CN113958294A - 一种叠片式选择性过流装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种叠片式选择性过流装置，包括中心管和外筒部。中心管的两端分别连接有上密封环和下密封环。中心管的外侧面套设有外筒部。外筒部的内壁与中心管的外侧面之间形成有环空，且上密封环与下密封环分别密封环空的两端。还包括单相叠片结构，该结构采用一定尺寸的钢质薄片，相互叠加成一组。可根据实际作业需要，设计多组叠片结构。当需要充填时，下入专用工具，高速携砂液通过中心管孔隙进入，使叠片结构张开，进行砾石充填。充填完毕后，由于挤压作用每个钢片可允许液体流过，同时固相砂粒被阻挡至管外，完成防砂功能。

Description

一种叠片式选择性过流装置

技术领域

本发明涉及砾石充填防砂技术领域，尤其涉及一种叠片式选择性过流装置。

背景技术

砾石充填防砂工艺是目前国内外开发疏松砂岩油藏最有效的防砂方法之一。该防砂工艺具有成功率高、有效期长、适应性广、防砂效果好的优点。从八十年代至今，应用范围较为广泛，例如胜利油田应用砾石充填防砂就在千口井以上。

目前在砾石充填防砂领域，充填滑套一般采用机械方式打开和关闭。作业时，利用充填工具插入到防砂管柱上的充填滑套内，滑套打开，进行砾石充填作业。完毕后，提出充填工具，使滑套关闭。但由于滑套依靠密封圈进行密封，在充满固相的携砂液中很容易密封失效，造成关闭不严。后期管外砂粒进入到管内，造成出砂现象，防砂作业将功亏一篑。

所以急需一种可以解决上述问题的设备。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种叠片式选择性过流装置。该结构采用一定尺寸的钢质薄片，相互叠加成一组。可根据实际作业需要，设计多组叠片结构。当需要充填时，下入专用工具，高速携砂液通过中心管出砂孔进入，使叠片结构张开，进行砾石充填。充填完毕后，由于挤压作用每个钢片可允许液体流过，同时固相砂粒被阻挡至管外，完成防砂功能。

为实现上述目的，本发明提出了一种叠片式选择性过流装置，包括中心管和外筒部。中心管的两端分别连接有上密封环和下密封环。中心管的外侧面套设有外筒部。外筒部的内壁与中心管的外侧面之间形成有环空，且上密封环与下密封环分别密封环空的两端。

中心管开设有与环空相连通的第一出砂孔，外筒部开设有连通环空的第二出砂孔。环空内设置有单相叠片结构，单相叠片结构由绕中心管的外侧面设置的多个钢片组成。

单相叠片结构具有打开状态和关闭状态。单相叠片结构处于打开状态时，液相与固相物质均能够通过单相叠片结构。单相叠片结构处于关闭状态时，液相物质能够通过单相叠片结构。

单相叠片结构处于关闭状态时能够有效地阻挡固相物质，不存在密封圈密封失效导致出砂现象的弊端。充填时，高速携砂液通过中心管上开设的第一出砂孔进入环空内，在携砂液的冲击下，单相叠片结构处于打开状态，携砂液通过单相叠片结构流出第二出砂孔，进行砾石充填。充填完毕后，单相叠片结构重回关闭状态，仅允许液体流过，而固相砂粒被阻挡至管外，由此完成防砂功能。大大增强了防砂的效果。

钢片的上端设置于中心管的外侧壁，钢片的下端倾斜向远离中心管的方向，且钢片的下端与外筒部的内壁相抵接。

单相叠片结构处于打开状态时，钢片的上端与中心管的外侧壁之间具有间隙且相邻的钢片之间相互远离。单相叠片结构处于关闭状态时，钢片的上端紧贴中心管的外侧壁且相邻的钢片之间相互叠合。处于打开状态的单相叠片结构能更加快速的完成砾石充填，处于关闭状态的单相叠片结构具有更好的密封性，能更好的实现防砂。

外筒部包括连接套、循环筒、支撑环以及外护套。连接套的上端与上密封环连接，下端与循环筒的上端连接。循环筒开设有第二出砂孔。循环筒的下端与支撑环的上端连接。支撑环的下端与外护套的上端连接。外护套的下端与下密封环连接。连接套、循环筒、支撑环以及外护套之间的相互配合能达到更好的密封效果。

