CN113431539A - 可投捞式无缆同心智能配水器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油开采设备技术领域，尤其涉及可投捞式无缆同心智能配水器装置，包括多级变径智能配水器调配仪和多级变径工作筒，多级变径智能配水器调配仪与多级变径工作筒之间采用插入密封方式，且下级的变径智能配水器调配仪可以穿过上级的变径工作筒，并与同级的变径工作筒适配。本发明将无缆智能配水器与工作筒独立出来，工作筒装配简单，操纵灵活，可事先随注水管柱连接下井，也可将多级无缆智能配水器插入到对应的工作筒中，再随注水管柱下井，无需动管柱实现更换无缆智能配水器及完成酸化、压裂、冲砂或其它等需地层挤剂的作业施工，同时提高了无缆智能配水器的利用率，无缆智能配水器可重复使用或经维修后重复使用。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采设备技术领域，尤其涉及可投捞式无缆同心智能配水器装置。
背景技术
目前国内外在用的井下有缆(和无缆)智能配水器装置是一体化设计的，井下智能配水调配仪(芯子)与工作筒是组装在一起的不可分割的整体，下井前，将智能配水调配仪(芯子)安装在其工作筒内并锁紧，再套上油管接头，形成能与油管连接的智能配水调配装置随管柱下入目的层位，该结构的装置在使用过程中一旦出现问题(电缆漏电、电池电量耗完、智能配水调配仪(芯子)故障、水嘴堵塞等问题)，须动管柱作业起出更换，影响正常注水，并且增加再次作业成本。尤其是对于海上石油开采，作业成本更高。同时，该结构的装置因水嘴瞬时流量较小不能进行酸化、压裂或其它等需地层挤剂的作业施工，须动管柱作业，通同样增加再次作业成本。同时，该结构装置为一次性进行工具，一旦动管柱作业起出后报废处理，再次施工时更换新的装置，大大增加了装置成本。为此，我们提出可投捞式无缆同心智能配水器装置。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了可投捞式无缆同心智能配水器装置，具有方便更换井下智能配水调配仪的特点，解决了现有配水器装置为一次性进行工具，一旦动管柱作业起出后报废处理，再次施工时更换新的装置，大大增加了装置成本的问题。
本发明提供如下技术方案：可投捞式无缆同心智能配水器装置，包括多级变径智能配水器调配仪和多级变径工作筒，多级变径智能配水器调配仪与多级变径工作筒之间采用插入密封方式，且下级的变径智能配水器调配仪可以穿过上级的变径工作筒，并与同级的变径工作筒适配；
所述变径智能配水器调配仪包括无缆智能配水器，设置在无缆智能配水器顶部的投捞接头，以及设置在无缆智能配水器表面起到多级变径和密封作用的配水器变径套；所述无缆智能配水器上还设置有用于注水管线中的水流进入的调配仪水嘴进水口，以及用于将水流流到管外的调配仪水嘴出水口；
所述变径工作筒包括工作筒外筒和工作筒内筒，所述工作筒内筒上对应调配仪水嘴出水口处设置有一个或多个横向桥式联通孔与管外联通；
所述变径智能配水器调配仪插入到对应的工作筒内筒后，工作筒内筒与变径智能配水器调配仪之间形成内环空流道，注水管线中的水流通过调配仪水嘴进水口和调配仪水嘴出水口进入内环空流道，并通过横向桥式联通孔在360°方位流到管外，进入注水层位；
所述工作筒外筒与工作筒内筒之间形成纵向过流通道，所述纵向过流通道用于注水管线中的水流通，所述纵向过流通道与内环空流道、横向过流桥式通道之间不连通。
优选的，所述工作筒内筒与工作筒外筒同轴，轴向偏离量范围控制在0～20mm。
