CN202832454U - 自动选注投收球装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自动选注投收球装置，具有中心管，其上端与热采管柱下端串接，中心管顶部盖设有筛板，筛板上设有多个通孔；中心管底部固接有中空的托盖，托盖内夹设有用以封堵中心管底端孔口、并能受热融化的蜡托；中心管内壁面沿轴向凹设有滑槽，一可沿一端单向翻转的翻板机构滑动装设于滑槽内；中心管的腔体内装有多个选堵球。借此，通过将投球和收球机构均置于中心管内，缩小了投收球装置的外径尺寸，使其能够适应侧钻井井下作业，并且结构更紧凑简练、节省成本。

Description

自动选注投收球装置

技术领域

本实用新型涉及一种井下热采作业工具，尤指一种自动选注投收球装置。

背景技术

在油井开采，尤其是稠油井的开采过程中，为了提高油藏采收率，通常应用热采技术，而热采技术中常用到投收球选注装置。投收球选注装置是利用耐高温、耐高压、且有弹性的选堵球，在井筒内由气、水两相流体为携带液，自动有选择的封堵吸汽速度快的高渗层射孔炮眼，阻挡其大量吸汽，迫使大部分蒸汽注向油层中动用程度差的部分，使油层中这部分的稠油得到吞吐开采。

现有技术的投收球选注装置，请参阅图1所示，在热采管柱91(热采管柱是由自上而下设置的隔热管、伸缩管及热敏封隔器所组成)的下侧连接有注汽筛管92，该注汽筛管92外壁上环设有投球器93，投球器93内部具有多个选堵球931，并在注汽筛管92底部连接收球器94，其中收球器94的最大外径大于注汽筛管92的外径，而略微小于套管96的内径，并且收球器93与套管96内壁的间隙要小于选堵球931的直径。

其具体工作过程是：将注汽筛管92、投球器93及收球器94随热采管柱91下到油井中，且使投球器93、收球器94分别位于油层95上界及下界的一定高度处，尤其是收球器94必须要下到油层95下界；通过热采管柱91及注汽筛管92进行注汽，使投球器93中的选堵球931进行投球动作，即投球器93底部的蜡托受热融化，使选堵球931向下随热气流的流向，进入油井套管96的环空中，对高渗层处的射孔炮眼进行选堵，阻挡其吸汽量，迫使大部分蒸汽注向动用程度差的低渗层，使这部分油层的稠油得到吞吐开采；在注汽结束后，选堵球由于受到井底油流从油层流向井筒的压力的作用从封堵的射孔炮眼上剥落下来并汇聚进入位于油层下界处的收球器94中，以对选堵球进行收集，最后随热采管柱91起出油井，从而实现投球、选堵、收球的工作，达到选注目的。

然而，对于侧钻井来说，其套管的口径(Φ127mm)要比直井的套管(Φ177.8mm)更小，而现有技术中的投收球选注装置因其投球器和收球器均为外挂式，必然会使投收球选注装置的总体外径较大，导致不能伸入侧钻井的套管中。不仪如此，因为井下的环境复杂，现有的外径较大的投收球选注装置还更容易下井受阻，投、收球器外壁摩擦井壁而变形，收球器不能全部回收选堵球等一系列作业问题，同时现有的投收球选注装置因为投球器和收球器分别独立设置，也存在结构复杂、成本高的问题。

所以，现有的投收球选注装置已经不能满足侧钻井的实际需要。而本实用新型的发明人鉴于上述现有技术的缺陷，根据多年从事本领域的生产和设计经验，研发出一种结构更为紧凑简练、外径更小、生产成本更低，从而能更广泛地应用于井下作业的自动选注投收球装置。

实用新型内容

本实用新型的目的，即是提供一种结构更为紧凑简练、外径更小、生产成本更低的自动选注投收球装置，以克服背景技术中现有投收球选注装置整体外径较大、不能适应侧钻井井下作业、结构复杂、成本高等缺陷。

上述本实用新型的目的，是由以下的技术方案所实现的：

一种自动选注投收球装置，具有一中心管，中心管的上端与热采管柱的下端串接，中心管的顶部盖设有筛板，筛板上设有多个通孔；中心管的底部连接有中空的托盖，托盖内夹设有用以封堵中心管底端孔口、并能受热融化的蜡托；中心管的内壁面沿轴向凹设有滑槽，一可单向翻转的翻板机构滑动地装设于该滑槽内；所述中心管的腔体内装有多个用以封堵油层炮眼的选堵球。

