CN115110929A - 暂开式注水球座和注水管柱 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种暂开式注水球座和注水管柱，属于注水领域。包括上接头、外套筒、上挡环、第一限位弹簧、球座本体、弹性爪、密封球和剪钉。上接头的内腔中第一台阶。外套筒的第一端与上接头可拆卸地连接。上挡环位于第一端和第一台阶之间，上挡环具有沿第一方向延伸的支撑凸起和第一连通孔。第一限位弹簧套设在支撑凸起上，第一限位弹簧的一端与上挡环的端面固定连接，第一限位弹簧的另一端凸出支撑凸起。第一圆柱体具有圆台安装腔，第二圆柱体内具有圆柱安装腔，圆台安装腔朝向第一端，圆柱安装腔朝向第二端。弹性爪的一端与上挡环固定连接，另一端与圆台安装腔内壁相抵。密封球位于弹性爪包围的空间内。剪钉连接外套筒的和第一圆柱体。

Description

暂开式注水球座和注水管柱

技术领域

本公开涉及注水领域，特别涉及一种暂开式注水球座和注水管柱。

背景技术

分层注水是指在通过措施管柱(用于注水的管道)向注水井中下入封隔器，把渗透性差异较大的油层分隔开，再用配水器进行分层配水，使高渗透率油层的注水量得到控制，中低渗透率油层的注水量得到加强，使各类油层的压力均匀，提高采收率。

在下入封隔器过程中，会在措施管柱的底端连接有球座，球座内部依靠剪钉固定有密封套，在下井过程中措施管柱与井下液体不连通，外部液流不能进入措施管柱内。保证措施管柱内压力低于措施管柱外压力，以此避免措施管柱中封隔器下入过程中误坐封。当措施管柱下到设计位置后，向措施管柱中注入液体，增大措施管柱的内压力，加压坐封封隔器，在内压力增大的情况下剪钉断裂，使其内部密封套落入球座上形成单流阀结构，外部液流能够进入措施管柱内。

但是由于在下井过程中措施管柱的内外不连通，措施管柱内部的压力始终小于外部的压力，随着下深增加，措施管柱的内外压差逐渐增大。当压差增大了一定程度时，也会损坏措施管柱中的封隔器等井下工具，此时需要根据井筒液面情况不时定量向措施管柱内灌液，以平衡压差，增加了施工复杂性。

