CN114439398B - 一种油水井井下液控压力分配装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油开采井下工具，特别涉及一种油水井井下液控压力分配装置。所述装置包括上接头、中心管、外套、柱塞、换向控制活塞、复位控制套，液压通道活塞、连接盘、下接头和换向弹簧、复位弹簧、液套压簧；所述中心管安装于上接头下端内孔，外套安装于上接头下端外圆柱面，中心管和外套之间顺次安装有换向控制活塞、液通活塞控制套和复位控制套，外套和复位控制套下端安装有供液套、液压通道活塞、连接盘，连接盘下有下接头与中心管螺纹连接。本发明所述油水井井下液控压力分配装置结构合理，可靠性高，容易施工安装；采用本发明所述装置可准确定位控制井下任意一层的液控工具。本发明装置可串联使用，可同时控制多层，效率高、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油开采井下工具，特别涉及一种油水井井下液控压力分配装置。
背景技术
目前，石油开采井液控分层注水、采油工艺管柱中，井下液控滑套是由两根管线控制、液控封隔器由一根管线控制。这种井下液控分层工艺存在着油层越多，下入井内的控制管线越多，这样一则井内管线多，工序复杂作业施工难度大，二则管线多，材料用量大，成本高等缺点或不足，三是管线与工具接头多，井下环境复杂，不可控因素增加，液控分层开采管柱成功率低。
中国实用新型专利CN 201687448 U公开了一种减少液控管线数量的装置，但该装置无复位定位机构，在地面难以准确对准该控制的井下工具注液打压控制，难以现场应用推广。
中国发明专利CN108868707B公开了一种液压控制的智能完井系统及控制方法，该系统包括地面信号发生及动力系统和井下控制系统；地面信号发生及动力系统用于提供液压驱动力信号，并传输至井下控制系统；井下控制系统包括井下液路控制器，井下解码器用于识别由地面信号发生及动力系统传输至本油气层的液压信号，打开当前油气层，使液压驱动力依次进入锁紧液缸控制器和多位控制器，由井下液路控制器实现对当前油气层的开关或流量调节，锁紧液缸控制器用于控制液压油路的开闭，多位控制器通过液压信号实现位置控制；伺服液缸与井下滑套连接，伺服液缸跟随多位控制器的位置，同时放大井下滑套推力，实现对井下滑套开启度的控制，从而控制井下流量。
中国专利申请CN109026863A公开了一种液压控制机构，其包括设置在油缸(2)无杆腔内的两位两通控制滑阀一(71)、设置在油缸(2)有杆腔内的两位两通控制滑阀二(72)、设置在液压泵站(5)内的两位四通液控换向阀(8)和设置在液压泵站(5)内的液控单向阀组(9)，所述液控单向阀组(9)包括单向阀一(91)、液控单向阀二(92)、单向阀三(93)和液控单向阀四(94)，所述单向阀一(91)与液控单向阀二(92)通过管道串联，所述单向阀三(93)与液控单向阀四(94)通过管道串联；
所述两位两通控制滑阀一(71)朝向油缸(2)活塞杆的一端设有阀芯顶杆一(711)，所述两位两通控制滑阀一(71)上设置有进油口一(712)、卸荷口一(713)与换向口一(714)；
所述两位两通控制滑阀二(72)朝向油缸(2)活塞杆的一端设有阀芯顶杆二(721)，所述两位两通控制滑阀二(72)上设置有进油口二(722)、卸荷口二(723)与换向口二(724)；
所述两位四通液控换向阀(8)上设有A口(81)、B口(82)、P口(83)、O口(84)，所述两位四通液控换向阀(8)内分为弹簧腔和非弹簧腔，所述非弹簧腔上连接有左油口(85)，所述弹簧腔上连接有右油口(86)；
所述变量液压油泵(51)的出液端与两位四通液控换向阀(8)的P口(83)连接，所述两位四通液控换向阀(8)的A口(81)与油缸(2)的有杆腔连接，所述两位四通液控换向阀(8)的B口(82)与油缸(2)的无杆腔连接，所述两位四通液控换向阀(8)的O口(84)与油箱(52)连接；
所述变量液压油泵(51)的出液端与进油口一(712)连接，所述换向口一(714)连接在进口一(911)上，所述左油口(85)连接在单向阀一(91)和液控单向阀二(92)之间的管道上，所述卸荷口一(713)与油箱(52)连接；
