CN115653555A - 一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱及方法 - Google Patents

Abstract

一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱及方法，属于采油工程技术领域，其自下而上由座封滑套依次与下复位滑套、封隔器Ⅰ、中复位滑套、封隔器Ⅱ、上复位滑套、封隔器Ⅲ、耐高压洗井阀、油管螺纹连接，所述该注水管柱下入套管内，油管的上端通过自封芯子悬挂在注水井口的下部大四通的上面，投球防喷器设在注水井口的测试闸门的上部，油套环空压力自平衡器与左侧生产阀门连接，油套环空压力自平衡器的下部平衡孔、排液孔Ⅰ、进液孔Ⅰ通过连通管与注水井口的左侧套管闸门连接。本发明适用于油田注水井分层分段压驱注水，能够满足地层分层分段注水的需要，分注管柱能够重复使用，提高注水层段合格率，节约作业成本。

Description

一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱及方法

技术领域

本发明涉及采油工程技术领域，具体而言是一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱及方法。

背景技术

页岩油以其独特优势成为世界能源战略中一个重要组成部分，对保障国家能源安全意义重大。我国对于油页岩的开发利用起步较晚，虽然已经成为世界上最大的页岩油生产国之一，还存在一些问题亟待解决。随着油气资源逐渐枯竭，我国将大力开发页岩油产业，页岩油具有良好的发展前景。

页岩油是一种非常规油气，是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油资源，其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油，也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油资源。其储层的主要特征是岩石致密，属于低渗、特低渗油气藏；油气埋藏的深，具有高温、高压特征。通常有效的开发方式为水平井和分段压裂技术。近几年来胜利油田正在探索此类油藏的注水开发技术，是采用超过或接近地层破裂压力(30-70MPa)、大排量（200-2880m3/d）的一种注水技术，定义为压驱注水技术，现场应用取得了较好的效果。同时，也存在许多问题，其中一个就是压驱分段注水的问题。

由于需要压驱注水的井，埋藏深，油层温度高（100-150℃），常规四种类型的注水分注管柱，无法满足压驱注水分注的需要。第一种是采用井下水嘴节流分注，由于压驱注水，排量大，压力高，水嘴磨损严重且节流压差有限，无法适应压驱注水分注的需要。第二种是采用智能开关的智能分注管柱，由于智能开关采用了电子电路，也无法适应高温环境。第三种是同心双管分注管柱，由于压驱注水分注的排量大，同心双管的油管直径很小，几千米管柱会产生很大的磨阻，也无法满足大排量注入的要求。第四种是采用井下滑套开关，可以实现分段分层注水，但井下滑套开关是一次性的，在井下打开后无法再关闭，一是下次注水无法再使用，分注管柱只能用一次；二是下层注完后，如果不及时关闭，容易与上一层窜通，达不到分层分段注入的目的。

通过检索，与现有专利技术对比如下：

一种油田注水井井下用二次打开配注器，申请号：202120707838.X，其本体的小直径孔内间隙配合连接滑套，在本体小直径段部位，滑套的管壁上开有断续的出液孔，出液孔下部位置，本体的管壁上开有若干过液通孔，滑套在过液通孔下部通过下剪钉与本体连接，滑套底部设有收缩的球座锥孔。本发明一次投球即可实现开启、封闭过液通孔两级作业，却减少了注水井起井下注水管柱的次数，大幅降低了生产成本以及起井下管柱带来的作业风险和后期处理的难度，提高分注井的层段合格率，实现细分注水。但本发明的目的是方便洗井，通过两次投球，第一次打开洗井通道，洗完后，再投球打压，关闭洗井通道，滑套只能单向推，且是一次性的，不能重复使用；通过两次投球，第一次是开启注水通道，第二次是回收关闭注水通道，是利用注水层的压力反推作用来关闭达到复位的目的。

