CN113445955A - 一种多功能智能化油井热洗地层保护器及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种多功能智能化油井热洗地层保护器及其工作方法,包括开采油管、油泵、管柱、封隔中心管、若干反压连通单元、若干可控封隔单元、控制单元和单流阀;开采油管、油泵、管柱、封隔中心管均沿着油井套管的轴向延伸方向顺次设置且内部相互连通;若干反压连通单元均设置在管柱的外表面;反压连通单元上设置有可开启的第一开口部和第二开口部,反压连通单元选择性的将其内部与第一开口部、第二开口部和管柱内部连通;若干可控封隔单元均设置在封隔中心管的外表面;各可控封隔单元内设置有封隔环空的封隔组件,可控封隔单元上还设有用于清理砂子的冲砂组件;所述控制单元驱动各可控封隔单元或者冲砂组件动作或者复位。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采设备技术领域,尤其涉及一种多功能智能化油井热洗地层保护器及其工作方法。
背景技术
油井热洗是一种不压井,缩短或者消除油井恢复期,对油井地层的污染小,清蜡成本低的油井积蜡清理方法,是在井口保温的条件下,向油井套管内注入热的洗井液,注入时使洗井液沿油井套管的外壁流下,并在保温条件下将蜡全部排出,油井恢复期很短。为防止洗井液进入地层污染油藏,通常油井会使用封隔器防止洗井液进入地层,但是封隔器坐封后,油井无法形成动液面,会影响抽油泵工作;同时,由于封隔器长期位于井下,砂会导致砂埋导致封隔器无法顺利提起,可能会导致高额的维修费用。而油井的封隔器等工件通常设置在远离地面数百米至数千米的地层,对地下深处的封隔器进行远程控制时,信号传输会受到极大的影响,导致对封隔器的远程控制不可靠。
因此,开发能可靠对油井进行热洗,实现就地控制,使得封隔器能够在封隔和解封状态自由切换,洗井时封隔器能正常坐封,洗井后封隔器能够解封,使油井能够正常出油,还可以实现正冲砂防止砂埋,是很有必要的。
发明内容
有鉴于此,本发明提出了一种能够迅速、方便、可靠的就地切换封隔器的工作状态、多功能智能化油井热洗地层保护器及其工作方法。
本发明的技术方案是这样实现的:
一方面,本发明提供了一种多功能智能化油井热洗地层保护器,包括开采油管(1)、油泵(2)、管柱(3)、封隔中心管(4)、若干反压连通单元(5)、若干可控封隔单元(6)、控制单元(7)和单流阀(8);
所述开采油管(1)、油泵(2)、管柱(3)、封隔中心管(4)均沿着油井套管的轴向延伸方向顺次设置且内部相互连通,开采油管(1)的一端与油泵(2)的密封连接,油泵(2)还与管柱(3)密封连接,管柱(3)远离油泵(2)的一端设置有封隔中心管(4),封隔中心管(4)远离油泵(2)的一端设置有单流阀(8);开采油管(1)的另一端还与油管泵车连通;油井套管还与洗井液泵车连通;
若干反压连通单元(5),均设置在管柱(3)的外表面;管柱(3)侧表面设置有贯通的第一窗口(30),各反压连通单元(5)内均设置有体积可变的第一腔体,所述反压连通单元(5)靠近管柱(3)的表面上设置有可开启的第一开口部(100),第一开口部(100)与第一窗口(30)对应设置且相互连通;反压连通单元(5)靠近油泵(2)的端面上设置有可开启的第二开口部(200);各反压连通单元(5)能改变第一腔体的体积,选择性的使第一腔体与第一开口部(100)和第二开口部(200)相互连通;
若干可控封隔单元(6),均设置在封隔中心管(4)的外表面;封隔中心管(4)的外表面设置有若干贯通的第二窗口(40),各可控封隔单元(6)相应的设置在各第二窗口(40)处的封隔中心管(4)外并与封隔中心管(4)密封连接;各可控封隔单元(6)内设置有封隔组件(61),封隔组件(61)可相对于封隔中心管(4)的轴向延伸方向运动,选择性的封闭封隔中心管(4)的第二窗口(40);可控封隔单元(6)上还设有用于清理可控封隔单元(6)上砂子的冲砂组件(62);