发明内容

本公开实施例提供了一种暂开式注水球座和注水管柱，避免管柱产生较大的内外压差，简化操作。所述技术方案如下：

本公开提供了一种暂开式注水球座，所述暂开式注水球座包括：上接头，用于与措施管柱的底端连接，所述上接头的内腔中具有环形的第一台阶；外套筒，沿第一方向延伸，所述外套筒具有相对的第一端和第二端，以及沿所述第一方向延伸的安装腔，所述第一端与所述上接头可拆卸地连接，所述安装腔中具有环形的第二台阶；上挡环，位于所述第一端和所述第一台阶之间，所述上挡环具有沿所述第一方向延伸的支撑凸起以及围绕所述支撑凸起的第一连通孔，所述支撑凸起位于所述上挡环的中部，所述支撑凸起位于所述安装腔内；第一限位弹簧，位于所述安装腔内并套设在所述支撑凸起上，所述第一限位弹簧在自然状态下的长度大于所述支撑凸起的长度；球座本体，位于所述安装腔内，所述球座本体包括相互连接的第一圆柱体和第二圆柱体，且所述第一圆柱体位于所述第一限位弹簧和所述第二圆柱体之间，所述第一圆柱体的外侧壁与所述安装腔贴合，所述第二圆柱体的直径小于所述第一圆柱体的直径，所述第二圆柱体的外侧壁和所述第一圆柱体的端面之间形成第三台阶，所述第三台阶位于所述第一台阶和所述第二台阶之间，所述第一圆柱体内具有圆台安装腔，所述第二圆柱体内具有圆柱安装腔，所述圆柱安装腔与所述圆台安装腔直径较小的一端连通，所述圆柱安装腔和所述圆台安装腔均沿所述第一方向延伸；弹性爪，所述弹性爪的一端与所述上挡环的端面固定连接，所述弹性爪的另一端与所述圆台安装腔的内壁相抵；密封球，位于所述弹性爪包围的空间内，且所述密封球与所述第一限位弹簧伸出所述支撑凸起的一端相抵，所述密封球的半径大于所述圆柱安装腔的半径；剪钉，连接所述外套筒的内侧壁和所述第一圆柱体。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述弹性爪包括：安装环，所述安装环的一端面与所述上挡环的端面固定连接；具有弹性的多个支撑杆，所述多个支撑杆间隔布置，所述支撑杆的一端与所述安装环的另一端面连接，所述支撑杆的另一端与所述圆台安装腔的内壁相抵，所述密封球位于所述多个支撑杆围成的空间内。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述支撑杆为不锈钢支撑杆。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述安装腔中具有环形的第四台阶，所述第二台阶位于所述第一台阶和所述第四台阶之间；所述暂开式注水球座还包括：下接头，具有相对的第三端和第四端，所述第三端用于与筛管的顶端连接，所述第四端可拆卸地与所述第二端连接；下挡环，位于所述第四端和所述第四台阶之间，所述下挡环具有沿所述第一方向延伸的安装孔以及围绕所述安装孔的第二连通孔，所述安装孔位于所述下挡环的中部；支撑座，位于所述球座本体和所述第三端之间，所述支撑座具有相互连接的圆锥体和第三圆柱体，所述第三圆柱体的直径小于所述圆锥体的底面的直径，所述第三圆柱体与所述安装孔可拆卸地连接，所述圆锥体朝向所述圆柱安装腔，且所述圆锥体的底面的直径大于所述圆柱安装腔的内直径。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述安装腔的内侧壁具有环形的第五台阶，所述第二圆柱体穿过所述第五台阶围成的第三连通孔，且所述第二圆柱体可在所述第三连通孔移动；所述安装腔的内侧壁具有环形凹槽，所述环形凹槽位于所述第三台阶和所述第二台阶之间；所述第一圆柱体的侧壁上具有限位槽，所述限位槽沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述限位槽的底端与第二限位弹簧的一端连接，所述第二限位弹簧的另一端与限位销固定连接，所述环形凹槽位于所述限位槽和所述第二台阶之间。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述暂开式注水球座还包括：复位弹簧，套设在所述第二圆柱体上，所述复位弹簧的两端分别与所述第一圆柱体的端面和所述第五台阶的台阶面相抵。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述外套筒的外侧壁具有与所述安装腔连通的过液孔，所述过液孔位于所述环形凹槽和所述第五台阶之间。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述暂开式注水球座还包括：固定套筒，位于所述上挡环和所述第一圆柱体之间，所述固定套筒的一端与所述上挡环的端面相抵，所述固定套筒的另一端与所述第一圆柱体的端面相抵。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述第一圆柱体的外侧壁和所述安装腔的内侧壁之间具有第一密封圈。

另一方面，在本公开提供了一种注水管柱，所述注水管柱包括上述任一方面所述的暂开式注水球座。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

在使用本公开实施例的暂开式注水球座时，将上接头与措施管柱的底端连接，然后将措施管柱放入注水井下。在下井的过程中，剪钉连接外套筒的内侧壁和第一圆柱体，使得球座本体在安装腔中固定无法移动，密封球位于弹性爪包围的空间内，密封球无法将圆台安装腔堵住，使得安装腔的上下两端是连通的，井下的液体通过第二端进入安装腔，然后液体依次通过圆柱安装腔、圆台安装腔和第一连通孔流向第一端，并从上接头流向措施管柱中。保证措施管柱内外的压力一致，避免封隔器误坐封。待措施管柱下入到指定位置后，向措施管柱内泵液，液体从措施管柱流向安装腔中，由于圆台安装腔朝向第一端的横截面积大于圆柱安装腔的横截面积，使得球座本体产生一个朝向第二端的剪力，将剪钉剪断。球座本体向第二端移动，此时圆台安装腔不再对弹性爪的端部进行限制，在密封球在重力的作用下向第二端移动，使得密封球掉入圆台安装腔中，并将圆台安装腔堵住，措施管柱中的液体无法流向外面，使得措施管柱中的压力增大，实现封隔器的坐封。同时由于第二台阶的存在，球座本体下落的过程中，第二台阶将第三台阶抵住，避免球座本体从第二端滑落。在反洗井的过程中，向措施管柱和套管的环空中泵液，液体从措施管柱外流向安装腔，液体对第二圆柱体产生一个推力，使得球座本体向第一端移动，密封球同样向第一端移动，密封球无法与圆台安装腔接触，然后液体依次通过圆柱安装腔、圆台安装腔和第一连通孔流向第一端，并从上接头流向措施管柱中，实现反洗井。本公开实施例的暂开式注水球座，下入注水井的过程中管柱的内外不会产生压差，减小封隔器损坏的可能性，同时由于管柱的内外不会产生压差，就无需向管柱内灌液来平衡压差，简化了操作。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的一种暂开式注水球座在一种状态下的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的一种暂开式注水球座在另一种状态下的结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