所述变量液压油泵(51)的出液端与进油口二(722)连接，所述换向口二(724)连接在进口三(931)上，所述右油口(86)连接在单向阀三(93)和液控单向阀四(94)之间的管道上，所述卸荷口二(723)与油箱(52)连接；
所述控制口四(943)连接在进口一(911)与换向口一(714)之间的管道上，所述控制口二(923)连接在进口三(931)与换向口二(724)之间的管道上，所述出口二(922)、出口四(942)连接在油箱(52)上。
现有液压控制装置组成复杂，不易安装，因此，需要一种可以准确定位控制井下液控工具的装置。
发明内容
本发明主要目的是提供一种油水井井下液控压力分配装置，采用一路液压控制换向复位一路直供液压机构，通过小液压使柱塞的轴向运动经由换向轨道限制转换成换向控制活塞的间隙旋转运动，使液压通道活塞对准不同液控管道，控制不同层位的液控滑套或液控封隔器，通过大液压使柱塞的轴向运动经由复位轨道限制转换成换向控制活塞的大位移旋转运动，使液压通道活塞定位于初始位置，便于地面控制识别，以此判断液控定位于井下某一液控工具。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种油水井井下液控压力分配装置，包括上接头、中心管、外套、柱塞、换向控制活塞、复位控制套，液压通道活塞、连接盘、下接头和换向弹簧、复位弹簧、液套压簧；所述中心管安装于上接头下端内孔，外套安装于上接头下端外圆柱面，中心管和外套之间顺次安装有换向控制活塞、液通活塞控制套和复位控制套，外套和复位控制套下端安装有供液套、液压通道活塞、连接盘，连接盘下有下接头与中心管螺纹连接。
优选地，所述的中心管外圆柱面中部设有外台阶，外台阶上端与换向控制活塞之间装有换向弹簧。
优选地，所述的液通活塞控制套内圆柱面中部设有内台阶，内台阶下端与中心管外台阶下端与复位控制套之间装有复位弹簧。
优选地，所述的液通活塞控制套设有两孔，安装换向轨道销钉和复位轨道销钉。
优选地，所述的液通活塞控制套右端为开口槽，与液压通道活塞左端开口槽配合。
优选地，液压通道活塞设有一个液通孔。
优选地，供液套右侧设有环形槽，左侧设有一根供液管，供液管的孔与环形槽导通；
优选地，供液套的供液管左侧穿过换向控制活塞，插入上接头供液孔内。
优选地，换向控制活塞外圆柱面设有轴向槽、周向换向槽和复位让位槽，通过多个相同的多边形突体隔开构成。
优选地，复位控制套外圆柱面设有导入槽和复位槽，通过逐步增长的多边形突体隔开构成；
优选地，所述的复位控制套螺纹固定在中心管外圆柱面上；
优选地，所述的复位控制套与供液套之间装有液套压簧。
优选地，所述的连接盘与中心管之间通过限位键周向定位；
优选地，连接盘底端面设有液压通道连接螺纹孔，螺纹孔数量与换向控制活塞轴向槽和复位控制套的导入槽相一致。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
本发明所述油水井井下液控压力分配装置结构合理，可靠性高，容易施工安装；采用本发明所述装置可准确定位控制井下任意一层的液控工具。本发明装置可串联使用，可同时控制多层，效率高、成本低。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明一具体实施例所述一种油水井井下液控压力分配装置示意图：图1a、图1b共同组成油水井井下液控压力分配装置，图1a为所述装置的上半部分；图1b为所述装置的下半部分；图1a的底端与图1b的顶端连接；
图2为本发明一具体实施例所述液通活塞控制套示意图，其中a为液通活塞控制套轴向剖视图；b为：液通活塞控制套开口槽端径向剖视图；
图3为本发明一具体实施例所述液压通道活塞结构示意图，其中a为液压通道活塞左视截面图；b为液压通道活塞轴向剖视图；
图4为本发明一具体实施例所述供液套轴向剖视结构示意图；
图5为本发明一具体实施例所述供液套右视图；
图6为本发明一具体实施例所述换向控制活塞结构示意图，其中a为换向控制活塞右视图；b为：换向控制活塞轴向剖视图。
图7为本发明一具体实施例所述换向控制活塞外圆柱面展开结构示意图。
图8为本发明一具体实施例所述复位控制套轴向剖视结构示意图；
