CN204716201U - 一种液控开关滑套 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种液控开关滑套，属于油气井的完井领域。本装置包括液压动力执行机构、控制液压注入及输出机构、流体流量控制机构；液压动力执行机构包括上套筒、下套筒及位于两者之间的活塞端盖，三者的内腔连通形成活塞缸体，活塞在所述活塞缸体内能够沿轴向往复运动；活塞与活塞连杆连接；所述控制液压注入及输出机构包括两个输入接头及与该输入接头连接的液压管线，两个输入接头分别位于所述上套筒上和所述活塞端盖上；所述流体流量控制机构包括位于活塞端盖下方的内滑套以及套在内滑套外面的外滑套，外滑套与所述活塞连杆连接；在所述内滑套上开有至少一个节流孔；当外滑套随活塞在轴向上往复运动时，能够打开或关闭内滑套上的节流孔。
Description
技术领域
本实用新型属于油气井的完井领域，具体涉及一种液控开关滑套，针对水平井、多生产层系井及多分支井实现不动生产管柱从井口控制井下流体生产及注入。
背景技术
井下流体控制工具是井下流体生产及注入的控制工具，包括开关滑套(控制阀)、多位节流滑(控制阀)等。该工具可以用于分段注水、分段压裂以及分段酸化等，关闭高含水层进行控水生产。通过合理的配置各个分段的产液量，控制水气锥进，延缓油井见水气时间，提高油井的整体效益。井下流体控制阀与封隔器配合使用，把水平井水平段或者多分支封隔分段合采，克服油藏模拟的不确定性及找堵水难度大等不利因素，通过地面实时调整不同层段的生产，并可在不采取作业措施的情况下进行重复解堵、压裂等增产措施，从而大幅度提高油气藏的开采速度及最终采收率。
目前的井下流体控制工具可以用于分段注水、分段压裂以及分段酸化等，关闭高含水层进行控水生产，也就是控制井下生产及注入流体的工具，包括开关滑套(控制阀)、多位节流滑(控制阀)等，以及地面预制式的节流嘴型、吼道型流体控制装置等。上述井下工具的目的是通过合理的配置各个分段的产液量，控制水气锥进，延缓油井见水气时间，提高油井的整体效益。井下流体控制阀与封隔器配合使用，把水平井水平段或者多分支封隔分段合采，克服油藏模拟的不确定性及找堵水难度大等不利因素，通过地面实时调整不同层段的生产，并可在不采取作业措施的情况下进行重复解堵、压裂等增产措施，从而大幅度提高油气藏的开采速度及最终采收率。
油气井通过开关滑套进行多分支及水平井分段完井后，在生产过程中，在井下的开关滑套是从传统的钢丝绳投劳开关或连续油管开关作业等措施进行打开或关闭操作，利用相对应的工作筒来实施作业，工作筒的内轮廓与转位工具的外轮廓相匹配。机械式滑套简单、便宜，但需要有机构来动作，即必须在井内下电缆或连续油管，或通过上下震击来打开、关闭。钢丝投劳滑套通过钢丝绳作业，可避免起出及下入井下生产管柱，但依然需要进行井下作业。
流体控制阀主要有开/关型和节流型两类。其中，开/关型流体控制阀的开/关滑套只能在全开或全关位置工作。通常因为经济原因应用于关闭地层流体或关闭枯竭地层或产水量太多的地层；在多产层井，应用于调控某层生产或关闭某个层。目前的开关滑套的打开及关闭控制方式主要包括电力控制及液压控制方式，其中液压控制方式具有控制可靠、不受井深限制及控制力矩大等优点。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种液控开关滑套，一方面，不动管柱及不停产的情况下，实现对井下生产流体的实时控制，实现对井下各井段地层产出液进行控制，关闭高含水层进行控水生产，有效缓解油藏气顶或边底水锥进，降低油井含水率，克服由于油气藏的非均质性及枯竭油气层对该油气井整体产量的不利影响；另一方面，可以实现分段注水、分段压裂及分段酸化解堵等增产措施的流体注入控制。通过研制液控开关滑套，配套其它完井工具，通过地面实时调整不同层段的生产及重复增产措施，减少起下管柱及重复完井等作业措施，减少关停井次数及时间，从而大幅度降低作业及生产费用，提高油气井的单晶产量，从而大幅度提高油气藏的开采速度及最终采收率。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种液控开关滑套，包括液压动力执行机构、控制液压注入及输出机构、流体流量控制机构；