如上所述的自动选注投收球装置，所述翻板机构包括：滑动嵌设于该滑槽内的滑块；枢设于该滑块的翻板，翻板与中心管内腔的横截面形状匹配，且其上设置有多个通孔；设置于所述翻板的枢接端的限位件，该限位件能将翻板定位在水平位置，并限制翻板只能沿该枢接端向上枢转。

如上所述的自动选注投收球装置，所述选堵球的直径大于所述筛板的通孔孔径和所述翻板的通孔孔径；所述选堵球的投放位置是位于蜡托与翻板之间，而其回收位置是位于筛板与翻板之间。

如上所述的自动选注投收球装置，所述中心管的外径小于侧钻井套管的内径，且中心管的外径与侧钻井套管内径之差小于该选堵球的直径。

如上所述的自动选注投收球装置，中心管上端通过一环状的接箍连接一中空的固定短接，固定短接再通过一接箍与所述热采管柱的下端相连接；而所述的筛板卡固在所述中心管与固定短接之间。

如上所述的自动选注投收球装置，所述翻板机构的滑块向中心管内腔凸设有一对支耳部，而该翻板向滑块一体延伸出一枢接部，枢接部枢设于两个支耳部之间；且所述的滑块在两个支耳部之间还延伸出所述的限位件，在翻板位于水平的位置，该限位件与翻板的枢接部相顶抵，在翻板处于上翻的位置，限位件不与翻板的枢接部相接触。

如上所述的自动选注投收球装置，所述翻板机构的翻板为铝材质。

如上所述的自动选注投收球装置，所述滑槽的下部还设有用以使翻板机构下滑后产生定位的卡止件，该卡止件被螺钉锁固于中心管上。

如上所述的自动选注投收球装置，所述的中心管侧壁在位于滑槽上部的位置还设有通孔，一止动螺钉穿入该通孔固定所述翻板机构于一初始位置。

借由以上技术方案，本实用新型的优点在于，

第一，本实用新型取消了现有技术中外置的投球器和收球器，直接在中心管中存放选堵球，通过这种结构改进确实缩小了投收球装置的整体外径尺寸，使其能够适应套管内径更小的侧钻井的井下选堵作业，应用更为广泛；

第二，本实用新型只在中心管内设置翻板机构，就实现了自动投球和自动收球两方面功效，相较现有技术分别设置投球器和收球器，本实用新型结构更为紧凑简练、生产成本更低、装配更方便省时；

第三，由于本实用新型的功能部件均设置在中心管内，而中心管外壁较为坚硬耐磨，在下入井下时，与套管不可避免的摩擦不会导致本实用新型的功能部件的磨损，很好地克服了现有技术外挂式功能部件较为薄弱易磨损的缺陷。

附图说明

图1为现有技术的投收球选注装置的示意图；

图2为本实用新型自动选注投收球装置的剖视图；

图3为本实用新型的翻板机构的剖视图；

图4为本实用新型的翻板机构的俯视图。

主要元件标号说明：

1    中心管    11  筛板

110  通孔      12  托盖

13   蜡托      14  滑槽

141  卡止件      142  螺钉

143  通孔        144  止动螺钉

2    翻板机构    21   滑块

211  支耳部      22   翻板

220  通孔        221  枢接部

23   限位件

31   接箍        32   固定短接

5选堵球8套管

具体实施方式

为令本实用新型的发明目的、技术手段及技术效果有更完整及清楚的揭露，兹于下详细说明，并请一并参阅附图及元件标号。

本实用新型取消了现有技术中投收球器的中心管外部工作件(即投球器和收球器)，而直接在中心管中存放选堵球，缩小了工具的外径，其具体结构请参阅图2所示。

本实用新型的自动选注投收球装置，具有一中心管1，中心管1的上端连接于热采管柱(图中未示)的下端，中心管1的顶部盖设有筛板11，筛板11上设有多个通孔110；中心管1的底部连接有中空的托盖12，托盖12内夹设有用以封堵中心管1底端孔口、并能受热融化的蜡托13；中心管1的内壁面沿轴向凹设有滑槽14，一翻板机构2滑动地接设于该滑槽14上，请一并参阅图3和图4所示，所述翻板机构2包括：滑动嵌设于该滑槽14内的滑块21；枢设于该滑块21的翻板22，翻板22与中心管1内腔的横截面形状匹配，且其上设置有多个通孔220；设置于所述翻板22的枢接端的限位件23，该限位件23能将翻板22定位在水平位置，并限制翻板22只能沿该枢接端向上枢转；所述中心管1的腔体内装有多个用以封堵油层炮眼的选堵球5，选堵球5的直径大于所述筛板11的通孔110的孔径和所述翻板22的通孔220的孔径。如此，当选堵球5被容置于翻板22与筛板11之间时，不会从通孔110和220中脱出。

