径段设置在上阀芯(A6)和下阀芯(A9)的连接处，并位于解码器开孔c和解码器开孔g之间，起到隔离解码器开孔c和解码器开孔g的作用，并且从解码器开孔c注入油液后会推动第一封堵扩径段向右移动，进而第一封堵扩径段会带动整个阀芯向右移动；第二封堵扩径段设置在解码器开孔d和解码器开孔h之间，起到隔离解码器开孔d和解码器开孔h的作用，以及封堵解码器开孔d的作用；第三封堵扩径段设置在解码器开孔e和解码器开孔f之间，起到隔离解码器开孔e和解码器开孔f的作用，以及封堵解码器开孔e的作用。进一步的说，第二封堵扩径段初始状态(未加锁时)位于解码器开孔d处，解锁后位于解码器开孔d和解码器开孔h之间；第三封堵扩径段初始状态(未加锁时)位于解码器开孔e处，解锁后位于解码器开孔e和解码器开孔f之间。
在阀体内部设置有用于为阀控锁套(A3)提供向上接头方向恢复力的上端复位弹簧(A5)。
进一步的，在上阀体(A2)的内壁上还设置有用于限制阀控锁套(A3)向右移动位置的限位阶梯(A2-1)。
解码器工作原理如下：
工作时，利用液控管线将解码器的解码器开孔c和解码器开孔d连通，解码器开孔a和解码器开孔e连通，解码器开孔b和解码器开孔f连通，并且三组开孔分别与三条液压管线连接。首先对连接c、d端的液压管线通入5MPa的低压油，使液压油进入解码器开孔c和解码器开孔d，在解码器开孔c注入的油压作用下对下阀芯(A9)上的第一封堵扩径段施加向右的压力推动阀芯向右移动，进而上阀芯(A6)上的第一凹槽对阀控锁球(A4)施加压力，使阀控锁球(A4)向上顶住阀控锁套(A3)内壁；然后对连接a、e端液压管线通入5MPa的低压油，使液压油进入解码器开孔a和解码器开孔e，在解码器开孔a注入的油压作用下推动阀控锁套(A3)向右移动，待阀控锁套(A3)的第二凹槽与阀控锁球(A4)对应时，阀控锁球(A4)在上阀芯(A6)第一凹槽给予的作用力下向上运动，进而阀控锁球(A4)顶部一部分进入第二凹槽内，从而阀控锁球(A4)与第一凹槽脱离，此时阀芯失去阀控锁球(A4)的约束进而会向右移动，移动过程中，阀芯上的第二封堵扩径段从解码器开孔d处移动至解码器开孔d和解码器开孔h之间位置，第三封堵扩径段从解码器开孔e处移动至解码器开孔e和解码器开孔f之间位置，从而解码器打开，使解码器开孔d和解码器开孔g导通，解码器开孔e和解码器开孔h导通，从而实现井下滑套的控制。解码器归位时，将液压管线压力放空，在下端复位弹簧(A10)推动下将阀芯归位，阀芯归位过程中阀控锁球(A4)会落入上阀芯(A6)的第一凹槽中，此时阀控锁套(A3)解卡，在上端复位弹簧(A5)作用下推动阀控锁套(A3)归位，此时完成了解码器归位。
此外，需要说明的是，参见附图5，当阀控锁套(A3)向右移动至限位阶梯(A2-1)位置后，此时阀控锁套(A3)上的第二凹槽(A3-1)与阀控锁球(A4)位置不重合，阀控锁球(A4)受力后无法进入第二凹槽。即只有液压油先进入解码器开孔c和解码器开孔d，然后再进入解码器开孔a和解码器开孔e，解码器才会开启，如果液压油先进入解码器开孔a和解码器开孔e，则如图5所示，阀控锁套(A3)会先被推至限位阶梯位置，由于此位置阀控锁套(A3)上的第二凹槽(A3-1)与阀控锁球(A4)位置不重合，即随后再向解码器开孔c和解码器开孔d供入液压油，阀控锁球(A4)也不会向上脱离阀芯的第二凹槽，无法解锁。这样的作用是：保证不同液压管线先后控制的区别性，从而使得三条液压管线即可完成对6个解码器的分层控制：参见附图6，给出了三条液压管线与6个解码器的连接图，从图中可以看出：
当液压管线1先供压，液压管线2再供压时，解码器1打开；
当液压管线1先供压，液压管线3再供压时，解码器2打开；
当液压管线2先供压，液压管线3再供压时，解码器3打开；
当液压管线2先供压，液压管线1再供压时，解码器4打开；
当液压管线3先供压，液压管线1再供压时，解码器5打开；
当液压管线3先供压，液压管线2再供压时，解码器6打开。

Claims (10)

1.一种油气分层开采用解码器，其特征在于：包括阀体(A2，A8)、阀芯(A6，A9)、阀控锁套(A3)、阀控锁球(A4)、上端复位弹簧(A5)、下端复位弹簧(A10)；
阀体的两端分别安装上接头(A1)和下接头(A11)，所述阀控锁套(A3)滑动安装在上接头(A1)与阀体之间的第一安装腔中，阀芯安装在阀体内，且阀芯的一端滑动安装在上接头(A1)的第二安装腔中，阀芯的另一端与下端复位弹簧相互作用安装，通过下端复位弹簧为阀芯提供向上接头方向的恢复力；
所述阀控锁球(A4)安装在上接头(A1)的安装通道中，该安装通道底部与第二安装腔连通，顶部与第一安装腔连通；并且在阀芯外壁上设置有用于与阀控锁球(A4)配合的第一凹槽(A6-1)，在阀控锁套(A3)内壁上设置有用于与阀控锁球(A4)配合的第二凹槽(A3-1)；阀控锁球(A4)与阀芯的第一凹槽配合时，为锁定状态，整个阀芯无法移动；阀控锁球(A4)向上进入阀控锁套的第二凹槽后，为解锁状态，此时阀芯可以移动；