所述液压动力执行机构包括上套筒、下套筒及位于两者之间的活塞端盖，三者的内腔连通形成活塞缸体，活塞在所述活塞缸体内能够沿轴向往复运动；活塞与活塞连杆连接；
所述控制液压注入及输出机构包括两个输入接头及与该输入接头连接的液压管线，两个输入接头分别位于所述上套筒上和所述活塞端盖上；
所述流体流量控制机构包括位于活塞端盖下方的内滑套以及套在内滑套外面的外滑套，外滑套与所述活塞连杆连接；
在所述内滑套上开有至少一个节流孔；当外滑套随活塞在轴向上往复运动时，能够打开或关闭内滑套上的节流孔。
所述内滑套上开有2个及以上的节流孔时，节流孔沿内滑套轴向均匀分布，也可采用其它排布方式。
所述外滑套通过所述下套筒与所述活塞端盖连接，在外滑套和下套筒之间设有O型圈。
所述输入接头为1/4″NPT或者卡套扣。
所述液压管线由地面的控制开关进行控制，与活塞端盖连接的液压管线、活塞缸体、与上套筒连接的液压管线形成U型连接。
所述液压管线的连接头处开有卡槽，与输入接头上的卡箍相互卡紧。
在活塞上设有O型圈，以保证活塞与活塞缸体之间的密封；
在活塞端盖上设有O型圈，以保证活塞端盖和活塞之间的密封；
在外滑套与下套筒之间设有O型圈。
所述内滑套下面连接有下接头，在两者之间设有O型圈。
所述上套筒与上接头连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
流体控制阀是井下流体控制系统的核心工具，在井下工作的环境复杂，根据分段完井后不动管柱进行采油、控水、注水及酸化等措施的需要，务必使该工具尽可能简单可靠。流体控制阀在上缸体的端面处开有2个进液孔，一个是控制阀开启进液孔，另一个是控制阀关闭的公共进液孔，并且通过1/4″NPT接头或卡套接头等金属密封接头进行连接，连接方便、可靠、便于现场施工。通过活塞两端液压的来回注入推动活塞往复运动，同时通过连接外滑套的连杆带动外滑套实现液压孔与工具外界的连通及密闭，实现开关滑套的打开及关闭，液压传递力矩大，克服井下结垢及锈蚀等复杂情况，操控安全、可靠。
本液控开关滑套，在使用液控开关滑套对油井进行分段开采时，可结合油藏数值模拟结果对液控开关滑套上节流孔的开孔大小进行优化设计，可优化每层段的节流压差，从而调整水平井生产剖面。
生产及注入流体节流孔的节流面积及节流压差，可根据具体生产井的油藏模拟结果进行优化，可由单孔组成，也可由多孔组成，多孔的目的是减少或避免单孔节流时，井下生产或注入流体对节流孔的局部冲蚀。
通过研制液控开关滑套，配套其它完井工具，通过地面实时调整不同层段的生产及重复增产措施，减少起下管柱及重复完井等作业措施，减少关停井次数及时间，从而大幅度降低作业及生产费用，提高油气井的单晶产量，从而大幅度提高油气藏的开采速度及最终采收率。
我国石油勘探开发经过五十余年的发展，各地油田均已进入开发中后期，含水大幅度上升，层间矛盾加剧，开发效果越来越差。为了增加产量，实现控水稳油，逐步推广了分层卡堵水、分段完井分段找堵水采油等工艺措施，以改善注水开发效果。在分层、分段采油工艺生产中，其关键技术就是分隔各层的井下流量控制阀门开关。通过研制液控开关滑套，配套其它完井工具，通过地面实时调整不同层段的生产及重复增产措施，减少起下管柱及重复完井等作业措施，减少关停井次数及时间，从而大幅度降低作业及生产费用，提高油气井的单井产量，可广泛应用于国内外常规砂岩油气藏、海上油气藏、碳酸盐及致密油气等，可大幅度提高油气藏的开采速度及最终采收率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