为使本实用新型的自动选注投收球装置能够伸入侧钻井套管8中作业，所述中心管1的外径被设计为小于侧钻井套管8的内径。实际产品制作中，侧钻井套管8的内径为110mm，而本实用新型的投收球装置外径可以设计为98mm，两者产生的缝隙为12mm。而本实用新型所采用的选堵球的直径为22-28mm，大于上述的缝隙，其作用在后述的工作原理中进行详细介绍。在本实用新型的较佳实施例中，中心管的外径被设计成与侧钻井套管的内径相匹配，但是并不以此为限，中心管的外径也可以和其它井(如直井)的套管匹配，即本实用新型的自动选注投收球装置也能应用于其它井的井下热采作业。

较佳地，选堵球5的投放位置是位于蜡托13与翻板22之间，而其回收位置是位于筛板11与翻板22之间。具体投收球工作过程请见下文。

较佳地，请参阅图2，中心管1上端通过一环状的接箍31连接一中空的固定短接32，固定短接32再通过一接箍31与所述热采管柱(图中未示)的下端相连接；而所述的筛板11卡固在所述中心管1与固定短接32之间，以提供筛板11更佳的固定效果。当然，本实用新型并不以此为限，直接将中心管1上端通过接箍31连接至热采管柱下端，并使筛板11卡固于中心管上端与热采管柱下端之间亦为可行。

请再参阅图3和图4，在本实用新型的较佳实施例中，翻板机构2的滑块21向中心管1内腔凸设有一对支耳部211，而该翻板22向滑块21一体延伸出一枢接部221，枢接部221枢设于两个支耳部211之间；且所述的滑块21在两个支耳部211之间还延伸出所述的限位件23，在翻板22位于水平的位置时，该限位件23与翻板22的枢接部221相顶抵，在翻板22处于上翻的位置时，限位件23不与翻板22的枢接部221相接触。如在图3中，翻板22的枢轴设于距翻板端部一定距离，而限位件23设置在这段距离内，且位于翻板22上方，在翻板22位于水平位置时，限位件23的底面卡抵于翻板22的顶面，使翻板22不能沿枢轴继续向下枢转。但本实用新型并不以此为限，限位件23也可以是其他形式的限位机构，如可以是弹簧机构等。

较佳地，翻板22的材料采用轻质的铝，其作用在后续文字中说明。

较佳地，所述滑槽14的下部还设有用以使翻板机构2的下滑后产生定位的卡止件141，该卡止件141被螺钉142锁固于中心管1上。当该翻板机构2沿滑槽14向下滑动至卡止件141时，会因重力作用拨开卡止件141并卡于滑槽14的底端与卡止件141之间，而不能继续向下滑动；此时被拨开的卡止件141受弹力恢复卡止位置，而使翻板机构2不能向上滑行。

较佳地，中心管1侧壁在位于滑槽14上部的位置还设有通孔143，一止动螺钉144穿入该通孔143，固定所述翻板机构2于一初始位置。止动螺钉144的作用是固定翻板机构2于初始位置，避免在下井前翻板提前进入到卡止件141与滑槽14底端之间的卡止位置产生定位。

以下对本实用新型的工作原理进行详细说明：

首先是热采管柱下井前的装配工作：

在本实用新型自动选注投收球装置的底端安装托盖并用蜡托蜡封，将翻板机构沿滑槽滑入中心管内腔，并在预定的通孔143处用止动螺钉予以锁合，然后向中心管腔内装入选堵球，再将锁合的止动螺钉开启，使翻板机构自由地顶撑于多个选堵球之上，再在热采管柱的下端(即热采密封器)按图2所示的连接关系通过接箍顺序连接固定短接和本实用新型的投收球装置以完成装配。