一种分层注水工艺管柱及其方法，申请号201611221209.6，所述管柱包括下放到套管中的中心管、坐封阀、至少三个置于套管内且间隔套装在中心管外的封隔器、设置在中心管与套管之间的注水管和位于地面上的注水机构；坐封阀包括固定在中心管的底部的卸压阀座和落坐在卸压阀座上的阀球；在卸压阀座上设置贯通孔，阀球能封堵贯通孔；相邻的坐封后的封隔器之间形成注水层；注水管与注水层的数量相同，各注水管的下开口分别连通对应的注水层；注水机构包括地面管路，中心管的上开口与其中一根地面管路的出水口连接，各注水管的上开口分别与其余的各地面管路的出水口对应连接。本发明能使各注水层单独注水，避免了层间干扰，可在地面上调节各注水层的注水量。该专利是用注水管（实际是毛细钢管）下入对应层进行注水，注水管必须捆绑在中心油管外壁，与油管一起下井中。

本发明存在以下不足之处：

1.注水管外径小（13-25mm），无法满足压驱注，大通径，大排量注水的要求。因为注水井内通径小，注水的摩擦阻力大，就限制了注水排量的提高。且壁厚只有1-2mm也无法满足压驱注水超高压(30-70MPa以上)的要求

2.下井时注水管在保护不好的情况下，有磨穿孔的风险。

3.注水管在井时间长后，在断脱，掉落在井，造成井下事故，不容易打捞的风险。

分层注水井自动换向配水器及其使用方法，申请号：201610968450.9，本配水器包括上接头和下接头，上接头与下接头之间连接外管，内管与上接头的内腔连接、在内管与外管之间形成注水环腔，注水孔径向设置在注水环腔中；内管的管壁上设有上过流孔和下过流孔、管腔中装有上凡尔和下凡尔，在上凡尔与下凡尔之间的内管中设有下凡尔缓闭器，本配水器与注水层位相对应、连接在注水管柱中。本发明能够与注水管柱中的其它配注工具配合使用、能够按照地质需求开关操作，提高轮换注水操作的可行性，达到针对性细分注水的目的。

但是本发明由于注水过流孔摩阻太大，流量小，不能满足压驱注水大排量的需要。

因此，有必要研发一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱及方法，既满足地层分层分段注水大排量、耐高温的需要，能重复使用分注管柱，节约作业成本。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足之处，提供一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱及方法，该管柱既满足地层分层分段注水的需要，能重复使用分注管柱，达到节约成本的目的。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

本发明包括：套管、座封滑套、下复位滑套、封隔器Ⅰ、中复位滑套、封隔器Ⅱ、上复位滑套、封隔器Ⅲ、耐高压洗井阀、油管、注水井口、投球防喷器、油套环空压力自平衡器；其特征在于：所述可复位的分层分段压驱注水工艺管柱自下而上由座封滑套依次与下复位滑套、封隔器Ⅰ、中复位滑套、封隔器Ⅱ、上复位滑套、封隔器Ⅲ、耐高压洗井阀、油管螺纹连接，所述该注水管柱下入套管内，油管的上端通过自封芯子悬挂在注水井口的下部大四通的上面，投球防喷器设在注水井口的测试闸门的上部，油套环空压力自平衡器与左侧生产阀门连接，油套环空压力自平衡器的下部平衡孔、排液孔Ⅰ、进液孔Ⅰ通过连通管与注水井口的左侧套管闸门连接。

进一步的，所述座封滑套为圆柱状，其外筒Ⅰ设有封底，下部设有对称设有2～4个循环孔，循环孔的设有内筒Ⅰ，内筒Ⅰ与外筒Ⅰ之间对设有销钉，上部设有外螺纹。

进一步的，所述下复位滑套为圆柱状，外筒Ⅱ上、下两端均设有外螺纹，外筒Ⅱ的下部设有外筒注水孔，外筒Ⅱ内设有内筒Ⅱ，二者之间下部设有限位球，内筒Ⅱ下部小球座设有小金属球，小金属球上部内筒Ⅱ壁对称设有内筒注水孔，内筒Ⅱ的上部大球座上设有大金属球,内筒Ⅱ的上端设有阻挡环，在外筒Ⅱ的上端设有螺纹连接的限位压帽。

