CN203716947U - 油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油田修井工具，即油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统。一种油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统，包括顺次连接的可丢手可反洗封隔器和防返吐可反洗控制器。所述的可丢手可反洗封隔器包括封隔器除了具有Y341封隔器的液压座封、提拉解封的基本功能外，还增加了液压丢手和可反洗井功能。所述的防返吐控制器包括双向凡尔组合，可根据需要预先设定正反双向开启压力。依靠封隔器封堵油套环空通道；依靠防反吐控制器封堵油管通道，从而实现封堵整个地层压力，防止地层水返吐；需要洗井时可以直接反洗井；需要测井时又可带压测井，不比放喷、放压。

Description

油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统

技术领域　

本实用新型涉及一种油田采油配套工具，即油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统。

背景技术

在现有技术中， 现有油田注水管柱基本都是在注水管柱适当位置连接普通封隔器，坐封封赌油套环空后进行注水作业，当需要检串、测井或洗井时，必须先放压、放水，待井筒内液柱压力与地层压力平衡之后才能施工，不仅作业复杂、费用高，而且浪费大量的水力资源并造成环境污染。本注水井井下防返吐、反洗井工艺管柱技术的立项初衷，就是要解决原有注水管柱存在的这些不足。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述不足而开发的一套组合装置，这套装置能够封堵地层压力和注入水不返吐、需要测井检串时可以随意带压起下管柱、需要清理地层堵塞物时，又可很容易地插接管柱形成反洗通道实现反洗井，是实现多用途，操作简单，安全可靠的油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统。

本实用新型的技术解决方案是：一种油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统。包括顺次连接的可丢手可反洗封隔器、防返吐可反洗控制器。

所述的可丢手可反洗封隔器包括封隔器（常规Y341封隔器，略有适应改动）和与封隔器连接的丢手装置；丢手装置为一管体丢手，插装在封隔器的上中心管内并通过丢手锁块与上中心管连接，管体丢手下端内衬有凡尔活塞，在凡尔活塞外圆上下端有两道密封圈与上中心管密封，密封圈之间球座上方开有侧孔，与封隔器的座封活塞通道联通；管体丢手上端连接有丢手接头并与注水管柱连接。

注水井防反吐配套封隔器除了具有Y341封隔器的基本液压座封，提放解封功能外，还增加了丢手和反洗功能，座封机构从座封液缸展开，上端与卡瓦座连接，内装座封活塞，活塞下端顶在胶筒压圈上，由座封剪钉固定在外中心管上。当液体进入座封液缸缸体内，给卡瓦座和座封活塞两个相反方向力，在作用力小于座封剪钉剪断力时，先推动卡瓦上行沿锥体外张预锚定在套管内壁，继续加力当大于座封剪钉剪断力时，剪断剪钉活塞开始向下运动推动胶筒压圈压缩胶筒密封油套环空，活塞移动的同时，卡簧步步锁紧防止压圈回退，直到卡瓦锚定、封隔器坐实；反洗机构是用外中心管隔离出一条反洗通道，封隔器座封后打开反洗通道的入口，座封通道的末端是由一个刃型平衡滑套把门，当井底压力大于封隔器上部油套环空压力时，滑套受井底压力作用，刃锋被死死压在密封圈上，防止井底压力外泄，反洗井时，封隔器上部油套环空注入水的压力大于井底压力，滑套被推开，洗井液经反洗通道被注入井下。

所述的防返吐可反洗控制器包括套筒，套筒带有上、下接头；套筒内有双向凡尔组合，双向凡尔组合包括空心中心管，中心管下端带阀头，阀头顶在阀座上，中心管下空心口处有密封钢球，钢球下有支撑弹簧，中心管外套有反洗压力弹簧。

配套有反洗插装接头，所述的反洗插装接头包括一段外筒，外筒上接上接头，外筒内装有多道组合密封件，外筒下端端连接有引鞋。

配套有专用解封打捞工具，专用解封打捞工具包括上接头连接矛杆并用顶丝锁紧防止脱扣，打捞爪套装在矛杆上，矛杆外锥面与打捞爪的内锥面为同一锥度配合，打捞爪的外打捞扣与封隔器丢手接头为同一扣型。