图9为本发明一具体实施例所述复位控制套外圆柱面展开结构示意图；
图10为本发明一具体实施例所述连接盘仰视图。
图中，1.上接头、2.柱塞、3.中心管、4.换向控制活塞、5.换向弹簧、6.外套、7.液通活塞控制套、8.复位控制套、9.复位弹簧、10.液套压簧、11.供液套、12.液压通道活塞、13.连接盘、14.限位键、15.下接头、301.中心管中部台阶、401.周向换向槽、402.台阶、403.通孔、404.多边形突体、轴向槽405、406.复位让位槽、501.换向弹簧上垫圈、502.换向弹簧下垫圈、701.换向轨道销钉、7011.换向轨道销钉孔、702.台阶、7031.复位轨道销钉孔、704.开口槽、801.复位槽、802.多边形突体、803.导入槽、901.复位弹簧上垫圈、902.复位弹簧下垫圈、1101.供液环、1102.插孔、1103.供液管、1201.开口槽、1202.通液孔、1301.螺纹孔。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
如图1所示，所述油水井井下液控压力分配装置包括上接头1、柱塞2、中心管3、换向控制活塞4、外套6、液通活塞控制套7，复位控制套8，供液套11，液压通道活塞12、连接盘13、下接头15和换向弹簧5、复位弹簧9、液套压簧10、限位键14。所述中心管3安装于上接头1下端内孔，外套6安装于上接头1下端外圆柱面，中心管3和外套6之间顺次安装有换向控制活塞4、液通活塞控制套7和复位控制套8，外套6和复位控制套8下端安装有供液套11、液压通道活塞12、连接盘13，连接盘13下有下接头15与中心管3螺纹连接，连接盘13与中心管3之间通过限位键14周向定位。
如图2所示，所述的液通活塞控制套7中部内腔设有台阶702，上部设有换向轨道销钉孔7011，中下部设有复位轨道销钉孔7031，下端设计为开口槽704。
如图3所示，所述的液压通道活塞12上端设计为液通活塞控制套7下端开口槽704间隙配合的开口槽1201，右端设有通液孔1202。
如图4、图5所示，所述的供液套11右端面设有供液环1101和插孔1102，插孔内焊接一根供液管1103。
如图6所示，所述的换向控制活塞4，左端设有通孔403，间隙配合供液管1103外圆柱面，设有台阶402定位换向弹簧5的上端面；如图7所示，所述的换向控制活塞4的外圆柱面换向轨道槽结构示意图，由轴向槽405、周向换向槽401和复位让位槽406，通过多个相同的多边形突体404隔开构成。
如图8所示，所述的复位控制套8外圆柱面设有复位轨道槽，如图9所示，由导入槽803和复位槽801组成，通过逐步增长的多边形突体802隔开。
如图10所示，所述的连接盘13底端面设有四个均布的液压通道连接螺纹孔1301。
实施例2
利用实施例1所述装置对井下一套工具供液压油的方法，包括以下步骤：
上接头1上的螺纹孔101和102连接液控管线至地面。螺纹孔101对应的地面液控管线内注入一定压力范围的液压油，液压油推动柱塞2下移，柱塞2下端推动换向控制活塞4下移并压缩换向弹簧5，换向轨道槽中的换向轨道销钉701促使液通活塞控制套7顺时针旋转，随之带动液压通道活塞12顺时针旋转，保持一定时间后释放螺纹孔101对应的地面液控管线内液压，换向控制活塞4在换向弹簧5作用下上移，换向轨道槽中的换向轨道销钉701促使液通活塞控制套7继续顺时针旋转，随之带动液压通道活塞12继续顺时针旋转，致使通液孔1202对准连接盘13上的一个液压通道连接螺纹孔1301，此时通过螺纹孔102对应的地面液控管线打液压，通过该液压通道连接螺纹孔1301实现对井下一套工具供液压油。
实施例3
利用实施例1所述装置按实施例2所述方法对井下一套工具供液压油后更换通道给另一套工具供液压油的方法，包括以下步骤：循环进行一次以上打液压再泄压过程，使通液孔1202对准连接盘13上的另一个液压通道连接螺纹孔1301，再通过螺纹孔102对应的地面液控管线打液压，通过该液压通道连接螺纹孔1301实现对井下另一套工具供液压油。
实施例4