上密封环套设于中心管的上端，上密封环的外侧面设置有第一止挡部，连接套套设于上密封环，且连接套的上端面与第一止挡部抵接。上密封环套起到了固定的作用，可以使外筒部更加牢固，防止在作业时发生脱落。

下密封环套设于中心管的下端，下密封环的外侧面设置有第二止挡部，外护套套设于下密封环且外护套的下端面与第二止挡部抵接。下密封环套起到了固定的作用，可以使外筒部更加牢固，防止在作业时发生脱落。

支撑环套设于中心管。外护套的内壁与中心管的外侧面之间形成有流入环空。循环筒的内壁与中心管的外侧面之间形成有循环环空。支撑环开设有连通流入环空与循环环空的通孔。中心管开设有与流入环空相连通的第一出砂孔。循环筒开设有连通循环环空的第二出砂孔。携砂液首先通过第一出砂孔进入流入环空，再通过支撑环上的通孔进入循环环空，最后自第二出砂孔流出，流入环空可对携砂液起到一定的转向和缓冲作用。

单相叠片结构位于循环环空内，且钢片的下端与支撑环相抵接。钢片的下端与支撑环抵接，携砂液得以冲击钢片的上端使其打开或关闭，钢片下端处于封闭的状态，避免出现漏砂。

支撑环的外侧面设置有凸台。外护套的上端面与凸台的侧面相抵接。支撑环外部的凸台可对外护套起到一定的限位作用，当高速携砂液冲入流入环空时，外护套的内壁会受到很大的冲击，支撑环的凸台与下密封环的第二止挡部相互配合可保证外护套的位置不发生移位。

支撑环的外侧面环向设置有密封圈。外护套的内侧面与密封圈相抵接。辅助密封圈可进一步对支撑环与外护套的连接处进行密封，确保外护套不失效。

循环筒设置有多个且相邻，循环筒之间通过支撑环连接。循环筒可根据需要设置多个，以应对不同环境下的作业需要。

附图说明

此处所说明的附图仅仅用来辅助本领域技术人员理解本发明的技术方案，本发明结合附图说明的示意性实施例仅仅用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种叠片式选择性过流装置的局部剖视图；

图2为本发明实施例提供的外筒部的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的上密封环的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的下密封环的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的流入环空和循环环空的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的支撑环的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的单相叠片结构的俯视图；

图8为本发明实施例提供的单相叠片结构打开状态的示意图；

图9为本发明实施例提供的单相叠片结构关闭状态的示意图。

附图标记列表：

10、中心管；11、第一出砂孔；12、流入环空；13、循环环空；

21、上密封环；211、第一止挡部；22、下密封环；221、第二止挡部；

30、外筒部；31、环空；32、第二出砂孔；33、单相叠片结构；331、钢片；34、连接套；35、循环筒；36、支撑环；361、通孔；362、凸台；363、密封圈；37、外护套。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本发明的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个方案”、“一些方案”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该方案或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个方案或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的方案或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个方案或示例中以合适的方式结合。

图1为本发明实施例提供的一种叠片式选择性过流装置的整体结构示意图，如图1，一种叠片式选择性过流装置包括中心管10和外筒部30。中心管 10的两端分别连接有上密封环21和下密封环22。中心管10的外侧面套设有外筒部30。外筒部10的内壁与中心管10的外侧面之间形成有环空31，且上密封环21与下密封环22分别密封环空31的两端。外筒部30截面直径大于中心管10截面直径，外筒部30套设于中心管外10部，外筒部30与中心管10之间存在空间，即环空31。上密封环21与下密封环22对环空31两侧进行密封，形成携砂液通道。

如图1，中心管开设有与环空相连通的第一出砂孔，外筒部30开设有连通环空31的第二出砂孔32。第一出沙孔11连通环空31，环空31连通第二出砂口32，形成携砂液通道。环空31内设置有单相叠片结构33，单相叠片结构33 由绕中心管10的外侧面设置的多个钢片331组成。单相叠片结构33置于携砂液通道中，控制携砂液的流通。

图7为本发明实施例提供的组合叠片方式的示意图，如图7，单相叠片结构33具有打开状态和关闭状态。

图8为本发明实施例提供的单相叠片结构打开状态的示意图，如图8，当内部压力大于外部压力时，钢片331在携砂液的冲击下处于打开状态。图8仅对单相叠片结构中的一个钢片331做出展示，单相叠片结构33的整体结构如图7所示。单相叠片结构33处于打开状态时，液相与固相物质均能够通过单相叠片结构33。