图1是本公开实施例提供的一种暂开式注水球座在一种状态下的结构示意图。参见图1，暂开式注水球座包括：上接头10、外套筒20、上挡环30、第一限位弹簧40、球座本体50、弹性爪60、密封球70和剪钉80。

上接头10用于与措施管柱的底端连接，上接头10的内腔中具有环形的第一台阶101。外套筒20沿第一方向a延伸，外套筒20具有相对的第一端201和第二端202，以及沿第一方向a延伸的安装腔203，第一端201与上接头10可拆卸地连接，安装腔203中具有环形的第二台阶2031。上挡环30位于第一端201和第一台阶101之间，上挡环30具有沿第一方向延伸的支撑凸起301以及围绕支撑凸起301的第一连通孔302，支撑凸起301位于上挡环30的中部，支撑凸起301位于安装腔203内。第一限位弹簧40位于安装腔203内并套设在支撑凸起301上，第一限位弹簧40在自然状态下的长度大于支撑凸起301的长度。

球座本体50位于安装腔203内，球座本体50包括相互连接的第一圆柱体501和第二圆柱体502，且第一圆柱体501位于第一限位弹簧40和第二圆柱体502之间，第一圆柱体501的外侧壁与安装腔203贴合，第二圆柱体502的直径小于第一圆柱体501的直径，第二圆柱体502的外侧壁和第一圆柱体501的端面之间形成第三台阶503，第三台阶503位于第一台阶101和第二台阶2031之间，第一圆柱体501内具有圆台安装腔5011，第二圆柱体502内具有圆柱安装腔5021，圆柱安装腔5021与圆台安装腔5011直径较小的一端连通，圆柱安装腔5021和圆台安装腔5011均沿第一方向延伸。

弹性爪60的一端与上挡环30的端面固定连接，弹性爪60的另一端与圆台安装腔5011的内壁相抵。密封球70位于弹性爪60包围的空间内，且密封球70与第一限位弹簧40伸出支撑凸起301的一端相抵，密封球70的半径大于圆柱安装腔5021的半径。剪钉80连接外套筒20的内侧壁和第一圆柱体501。

在使用本公开实施例的暂开式注水球座时，将上接头与措施管柱的底端连接，然后将措施管柱放入注水井下。在下井的过程中，剪钉连接外套筒的内侧壁和第一圆柱体，使得球座本体在安装腔中固定无法移动，密封球位于弹性爪包围的空间内，密封球无法将圆台安装腔堵住，使得安装腔的上下两端是连通的，井下的液体通过第二端进入安装腔，然后液体依次通过圆柱安装腔、圆台安装腔和第一连通孔流向第一端，并从上接头流向措施管柱中。保证措施管柱内外的压力一致，避免封隔器误坐封。待措施管柱下入到指定位置后，向措施管柱内泵液，液体从措施管柱流向安装腔中，由于圆台安装腔朝向第一端的横截面积大于圆柱安装腔的横截面积，使得球座本体产生一个朝向第二端的剪力，将剪钉剪断。球座本体向第二端移动，此时圆台安装腔不再对弹性爪的端部进行限制，在密封球在重力的作用下向第二端移动，使得密封球掉入圆台安装腔中，并将圆台安装腔堵住，措施管柱中的液体无法流向外面，使得措施管柱中的压力增大，实现封隔器的坐封。同时由于第二台阶的存在，球座本体下落的过程中，第二台阶将第三台阶抵住，避免球座本体从第二端滑落。在反洗井的过程中，向措施管柱和套管的环空中泵液，液体从措施管柱外流向安装腔，液体对第二圆柱体产生一个推力，使得球座本体向第一端移动，密封球同样向第一端移动，密封球无法与圆台安装腔接触，然后液体依次通过圆柱安装腔、圆台安装腔和第一连通孔流向第一端，并从上接头流向措施管柱中，实现反洗井。本公开实施例的暂开式注水球座，下入注水井的过程中管柱的内外不会产生压差，减小封隔器损坏的可能性，同时由于管柱的内外不会产生压差，就无需向管柱内灌液来平衡压差，简化了操作。