本实用新型的优点是：1、具有注水井井下注水、防返吐、可反洗多用途。将本装置安装在注水管柱的最下端投放在井底，插接管柱可以正向注水或反向洗井；停泵或取出上部管柱后可以自动封堵油套环空和油管，避免注入水返吐；可带压投放各种测井仪器进行测井施工。2、具有操作简单，安全可靠，简化作业程序，降低劳动强度，节约水资源，降低生产成本等优势。

下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。

附图说明

图1是本实用新型注水管柱系统状态排布图。

图2－1是可丢手可反洗封隔器上半部分结构简图。

图2－2是可丢手可反洗封隔器下半部分结构简图。

图3是压差式注水井防返吐可反洗控制器结构简图。

图4是反洗插装接头结构简图。

图5是专用打捞工具结构简图。

具体实施方式

参见图1，注水管柱系统主要部件名称如下：地面63，注水层64，套管65，注水管柱66，丢手67，注水管柱插装接头68，专用打捞工具69，可丢手可反洗专用封隔器70，防返吐可反洗控制器71。

一种油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统，包括顺次连接的可注水管柱66、丢手67（或注水管柱插装接头68或专用打捞工具69）、可丢手可反洗专用封隔器70，防返吐可反洗控制器71。可丢手可反洗专用封隔器70座封在套管65的内壁上封堵住油套环形空间，压差式防反吐可反洗控制器71作为一种特殊的单向封堵机构封堵住油管通道，使得注入水在规定压强值内只能往注水层64进，而不能倒流返吐回地面63；如果井底压强超过规定值，压差式防反吐可反洗控制器71的双向凡尔组合又可逆向打开，从而实现反洗井。

参见图2－1、图2－2，图2－1和图2－2是一个图，因为太长，为了清楚画出才不得以分成上下两部分。可丢手可反洗封隔器70主要部件名称如下：丢手接头1（管接头）、丢手2（管体）、侧孔3，上接头4、上中心管7、解封档环8、解封套9、解封锁块10、解封剪钉11、锥体12、卡瓦13、卡瓦座17、活塞19、活塞缸套20、钢球21、丢手锁块22、凡尔活塞24、卡簧25、卡簧隔环26、卡簧座27、定压剪钉29、座封剪钉31、胶筒压圈32、丝堵33、隔环34、胶筒35、外中心管36、下中心管37、下胶筒护圈38、密封件39、反洗刃型平衡活塞42、压缩弹簧43、反洗缸套45、下接头47。

向注水管柱66内投入的钢球21入座丢手2的凡尔活塞24后封堵了油管通道，迫使注入液体径丢手凡尔球上部的侧孔3进入座封通道，一方面推动卡瓦座17挤压卡瓦13沿锥体12外张将封隔器锚定在套管65的管壁上，同时活塞19推动胶筒压圈32挤压胶筒35并由卡簧25及时锁死密封油套环空，另一方面活塞19移动解除了对丢手锁块22的约束，锁块22脱落就可随意将丢手2从封隔器中心管7内抽出，实现丢手，只把以下的封隔器和防反吐可反洗控制器71留在井下，用来封堵地层压力，防止液体经过油套环空返回地面。

将注水管柱插装接头68连接在管柱66的最下端与可丢手可反洗封隔器70的丢手接头1（上接头）实现快速插接，即可进行正向注水；也可向油套环空反向注水，洗井液进入封隔器的进水口，经过外中心管36和下中心管37之间的反循环通道，推开反洗刃型平衡活塞42（反洗活塞），进入封隔器以下油套环空，与井下液体会合形成合力，推开压差式防反吐可反洗控制器71的双向凡尔（52、53、54，见图3），进入油管反回地面，实现反洗井。

将可丢手可反洗专用封隔器70连接在管柱66的最下端，探鱼顶、下压实现对扣后即可直接上提，当上提力超过规定值时，可丢手可反洗专用封隔器70的解封剪钉11被剪断，解除约束，胶筒35和卡瓦13回收，实现解封，即可取出全部预留装备。 

参见图3，所述的压差式注水井防反吐可反洗控制器71主要部件名称如下：上接头48、调压螺母49、反洗压力弹簧50、套筒51（本体）、双向凡尔组合(52\53\54)，即中心管52（或称反向凡尔组合），阀座53，密封钢球54。还有凡尔球支撑座55、凡尔球支撑弹簧56、下接头57。