所述控制单元(7),在油井热洗状态时发出压力驱动信号,驱动各可控封隔单元(6)动作或者复位;控制单元(7)还驱动冲砂组件(62)冲刷可控封隔单元(6)上沉积的砂粒。
在以上技术方案的基础上,优选的,所述反压连通单元(5)还包括第一壳体(51)、第一活动部件(52)、隔板(53)和堵头(54);第一壳体(51)设置在管柱(3)的外表面,第一壳体(51)内部中空,第一壳体(51)内部顺次设置有第一活动部件(52)、隔板(53)和堵头(54),第一活动部件(52)的一端与第一壳体(51)延伸方向一端的内表面固定连接,活动部件的另一端与隔板(53)固定连接,隔板(53)与第一壳体(51)的内表面可滑动连接;隔板(53)远离第一活动部件(52)的一端设置有堵头(54);第一壳体(51)延伸方向另一端设置有第二开口部(200);隔板(53)、堵头(54)与第一壳体(51)的内表面合围形成第一腔体;第一壳体(51)靠近管柱(3)的表面贯通的设置有第一开口部(100);第一活动部件(52)选择性的使隔板(53)越过第一开口部(100)并使堵头(54)抵持或者远离第二开口部(200)。
进一步优选的,所述堵头(54)远离第一活动部件(52)的端部为球形,堵头(54)的球形端部的直径大于第二开口部(200)的直径。
进一步优选的,所述可控封隔单元(6)还包括第二壳体(63)、驱动机构(64)和复位组件(65);第二壳体(63)设置在封隔中心管(4)外表面,第二壳体(63)内部顺次设置有驱动机构(64)、封隔组件(61)和复位组件(65),复位组件(65)的一端与第二壳体(63)延伸方向一端的内表面固定连接,复位组件(65)的另一端与封隔组件(61)的一端固定连接,封隔组件(61)与第二壳体(63)的内表面可滑动连接,封隔组件(61)的另一端与驱动机构(64)的活动端固定连接;复位组件(65)处的第二壳体(63)表面开设有贯通的第三开口部(300),第三开口部(300)与第二窗口(40)相互连通;驱动机构(64)的活动端可带动封隔组件(61)沿着第二壳体(63)的内表面运动,封闭第三开口部(300)和第二窗口(40);所述冲砂组件(62)设置在第二壳体(63)延伸方向的另一端。
更进一步优选的,所述封隔组件(61)包括若干滑环(611)和胶套(612),各滑环(611)沿着封隔中心管(4)的轴向延伸方向间隔设置,胶套(612)设置在两相邻的滑环(611)之间并与滑环(611)固定连接;滑环(611)和胶套(612)均与第二壳体(63)的内表面滑动连接,胶套(612)与第二壳体(63)的内表面过盈配合。
更进一步优选的,所述控制单元(7)包括控制器(71)、温度传感器(72)和压力传感器(73);温度传感器(72)和压力传感器(73)均与控制器(71)电性连接,控制器(71)还与控封隔单元的驱动机构(64)电性连接;温度传感器(72)和压力传感器(73)设置在封隔中心管(4)的内表面,分别检测开采油管(1)、油泵(2)、管柱(3)及封隔中心管(4)内的液体的温度和液体的压力,并将获取的温度检测信号和压力检测信号送至控制器(71)中,控制器(71)根据压力信号判断开采油管(1)当前的工作状态,输出压力驱动信号至驱动机构(64)中,控制器(71)还根据当前开采有关内当前液体的温度判断油井热洗是否开始或者结束;控制器(71)还与冲砂组件(62)电性连接,控制器(71)驱动冲砂组件(62)冲刷除砂。
另一方面,本发明还提供了一种多功能智能化油井热洗地层保护器的工作方法,包括如下步骤:
S1:配置如上所述的多功能智能化油井热洗地层保护器;