优选的，所述工作筒内筒内设置有变径插入密封上端和变径插入密封下端，所述工作筒内筒通过变径插入密封上端和变径插入密封下端与对应的变径智能配水器调配仪密封。
优选的，所述配水器变径套的水嘴出水孔一上下两端分别设置有上端插入密封部件和下端插入密封部件，所述上端插入密封部件与变径插入密封上端适配，所述下端插入密封部件与变径插入密封下端适配。
优选的，所述上端插入密封部件包括变径上插入密封左件和变径上插入密封右件，且变径上插入密封左件与变径上插入密封右件之间设置有T型密封圈及压环。
优选的，所述下端插入密封部件包括变径下插入密封左件和变径下插入密封右件，且变径下插入密封左件与变径下插入密封右件之间设置有T型密封圈及压环。
优选的，所述无缆智能配水器上设置有连接接头、电池和测控电路、压力计一、压力计二、电机驱动系统、水嘴出水孔二、流量计和水嘴进水孔二，所述电池用于为各个用电器供电，所述电机驱动系统用于控制调配仪水嘴出水口和调配仪水嘴进水口的流量或流速。
优选的，所述水嘴出水孔二与配水器变径套的水嘴出水孔一组成调配仪水嘴出水口，所述水嘴进水孔二与配水器变径套的水嘴进水孔一组成调配仪水嘴进水口。
优选的，所述变径工作筒还包括工作筒下接头。
本发明提供了可投捞式无缆同心智能配水器装置，其有益效果为：
(1)改变智能无缆智能配水器入井方式，施工作业工艺简单，降低施工风险。
(2)可随时投捞作业，无需动管柱作业就可实现更换无缆智能配水器，实现酸化、压裂等作业，以及因无缆智能调配仪水嘴流量限制因素等其他作业。
(3)相比现有的无缆一体化智能调配仪(调配仪与工作筒一体)，相对延长了电池时效，解决了无缆智能调配因电池时效而需周期动管柱作业问题，同时降低了作业成本，提高智能无缆智能配水器使用寿命(可维修重复使用)。
(4)相比有缆智能配水器，节约了电缆成本，同时解决了因电缆或配水器故障而需周期动管柱作业问题，降低了作业成本，提高智能无缆智能配水器使用寿命(可维修重复使用)。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的变径工作筒示意图；
图3为本发明横向桥式联通孔横截面图；
图4为本发明另一种横向桥式联通孔横截面图；
图5为本发明无缆智能配水器示意图；
图6为本发明配水器变径套示意图；
图7为本发明T型密封圈和压环的示意图。
图中：1、投捞接头；2、无缆智能配水器；2.1、连接接头；2.2、电池；2.3、压力计一；2.4、压力计二；2.5、电机驱动系统；2.6、水嘴出水孔二；2.7、流量计；2.8、水嘴进水孔二；3、配水器变径套；3.1、变径上插入密封左件；3.2、变径上插入密封右件；3.3、变径下插入密封左件；3.4、变径下插入密封右件；3.5、T型密封圈；3.6、压环；3.7、水嘴出水孔一；3.8、水嘴进水孔二；4、变径工作筒；4.1、工作筒外筒；4.2、工作筒内筒；4.3、横向桥式联通孔；4.4、工作筒下接头；4.5、变径插入密封上端；4.6、变径插入密封下端；5、调配仪水嘴出水口；6、调配仪水嘴进水口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：可投捞式无缆同心智能配水器装置，包括多级变径智能配水器调配仪和多级变径工作筒4，多级变径智能配水器调配仪与多级变径工作筒4之间采用插入密封方式，且下级的变径智能配水器调配仪可以穿过上级的变径工作筒4，并与同级的变径工作筒4适配；
变径智能配水器调配仪包括无缆智能配水器2，设置在无缆智能配水器2顶部的投捞接头1，以及设置在无缆智能配水器2表面起到多级变径和密封作用的配水器变径套3；无缆智能配水器2上还设置有用于注水管线中的水流进入的调配仪水嘴进水口6，以及用于将水流流到管外的调配仪水嘴出水口5；