本公开实施例提供的暂开式注水球座可以作业的需要开启或关闭，实现暂开。

在本公开实施例中，密封球70的半径大于圆柱安装腔5021的半径，使得密封球70不会从圆台安装腔5011和圆柱安装腔5021组成的通道中漏出。

如图1所示，上接头10套设在第一端201上。

在本公开实施例中，第二台阶2031的台阶面朝向第三台阶503，第三台阶503的台阶面朝向第二台阶2031，使得第二台阶2031能够将第三台阶503抵住，避免球座本体50从第二端202滑落。

在本公开实施例中，第一限位弹簧40的一端与上挡环30的端面固定连接，避免第一限位弹簧40脱落。

在本公开实施例中，上接头10与第一端201螺纹连接。

示例性地，第一端201上具有外螺纹，上接头10具有内螺纹，实现上接头10与第一端201螺纹连接。

再次参见图1，上接头10与第一端201之间具有第二密封圈102，保证上接头10与第一端201连接的密封性。

如图1所示，上接头10与第一端201之间具有两个第二密封圈102，两个第二密封圈102平行排布，增加密封效果。

在本公开实施例中，第二密封圈102可以为橡胶密封圈或者硅胶密封圈。

再次参见图1，支撑凸起301中具有沿第一方向a延伸的第四连通孔3011，第四连通孔3011与第一连通孔302的作用相同，使得上挡环30两侧的通道连通。

在本公开实施例中，第一台阶101的台阶面朝向第二端202，上挡环30位于第一端201和第一台阶101之间，通过外套筒20和上接头10实现对上挡环30的固定。弹性爪60的一端与上挡环30的端面固定连接，避免弹性爪60在重力的作用下滑落。

再次参见图1，弹性爪60包括：安装环601和多个支撑杆602。安装环601的一端面与上挡环30的端面固定连接。多个支撑杆602间隔布置且均具有弹性，支撑杆602的一端与安装环601的另一端面连接，支撑杆602的另一端与圆台安装腔5011的内壁相抵，密封球70位于多个支撑杆602围成的空间内。

在本公开实施例中，布置安装环601，安装环601与上挡环30的端面的接触面积较大，保证弹性爪60与上挡环30连接的紧固性。同时多个支撑杆602形成爪状结构，对密封球70进行限位。多个支撑杆602间隔布置，多个支撑杆602之间具有间隙，使得安装腔203不会被弹性爪60隔断，能够保证连通性。

在本公开实施例的一种实现方式中，支撑杆602为不锈钢支撑杆。保证支撑杆602的强度和弹性。

再次参见图1，安装腔203中具有环形的第四台阶2032，第二台阶2031位于第一台阶101和第四台阶2032之间。

暂开式注水球座还包括：下接头90、下挡环100和支撑座110。下接头90具有相对的第三端901和第四端902，第三端901用于与筛管的顶端连接，第四端902可拆卸地与第二端202连接。下挡环100位于第四端902和第四台阶2032之间，下挡环100具有沿第一方向a延伸的安装孔1001以及围绕安装孔1001的第二连通孔1002，安装孔1001位于下挡环100的中部。支撑座110位于球座本体50和第三端901之间，支撑座110具有相互连接的圆锥体1101和第三圆柱体1102，第三圆柱体1102的直径小于圆锥体1101的底面的直径，第三圆柱体1102与安装孔1001可拆卸地连接，圆锥体1101朝向圆柱安装腔5021，且圆锥体1101的底面的直径大于圆柱安装腔5021的内直径。

在下入注水井的过程中，待措施管柱下入到指定位置后，向措施管柱内泵液，液体从措施管柱流向安装腔203中，由于圆台安装腔5011的横截面积小于圆柱安装腔5021的横截面积，使得球座本体产生一个朝向第二端202的剪力，将剪钉80剪断。图2是本公开实施例提供的一种暂开式注水球座在另一种状态下的结构示意图。参见图2，当剪钉80断裂后，密封球70将圆台安装腔5011的一端堵住，同时球座本体50向支撑座110移动，使得支撑座110的圆锥体1101将圆柱安装腔5021的一端堵住。也即将圆台安装腔5011和圆柱安装腔5021组成的通道的两端均堵住，实现双密封，增加密封性。