双向凡尔组合（52、53、54）可以正反双向开启，只是由反洗压力弹簧50和凡尔球支撑弹簧56决定了各自的开启压强。正向注水，凡尔球54可以轻松打开，停泵后在凡尔球54在支撑弹簧56的作用下迅速回位封堵，防止注入水越过凡尔返回地面；反向凡尔组合52和凡尔球54的开启压力可以通过调压螺母49来预先设定，只有在井底压力超过反向凡尔组合52预定开启压力值时，才能打开实现反洗井，停泵后，反向凡尔组合52、凡尔球54在弹簧50的作用下迅速回位封堵，防止井下水继续外溢。

参见图4，所述的注水管柱插装接头68包含构件如下：上接头58、外筒59（本体）、密封件60、引鞋61。插装接头68可以套装在封隔器的上接头4的外部，通过插装接头68内部的密封件60与上接头4实现密封对接。预设的管柱重量压在接头上4，使其不会脱落。

参见图5，所述的专用打捞工具69包括如下部件：打捞工具上接头72，顶丝73、矛杆74（心轴）、打捞爪75。矛杆74与上接头72连接用顶丝73锁死，矛杆74的下端为倒锥形，打捞爪75套装在矛杆74上，打捞爪75内锥面与矛杆74一致，打捞爪75的打捞扣与封隔器母丢手接头1扣型一致。当打捞器引入封隔器母扣，受管柱压力打捞爪75上移脱开矛杆74锥面、收缩挤入丢手接头1（母接头）实现对扣，上提管柱矛杆74锥面胀开打捞爪75，因为有丢手接头1约束，只能与母扣死死咬合在一起，从而实现打捞。

根据井下需要，设定参数：坐封压强，丢手压强，反洗通道打开压强，反洗通道最小截面积，封隔器解封拉力。

使用方法：

（一）安装可丢手可反洗专用封隔器70，防返吐可反洗控制器71。

1、选择适合井眼规格的防返吐可反洗控制器71和可丢手可反洗封隔器70。

2、检查防返吐可反洗控制器71和可丢手可反洗封隔器70各部件连接是否完好，动作是否灵活可靠。

3、工具下井前必须事先通井，刮削套管65内壁，确保可丢手可反洗封隔器70座封段套管内壁没有变形或挂渣结块。

4、按照自下而上顺序：防返吐可反洗控制器71+可丢手可反洗封隔器70+油管66顺序和施工工艺设计要求连接工具，缓慢下放到预定位置，注意在整个下井过程中不得猛提猛放或旋转管柱。

5、投封隔器座封钢球21，开泵缓慢升压至14－16MPa，稳压10分钟，座封可丢手可反洗封隔器70，即液体→进水口→卡瓦座17带动卡瓦13上移外胀锚定在套管壁上→同时封隔器活塞19下移→推动胶筒压圈32→挤压胶筒35外胀坐封，同时活塞19移动正好对正了反洗通道的入口。至此，防反吐可反洗控制器71封闭油管通道而可丢手可反洗封隔器70又封闭了油套环形空间。

6、继续打压达到18-20MPa以上，封隔器丢手定压剪钉29被剪断，凡尔活塞24下移，解除了对丢手锁块22的约束，释放丢手2并自动卸压。

7、缓慢上提起出座封管柱。

（二）注水作业：

1、将注水（反洗）插装接头68连接在油管的最下端下入井内，在距离封隔器上接头4约1米处放慢下放速度，试探鱼顶，与封隔器上接头4插装对接。

2、确认对接并密封良好，即可正式开始注水作业，向油管注水，注入水经防返吐可反洗控制器71的反向凡尔组合52中心孔，推开钢球54（注水凡尔阀）进入注水层64。

3、完成注水停泵，钢球54在弹簧56作用下立即关闭（钢球54归位），封堵住地下水，避免注入水返吐回地面。

4、完成注水后，可直接上提抽脱插装接头68起出注水管柱。

（三）反洗井作业：

1、首次座封可丢手可反洗封隔器70时，座封活塞19移动正好对正反洗入孔，但因井底压力≥油套环空液柱压力，所以可丢手可反洗封隔器70的刃型滑套开关被死死压在密封件上，封住了反洗通道。