进一步的，所述外筒Ⅱ的下部外筒注水孔的上部内壁设有内盲孔，内盲孔内设有限位弹簧和限位球

进一步的，所述内筒Ⅱ的下部外壁对应限位球位置设有限位孔。

进一步的，所述中复位滑套、上复位滑套结构与下复位滑套结构相同。

进一步的，所述耐高压洗井阀为圆柱状，工作筒的上、下两端均设有外螺纹，中部设有喇叭孔，喇叭孔大孔向内，喇叭孔内设有密封塞，喇叭孔与密封塞之间设有密封圈，外部喇叭孔与密封塞之间设有销钉。

进一步的，所述油套环空压力自平衡器为横向圆柱状自平衡液压缸与垂向“L”形连通管的组合体，自平衡液压缸中间上部设有排液阀，自平衡液压缸的下部自左至右依次设有平衡孔、排液孔Ⅰ、进液孔Ⅰ，平衡孔、排液孔Ⅰ、进液孔Ⅰ下部与连通管上部连通，自平衡液压缸内左边设有定压弹簧，右边设有平衡活塞，平衡活塞的左端设有排液孔Ⅱ，平衡活塞的右端设有“L”形进液孔Ⅱ。

一种可复位的分层分段压驱注水工艺方法：

①.配接注水管柱：自下而上，座封滑套+下复位滑套+封隔器Ⅰ+中复位滑套+封隔器Ⅱ+上复位滑套+封隔器Ⅲ+耐高压洗井阀+油管；

②.下注水管柱：将注水管柱下入套管下至油层位置，下复位滑套、中复位滑套、上复位滑套均处于关闭状态，座封滑套处于开启状态；

③.座封：投入下复位滑套的小金属球，球落到小球座，从生产阀门对油管打压到设定的封隔器Ⅰ座封压力，完成封隔器Ⅰ座封；

④.打开下复位滑套与关闭座封滑套：继续打压，剪断座封滑套的销钉，下复位滑套内筒Ⅱ推动座封滑套内筒Ⅰ下落，内筒Ⅱ挤压限位球，打开限位机构，复位内筒Ⅱ和座封滑套内筒Ⅰ到位后，座封滑套内筒Ⅰ关闭循环孔，关闭洗井通道，下复位滑套内筒注水孔1-1-1与外筒注水孔2-11对齐，注水通道打开，完成下复位滑套打开与座封滑套关闭，下一步按要求给注水层Ⅲ注水；

⑤.按上述同样的方法对中复位滑套、上复位滑套进行操作，实现注水层Ⅱ、注水层Ⅰ的注水；

⑥.回收与复位滑套：投入下复位滑套的大金属球回收滑套，大金属球在压力的推动下，挤进下复位滑套内筒Ⅱ上端的大球座，阻挡环密封阻挡大金属球，通过控制放压，迫始内筒Ⅱ向上移动并到位后，阻挡外筒注水孔2-11，关闭注水通道，限位球重新落于限位孔2-9-2内，锁紧内筒Ⅱ，下复位滑套恢复到初始状态，完成滑套回收与复位；大金属球和小金属球在井内高温液体作用下，全部溶化；

⑦.其他层开闭：投入对应的大金属球和小金属球，可实现对应的复位滑套的开闭操作，实现多层段分注的目的；

⑧.将耐高压洗井阀连接于封隔器以上，使其处于关闭锁紧状态，依靠两道密封圈，密封来自油管内的压力；注水完成后，要起出井内注水管柱时，放掉油管的压力，从右侧套管闸门打压，剪断销钉，打掉密封塞，连通油管与油套环形空间，完成洗井通道的建立。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明适用于油田注水井分层分段压驱注水，能够满足地层分层分段注水的需要，分注管柱能够重复使用，提高注水层段合格率，节约作业成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”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器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”、“第三”、“第四”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”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”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；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，除非另有明确的限定，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。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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，而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件，附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制，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，通过优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了，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为本发明驱动机构主视局部剖视结构示意图