S2:需要进行油井热洗时,将开采油管(1)与油管泵车连通,将油井套管与洗井液泵车连通;油管泵车通过其压力控制阀向开采油管(1)中增压,并输出第一压力信号,与开采油管(1)连通的封隔中心管(4)内的压力传感器(73)获取该第一压力信号后,将该第一压力信号对应的压力检测信号送至控制器(71)中,控制器(71)驱动可控封隔单元(6)的驱动机构(64)动作,驱动机构(64)的活动端带动封隔组件(61)沿着第二壳体(63)的内表面运动并封闭第三开口部(300)和第二窗口(40);使第二壳体(63)内部与封隔中心管(4)分隔并保持压力差不变,完成油套环空的坐封;此时将油管泵车停机,将开采油管(1)、油泵(2)、管柱(3)及封隔中心管(4)内的压力清零,由洗井液泵车向油井套管内注入热的洗井液,当洗井液液面超过反压连通单元(5)时,由于油井套管内的压力大于管柱(3)内的压力,受到油井套管及管柱(3)内的压力差的作用,反压连通单元(5)的第一活动部件(52)被压缩并带动隔板(53)和堵头(54)向着远离第二开口部(200)的方向移动,使得第一腔体、第一开口部(100)与第二开口部(200)相互连通,洗井液由油井套管进入管柱(3)及封隔中心管(4)内,并在油泵(2)的作用下,经开采油管(1)返回地面;封隔中心管(4)内的温度传感器(72)还获取管内的液体温度,输出温度检测信号至控制器(71)中;
S3;当温度传感器(72)获取的液体温度低于控制器(71)设定的温度阈值时,表明洗井液已排空,油井热洗结束;此时,控制器(71)使驱动机构(64)泄压,反压连通单元(5)由于外部压力消失,第一活动部件(52)带动隔板(53)和堵头(54)向着第二开口部(200)的方向移动并复位;在可控封隔单元(6)的复位组件(65)的作用下,封隔组件(61)复位,油套环空开启,油井可以正常采油,此时开采油管(1)内的压力大于油井套管内的压力;
S4:当需要取出井下的砂埋工具时,通过油管泵车向开采油管(1)内输出第二压力信号,压力传感器(73)接收到该第二压力信号后输出相应的压力检测信号至控制器(71)中,控制器(71)驱动冲砂组件(62)动作,冲砂组件(62)向上、向外冲刷沉积的砂层,同时上提管柱(3),避免井下工具被砂埋住。
进一步优选的,所述第一压力信号是压力≥8MPa,第一压力信号持续时间不少于5分钟。
进一步优选的,所述第二压力信号是压力≥5MPa,第二压力信号持续时间不少于5分钟。
本发明提供的一种多功能智能化油井热洗地层保护器及其工作方法,相对于现有技术具有以下有益效果:
(1)本发明通过在采油管路上配置若干反压连通单元与若干可控封隔单元,由油管泵车输出相应的压力信号,控制单元接收到压力信号后,就地驱动可控封隔单元改变工作状态,实现对油套环空的可靠坐封,降低开采油管内的压力同时使反压连通单元反向开启,形成由油井套管至管柱的洗井液通路,使洗井液由外向内流入管柱内,对开采油管、油泵、管柱及封隔中心管的内外表面均进行除蜡后,由开采油管将洗井液返回至地面,形成热洗井循环,热洗井结束后,清空开采油管内的洗井液,同时恢复开采油管内的正压状态,反压连通单元和可控封隔单元复位,恢复正常的采油状态;
(2)油管泵车输出另一对应的压力信号,可以驱动冲砂组件动作,冲刷沉积的砂层,防止工具被埋井下;
(3)反压连通单元可根据油井套管内的压力以及管柱内的压力差自动封闭或者开启,动作可靠性较高;
(4)封隔组件在受到驱动机构动作下伸出并抵接在第三开口部和第二窗口处实现油套环空的封闭,以便后续洗井作业;当洗井结束恢复正常后,驱动机构泄压后,由复位组件使封隔组件自动复位,开启第三开口部和第二窗口,实现油套环空开启;
(5)控制单元直接设置在封隔中心管内部,靠近驱动机构及冲砂组件设置,相应速度快,信号不易受到远距离传输的的干扰,可提高设备使用时的可靠性和实时性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种多功能智能化油井热洗地层保护器及其工作方法的油井热洗地层保护器的半剖前视图;
图2为图1的A部局部放大前视图;
图3为本发明一种多功能智能化油井热洗地层保护器及其工作方法的封隔中心管、可控封隔单元与控制单元的组合状态剖视图;
图4为图3的B部局部放大示意图;