2、将注水（反洗）插装接头68连接在油管的最下端下入井内，在距离封隔器上接头4约1米处放慢下放速度，试探鱼顶，与封隔器上接头4插装对接。

    2、确认对接并密封良好后，开泵向油套环空缓慢升压注水，当泵压高于井底压强时，液体从反洗通道入口进入，经过反洗通道，推开反洗刃型平衡活塞42，进入可丢手可反洗封隔器70以下环空洗井，当压强大于防反吐控制器双向凡尔反洗开启设定值时，反洗通道被打开（见图3，钢球54和52反向凡尔共同上移，碟簧50被压缩），形成反洗井循环通道，洗井液通过油套环空—可丢手可反洗封隔器70—防反吐控制器71—油管66返出到地面。

3、完成反洗井停后泵，防反吐控制器的反洗凡尔52、54和封隔器的刃型滑套开关在碟簧和井底压力的作用下自动关闭，重新封堵住地下水，避免返吐回地面。

4、完成反洗井后，可直接上提抽脱插装接头68、起出注水管柱。

（四）测井：

起出上部管柱后，可丢手可反洗封隔器70和防返吐可反洗控制器71封堵了油套环空和油管通道，无需放压排液即可带压向井内下各种测试工具进行测试。

（五）起出装置：

如果需要起出安装在井下的防返吐控制装置，可按如下操作：

1、将专用打捞工具69连接在打捞管柱66的最下端下入井内，当到达距封隔器上接头500mm时停止下放。

2、开泵冲洗鱼顶5分钟。

3、边冲洗边缓慢下放，探鱼顶，下压、对扣、试探上提，注意观察拉力表，吨位超过管柱悬重，说明已经抓获落鱼。

4、继续上提，载荷达到20KN以上，剪断封隔器的解封剪钉11，解封套9上移，解除对解封锁块10的约束，丢手锁块22脱落，解除了全部座封挤压力，上中心管7+下中心管37+下接头47+反洗缸套45+胶筒护圈38+胶筒35+胶筒压圈32+座封缸套20+卡瓦座17+卡瓦13整体下移，解除密封和锚定，（见图2－1，图2－2），即可起钻，取出可丢手可反洗封隔器70和防返吐可反洗控制器71。

以上描述，只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制。

Claims (3)

1. 一种油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统，其特征在于包括顺次连接的可丢手可反洗封隔器（70）、防返吐可反洗控制器（71）；

所述的可丢手可反洗封隔器（70）包括封隔器和与封隔器连接的丢手装置；丢手装置为一管体丢手（2），插装在封隔器的上中心管（7）内并通过丢手锁块（22）与上中心管（7）连接，管体丢手（2）下端内衬有凡尔活塞（24），在凡尔活塞（24）外圆上下端有两道密封圈与上中心管（7）密封，密封圈之间球座上方开有侧孔（3），与封隔器的座封活塞通道联通；管体丢手（2）上端连接有丢手接头（1）并与注水管柱（66）连接； 

所述的防返吐可反洗控制器（71）包括套筒（51），套筒（51）带有上、下接头（48）、（57）；套筒（51）内有双向凡尔组合（52、53、54），双向凡尔组合包括空心中心管（52），中心管（52）下端带阀头，阀头顶在阀座（53）上，中心管（52）下空心口处有密封钢球（54），钢球（54）下有支撑弹簧（56），中心管（52）外套有反洗压力弹簧（50）。

2.按照权利要求1所述的油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统，其特征在于配套有反洗插装接头（68），所述的反洗插装接头（68）包括一段外筒（59），外筒（59）上接上接头（4），外筒（59）内装有多道组合密封件（60），外筒（59）下端端连接有引鞋（61）。

3.按照权利要求1或2所述的油田注水井井下防返吐、可反洗工艺管柱系统，其特征在于配套有专用解封打捞工具（69），专用解封打捞工具（69）包括上接头（72）连接矛杆（74）并用顶丝（73）锁紧防止脱扣，打捞爪（75）套装在矛杆（74）上，矛杆（74）外锥面与打捞爪（75）的内锥面为同一锥度配合，打捞爪（75）的外打捞扣与封隔器丢手接头（1）为同一扣型。