在本公开实施例中，圆锥体1101的底面的直径大于圆柱安装腔5021的内直径，使得圆锥体1101能够将圆柱安装腔5021的端口堵住，保证密封性。

如图1和图2所示，圆锥体1101和第三圆柱体1102通过第四圆柱体1103连接，第四圆柱体1103的直径等于圆锥体1101底面的直径。

如图1和图2所示，第二端202套设在第四端902上。

在本公开实施例中，第二端202与第四端902螺纹连接。

示例性地，第四端902上具有外螺纹，第二端202具有内螺纹，实现第二端202与第四端902螺纹连接。

再次参见图1和图2，第一圆柱体501的外侧壁和安装腔203的内侧壁之间具有第一密封圈506。

布置第一密封圈506，保证第一圆柱体501的外侧壁和安装腔203之间的密封性。

如图1和图2所示，第一圆柱体501的外侧壁和安装腔203之间具有两个第一密封圈506，两个第一密封圈506平行排布，增加密封效果。

在本公开实施例中，第一密封圈506可以为橡胶密封圈或者硅胶密封圈。

在本公开实施例中，第四台阶2032的台阶面朝向第一端201，下挡环100位于第四端902和第四台阶2032之间，通过外套筒20和下接头90实现对下挡环100的固定。

再次参见图1和图2，圆锥体1101的底面抵挡在下挡环100的表面上，避免圆锥体1101从安装腔203中掉落。

在本公开实施例中，第三圆柱体1102与安装孔1001螺纹连接。

示例性地，第三圆柱体1102上具有外螺纹，安装孔1001内具有内螺纹，实现第三圆柱体1102与安装孔1001螺纹连接。

再次参见图1，安装腔203的内侧壁具有环形的第五台阶2033，第二圆柱体502穿过第五台阶2033围成的第三连通孔2035，且第二圆柱体502可在第三连通孔2035中移动。安装腔203的内侧壁具有环形凹槽2034，环形凹槽2034位于第三台阶503和第二台阶2031之间。第一圆柱体501的侧壁上具有限位槽5012，限位槽5012沿第二方向b延伸，第二方向b与第一方向a垂直，限位槽5012的底端与第二限位弹簧504的一端连接，第二限位弹簧504的另一端与限位销505固定连接，环形凹槽2034位于限位槽5012和第二台阶2031之间。

在本公开实施例中，当剪钉80被剪断后，球座本体50向第二端202移动，限位槽5012、第二限位弹簧504和限位销505随着球座本体50向第二端202移动，当限位槽5012、第二限位弹簧504和限位销505移动至环形凹槽2034处时，在第二限位弹簧504的推力的作用下，使得限位销505进入环形凹槽2034内。在坐封封隔器的过程中，如果球座本体50向第一端201移动时，限位销505与环形凹槽2034的侧壁相抵，限制球座本体50向第一端201继续移动，避免球座本体50的移动量过大，使得圆柱安装腔5021对弹性爪60的另一端进行缩径，再次将密封球70限位，使得安装腔203的上下两端连通，影响坐封。

再次参见图1和图2，暂开式注水球座还包括：复位弹簧120。复位弹簧120套设在第二圆柱体502上，复位弹簧120的两端分别与第一圆柱体501的端面和第五台阶2033的台阶面相抵。其中，第五台阶2033的台阶面朝向第二端202，使得复位弹簧120的能够与第五台阶2033的台阶面相抵。

在本公开实施例中，布置复位弹簧120，在反洗井的过程中，复位弹簧120能够对球座本体50产生一个向第一端201的推力，使得球座本体50能够更快地向第一端201移动，实现反洗井。

再次参见图1，外套筒20的外侧壁具有与安装腔203连通的过液孔204，过液孔204位于环形凹槽2034和第五台阶2033之间。

在本公开实施例中，第一圆柱体501的底面、第二圆柱体502的侧面、第五台阶2033的台阶面和安装腔203的侧面形成了环形腔体，过液孔204将环形腔体与外套筒20的外部连通，在球座本体50移动时，环形腔体中的液体可以通过过液孔204流出，避免环形腔体内的压力过大，影响球座本体50的移动。