图5为本发明一种多功能智能化油井热洗地层保护器及其工作方法的第一压力信号与第二压力信号的波形示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式,对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式,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方式,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,一种多功能智能化油井热洗地层保护器,包括开采油管1、油泵2、管柱3、封隔中心管4、若干反压连通单元5、若干可控封隔单元6、控制单元7和单流阀8等;
其中,开采油管1、油泵2、管柱3、封隔中心管4均沿着油井套管的轴向延伸方向顺次设置且内部相互连通,开采油管1的一端与油泵2的密封连接,油泵2还与管柱3密封连接,管柱3远离油泵2的一端设置有封隔中心管4,封隔中心管4远离油泵2的一端设置有单流阀8;开采油管1的另一端还与油管泵车连通;油井套管还与洗井液泵车连通;当处于正常采油状态时,开采油管1、油泵2、管柱3与封隔中心管4内保持正压状态,在油泵2的作用下,油层的油依次经过单流阀8、封隔中心管4、管柱3和开采油管1排出。
若干反压连通单元5均设置在管柱3的外表面;管柱3侧表面设置有贯通的第一窗口30,各反压连通单元5内均设置有体积可变的第一腔体,所述反压连通单元5靠近管柱3的表面上设置有可开启的第一开口部100,第一开口部100与第一窗口30对应设置且相互连通;反压连通单元5靠近油泵2的端面上设置有可开启的第二开口部200;各反压连通单元5能改变第一腔体的体积,选择性的使第一腔体与第一开口部100和第二开口部200相互连通;管柱3内的正压状态使得正常采油时的各反压连通单元5能够维持封闭状态,开采的油不会从第一开口部100和第二开口部200流入油井套管中。
若干可控封隔单元6均设置在封隔中心管4的外表面;封隔中心管4的外表面设置有若干贯通的第二窗口40,各可控封隔单元6相应的设置在各第二窗口40处的封隔中心管4外并与封隔中心管4密封连接;各可控封隔单元6内设置有封隔组件61,封隔组件61可相对于封隔中心管4的轴向延伸方向运动,选择性的封闭封隔中心管4的第二窗口40;可控封隔单元6上还设有用于清理可控封隔单元6上砂子的冲砂组件62;正常采油状态时,可控封隔单元6不会封闭油套环空,不会影响正常的出油;当处于洗井状态时,为保持封隔中心管4内的压力稳定,通过可控封隔单元6封闭油套环空,使油井套管内的压力与封隔中心管4的压力差相对稳定,为后续热洗井提供便利。
控制单元7在油井热洗状态时发出压力驱动信号,驱动各可控封隔单元6动作或者复位;控制单元7还驱动冲砂组件62冲刷可控封隔单元6上沉积的砂粒。控制单元7还可控制可控封隔单元6在封隔状态和解封状态之间自由切换,并在需要的时候辅助井下工具的提取,冲开工具表面的沉积的砂层。控制单元7就设置在井下的封隔中心管4内,与封隔组件61距离很近,就地控制的响应和执行速度会更加可靠和准确。
如图1结合图2所示,为了自动切换反压连通单元5的状态,图示提供了反压连通单元5的一种具体结构。反压连通单元5还包括第一壳体51、第一活动部件52、隔板53和堵头54;第一壳体51设置在管柱3的外表面,第一壳体51内部中空,第一壳体51内部顺次设置有第一活动部件52、隔板53和堵头54,第一活动部件52的一端与第一壳体51延伸方向一端的内表面固定连接,活动部件的另一端与隔板53固定连接,隔板53与第一壳体51的内表面可滑动连接;隔板53远离第一活动部件52的一端设置有堵头54;第一壳体51延伸方向另一端设置有第二开口部200;隔板53、堵头54与第一壳体51的内表面合围形成第一腔体;第一壳体51靠近管柱3的表面贯通的设置有第一开口部100;第一活动部件52选择性的使隔板53越过第一开口部100并使堵头54抵持或者远离第二开口部200。第一活动部件52可以采用复位弹簧结构,当然也可以采用液压缸或者具有伸缩复位能力的推杆来实现。