如图2所示，变径工作筒4包括工作筒外筒4.1和工作筒内筒4.2，工作筒内筒4.2上对应调配仪水嘴出水口5处设置有一个或多个横向桥式联通孔4.3与管外联通；变径工作筒4还包括工作筒下接头4.4。如图3和4所示。
变径智能配水器调配仪插入到对应的工作筒内筒4.2后，工作筒内筒4.2与变径智能配水器调配仪之间形成内环空流道，注水管线中的水流通过调配仪水嘴进水口6和调配仪水嘴出水口5进入内环空流道，并通过横向桥式联通孔4.3在360°方位流到管外，进入注水层位；
工作筒外筒4.1与工作筒内筒4.2之间的纵向过流通道设计成“腰子孔”或“多孔”形状结构，横向过流桥式通道根据流量大小设计成一个或多个孔或槽口型结构，纵向和横向过流通道的过流量相当于φ30mm水嘴流量。变径工作筒4组装成型后的横向过流桥式通道(工作筒外筒4.1与工作筒内筒4.2横向开口部位对应密闭相连)与形成的环空纵向过流通道不通。
变径智能配水器调配仪经由钢丝或小直径连续油管作业插入的对应的变径工作筒4后，工作筒内筒4.2与变径智能配水器调配仪之间又形成了一个内环空流道(过流量相当于φ30mm水嘴流量)，便于调配仪水嘴出水口5液体流动，让水嘴在360°方位都可保证水流畅通，无需水嘴定向。注水管线中的水流通过工作筒外筒4.1和工作筒内筒4.2之间环形的空间流过，经由变径智能配水器调配仪水嘴进入工作筒内筒4.2与变径智能配水器调配仪之间的内环空流道，再通过工作筒内筒4.2中下部横向桥式联通孔4.3流到管外，进入注水层位。
如图5所示，无缆智能配水器2上设置有连接接头2.1、电池和测控电路2.2、压力计一2.3、压力计二2.4、电机驱动系统2.5、水嘴出水孔二2.6、流量计2.7和水嘴进水孔二2.8，电池2.2用于为各个用电器供电，电机驱动系统2.5用于控制调配仪水嘴出水口5和调配仪水嘴进水口6的流量或流速。
无缆智能配水器2是一个事先组装调试好的、不常拆卸的更小固定直径的配水器测调仪器串(包含有电池和测控电路2.2、压力、流量、温度、电机及驱动系统等组成的具有完整智能调测功能的带外壳的内芯)，而配水器变径套3是套装在该仪器串上的同心插入密封变径套(外衣)。此结构设计，使能够完成智能调配功能的测调仪器串能批量生产、组装、调试，且互换性强，灵活机动，一支配水器仪器串可以根据需要，随时穿上不同的变径套外衣，满足不同变径工作筒4需求。
水嘴出水孔二2.6与配水器变径套3的水嘴出水孔一3.7组成调配仪水嘴出水口5，水嘴进水孔二2.8与配水器变径套3的水嘴进水孔一3.8组成调配仪水嘴进水口6。
如图6所示，配水器变径套3的水嘴出水孔一3.7上下两端分别设置有上端插入密封部件和下端插入密封部件，上端插入密封部件与变径插入密封上端4.5适配，下端插入密封部件与变径插入密封下端4.6适配。工作筒内筒4.2为变径内筒，其中心孔插入变径插入密封上端4.5和变径插入密封下端4.6设计成的变径密封面，变径密封面的直径大小和级数由无缆智能配水器2直径大小、分层配注层数、油套管类型尺寸、环空过流量、配水器穿越间隙(下级配水器穿越上级变径工作筒4的顺畅穿越空间)等因素确定，一般设计4～6级变径工作筒4，即可满足绝大多数分层配水井的需求。工作筒外筒4.1与工作筒内筒4.2尽量保持同心，根据注水井油管套管规格尺寸、过流量大小、变径智能配水器调配仪级数和投捞工艺要求等因素，工作筒内筒4.2与工作筒外筒4.1的同心度(偏离量)范围控制在0～20mm内。