再次参见图1和图2，暂开式注水球座还包括：固定套筒130。固定套筒130，固定套筒130位于上挡环30和第一圆柱体501之间，固定套筒130的一端与上挡环30的端面相抵，固定套筒130的另一端与第一圆柱体501的端面相抵。

在本公开实施例中，固定套筒130用于限位球座本体50，在球座本体50移动至固定套筒130的端面处，对球座本体50进行限位，避免球座本体50的移动量多大，对支撑杆602的压力过大，造成支撑杆602损坏。

如图1和图2所示，安装腔203中具有环形的第六台阶2036，第六台阶2036的台阶面朝向第一端201，固定套筒130的另一端第三在第六台阶2036的端面上，在球座本体50向第二端202移动时对固定套筒130进行限位，避免固定套筒130向第二端202移动。

在本公开实施例中，安装环601可以通过固定套筒130与上挡环30的端面连接。

示例性地，安装环601卡设在第六台阶2036和上挡环30支架，安装环601与固定套筒130螺纹连接，实现安装环601与上挡环30的端面连接，避免安装环601移动。

下面来介绍一下本公开实施例提供的暂开式注水球座的工作过程：

参见图1，暂开式注水球座在初始状态下是开启的，暂开式注水球座位于措施管柱底部。措施管柱在下入注水井过程中，由于弹性爪的另一端受圆台安装腔内侧壁的挤压而缩径，使得密封球不与球座本体接触，措施管柱外的液体可通过下挡环的第二连通孔、圆柱安装腔、圆台安装腔、弹性爪间隙、上挡环的第一连通孔进入措施管柱内，使措施管柱内外压力保持基本平衡，安全下入，避免措施管柱下入速度过快及措施管柱内液面变化导致措施管柱内外产生较大的压差，从而造成措施管柱中封隔器未下入到设计位置就提前坐封。

参见图2，措施管柱下到设计位置后，用泵车向措施管柱大排量泵液，液流依次流经上接头、上挡环的第一连通孔、弹性爪间隙流过球座本体，由于球座本体的上端为圆台安装腔，且圆台安装腔上端的横截面积大于下端的横截面积，大流量液流通过球座本体时会产生较大的节流压差，给球座本体的一个较大的朝向第二端的推力，且液流流量越大，产生的推力就越大。当液流流量增大一定值时，产生的推力就会推动球座本体将剪断剪钉、压缩复位弹簧向第二端移动，使球座本体与弹性爪脱离接触，弹性爪下端恢复原状，解除对密封球限制，密封球落入球座本体上，将圆台安装腔的上端堵住，形成单流阀结构，且在第一限位弹簧作用下，密封球与圆台安装腔紧密接触而形成第一组合密封，阻止液流继续通过球座流至外部。同时销钉落入到外套筒内壁的环形凹槽里，限制球座本体向第一端移动，防止球座本体过于压缩复位弹簧及阻止球座本体移动到上端初始位置，避免弹性爪下端受挤压缩径而重新限制密封球不与球座本体接触，使暂开式注水球座完全关闭，处于生产状态。由于暂开式注水球座关闭，液流不能流动，使泵车泵压持续升高，球座本体上、下端面的压差进一步增大，作用在球座本体上的向下推力随之增大，进一步推动密封球与球座本体继续压缩复位弹簧向第二端移动，使圆柱安装腔与支撑座紧密接触形成第二组合密封，保证措施管柱密封可靠性，使措施管柱顺利完成封隔器坐封等作业施工及分注等措施安全生产。

当需要反洗井时，用泵车向措施管柱与套管之间的环空泵液，液流经下挡环的第二连通孔流向球座本体，此时措施管柱外压力高于措施管柱内压力，即球座本体朝向第二端压力高于其朝向第一端压力，在销钉的限位下，液流及复位弹簧推动球座向上端移动一定位移，使球座本体下端面与支撑座脱离接触，且圆台安装腔的内侧壁不与弹性爪下端接触；液流推动密封球压缩第一限位弹簧脱离圆台安装腔的内侧壁后流经上挡环的第一连通孔流向上接头，形成反洗井。

反洗井完毕后，球座本体朝向第一端和朝向第二端的压力平衡，密封球会重新落入圆台安装腔内，且在第一限位弹簧作用下，密封球与圆台安装腔的内侧壁紧密接触而形成可靠单向密封。