反压连通单元5的隔板53在正常采油时的高度越过第一开口部100,并由于管柱3内的压力略大于油井套管内的压力,隔板53受到管柱3内的正压,使得其带动堵头54将第二开口部200密封起来。当处于洗井作业时,此时管柱3内压力小于油井套管内的压力,在外部反压的作用下,第一活动部件52带动隔板53和堵头54向着远离第二开口部200的方向移动,开启第二开口部200,当隔板53进一步越过第一开口部100时,此时反压连通单元5内部构成了一洗井液流入管柱3的通道。进一步改进的,本发明的堵头54远离第一活动部件52的端部为球形,堵头54的球形端部的直径大于第二开口部200的直径。这样可以从内部抵住第二开口部200。
如图3所示,图示展示了可控封隔单元6的一种结构。除了封隔组件61和冲砂组件62以外,可控封隔单元6还包括第二壳体63、驱动机构64和复位组件65;第二壳体63设置在封隔中心管4外表面,第二壳体63内部顺次设置有驱动机构64、封隔组件61和复位组件65,复位组件65的一端与第二壳体63延伸方向一端的内表面固定连接,复位组件65的另一端与封隔组件61的一端固定连接,封隔组件61与第二壳体63的内表面可滑动连接,封隔组件61的另一端与驱动机构64的活动端固定连接;复位组件65处的第二壳体63表面开设有贯通的第三开口部300,第三开口部300与第二窗口40相互连通;驱动机构64的活动端可带动封隔组件61沿着第二壳体63的内表面运动,封闭第三开口部300和第二窗口40;冲砂组件62设置在第二壳体63延伸方向的另一端。可控封隔单元6通过可移动的封隔组件61开启或者封闭油套环空,使得正常采油或者洗井时,封隔中心管4内的压力所在的不同范围保持相对稳定。
封隔组件61包括若干滑环611和胶套612,各滑环611沿着封隔中心管4的轴向延伸方向间隔设置,胶套612设置在两相邻的滑环611之间并与滑环611固定连接;滑环611和胶套612均与第二壳体63的内表面滑动连接,胶套612与第二壳体63的内表面过盈配合。封隔组件61在封隔中心管4内部形成了多段密封的胶套612结构,能单独起到隔离稳压功能,进一步提供对封隔中心管4处的油套环空的密封效果。
为了更好的实现可控封隔单元6的封隔或者解封状态自动切换,控制单元7包括控制器71、温度传感器72和压力传感器73;温度传感器72和压力传感器73均与控制器71电性连接,控制器71还与控封隔单元的驱动机构64电性连接;温度传感器72和压力传感器73设置在封隔中心管4的内表面,分别检测开采油管1、油泵2、管柱3及封隔中心管4内的液体的温度和液体的压力,并将获取的温度检测信号和压力检测信号送至控制器71中,压力传感器73可以在较大的压力范围内正常工作,其输出数字信号至控制器71中,由控制器执行相应的动作。控制器71根据压力信号判断开采油管1当前的工作状态,输出压力驱动信号至驱动机构64中,控制器71还根据当前开采有关内当前液体的温度判断油井热洗是否开始或者结束;控制器71还与冲砂组件62电性连接,控制器71驱动冲砂组件62冲刷除砂。温度传感器72检测到对应的热的洗井液,如80-120摄氏度的洗井液后,会反馈温度信号至控制器71,已开始洗井,当洗井液排出,封隔中心管4处的温度降低后,温度传感器72再次反馈温度信号,控制器71获知洗井状态结束后,切换驱动机构64的工作状态。如果驱动机构64采用液压缸,则控制器71驱动液压缸进行泄压,在复位组件65的作用下驱动封隔组件61自动复位,恢复实现正常的采油工序。
本发明一种多功能智能化油井热洗地层保护器的具体工作方法,包括如下步骤:
S1:配置如上所述的多功能智能化油井热洗地层保护器;