图2为本发明的座封滑套1主视全剖视结构示意图

图3为本发明下复位滑套2主视全剖视结构示意图

图4为本发明耐高压洗井阀8主视全剖视示意图

图中：0.套管、1.座封滑套、1-1.内筒Ⅰ、1-1-1.内筒注水孔；1-2销钉Ⅰ、1-3.循环孔、1-4.外筒Ⅰ；2.下复位滑套、2-1外筒Ⅱ、2-2.大球座、2-3.内筒Ⅱ、2-4.小球座、2-5.限位压帽、2-6.阻挡环、2-7.大金属球、2-8.限位球、2-9.限位弹簧、2-9-1.内盲孔、2-9-2.限位孔；2-10.小金属球、2-11.外筒注水孔；3.封隔器Ⅰ、4.中复位滑套、5.封隔器Ⅱ、6.上复位滑套；7.封隔器Ⅲ；8.耐高压洗井阀、8-1.密封圈、8-2.密封塞、8-3销钉Ⅱ、8-4.工作筒；9.油管、10.注水井口、10-0.大四通、10-1套管闸门、10-2.总阀门、10-3.生产阀门、10-4.测试闸门、11.投球防喷器；12.油套环空压力自平衡器、12-0.排液孔Ⅱ、12-1.连通管、12-2.定压弹簧、12-3.自平衡液压缸、12-5.平衡活塞、12-6.进液孔Ⅱ、12-7.进液孔Ⅰ、12-8.排液孔Ⅰ、12-9.平衡孔；13.注水层Ⅰ、14.注水层Ⅱ、15.注水层Ⅲ。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的一种可复位的分层分段压驱注水工艺，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一个或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。

下面结合附图，对本发明的实施做进一步阐述：

实施例1

如图1－4所示，一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱，包括：套管0、座封滑套1、下复位滑套2、封隔器Ⅰ3、中复位滑套4、封隔器Ⅱ5、上复位滑套6、封隔器Ⅲ7、耐高压洗井阀8、油管9、注水井口10、投球防喷器11、油套环空压力自平衡器12；其特征在于：所述可复位的分层分段压驱注水工艺管柱自下而上由座封滑套1依次与下复位滑套2、封隔器Ⅰ3、中复位滑套4、封隔器Ⅱ5、上复位滑套6、封隔器Ⅲ7、耐高压洗井阀8、油管9螺纹连接，所述该注水管柱下入套管0内，油管9的上端通过自封芯子悬挂在注水井口10的下部大四通10-0的上面，投球防喷器11设在注水井口10的测试闸门10-4的上部，油套环空压力自平衡器12与左侧生产阀门10-3连接，油套环空压力自平衡器12的下部平衡孔12-9、排液孔Ⅰ12-8、进液孔Ⅰ12-7通过连通管12-1与注水井口10的左侧套管闸门10-1连接。上述不同的工具之间，按设计要求，连接一定数据的油管9，组成井下压驱分注管柱。

具体的，所述座封滑套1为圆柱状，其外筒Ⅰ1-4设有封底，下部设有对称设有2个循环孔1-3，循环孔1-3的设有内筒Ⅰ1-1，内筒Ⅰ1-1与外筒Ⅰ1-4之间对设有销钉1-2，上部设有外螺纹。座封滑套1外露循环孔1-3，下井后，便于循环洗井。

具体的，所述下复位滑套2为圆柱状，外筒Ⅱ2-1上、下两端均设有外螺纹，外筒Ⅱ2-1的下部设有外筒注水孔2-11，外筒Ⅱ2-1内设有内筒Ⅱ2-3，二者之间下部设有限位球2-8，内筒Ⅱ2-3下部小球座2-4设有小金属球2-10，小金属球2-10上部内筒Ⅱ2-3壁对称设有内筒注水孔1-1-1，内筒Ⅱ2-3的上部大球座2-2上设有大金属球2-7,内筒Ⅱ2-3的上端设有阻挡环2-6，在外筒Ⅱ2-1的上端设有螺纹连接的限位压帽2-5。