其次是管柱下井和投球：

将装配好的热采管柱下入侧钻井套管，直至油层深度后开始从井口向管柱注入高温高压的蒸汽，蒸汽由筛板的通孔进入中心管，再透过翻板的通孔、穿过选堵球到达中心管底部的蜡托位置；蜡托受热融化，使中心管底部敞口，选堵球被释放离开中心管，随蒸汽流入井筒内，实现了自动投放。由于高渗油层吸汽速度更快，选堵球会随蒸汽被吸入高渗层射孔井眼，从而阻挡蒸汽再进入高渗油层，致使井内压力升高，迫使蒸汽进入低渗油层，使低渗层的剩余油得到吞吐动用。同时，翻板受重力作用沿滑槽下滑至卡止件与滑槽底端之间产生定位。

再次是收球的过程：

注汽结束后，在地层压力作用下，选堵球从封堵的射孔炮眼上剥落下来，由于其密度小于等于1，会浮在井下液面上，当液面超过中心管底部时，因为中心管与套管的缝隙小于选堵球直径，所以选堵球会全部上浮入下敞口的中心管内，而顶靠在翻板的下表面，不会夹在套管与中心管的缝隙中。当井口释放压力后，井下液体会向上顶冲，因翻板为轻质铝材，并且已经被卡掣于滑槽底端与卡止件之间无法沿滑槽向上滑动，所以受选堵球的浮力顶托时，翻板会轻易地向上翻折，如此选堵球会随井内液体漂回至中心管的上部腔体中，而被阻挡在筛板下。

最后是上提管柱回收选堵球的过程：

提升热采管柱，在重力作用下，向上翻起的翻板义会向下翻折，回到水平位置而被限位件卡抵定位；而井液的页面会随着管柱的上提而逐渐下降，退出中心管，但由于翻板的通孔小于选堵球的直径，所以选堵球在随液面下降至翻板后，会被封堵在中心管内腔的翻板与筛板之间，并最终随热采管柱被提出井外，如此便实现了本实用新型对选堵球的自动回收。

以上所举仪为本实用新型示意性的部分实施例，并非用以限制本实用新型的范围，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应包括在本专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动选注投收球装置，具有一中心管，中心管的上端与热采管柱的下端串接，其特征在于：

所述中心管的顶部盖设有筛板，筛板上设有多个通孔；

所述中心管的底部连接有中空的托盖，托盖内夹设有用以封堵中心管底端孔口、并能受热融化的蜡托；

所述中心管的内壁面沿轴向凹设有滑槽，一可单向翻转的翻板机构滑动地装设于该滑槽内；

所述中心管的腔体内装有多个用以封堵油层炮眼的选堵球。

2.根据权利要求1所述的自动选注投收球装置，其特征在于，所述翻板机构包括：

滑动嵌设于该滑槽内的滑块；

枢设于该滑块的翻板，翻板与中心管内腔的横截面形状匹配，且其上设置有多个通孔；

设置于所述翻板的枢接端的限位件，该限位件能将翻板定位在水平位置，并限制翻板只能沿该枢接端向上枢转。

3.根据权利要求2所述的自动选注投收球装置，其特征在于，所述选堵球的直径大于所述筛板的通孔孔径和所述翻板的通孔孔径；所述选堵球的投放位置是位于蜡托与翻板之间，而其回收位置是位于筛板与翻板之间。

4.根据权利要求1或2所述的自动选注投收球装置，其特征在于，所述中心管的外径小于侧钻井套管的内径，且中心管的外径与侧钻井套管内径之差小于该选堵球的直径。

5.根据权利要求1或2所述的自动选注投收球装置，其特征在于，中心管上端通过一环状的接箍连接一中空的固定短接，固定短接再通过一接箍与所述热采管柱的下端相连接；而所述的筛板卡固在所述中心管与固定短接之间。

6.根据权利要求1或2所述的自动选注投收球装置，其特征在于，所述翻板机构的滑块向中心管内腔凸设有一对支耳部，而该翻板向滑块一体延伸出一枢接部，枢接部枢设于两个支耳部之间；且所述的滑块在两个支耳部之间还延伸出所述的限位件，在翻板位于水平的位置，该限位件与翻板的枢接部相顶抵，在翻板处于上翻的位置，限位件不与翻板的枢接部相接触。

7.根据权利要求1或2所述的自动选注投收球装置，其特征在于，所述翻板机构的翻板为铝材质。

8.根据权利要求1或2所述的自动选注投收球装置，其特征在于，所述滑槽的下部还设有用以使翻板机构下滑后产生定位的卡止件，该卡止件被螺钉锁固于中心管上。

9.根据权利要求1或2所述的自动选注投收球装置，其特征在于，所述的中心管侧壁在位于滑槽上部的位置还设有通孔，一止动螺钉穿入该通孔固定所述翻板机构于一初始位置。

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