S2:需要进行油井热洗时,将开采油管1与油管泵车连通,将油井套管与洗井液泵车连通;油管泵车通过其压力控制阀向开采油管1中增压,并输出第一压力信号,与开采油管1连通的封隔中心管4内的压力传感器73获取该第一压力信号后,将该第一压力信号对应的压力检测信号送至控制器71中,控制器71驱动可控封隔单元6的驱动机构64动作,驱动机构64的活动端带动封隔组件61沿着第二壳体63的内表面运动并封闭第三开口部300和第二窗口40;使第二壳体63内部与封隔中心管4分隔并保持压力差不变,完成油套环空的坐封;此时将油管泵车停机,将开采油管1、油泵2、管柱3及封隔中心管4内的压力清零,由洗井液泵车向油井套管内注入热的洗井液,当洗井液液面超过反压连通单元5时,由于油井套管内的压力大于管柱3内的压力,受到油井套管及管柱3内的压力差的作用,反压连通单元5的第一活动部件52被压缩并带动隔板53和堵头54向着远离第二开口部200的方向移动,使得第一腔体、第一开口部100与第二开口部200相互连通,洗井液由油井套管进入管柱3及封隔中心管4内,并在油泵2的作用下,经开采油管1返回地面;封隔中心管4内的温度传感器72还获取管内的液体温度,输出温度检测信号至控制器71中,当封隔中心管4内的当前温度与洗井液的温度差超过30摄氏度作为温度阈值。另外,可以设置流量计,分别计量送入油井套管的洗井液的流量与经开采油管1返回的洗井液的流量,通过观察开采油管1的输入的洗井液的流量与洗井液泵车的输入流量之间的关系是否一致,可以判断洗井过程是否结束,流量计也与控制器71电性连接;
S3;当温度传感器72获取的液体温度低于控制器71设定的温度阈值时,表明洗井液已排空,油井热洗结束;此时,控制器71使驱动机构64泄压,反压连通单元5由于外部压力消失,第一活动部件52带动隔板53和堵头54向着第二开口部200的方向移动并复位;在可控封隔单元6的复位组件65的作用下,封隔组件61复位,油套环空开启,油井可以正常采油,此时开采油管1内的压力大于油井套管内的压力;
S4:当需要取出井下的砂埋工具时,通过油管泵车向开采油管1内输出第二压力信号,压力传感器73接收到该第二压力信号后输出相应的压力检测信号至控制器71中,控制器71驱动冲砂组件62动作,冲砂组件62向上、向外冲刷沉积的砂层,同时上提管柱3,避免井下工具被砂埋住。
如图5所示,第一压力信号是压力≥8MPa,第一压力信号持续时间不少于5分钟。第二压力信号是压力≥5MPa,第二压力信号持续时间不少于5分钟。
第一压力信号与第二压力信号均是正常采油时开采油管1工作压力的数倍或者十数倍,明显区别于正常采油时的压力,因此不容易误动作。
由图5可知,不管是否进行洗井作业,开采油管1内均有一定的正压,如2MPa,当需要进行洗井时,油管泵车通过其压力控制阀向开采油管1内持续加压至8MPa以上并维持至少五分钟,以便压力传感器73持续的检测到该压力信号,避免控制器71误动作;洗井开始后,开采油管1内压力降到最低,以便与油井套管之间形成压差。而第二压力信号是为了指示冲砂动作,需要的触发压力阈值小于洗井压力信号的触发压力阈值,以便两者进行区分。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已,并不用以限制本发明,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 (9)
1.一种多功能智能化油井热洗地层保护器,其特征在于:包括开采油管(1)、油泵(2)、管柱(3)、封隔中心管(4)、若干反压连通单元(5)、若干可控封隔单元(6)、控制单元(7)和单流阀(8);
所述开采油管(1)、油泵(2)、管柱(3)、封隔中心管(4)均沿着油井套管的轴向延伸方向顺次设置且内部相互连通,开采油管(1)的一端与油泵(2)的密封连接,油泵(2)还与管柱(3)密封连接,管柱(3)远离油泵(2)的一端设置有封隔中心管(4),封隔中心管(4)远离油泵(2)的一端设置有单流阀(8);开采油管(1)的另一端还与油管泵车连通;油井套管还与洗井液泵车连通;