具体的，所述外筒Ⅱ2-1的下部外筒注水孔2-11的上部内壁设有内盲孔2-9-1，内盲孔2-9-1内设有限位弹簧2-9和限位球2-8。

具体的，所述内筒Ⅱ2-3的下部外壁对应限位球2-8位置设有限位孔2-9-2。

具体的，所述中复位滑套4、上复位滑套6结构与下复位滑套2结构相同，中复位滑套4的小金属球直径等于下复位滑套2的大金属球直径；上复位滑套6的小金属球直径等于中复位滑套4的大金属球直径。

上述下复位滑套2的内筒Ⅱ2-3安装外筒Ⅱ2-1内，限位球2-8在限位弹簧2-9的作用下，压于限位孔2-9-2内，从而固定内筒Ⅱ2-3，防止移动。内筒Ⅱ2-3通过限位压帽2-5固定在外筒Ⅱ2-1内。大金属球2-7、小金属球2-10为高温可溶金属球。

上述下复位滑套2有四种状态：一是内筒Ⅱ2-3阻挡外筒注水孔2-11，为初始为关闭状态，也是复位后的状态；二是当把小金属球2-10投入内筒Ⅱ2-3下，挤开限位球2-8，从而打开限位机构，使内筒注水孔1-1-1与外筒注水孔2-11对齐时为打开状态；三是投入大金属球2-7，挤入大球座2-2内，限位压帽2-5密封阻挡大金属球2-7，通过控制放压，迫始内筒Ⅱ2-3向上移动为回收状态；四是内筒Ⅱ2-3上移到位，并阻挡外筒注水孔2-11，限位球2-8重新落于限位孔2-9-2内，锁紧内筒Ⅱ2-3，复位滑套恢复到初始状态，也为复位状态。

具体的，所述耐高压洗井阀8为圆柱状，工作筒8-4的上、下两端均设有外螺纹，中部设有喇叭孔，喇叭孔大孔向内，喇叭孔内设有密封塞8-2，喇叭孔与密封塞8-2之间设有密封圈8-1，外部喇叭孔与密封塞8-2之间设有销钉8-3。

具体的，所述油套环空压力自平衡器12为横向圆柱状自平衡液压缸12-3与垂向“L”形连通管12-1的组合体，自平衡液压缸12-3中间上部设有排液阀12-4，自平衡液压缸12-3的下部自左至右依次设有平衡孔12-9、排液孔Ⅰ12-8、进液孔Ⅰ12-7，平衡孔12-9、排液孔Ⅰ12-8、进液孔Ⅰ12-7下部与连通管12-1上部连通，自平衡液压缸12-3内左边设有定压弹簧12-2，右边设有平衡活塞12-5，平衡活塞12-5的左端设有排液孔Ⅱ12-0，平衡活塞12-5的右端设有“L”形进液孔Ⅱ12-6。通过调节定压弹簧12-2设定限压值。

一种可复位的分层分段压驱注水工艺方法步骤如下：

步骤1.配接注水管柱：自下而上，座封滑套1+下复位滑套2+封隔器Ⅰ3+中复位滑套4+封隔器Ⅱ5+上复位滑套6+封隔器Ⅲ7+耐高压洗井阀8+油管9；

步骤2.下注水管柱：将注水管柱下入套管0下至油层位置，下复位滑套2、中复位滑套4、上复位滑套6均处于关闭状态，座封滑套1处于开启状态；

步骤3.座封：投入下复位滑套2的小金属球2-10，球落到小球座2-4，从生产阀门10-3对油管9打压到设定的封隔器Ⅰ3座封压力，完成封隔器Ⅰ3座封；

步骤4.打开下复位滑套2与关闭座封滑套1：继续打压，剪断座封滑套1的销钉1-2，下复位滑套2内筒Ⅱ2-3推动座封滑套1内筒Ⅰ1-1下落，内筒Ⅱ2-3挤压限位球2-8，打开限位机构，复位内筒Ⅱ2-3和座封滑套1内筒Ⅰ1-1到位后，座封滑套1内筒Ⅰ1-1关闭循环孔1-3，关闭洗井通道，下复位滑套2内筒注水孔1-1-1与外筒注水孔2-11对齐，注水通道打开，完成下复位滑套2打开与座封滑套1关闭，下一步按要求给注水层Ⅲ15注水；