上端插入密封部件和下端插入密封部件，其变径大小和级数根据配注量大小、智能配水器(內芯)直径大小、工作筒环空过流量大小，以及通用的套管内通径和注水油管内通径(常用的φ62mm/φ76mm)大小的限制和投捞工艺要求等因素，配水器变径套3通常设计成与变径工作筒4对应的4～6级，最多可设计成10级，即：单井最多可实现10层分层智能调配注水，为提高水井分注率和层段合格率奠定了基础。
如图7所示，插入密封用橡胶盘根设计采成双列T型(亦称π型)盘根的结构。如图7中所示：其凸起的两个“O”型环之间用金属环压上，T型(π型)盘根外端裙边也被压在密封面的金属筒内，此结构设计，即防止盘根的窜动和在起下作业过程中，盘根翻皮拉伤(盘根被带出盘根槽)，又便于更换盘根。
上端插入密封部件包括变径上插入密封左件3.1和变径上插入密封右件3.2，且变径上插入密封左件3.1与变径上插入密封右件3.2之间设置有T型密封圈3.5及压环3.6。下端插入密封部件包括变径下插入密封左件3.3和变径下插入密封右件3.4，且变径下插入密封左件3.3与变径下插入密封右件3.4之间设置有T型密封圈3.5及压环3.6。
防冲顶(指智能无缆智能配水器2因返洗井、放压等因素冲出对应的变径工作筒4)设计结构，采用的是已公开的、钢丝作业通用的、常规的防冲顶投捞器(投捞接头1)装置原理和设计结构。在本技术解决方案中做了对应的多级变径改动的防返冲投捞器(投捞接头1)，可直接连接在配水器调配仪顶部，可进行投捞作业；其对应的防冲顶卡槽装置也做了相应的多级变径环空过流改动，装配成的短节连接在变径工作筒4顶部，随变径工作筒4一起下井。
使用时，多级变径工作筒4可事先依次(多级变径密封面小的变径工作筒4先连接注水管柱，多级变径密封面大的变径工作筒4后连接，其间用封隔器或插入密封隔开)随注水管柱连接下井，完井后再将多级变径智能配水器调配仪通过钢丝或小直径连续油管作业依次投放到对应的多级同心变径工作筒4内(多级变径小的变径智能配水器调配仪先投放，多级变径大的变径智能配水器调配仪后投放)，在首次动管柱作业时，也可将多级变径智能配水器调配仪事先插入到对应的多级变径工作筒4内，再依次连接管柱下井。其独立性是指在变径工作筒4随注水管柱完井后，可随时通过钢丝或小直径连续油管作业可将多级变径智能配水器调配仪取出和投放。(多级是指多个不同变径等级和局部变径尺寸的该部件)
本发明中，能实现井下无缆投捞同心智能配水调配方式及施工工艺技术配套的井下无缆可投捞式智能配水器装置结构。各级变径智能配水器调配仪与对应的各级变径工作筒4采用分体式独立结构。各级变径工作筒4上下两端采用油管扣设计，可事先与注水配深管柱丝扣连接，各级变径工作筒4之间用封隔器(或插入密封封隔器)隔开，下井至目的层位，正常安装好注水井口。而各级变径智能配水器调配仪则可通过钢丝作业或小直径连续油管作业下至对应的工作筒内，以及后续的起出；首次下井动管柱作业时，也可将各级变径智能配水器调配仪事先插入到对应的变径工作筒4内，依次连接随注水管柱下入到目的层位，需更换或其他作业需起出变径智能配水器调配仪或仅起出无缆智能配水器2时，再通过钢丝作业或小直径连续油管作业依次起出。工艺简单，操作灵活，因调配仪(或电缆)故障、电池时效、酸化、压裂等因素便于起出或方便更换的优势。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.可投捞式无缆同心智能配水器装置，其特征在于：包括多级变径智能配水器调配仪和多级变径工作筒(4)，多级变径智能配水器调配仪与多级变径工作筒(4)之间采用插入密封方式，且下级的变径智能配水器调配仪可以穿过上级的变径工作筒(4)，并与同级的变径工作筒(4)适配；