若干反压连通单元(5),均设置在管柱(3)的外表面;管柱(3)侧表面设置有贯通的第一窗口(30),各反压连通单元(5)内均设置有体积可变的第一腔体,所述反压连通单元(5)靠近管柱(3)的表面上设置有可开启的第一开口部(100),第一开口部(100)与第一窗口(30)对应设置且相互连通;反压连通单元(5)靠近油泵(2)的端面上设置有可开启的第二开口部(200);各反压连通单元(5)能改变第一腔体的体积,选择性的使第一腔体与第一开口部(100)和第二开口部(200)相互连通;
若干可控封隔单元(6),均设置在封隔中心管(4)的外表面;封隔中心管(4)的外表面设置有若干贯通的第二窗口(40),各可控封隔单元(6)相应的设置在各第二窗口(40)处的封隔中心管(4)外并与封隔中心管(4)密封连接;各可控封隔单元(6)内设置有封隔组件(61),封隔组件(61)可相对于封隔中心管(4)的轴向延伸方向运动,选择性的封闭封隔中心管(4)的第二窗口(40);可控封隔单元(6)上还设有用于清理可控封隔单元(6)上砂子的冲砂组件(62);
所述控制单元(7),在油井热洗状态时发出压力驱动信号,驱动各可控封隔单元(6)动作或者复位;控制单元(7)还驱动冲砂组件(62)冲刷可控封隔单元(6)上沉积的砂粒。
2.根据权利要求1所述的一种多功能智能化油井热洗地层保护器,其特征在于:所述反压连通单元(5)还包括第一壳体(51)、第一活动部件(52)、隔板(53)和堵头(54);第一壳体(51)设置在管柱(3)的外表面,第一壳体(51)内部中空,第一壳体(51)内部顺次设置有第一活动部件(52)、隔板(53)和堵头(54),第一活动部件(52)的一端与第一壳体(51)延伸方向一端的内表面固定连接,活动部件的另一端与隔板(53)固定连接,隔板(53)与第一壳体(51)的内表面可滑动连接;隔板(53)远离第一活动部件(52)的一端设置有堵头(54);第一壳体(51)延伸方向另一端设置有第二开口部(200);隔板(53)、堵头(54)与第一壳体(51)的内表面合围形成第一腔体;第一壳体(51)靠近管柱(3)的表面贯通的设置有第一开口部(100);第一活动部件(52)选择性的使隔板(53)越过第一开口部(100)并使堵头(54)抵持或者远离第二开口部(200)。
3.根据权利要求2所述的一种多功能智能化油井热洗地层保护器,其特征在于:所述堵头(54)远离第一活动部件(52)的端部为球形,堵头(54)的球形端部的直径大于第二开口部(200)的直径。
4.根据权利要求2所述的一种多功能智能化油井热洗地层保护器,其特征在于:所述可控封隔单元(6)还包括第二壳体(63)、驱动机构(64)和复位组件(65);第二壳体(63)设置在封隔中心管(4)外表面,第二壳体(63)内部顺次设置有驱动机构(64)、封隔组件(61)和复位组件(65),复位组件(65)的一端与第二壳体(63)延伸方向一端的内表面固定连接,复位组件(65)的另一端与封隔组件(61)的一端固定连接,封隔组件(61)与第二壳体(63)的内表面可滑动连接,封隔组件(61)的另一端与驱动机构(64)的活动端固定连接;复位组件(65)处的第二壳体(63)表面开设有贯通的第三开口部(300),第三开口部(300)与第二窗口(40)相互连通;驱动机构(64)的活动端可带动封隔组件(61)沿着第二壳体(63)的内表面运动,封闭第三开口部(300)和第二窗口(40);所述冲砂组件(62)设置在第二壳体(63)延伸方向的另一端。
5.根据权利要求4所述的一种多功能智能化油井热洗地层保护器,其特征在于:所述封隔组件(61)包括若干滑环(611)和胶套(612),各滑环(611)沿着封隔中心管(4)的轴向延伸方向间隔设置,胶套(612)设置在两相邻的滑环(611)之间并与滑环(611)固定连接;滑环(611)和胶套(612)均与第二壳体(63)的内表面滑动连接,胶套(612)与第二壳体(63)的内表面过盈配合。