步骤5.按上述同样的方法对中复位滑套4、上复位滑套6进行操作，实现注水层Ⅱ14、注水层Ⅰ13的注水；

步骤6.回收与复位滑套：投入下复位滑套2的大金属球2-7回收滑套，大金属球2-7在压力的推动下，挤进下复位滑套2内筒Ⅱ2-3上端的大球座2-2，阻挡环2-6密封阻挡大金属球2-7，通过控制放压，迫始内筒Ⅱ2-3向上移动并到位后，阻挡外筒注水孔2-11，关闭注水通道，限位球2-8重新落于限位孔2-9-2内，锁紧内筒Ⅱ2-3，下复位滑套2恢复到初始状态，完成滑套回收与复位；大金属球2-7和小金属球2-10在井内高温液体作用下，全部溶化；

步骤7.其他层开闭：投入对应的大金属球2-7和小金属球2-10，可实现对应的复位滑套的开闭操作，实现多层段分注的目的；

步骤8.将耐高压洗井阀8连接于封隔器Ⅲ7以上，使其处于关闭锁紧状态，依靠两道密封圈8-1密封来自油管9内的压力；注水完成后，要起出井内注水管柱时，放掉油管9的压力，从右侧套管闸门10-1打压，剪断销钉8-3，打掉密封塞8-2，连通油管9与油套环形空间，完成洗井通道的建立。

油套环空压力自平衡器12工作过程：

（1）将油套环空压力自平衡器12右端与注水井口10的生产阀门10-3连接，下端与左侧套管闸门10-1连接，打开生产阀门10-3、套管闸门10-1和排液阀12-4；

（2）油管9注水，油管9压力逐渐上升；

（3）升压过程压力自平衡：当油管9压力超过定压弹簧12-2设定的压力时，压力推动平衡活塞12-5，压缩定压弹簧12-2往左走，当进液孔Ⅰ12-7、进液孔Ⅱ12-6对齐时，打开进液通道，就实现套管0进液，套压上升。同时，液体通过连通管12-1进入自平衡液缸12-3，直至压力油套压差稳定，稳定的压力就是定压弹簧12-2设定的压力，不再随油压和套压的上升而变化。从而实现升压过程油套环空压力的自动平衡；

（4）降压过程压力自平衡：当油管9停止注水后，随着油层压力的扩散，油管9压力就逐渐下降，定压弹簧12-2推动平衡活塞12-5向右移动，排液孔Ⅰ12-8、排液孔Ⅱ12-0对齐，打开排液通道，随着多余液体排出，套管环空压力下降，当定压弹簧12-2设定压力加上套压与油压相等，建立新的平衡时，平衡活塞12-5向左回位，就关闭排液孔Ⅱ12-0，完成降压过程的油套环空压力的自动平衡。油压继续下降，自平衡平衡活塞重复上述动作，完成新的压力平衡。

本发明的工作原理：

通过投送不同直径的小金属球、大金属球与复位滑套配合，控制复位滑套的开、闭操作，实现管柱的多次重复分层注水功能，从而满足压驱分注的要求（大通径、耐高温和重复使用）；通压套压自平衡器12，实现套管自动打压的功能，而且根据油压的大小进行自动调整，从而保证封隔器卡瓦有足够的压差通过井口防喷器，来实现注水过程中的不同直径的小金属球、大金属球的投送；通过座封滑套1的使用，实现一种可复位的分层分段压驱注水工艺下井时连通和注水时关闭油套循环通道的功能；通过耐高压洗井阀8的使用，起管柱作业时，实现管柱的可洗井功能。