1、下接头，2、O型圈，3、内滑套，4、节流孔，5、外滑套，6、下套筒，7、O型圈，8、活塞连杆，9、O型圈，10、活塞端盖，11、O型圈，12、活塞，13上套筒。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：
井下开关滑套或者流体控制阀是实现单井高产、提高采收率、高效开发油气田的先进技术。本实用新型主要是为了满足国内油田勘探开发的需求，研制一种可在井口或远程控制，结构及操作简单、成本低、可靠性高等的开关滑套(流体控制阀)，从而实现在不动井下生产管柱、实时主动控制井下流体生产及注入的完井工具，可用于油井分段采出、分段注入、可分级控制的开关滑套。
如图1所示，本实用新型的液控开关滑套的结构组成主要包括液压动力执行机构、井下生产或注入流体控制机构、控制液压注入及输出机构三大部分，上接头13、下接头1分别与上部及下部生产管柱通过油管扣连接。各机构组成及功能等发明内容如下所述：
液压动力执行机构：由上部内滑套3、外滑套5及活塞12形成活塞缸体，活塞12在活塞缸体内通过两端注入的液压驱动能够在轴向上进行往复运动；
控制液压注入及输出机构：主要由流体控制阀上套筒13上的1个1/4″NPT(或者是卡套扣)接口及活塞端盖10上的1/4″NPT(或者是卡套扣)接口，并分别连接带有相应连接扣型的1/4″钢制液压管线组成。
流体流量控制机构：主要由开孔并固定的内滑套3(内滑套3与下接头1连接)及可轴向滑动的外滑套5组成(内外滑套之间是孔轴配合)，通过液压动力执行机构带动连接在一起的活塞12、活塞连杆8及与外滑套5(活塞连杆8与外滑套5直扣连接)，在轴向上实现上下运动，实现滑套阀的不同开度的打开或关闭。
通过液压管线由液压泵等液压源对活塞缸体内注入液体，实现对滑套控制机构中活塞12的控制，带动活塞连杆8及外滑套5上下运动，从而实现内滑套3不同开度(根据活塞行程控制，打开和关闭分别停在活塞腔的上下死点)的控制，最终实现对流体流量的控制；
生产及注入流体的节流孔4的节流面积及节流压差，可根据具体生产井的油藏模拟结果进行优化，可由单孔组成，也可由多孔组成，多孔的目的是减少或避免单孔节流时，井下生产或注入流体对节流孔的局部冲蚀。
通过两根液压管线与液控开关滑套的活塞端盖10(1#接口)、上套筒13(2#接口)的1/4″NPT(或者是卡套扣)接口连接1#和2#液压管线，液压管线连接至地面，分别安装控制开关；由此，1#液压管线、开关滑套的活塞腔及2#液压管线即形成U型连接；
(1)需要打开开关滑套时，在地面打开1#和2#液压管线开关，控制液由地面液压泵通过1#液压管线泵入，从开关滑套的活塞端盖10处进入活塞腔下端，推动活塞向上轴向运动，带动活塞连杆8及外滑套5向上轴向运动，内滑套3上的节流孔4与工具外部连通，关闭1#液压管线地面开关，以使节流孔4保持打开位置；
(2)需要关闭开关滑套时，在地面打开1#液压管线开关，控制液由液压泵从2#液压管线泵入，从开关滑套的上套筒13液压接头处进入活塞腔上端，推动活塞12向下轴向运动，带动活塞连杆8及外滑套5向下轴向运动，内滑套3上的节流孔4与工具外部的连通关闭，关闭2#液压管线位于地面的开关，保持节流孔位置保持在关闭状态。
在连接液压控制管线时，液压控制管线连接头处被制成几个卡槽用于卡箍卡紧。连接液压控制管线的1/4″NPT接头自带液压管线卡箍与密封圈将液压管线卡紧并密封。另外，在活塞12上设有O型圈11，以保证活塞与缸体之间的密封，在活塞端盖10和活塞12之间设有O型圈9，在内滑套3与下接头1之间设有O型圈2，在外滑套5与下套筒6之间设有O型圈7。