6.根据权利要求4所述的一种多功能智能化油井热洗地层保护器,其特征在于:所述控制单元(7)包括控制器(71)、温度传感器(72)和压力传感器(73);温度传感器(72)和压力传感器(73)均与控制器(71)电性连接,控制器(71)还与控封隔单元的驱动机构(64)电性连接;温度传感器(72)和压力传感器(73)设置在封隔中心管(4)的内表面,分别检测开采油管(1)、油泵(2)、管柱(3)及封隔中心管(4)内的液体的温度和液体的压力,并将获取的温度检测信号和压力检测信号送至控制器(71)中,控制器(71)根据压力信号判断开采油管(1)当前的工作状态,输出压力驱动信号至驱动机构(64)中,控制器(71)还根据当前开采有关内当前液体的温度判断油井热洗是否开始或者结束;控制器(71)还与冲砂组件(62)电性连接,控制器(71)驱动冲砂组件(62)冲刷除砂。
7.一种多功能智能化油井热洗地层保护器的工作方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1:配置如权利要求1—6任一项所述的多功能智能化油井热洗地层保护器;
S2:需要进行油井热洗时,将开采油管(1)与油管泵车连通,将油井套管与洗井液泵车连通;油管泵车通过其压力控制阀向开采油管(1)中增压,并输出第一压力信号,与开采油管(1)连通的封隔中心管(4)内的压力传感器(73)获取该第一压力信号后,将该第一压力信号对应的压力检测信号送至控制器(71)中,控制器(71)驱动可控封隔单元(6)的驱动机构(64)动作,驱动机构(64)的活动端带动封隔组件(61)沿着第二壳体(63)的内表面运动并封闭第三开口部(300)和第二窗口(40);使第二壳体(63)内部与封隔中心管(4)分隔并保持压力差不变,完成油套环空的坐封;此时将油管泵车停机,将开采油管(1)、油泵(2)、管柱(3)及封隔中心管(4)内的压力清零,由洗井液泵车向油井套管内注入热的洗井液,当洗井液液面超过反压连通单元(5)时,由于油井套管内的压力大于管柱(3)内的压力,受到油井套管及管柱(3)内的压力差的作用,反压连通单元(5)的第一活动部件(52)被压缩并带动隔板(53)和堵头(54)向着远离第二开口部(200)的方向移动,使得第一腔体、第一开口部(100)与第二开口部(200)相互连通,洗井液由油井套管进入管柱(3)及封隔中心管(4)内,并在油泵(2)的作用下,经开采油管(1)返回地面;封隔中心管(4)内的温度传感器(72)还获取管内的液体温度,输出温度检测信号至控制器(71)中;
S3;当温度传感器(72)获取的液体温度低于控制器(71)设定的温度阈值时,表明洗井液已排空,油井热洗结束;此时,控制器(71)使驱动机构(64)泄压,反压连通单元(5)由于外部压力消失,第一活动部件(52)带动隔板(53)和堵头(54)向着第二开口部(200)的方向移动并复位;在可控封隔单元(6)的复位组件(65)的作用下,封隔组件(61)复位,油套环空开启,油井可以正常采油,此时开采油管(1)内的压力大于油井套管内的压力;
S4:当需要取出井下的砂埋工具时,通过油管泵车向开采油管(1)内输出第二压力信号,压力传感器(73)接收到该第二压力信号后输出相应的压力检测信号至控制器(71)中,控制器(71)驱动冲砂组件(62)动作,冲砂组件(62)向上、向外冲刷沉积的砂层,同时上提管柱(3),避免井下工具被砂埋住。
8.根据权利要求7所述的一种多功能智能化油井热洗地层保护器的工作方法,其特征在于:所述第一压力信号是压力≥8MPa,第一压力信号持续时间不少于5分钟。
9.根据权利要求7所述的一种多功能智能化油井热洗地层保护器的工作方法,其特征在于:所述第二压力信号是压力≥5MPa,第二压力信号持续时间不少于5分钟。
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