以上尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样倘若本发明的这些修改和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (9)

1.一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱，包括：套管（0）、座封滑套（1）、下复位滑套（2）、封隔器Ⅰ（3）、中复位滑套（4）、封隔器Ⅱ（5）、上复位滑套（6）、封隔器Ⅲ（7）、耐高压洗井阀（8）、油管（9）、注水井口（10）、投球防喷器（11）、油套环空压力自平衡器（12）；其特征在于：所述可复位的分层分段压驱注水工艺管柱自下而上由座封滑套（1）依次与下复位滑套（2）、封隔器Ⅰ（3）、中复位滑套（4）、封隔器Ⅱ（5）、上复位滑套（6）、封隔器Ⅲ（7）、耐高压洗井阀（8）、油管（9）螺纹连接，所述该注水管柱下入套管（0）内，油管（9）的上端通过自封芯子悬挂在注水井口（10）的下部大四通（10-0）的上面，投球防喷器（11）设在注水井口（10）的测试闸门（10-4）的上部，油套环空压力自平衡器（12）与左侧生产阀门（10-3）连接，油套环空压力自平衡器（12）的下部平衡孔（12-9）、排液孔Ⅰ（12-8）、进液孔Ⅰ（12-7）通过连通管（12-1）与注水井口（10）的左侧套管闸门（10-1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱，其特征是：所述座封滑套（1）为圆柱状，其外筒Ⅰ（1-4）设有封底，下部设有对称设有2～4个循环孔（1-3），循环孔（1-3）的设有内筒Ⅰ（1-1），内筒Ⅰ（1-1）与外筒Ⅰ（1-4）之间对设有销钉（1-2），上部设有外螺纹。

3.根据权利要求1所述的一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱，其特征是：所述下复位滑套（2）为圆柱状，外筒Ⅱ（2-1）上、下两端均设有外螺纹，外筒Ⅱ（2-1）的下部设有外筒注水孔（2-11），外筒Ⅱ（2-1）内设有内筒Ⅱ（2-3），二者之间下部设有限位球（2-8），内筒Ⅱ（2-3）下部小球座（2-4）设有小金属球（2-10），小金属球（2-10）上部内筒Ⅱ（2-3）壁对称设有内筒注水孔（1-1-1），内筒Ⅱ（2-3）的上部大球座（2-2）上设有大金属球（2-7），内筒Ⅱ（2-3）的上端设有阻挡环（2-6），在外筒Ⅱ（2-1）的上端设有螺纹连接的限位压帽（2-5）。

4.根据权利要求3所述的一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱，其特征是：所述外筒Ⅱ（2-1）的下部外筒注水孔（_2-11）的上部内壁设有内盲孔（2-9-1），内盲孔（2-9-1）内设有限位弹簧（2-9）和限位球（2-8）。

5.根据权利要求3所述的一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱，其特征是：所述内筒Ⅱ（2-3）的下部外壁对应限位球（2-8）位置设有限位孔（_2-9-2）。

6.根据权利要求1所述的一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱，其特征是：所述中复位滑套（4）、上复位滑套（6）结构与下复位滑套（2）结构相同，中复位滑套（4）的小金属球直径等于下复位滑套（2）的大金属球直径；上复位滑套（6）的小金属球直径等于中复位滑套（4）的大金属球直径。

7.根据权利要求1所述的一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱，其特征是：所述耐高压洗井阀（8）为圆柱状，工作筒（8-4）的上、下两端均设有外螺纹，中部设有喇叭孔，喇叭孔大孔向内，喇叭孔内设有密封塞（8-2），喇叭孔与密封塞（8-2）之间设有密封圈（8-1），外部喇叭孔与密封塞（8-2）之间设有销钉（8-3）。