利用实施例1所述装置按实施例2所述方法对井下一套工具供液压油后，装置复位的方法，包括以下步骤：螺纹孔101对应的地面液控管线内注入另一定压力范围的液压油，液压油推动柱塞2下移，柱塞2下端推动换向控制活塞4下移并压缩换向弹簧5，换向轨道销钉701进入换向轨道槽中的复位让位槽406，换向控制活塞4下端抵触液通活塞控制套7内台阶702，推动液通活塞控制套7下移，复位轨道销钉703进入复位控制套8的导入槽，液通活塞控制套7继续下移直至复位轨道销钉703进入复位槽801，随后液通活塞控制套7顺时针旋转到该发明的安装初始位置，液通活塞控制套7顺时针旋转也带动液压通道活塞12顺时针旋转到安装初始位置，便于地面判断识别再供液至井下哪套工具。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种油水井井下液控压力分配装置，其特征在于，包括上接头、中心管、外套、柱塞、换向控制活塞、复位控制套，液压通道活塞、连接盘、下接头和换向弹簧、复位弹簧、液套压簧；所述中心管安装于上接头下端内孔，外套安装于上接头下端外圆柱面，中心管和外套之间顺次安装有换向控制活塞、液通活塞控制套和复位控制套，外套和复位控制套下端安装有供液套、液压通道活塞、连接盘，连接盘下有下接头与中心管螺纹连接；
所述的液通活塞控制套设有两孔，安装换向轨道销钉和复位轨道销钉；液通活塞控制套右端为开口槽，与液压通道活塞左端开口槽配合；
换向控制活塞外圆柱面设有轴向槽、周向换向槽和复位让位槽，通过多个相同的多边形突体隔开构成；
复位控制套外圆柱面设有导入槽和复位槽，通过逐步增长的多边形突体隔开构成；复位控制套螺纹固定在中心管外圆柱面上；所述的复位控制套与供液套之间装有液套压簧。
2.根据权利要求1所述油水井井下液控压力分配装置，其特征在于，所述的中心管外圆柱面中部设有外台阶，外台阶上端与换向控制活塞之间装有换向弹簧。
3.根据权利要求1或2所述油水井井下液控压力分配装置，其特征在于，所述的液通活塞控制套内圆柱面中部设有内台阶，内台阶下端与中心管外台阶下端与复位控制套之间装有复位弹簧。
4.根据权利要求1所述油水井井下液控压力分配装置，其特征在于，液压通道活塞设有一个液通孔。
5.根据权利要求1所述油水井井下液控压力分配装置，其特征在于，供液套右侧设有环形槽，左侧设有一根供液管，供液管的孔与环形槽导通；供液套的供液管左侧穿过换向控制活塞，插入上接头供液孔内。
6.根据权利要求1所述油水井井下液控压力分配装置，其特征在于，所述的连接盘与中心管之间通过限位键周向定位；连接盘底端面设有液压通道连接螺纹孔，螺纹孔数量与换向控制活塞轴向槽和复位控制套的导入槽相一致。
7.利用权利要求1-6任一项所述装置对井下工具供液压油的方法，其特征在于，包括以下步骤：
上接头上的螺纹孔连接液控管线至地面；螺纹孔对应的地面液控管线内注入一定压力范围的液压油，液压油推动柱塞下移，柱塞下端推动换向控制活塞下移并压缩换向弹簧，换向轨道槽中的换向轨道销钉促使液通活塞控制套顺时针旋转，随之带动液压通道活塞顺时针旋转，保持一定时间后释放螺纹孔对应的地面液控管线内液压，换向控制活塞在换向弹簧作用下上移，换向轨道槽中的换向轨道销钉促使液通活塞控制套继续顺时针旋转，随之带动液压通道活塞继续顺时针旋转，致使通液孔对准连接盘上的一个液压通道连接螺纹孔，此时通过螺纹孔对应的地面液控管线打液压，通过该液压通道连接螺纹孔实现对井下一套工具供液压油；
需要更换通道给另一套工具供液压油时，可循环进行一次以上打液压再泄压过程，使通液孔对准连接盘上的另一个液压通道连接螺纹孔，再通过螺纹孔对应的地面液控管线打液压，通过该液压通道连接螺纹孔实现对井下另一套工具供液压油；
装置需要复位时，螺纹孔对应的地面液控管线内注入另一定压力范围的液压油，液压油推动柱塞下移，柱塞下端推动换向控制活塞下移并压缩换向弹簧，换向轨道销钉进入换向轨道槽中的复位让位槽，换向控制活塞下端抵触液通活塞控制套内台阶，推动液通活塞控制套下移，复位轨道销钉进入复位控制套的导入槽，液通活塞控制套继续下移直至复位轨道销钉进入复位槽，随后液通活塞控制套顺时针旋转到安装初始位置，液通活塞控制套顺时针旋转也带动液压通道活塞顺时针旋转到安装初始位置，便于地面判断识别再供液至井下哪套工具。
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