图9为本发明实施例提供的单相叠片结构关闭状态的示意图，如图9，当内部压力小于外部压力时，钢片331在外部泥沙的挤压下处于关闭状态。图9 仅对单相叠片结构33中的一个钢片331做出展示，单相叠片结构33的整体结构如图7所示。单相叠片结构33处于关闭状态时，液相物质能够通过单相叠片结构33，固相物质被阻挡。

如图1，单相叠片结构33处于关闭状态时能够有效地阻挡固相物质，不存在密封圈密封失效导致出砂现象的弊端。充填时，高速携砂液通过中心管10 上开设的第一出砂孔11进入环空31内，在携砂液的冲击下，单相叠片结构33 处于打开状态，携砂液通过单相叠片结构33流出第二出砂孔32，进行砾石充填；充填完毕后，单相叠片结构33重回关闭状态，仅允许液体流过，而固相砂粒被阻挡至管外，由此完成防砂功能。大大增强了防砂的效果。

如图1，钢片的上端设置于中心管的外侧壁，钢片331的下端倾斜向远离中心管10的方向，且钢片331的下端与外筒部30的内壁相抵接。携砂液流动的方向如图1中A所示，钢片331设计为倾斜放置可以实现当内部压力大于外部压力时，单相叠片结构33处于打开状态，当内部压力小于外部压力时，单向叠片结构33处于关闭状态。

如图8，单相叠片结构33处于打开状态时，钢片331的上端与中心管10 的外侧壁之间具有间隙且相邻的钢片331之间相互远离，即钢片331以中心管 10的轴为中心向周围散开，钢片331之间出现缝隙，允许液相与固相物质通过。

如图9，单相叠片结构33处于关闭状态时，钢片331的上端紧贴中心管 10的外侧壁且相邻的钢片331之间相互叠合，只保留允许液相物质通过的缝隙。处于打开状态的单相叠片结构33能更加快速的完成砾石充填，处于关闭状态的单相叠片结构33具有更好的密封性，能更好的实现防砂。

图2为本发明实施例提供的外筒部的结构示意图，如图2，外筒部30包括连接套34、循环筒35、支撑环36以及外护套37。连接套34的上端与上密封环21连接，下端与循环筒35的上端连接。循环筒35开设有第二出砂孔32。循环筒35的下端与支撑环36的上端连接。支撑环36的下端与外护套37的上端连接。如图，本领域技术人员可知，根据实际作业需要，循环筒35与支撑环36相互配合可设置多组。外护套37的下端与下密封环22连接。连接套34、循环筒35、支撑环36以及外护套37之间的相互配合能达到更好的密封效果。

图3为本发明实施例提供的上密封环的结构示意图，如图3，上密封环21 套设于中心管10的上端，上密封环21的外侧面设置有第一止挡部211，连接套34套设于上密封环21，且连接套34的上端面与第一止挡部211抵接。本领域技术人员可知，第一止挡部211为上密封环21的一个凸起部分，不限于图中形状。上密封环21套起到了固定的作用，可以使外筒部30更加牢固，防止在作业时发生脱落。

图4为本发明实施例提供的下密封环的结构示意图，如图4，下密封环22 套设于中心管10的下端，下密封环22的外侧面设置有第二止挡部221，外护套37套设于下密封环22且外护套37的下端面与第二止挡部221抵接。本领域技术人员可知，第二止挡部221为下密封环22的一个凸起部分，不限于图中形状。下密封环22套起到了固定的作用，可以使外筒部30更加牢固，防止在作业时发生脱落。

图5为本发明实施例提供的流入环空和循环环空的结构示意图，如图5，支撑环36套设于中心管10。外护套37的内壁与中心管10的外侧面之间形成有流入环空12。循环筒35的内壁与中心管10的外侧面之间形成有循环环空 13。支撑环36开设有连通流入环空12与循环环空13的通孔361。中心管10 开设有与流入环空12相连通的第一出砂孔11。循环筒35开设有连通循环环空 13的第二出砂孔32。携砂液从第一出砂口11进入流入环空12，之后通过通孔 361进入循环环空13，再通过第二出砂口32流到外界。携砂液首先通过第一出砂孔11进入流入环空12，再通过支撑环36上的通孔361进入循环环空13，最后自第二出砂孔32流出，流入环空12可对携砂液起到一定的转向和缓冲作用。