所述变径智能配水器调配仪包括无缆智能配水器(2)，设置在无缆智能配水器(2)顶部的投捞接头(1)，以及设置在无缆智能配水器(2)表面起到多级变径和密封作用的配水器变径套(3)；所述无缆智能配水器(2)上还设置有用于注水管线中的水流进入的调配仪水嘴进水口(6)，以及用于将水流流到管外的调配仪水嘴出水口(5)；
所述变径工作筒(4)包括工作筒外筒(4.1)和工作筒内筒(4.2)，所述工作筒内筒(4.2)上对应调配仪水嘴出水口(5)处设置有一个或多个横向桥式联通孔(4.3)与管外联通；
所述变径智能配水器调配仪插入到对应的工作筒内筒(4.2)后，工作筒内筒(4.2)与变径智能配水器调配仪之间形成内环空流道，注水管线中的水流通过调配仪水嘴进水口(6)和调配仪水嘴出水口(5)进入内环空流道，并通过横向桥式联通孔(4.3)在360°方位流到管外，进入注水层位；
所述工作筒外筒(4.1)与工作筒内筒(4.2)之间形成纵向过流通道，所述纵向过流通道用于注水管线中的水流通，所述纵向过流通道与内环空流道、横向过流桥式通道之间不连通。
2.根据权利要求1所述的可投捞式无缆同心智能配水器装置，其特征在于：所述工作筒内筒(4.2)与工作筒外筒(4.1)同轴，轴向偏离量范围控制在0～20mm。
3.根据权利要求1所述的可投捞式无缆同心智能配水器装置，其特征在于：所述工作筒内筒(4.2)内设置有变径插入密封上端(4.5)和变径插入密封下端(4.6)，所述工作筒内筒(4.2)通过变径插入密封上端(4.5)和变径插入密封下端(4.6)与对应的变径智能配水器调配仪密封。
4.根据权利要求1所述的可投捞式无缆同心智能配水器装置，其特征在于：所述配水器变径套(3)的水嘴出水孔一(3.7)上下两端分别设置有上端插入密封部件和下端插入密封部件，所述上端插入密封部件与变径插入密封上端(4.5)适配，所述下端插入密封部件与变径插入密封下端(4.6)适配。
5.根据权利要求4所述的可投捞式无缆同心智能配水器装置，其特征在于：所述上端插入密封部件包括变径上插入密封左件(3.1)和变径上插入密封右件(3.2)，且变径上插入密封左件(3.1)与变径上插入密封右件(3.2)之间设置有T型密封圈(3.5)及压环(3.6)。
6.根据权利要求4所述的可投捞式无缆同心智能配水器装置，其特征在于：所述下端插入密封部件包括变径下插入密封左件(3.3)和变径下插入密封右件(3.4)，且变径下插入密封左件(3.3)与变径下插入密封右件(3.4)之间设置有T型密封圈(3.5)及压环(3.6)。
7.根据权利要求1所述的可投捞式无缆同心智能配水器装置，其特征在于：所述无缆智能配水器(2)上设置有连接接头(2.1)、电池和测控电路(2.2)、压力计一(2.3)、压力计二(2.4)、电机驱动系统(2.5)、水嘴出水孔二(2.6)、流量计(2.7)和水嘴进水孔二(2.8)，所述电池(2.2)用于为各个用电器供电，所述电机驱动系统(2.5)用于控制调配仪水嘴出水口(5)和调配仪水嘴进水口(6)的流量或流速。
8.根据权利要求7所述的可投捞式无缆同心智能配水器装置，其特征在于：所述水嘴出水孔二(2.6)与配水器变径套(3)的水嘴出水孔一(3.7)组成调配仪水嘴出水口(5)，所述水嘴进水孔二(2.8)与配水器变径套(3)的水嘴进水孔一(3.8)组成调配仪水嘴进水口(6)。
9.根据权利要求1所述的可投捞式无缆同心智能配水器装置，其特征在于：所述变径工作筒(4)还包括工作筒下接头(4.4)。
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