本公开实施例提供的暂开式注水球座不受井斜因素影响，也适用于大斜度井和水平井的注水工作。

本公开实施例还提供了一种注水管柱，注水管柱包括上述暂开式注水球座。

在使用本公开实施例的暂开式注水球座时，将上接头与措施管柱的底端连接，然后将措施管柱放入注水井下。在下井的过程中，剪钉连接外套筒的内侧壁和第一圆柱体，使得球座本体在安装腔中固定无法移动，密封球位于弹性爪包围的空间内，密封球无法将圆台安装腔堵住，使得安装腔的上下两端是连通的，井下的液体通过第二端进入安装腔，然后液体依次通过圆柱安装腔、圆台安装腔和第一连通孔流向第一端，并从上接头流向措施管柱中。保证措施管柱内外的压力一致，避免封隔器误坐封。待措施管柱下入到指定位置后，向措施管柱内泵液，液体从措施管柱流向安装腔中，由于圆台安装腔朝向第一端的横截面积大于圆柱安装腔的横截面积，使得球座本体产生一个朝向第二端的剪力，将剪钉剪断。球座本体向第二端移动，此时圆台安装腔不再对弹性爪的端部进行限制，在密封球在重力的作用下向第二端移动，使得密封球掉入圆台安装腔中，并将圆台安装腔堵住，措施管柱中的液体无法流向外面，使得措施管柱中的压力增大，实现封隔器的坐封。同时由于第二台阶的存在，球座本体下落的过程中，第二台阶将第三台阶抵住，避免球座本体从第二端滑落。在反洗井的过程中，向措施管柱和套管的环空中泵液，液体从措施管柱外流向安装腔，液体对第二圆柱体产生一个推力，使得球座本体向第一端移动，密封球同样向第一端移动，密封球无法与圆台安装腔接触，然后液体依次通过圆柱安装腔、圆台安装腔和第一连通孔流向第一端，并从上接头流向措施管柱中，实现反洗井。本公开实施例的暂开式注水球座，下入注水井的过程中管柱的内外不会产生压差，减小封隔器损坏的可能性，同时由于管柱的内外不会产生压差，就无需向管柱内灌液来平衡压差，简化了操作。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种暂开式注水球座，其特征在于，所述暂开式注水球座包括：

上接头(10)，用于与措施管柱的底端连接，所述上接头(10)的内腔中具有环形的第一台阶(101)；

外套筒(20)，沿第一方向延伸，所述外套筒(20)具有相对的第一端(201)和第二端(202)，以及沿所述第一方向延伸的安装腔(203)，所述第一端(201)与所述上接头(10)可拆卸地连接，所述安装腔(203)中具有环形的第二台阶(2031)；

上挡环(30)，位于所述第一端(201)和所述第一台阶(101)之间，所述上挡环(30)具有沿所述第一方向延伸的支撑凸起(301)以及围绕所述支撑凸起(301)的第一连通孔(302)，所述支撑凸起(301)位于所述上挡环(30)的中部，所述支撑凸起(301)位于所述安装腔(203)内；

第一限位弹簧(40)，位于所述安装腔(203)内并套设在所述支撑凸起(301)上，所述第一限位弹簧(40)在自然状态下的长度大于所述支撑凸起(301)的长度；

球座本体(50)，位于所述安装腔(203)内，所述球座本体(50)包括相互连接的第一圆柱体(501)和第二圆柱体(502)，且所述第一圆柱体(501)位于所述第一限位弹簧(40)和所述第二圆柱体(502)之间，所述第一圆柱体(501)的外侧壁与所述安装腔(203)贴合，所述第二圆柱体(502)的直径小于所述第一圆柱体(501)的直径，所述第二圆柱体(502)的外侧壁和所述第一圆柱体(501)的端面之间形成第三台阶(503)，所述第三台阶(503)位于所述第一台阶(101)和所述第二台阶(2031)之间，所述第一圆柱体(501)内具有圆台安装腔(5011)，所述第二圆柱体(502)内具有圆柱安装腔(5021)，所述圆柱安装腔(5021)与所述圆台安装腔(5011)直径较小的一端连通，所述圆柱安装腔(5021)和所述圆台安装腔(5011)均沿所述第一方向延伸；

弹性爪(60)，所述弹性爪(60)的一端与所述上挡环(30)的端面固定连接，所述弹性爪(60)的另一端与所述圆台安装腔(5011)的内壁相抵；

密封球(70)，位于所述弹性爪(60)包围的空间内，且所述密封球(70)与所述第一限位弹簧(40)伸出所述支撑凸起(301)的一端相抵，所述密封球(70)的半径大于所述圆柱安装腔(5021)的半径；