在阀体上沿上接头(A1)至下接头(A11)方向依次设置有解码器开孔a、解码器开孔b、解码器开孔c、解码器开孔g、解码器开孔d、解码器开孔h、解码器开孔e、解码器开孔f，解码器开孔a设置在阀控锁套(A3)上方，解码器开孔a注入油液后会推动阀控锁套(A3)向右移动；在解码器开孔b和解码器开孔c之间的阀体内部设置有密封圈，起到隔离解码器开孔b和解码器开孔c作用；
在阀芯上设置有第一封堵扩径段(A9-1)、第二封堵扩径段(A9-2)和第三封堵扩径段(A9-3)，第一封堵扩径段位于解码器开孔c和解码器开孔g之间，起到隔离解码器开孔c和解码器开孔g的作用，并且从解码器开孔c注入油液后会推动第一封堵扩径段向右移动，进而第一封堵扩径段会带动阀芯移动；第二封堵扩径段设置在解码器开孔d和解码器开孔h之间，起到隔离解码器开孔d和解码器开孔h的作用，以及封堵解码器开孔d的作用；第三封堵扩径段设置在解码器开孔e和解码器开孔f之间，起到隔离解码器开孔e和解码器开孔f的作用，以及封堵解码器开孔e的作用；
在阀体内部设置有用于为阀控锁套(A3)提供向上接头方向恢复力的上端复位弹簧(A5)。
2.根据权利要求1所述的油气分层开采用解码器，其特征在于：上接头具有一缩径段，该缩径段与阀体内腔形成第一安装腔。
3.根据权利要求1所述的油气分层开采用解码器，其特征在于：上接头的内端设有一个轴向孔，该轴向孔形成第二安装腔。
4.根据权利要求1所述的油气分层开采用解码器，其特征在于：下接头(A11)的内端设置有用于安装下端复位弹簧(A10)的第三安装腔。
5.根据权利要求1所述的油气分层开采用解码器，其特征在于：所述阀芯由上阀芯(A6)和下阀芯(A9)对接组成。
6.根据权利要求1所述的油气分层开采用解码器，其特征在于：阀体由上阀体(A2)和下阀体(A8)对接组成，所述上接头(A1)与上阀体(A2)的外端口通过螺纹进行连接，所述下接头(A11)与下阀体(A8)的外端口通过螺纹连接进行密封。
7.根据权利要求1所述的油气分层开采用解码器，其特征在于：在阀体的内壁上还设置有用于限制阀控锁套(A3)向右移动位置的限位阶梯(A2-1)。
8.根据权利要求1所述的油气分层开采用解码器，其特征在于：第二封堵扩径段初始状态位于解码器开孔d处，解锁后位于解码器开孔d和解码器开孔h之间；第三封堵扩径段初始状态位于解码器开孔e处，解锁后位于解码器开孔e和解码器开孔f之间。
9.根据权利要求7所述的油气分层开采用解码器，其特征在于：当阀控锁套(A3)移动至限位阶梯(A2-1)位置后，此时阀控锁套(A3)上的第二凹槽(A3-1)与阀控锁球(A4)位置不重合，阀控锁球(A4)受力后无法进入第二凹槽。
10.根据权利要求5所述的油气分层开采用解码器的控制方法，其特征在于：利用液控管线将解码器的解码器开孔c和解码器开孔d连通，解码器开孔a和解码器开孔e连通，解码器开孔b和解码器开孔f连通，并且三组开孔分别与三条液压管线连接；首先对连接解码器开孔c和解码器开孔d的液压管线通入5MPa的低压油，使液压油进入解码器开孔c和解码器开孔d，在解码器开孔c注入的油压作用下对下阀芯(A9)上的第一封堵扩径段施加向右的压力推动阀芯向右移动，进而上阀芯(A6)上的第一凹槽对阀控锁球(A4)施加压力，使阀控锁球(A4)向上顶住阀控锁套(A3)内壁；然后对连接解码器开孔a和解码器开孔e的液压管线通入5MPa的低压油，使液压油进入解码器开孔a和解码器开孔e，在解码器开孔a注入的油压作用下推动阀控锁套(A3)向右移动，待阀控锁套(A3)的第二凹槽与阀控锁球(A4)对应时，阀控锁球(A4)在上阀芯(A6)第一凹槽给予的作用力下向上运动，进而阀控锁球(A4)顶部一部分进入第二凹槽内，从而阀控锁球(A4)与第一凹槽脱离，此时阀芯失去阀控锁球(A4)的约束进而会向右移动，移动过程中，阀芯上的第二封堵扩径段从解码器开孔d处移动至解码器开孔d和解码器开孔h之间位置，第三封堵扩径段从解码器开孔e处移动至解码器开孔e和解码器开孔f之间位置，从而解码器打开，使解码器开孔d和解码器开孔g导通，解码器开孔e和解码器开孔h导通，从而实现井下滑套的控制；解码器归位时，将液压管线压力放空，在下端复位弹簧(A10)推动下阀芯归位，阀芯归位过程中阀控锁球(A4)会落入上阀芯(A6)的第一凹槽中，此时阀控锁套(A3)解卡，在上端复位弹簧(A5)作用下推动阀控锁套(A3)归位，此时完成了解码器归位。
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