8.根据权利要求1所述的一种可复位的分层分段压驱注水工艺管柱，其特征是：所述油套环空压力自平衡器（12）为横向圆柱状自平衡液压缸（12-3）与垂向“L”形连通管（12-1）的组合体，自平衡液压缸（12-3）中间上部设有排液阀（12-4），自平衡液压缸（12-3）的下部自左至右依次设有平衡孔（12-9）、排液孔Ⅰ（12-8）、进液孔Ⅰ（12-7），平衡孔（12-9）、排液孔Ⅰ（12-8）、进液孔Ⅰ（12-7）下部与连通管（12-1）上部连通，自平衡液压缸（12-3）内左边设有定压弹簧（12-2），右边设有平衡活塞（12-5），平衡活塞（12-5）的左端设有排液孔Ⅱ（12-0），平衡活塞（12-5）的右端设有“L”形进液孔Ⅱ（12-6）。

9.一种可复位的分层分段压驱注水工艺方法，采用如权利要求1-8任一项所述可复位的分层分段压驱注水工艺管柱来实施，步骤如下：

步骤1.配接注水管柱：自下而上，座封滑套（1）+下复位滑套（2）+封隔器Ⅰ（3）+中复位滑套（4）+封隔器Ⅱ（5）+上复位滑套（6）+封隔器Ⅲ（7）+耐高压洗井阀（8）+油管（9）；

步骤2.下注水管柱：将注水管柱下入套管（0）下至油层位置，下复位滑套（2）、中复位滑套（4）、上复位滑套（6）均处于关闭状态，座封滑套（1）处于开启状态；

步骤3.座封：投入下复位滑套（2）的小金属球（2-10），球落到小球座（2-4），从生产阀门（10-3）对油管（9）打压到设定的封隔器Ⅰ（3）座封压力，完成封隔器Ⅰ（3）座封；

步骤4.打开下复位滑套（2）与关闭座封滑套（1）：继续打压，剪断座封滑套（1）的销钉（1-2），下复位滑套（2）内筒Ⅱ（2-3）推动座封滑套（1）内筒Ⅰ（1-1）下落，内筒Ⅱ（2-3）挤压限位球（2-8），打开限位机构，复位内筒Ⅱ（2-3）和座封滑套（1）内筒Ⅰ（1-1）到位后，座封滑套（1）内筒Ⅰ（1-1）关闭循环孔（1-3），关闭洗井通道，下复位滑套（2）内筒注水孔1-1-1与外筒注水孔2-11对齐，注水通道打开，完成下复位滑套（2）打开与座封滑套（1）关闭，下一步按要求给注水层Ⅲ（15）注水；

步骤5.按上述同样的方法对中复位滑套（4）、上复位滑套（6）进行操作，实现注水层Ⅱ（14）、注水层Ⅰ（13）的注水；

步骤6.回收与复位滑套：投入下复位滑套（2）的大金属球（2-7）回收滑套，大金属球（2-7）在压力的推动下，挤进下复位滑套（2）内筒Ⅱ（2-3）上端的大球座（2-2），阻挡环（2-6）密封阻挡大金属球（2-7），通过控制放压，迫始内筒Ⅱ（2-3）向上移动并到位后，阻挡外筒注水孔2-11，关闭注水通道，限位球（2-8）重新落于限位孔（B）内，锁紧内筒Ⅱ（2-3），下复位滑套（2）恢复到初始状态，完成滑套回收与复位；大金属球（2-7）和小金属球（2-10）在井内高温液体作用下，全部溶化；

步骤7.其他层开闭：投入对应的大金属球（2-7）和小金属球（2-10），可实现对应的复位滑套的开闭操作，实现多层段分注的目的；

步骤8.将耐高压洗井阀（8）连接于封隔器Ⅲ（7）以上的上，使其处于关闭锁紧状态，依靠两道密封圈（8-1）密封来自油管（9）内的压力；注水完成后，要起出井内注水管柱时，放掉油管（9）的压力，从右侧套管闸门（10-1）打压，剪断销钉（8-3），打掉密封塞（8-2），连通油管（9）与油套环形空间，完成洗井通道的建立。

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