剪钉(80)，连接所述外套筒(20)的内侧壁和所述第一圆柱体(501)。

2.根据权利要求1所述的暂开式注水球座，其特征在于，所述弹性爪(60)包括：

安装环(601)，所述安装环(601)的一端面与所述上挡环(30)的端面连接；

具有弹性的多个支撑杆(602)，所述多个支撑杆(602)间隔布置，所述支撑杆(602)的一端与所述安装环(601)的另一端面连接，所述支撑杆(602)的另一端与所述圆台安装腔(5011)的内壁相抵，所述密封球(70)位于所述多个支撑杆(602)围成的空间内。

3.根据权利要求2所述的暂开式注水球座，其特征在于，所述支撑杆(602)为不锈钢支撑杆。

4.根据权利要求1至3任一项所述的暂开式注水球座，其特征在于，所述安装腔(203)中具有环形的第四台阶(2032)，所述第二台阶(2031)位于所述第一台阶(101)和所述第四台阶(2032)之间；

所述暂开式注水球座还包括：

下接头(90)，具有相对的第三端(901)和第四端(902)，所述第三端(901)用于与筛管的顶端连接，所述第四端(902)可拆卸地与所述第二端(202)连接；

下挡环(100)，位于所述第四端(902)和所述第四台阶(2032)之间，所述下挡环(100)具有沿所述第一方向延伸的安装孔(1001)以及围绕所述安装孔(1001)的第二连通孔(1002)，所述安装孔(1001)位于所述下挡环(100)的中部；

支撑座(110)，位于所述球座本体(50)和所述第三端(901)之间，所述支撑座(110)具有相互连接的圆锥体(1101)和第三圆柱体(1102)，所述第三圆柱体(1102)的直径小于所述圆锥体(1101)的底面的直径，所述第三圆柱体(1102)与所述安装孔(1001)可拆卸地连接，所述圆锥体(1101)朝向所述圆柱安装腔(5021)，且所述圆锥体(1101)的底面的直径大于所述圆柱安装腔(5021)的内直径。

5.根据权利要求1至3任一项所述的暂开式注水球座，其特征在于，所述安装腔(203)的内侧壁具有环形的第五台阶(2033)，所述第二圆柱体(502)穿过所述第五台阶(2033)围成的第三连通孔(2035)，且所述第二圆柱体(502)可在所述第三连通孔(2035)移动；

所述安装腔(203)的内侧壁具有环形凹槽(2034)，所述环形凹槽(2034)位于所述第三台阶(503)和所述第二台阶(2031)之间；

所述第一圆柱体(501)的侧壁上具有限位槽(5012)，所述限位槽(5012)沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向垂直，所述限位槽(5012)的底端与第二限位弹簧(504)的一端连接，所述第二限位弹簧(504)的另一端与限位销(505)固定连接，所述环形凹槽(2034)位于所述限位槽(5012)和所述第二台阶(2031)之间。

6.根据权利要求5所述的暂开式注水球座，其特征在于，所述暂开式注水球座还包括：

复位弹簧(120)，套设在所述第二圆柱体(502)上，所述复位弹簧(120)的两端分别与所述第一圆柱体(501)的端面和所述第五台阶(2033)的台阶面相抵。

7.根据权利要求5所述的暂开式注水球座，其特征在于，所述外套筒(20)的外侧壁具有与所述安装腔(203)连通的过液孔(204)，所述过液孔(204)位于所述环形凹槽(2034)和所述第五台阶(2033)之间。

8.根据权利要求1至3任一项所述的暂开式注水球座，其特征在于，所述暂开式注水球座还包括：

固定套筒(130)，位于所述上挡环(30)和所述第一圆柱体(501)之间，所述固定套筒(130)的一端与所述上挡环(30)的端面相抵，所述固定套筒(130)的另一端与所述第一圆柱体(501)的端面相抵。

9.根据权利要求1至3任一项所述的暂开式注水球座，其特征在于，所述第一圆柱体(501)的外侧壁和所述安装腔(203)的内侧壁之间具有第一密封圈(506)。

10.一种注水管柱，其特征在于，所述注水管柱包括如权利要求1至9任一项所述的暂开式注水球座。

Images