针对多分支井及水平井开发中，由于储层的非均质性及开采时生产压降漏斗等原因造成水平井底水锥进、分支井中单分支含水升高等因素造成的全井水淹等影响油气井产量的不利因素。本发明研制了一种液压开关滑套，该开关滑套是通过与层段封隔等配套工具配合使用，对水平井分段或多分支井进行分段完井，液控开关滑套在各分段层位，根据油藏模拟结果可进行预制节流孔节流面积，以在各层段产生不同的节流压差，调整产业剖面，实现生产井的均衡排液生产。同时，还可在水平井及多分支井的任意层段处于高含水生产或枯竭时，在地面不动管柱即可进行该层段的关井作业。此外，该液控开关滑套还可以在不进行起下生产管柱的情况下，实现对任意层段或井眼进行重复性的压裂、酸压、注水及调驱等增产措施。该开关滑套主要包括，上套筒、活塞内缸体、活塞连杆及活塞组成的驱动机构，内滑套、外滑套及节流孔组成的井下流体控制机构，通过液压通道从不同位置注入液压，实现驱动机构的轴向运动，带动流体控制机构实现开关滑套的开关。通过研制液控开关滑套，配套其它完井工具，通过地面实时调整不同层段的生产及重复增产措施，减少起下管柱及重复完井等作业措施，减少关停井次数及时间，从而大幅度降低作业及生产费用，提高油气井的单晶产量，从而大幅度提高油气藏的开采速度及最终采收率。
上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (9)
1.一种液控开关滑套，其特征在于：所述液控开关滑套包括液压动力执行机构、控制液压注入及输出机构、流体流量控制机构；
所述液压动力执行机构包括上套筒、下套筒及位于两者之间的活塞端盖，三者的内腔连通形成活塞缸体，活塞在所述活塞缸体内能够沿轴向往复运动；活塞与活塞连杆连接；
所述控制液压注入及输出机构包括两个输入接头及与该输入接头连接的液压管线，两个输入接头分别位于所述上套筒上和所述活塞端盖上；
所述流体流量控制机构包括位于活塞端盖下方的内滑套以及套在内滑套外面的外滑套，外滑套与所述活塞连杆连接；
在所述内滑套上开有至少一个节流孔；当外滑套随活塞在轴向上往复运动时，能够打开或关闭内滑套上的节流孔。
2.根据权利要求1所述的液控开关滑套，其特征在于：所述内滑套上开有2个及以上的节流孔时，节流孔沿内滑套轴向均匀分布。
3.根据权利要求1或2所述的液控开关滑套，其特征在于：所述外滑套通过所述下套筒与所述活塞端盖连接，在外滑套和下套筒之间设有O型圈。
4.根据权利要求3所述的液控开关滑套，其特征在于：所述输入接头为1/4″NPT或者卡套扣。
5.根据权利要求1所述的液控开关滑套，其特征在于：所述液压管线由地面的控制开关进行控制，与活塞端盖连接的液压管线、活塞缸体、与上套筒连接的液压管线形成U型连接。
6.根据权利要求5所述的液控开关滑套，其特征在于：所述液压管线的连接头处开有卡槽，与输入接头上的卡箍相互卡紧。
7.根据权利要求1所述的液控开关滑套，其特征在于：在活塞上设有O型圈，以保证活塞与活塞缸体之间的密封；
在活塞端盖上设有O型圈，以保证活塞端盖和活塞之间的密封；
在外滑套与下套筒之间设有O型圈。
8.根据权利要求1所述的液控开关滑套，其特征在于：所述内滑套下面连接有下接头，在两者之间设有O型圈。
9.根据权利要求1所述的液控开关滑套，其特征在于：所述上套筒与上接头连接。
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Cited By (2)
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| CN109236234A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-18 | 中国海洋石油集团有限公司 | 用于遥控配产控制各油层产量的机械开度阀及其控制方法 |
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|---|---|---|---|
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| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20151021 |
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| CX01 | Expiry of patent term |