图6为本发明实施例提供的支撑环36的结构示意图，如图6，单相叠片结构33位于循环环空13内，且钢片331的下端与支撑环36相抵接。钢片331 的下端与支撑环36抵接，携砂液得以冲击钢片331的上端使其打开或关闭，钢片331下端处于封闭的状态，避免出现漏砂。

如图6，支撑环36的外侧面设置有凸台362。外护套37的上端面与凸台 362的侧面相抵接。支撑环36为环状，套设在中心管10上。增强了连接处的密封性。支撑环36外部的凸台362可对外护套37起到一定的限位作用，当高速携砂液冲入流入环空12时，外护套37的内壁会受到很大的冲击，支撑环36 的凸台362与下密封环22的第二止挡部221相互配合可保证外护套37的位置不发生移位。

如图6，支撑环36的外侧面环向设置有密封圈363。外护套37的内侧面与密封圈363相抵接。密封圈363为环状，套设在中心管10上。辅助密封圈363可进一步对支撑环与外护套37的连接处进行密封，确保外护套37不失效。

如图1，循环筒35设置有多个且相邻，循环筒35之间通过支撑环36连接。循环筒35可根据需要设置多个，以应对不同环境下的作业需要。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理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权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述叠片式选择性过流装置包括中心管，所述中心管的两端分别连接有上密封环和下密封环，所述中心管的外侧面套设有外筒部，所述外筒部的内壁与所述中心管的外侧面之间形成有环空，且所述上密封环与所述下密封环分别密封所述环空的两端；

所述中心管开设有与所述环空相连通的第一出砂孔，所述外筒部开设有连通所述环空的第二出砂孔，所述环空内设置有单相叠片结构，所述单相叠片结构由绕所述中心管的外侧面设置的多个钢片组成；

所述单相叠片结构具有打开状态和关闭状态；所述单相叠片结构处于所述打开状态时，液相与固相物质均能够通过所述单相叠片结构；所述单相叠片结构处于所述关闭状态时，液相物质能够通过所述单相叠片结构。

2.根据权利要求1所述的叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述钢片的上端设置于所述中心管的外侧壁，所述钢片的下端倾斜向远离所述中心管的方向且所述钢片的下端与所述外筒部的内壁相抵接；

所述单相叠片结构处于所述打开状态时，所述钢片的上端与所述中心管的外侧壁之间具有间隙且相邻的所述钢片之间相互远离；所述单相叠片结构处于所述关闭状态时，所述钢片的上端紧贴所述中心管的外侧壁且相邻的所述钢片之间相互叠合。

3.根据权利要求2所述的叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述外筒部包括连接套、循环筒、支撑环以及外护套，所述连接套的上端与所述上密封环连接，下端与所述循环筒的上端连接，所述循环筒开设有所述第二出砂孔，所述循环筒的下端与所述支撑环的上端连接，所述支撑环的下端与所述外护套的上端连接，所述外护套的下端与所述下密封环连接。

4.根据权利要求3所述的叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述上密封环套设于所述中心管的上端，所述上密封环的外侧面设置有第一止挡部，所述连接套套设于所述上密封环且所述连接套的上端面与所述第一止挡部抵接。

5.根据权利要求3所述的叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述下密封环套设于所述中心管的下端，所述下密封环的外侧面设置有第二止挡部，所述外护套套设于所述下密封环且所述外护套的下端面与所述第二止挡部抵接。

6.根据权利要求3所述的叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述支撑环套设于所述中心管，所述外护套的内壁与所述中心管的外侧面之间形成有流入环空，所述循环筒的内壁与所述中心管的外侧面之间形成有循环环空，所述支撑环开设有连通所述流入环空与所述循环环空的通孔，所述中心管开设有与所述流入环空相连通的所述第一出砂孔，所述循环筒开设有连通所述循环环空的所述第二出砂孔。

7.根据权利要求6所述的叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述单相叠片结构位于所述循环环空内，且所述钢片的下端与所述支撑环相抵接。

8.根据权利要求6所述的叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述支撑环的外侧面设置有凸台，所述外护套的上端面与所述凸台的侧面相抵接。

9.根据权利要求8所述的叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述支撑环的外侧面环向设置有密封圈，所述外护套的内侧面与所述密封圈相抵接。

10.根据权利要求3至9中任一项所述的叠片式选择性过流装置，其特征在于，所述循环筒设置有多个且相邻的所述循环筒之间通过所述支撑环连接。

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