CN204591237U - 油井多层开采井下自动换层器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油开采领域，特别涉及一种油井多层开采井下自动换层器。本实用新型以压力作为控制参量来分隔并控制相邻两层的石油的流通情况，其特征在于：由外层筛管、内层筛管、平衡弹簧、锁紧装置、阀芯、轴套、限流片、弹簧柱塞、弹簧、腔体和柱塞等组成，内层筛管和外层筛管组成双层筛管，当内层筛管位于下档位时为打开状态，位于上档位时为关闭状态。本实用新型其安装数量与位置可以与油层的数量与位置相对应，并且不受限制，可实现无需人为操控的自动化控制，扩大采油流量，降低采油能耗，具有结构简单，性能可靠，效果显著等优点。

Description

油井多层开采井下自动换层器

技术领域

本实用新型涉及石油开采领域，特别涉及一种油井多层开采井下自动换层的装置。

背景技术

油井跨油层合采是目前多数油田开采普遍使用的一种方式，然而由于各油层压力、渗透率、油品性质及含水率存在差异，导致各油层之间相互干扰，使得油井生产复杂化。在现有技术中，中国专利申请(公开号CN1389639A，公开日2003年1月8日)“不动管柱换层采油井下管柱及其实施工艺”公开了一种可以实现换层采油的井下管柱及其实施工艺，主要是通过地面向套管环空加压来打开或者关闭换层开关，其缺点是：1.需要采用地面泵车组将环空压力提升高于到井内压力，其工作量大，成本很高，对油管套管的要求很高。2.由于油层压力是波动的，因此环空内最终应达到的压力值也很难确定。3.该管柱仅能实现两个油层分层开采，对于多个油层开采不适用。在中国专利申请(授权公告号CN2761835，授权公告日2006年3月1日)“管控液压换层开关”中也必须使用地面泵车向油套环空加压才能实现换层功能，工作量同样很大。

发明内容

本实用新型的目的是一种提供结构简单，工作可靠的油井多层开采井下自动换层器，克服目前分层采油技术的不足。自动换层器依靠各油层油品压力的差异，实现井下多层采油的自动换层过程。

本实用新型的技术方案是：油井多层开采井下自动换层器，该换层器置于不动管柱上与套管射孔处同深的位置，以压力作为控制参量来分隔并控制相邻两层的石油的流通情况，其特征在于：由外层筛管、内层筛管、平衡弹簧、锁紧装置、阀芯、轴套、限流片、弹簧柱塞、弹簧、腔体和柱塞组成，内层筛管和外层筛管组成双层筛管，当内层筛管位于下档位时为打开状态，位于上档位时为关闭状态。

锁紧装置位于外层筛管与轴套之间，由两个沿油管径向对称分布、头部指向轴线的弹簧柱塞构成，弹簧柱塞由弹簧、柱塞和腔体构成，锁紧装置与阀芯上部的限位环配合，可以使阀芯在档位处锁紧。

平衡弹簧位于阀芯顶端与锁紧装置之间，其型号可根据具体生产需要选择；轴套位于锁紧装置下部，其靠上方设有4个呈对称分布的圆形通孔。

阀芯位于轴套内，其内部中空，下部设有2排共8个对称分布的圆形通孔，下油层石油可由此流入；阀芯肩部与底部分别作为上下油层的压力承受面，阀芯上端设有限位环，限制阀芯的行程，并使得阀芯具有固定的上下档位，阀芯与内层筛管为刚性连接，其运动可带动内层筛管运动。

限流片位于换层器的底端，与阀芯配合作为下层油阀门开关。

本实用新型与现有技术相比具有如下效果：

实现了多油层开采自动换层开采的功能，解决了不同油层的压力及产能规律不同导致的油层间相互干扰问题以及油层合采时各层产量及含水率无法区分与计量的难题。

将压力作为控制参量进行换层开采，实现无需人为操控的自动化控制。

分别设计并组合了两种类型阀门，以实现对不同层油藏开采的油路统一，从而使得采油流量最大化。

采用了锁紧装置和弹簧柱塞，使换向过程仅在两侧压力差增大到高于预设值后进行，也使阀芯换向过程变得更加迅速，有效避免了阀芯在平衡位置的停留。

采用平衡弹簧与阀芯和内层筛管重量相平衡的方式，通过对弹簧劲度系数设计，实现对某一层有针对性的换层开采。

利用阀芯在压力作用下的运动，实现自动开采高压油藏的功能，有效利用地层压力天然能量，使得采油能耗减小。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理纵剖面图。

图2是锁紧装置的原理图。

图3是弹簧柱塞的原理图。

图4是换层器第一个实施例的整体纵剖面构造图。

图5是换层器第一个实施例的双层筛管横截面图。

图6是换层器第二个实施例的整体纵剖面构造图。

图7是换层器第二个实施例的双层筛管横截面图。

图8是本实用新型的安装位置图。

图1中，1.外层筛管、2.内层筛管、3.平衡弹簧、4.锁紧装置、5.阀芯、6.轴套、7.限流片、8.油管、9.射孔后的套管。

图2中，10.弹簧柱塞。

图3中，11.弹簧、12.腔体、13.柱塞。

图8中，14.不动管柱、15.封隔器、16.换层器、17.筛管。

具体实施方式

下面结合附图来对本实用新型作进一步说明：

参见图1，油井多层开采井下自动换层器，自上而下由外层筛管(1)、内层筛管(2)、平衡弹簧(3)、锁紧装置(4)、阀芯(5)、轴套(6)和限流片(7)组成。换层器在不动管柱(8)中的位置如图1所示。换层器上下均为不动管柱(8)，并与两段不动管柱(8)同时下入井内到达指定位置。如图8所示，不动管柱(14)通过封隔器(15)固定在套管(9)上，不动管柱的底部为筛管(17)或单向阀，换层器(16)被安装在相邻两封隔器之间，其可以安装的数量与位置可以与油层的数量与位置相对应，并且不受限制。

如图2所示的锁紧装置(4)，其内部含有两个对称分布的弹簧柱塞(10)，弹簧柱塞(10)由弹簧(11)、腔体(12)和柱塞(13)组成，可以采用不同型号的弹簧柱塞(10)，使换层过程在阀芯(5)两侧压力差高于某个值后进行。

根据不同的生产环境，可以采用不同型号的平衡弹簧(3)，实现对某一层有针对的开采：平衡弹簧(3)劲度系数大则更容易开采上油层，其劲度系数小则更容易开采下油层。

在图4所示实施例一中，换层器的阀芯(5)与内层筛管(2)处于下档位，阀芯(5)中部被锁紧装置(4)锁紧，阀芯(5)底端堵住限流片(7)的限流孔，下油层石油无法继续向上通过该换层器。如图5所示，内层筛管(2)处于下档位，双层筛管处于打开状态，上油层石油得以从双层筛管出进入油管。在此实施例中仅有上油层被开采，其压力不断降低，下油层处于压力恢复状态，压力不断升高。当上油层石油作用在阀芯(5)上部的压力与下油层石油作用在阀芯(5)底端的支持力的差值大于所设定数值时，阀芯(5)会脱离锁紧装置(4)的束缚向下运动并重新被锁紧装置(4)锁紧，达到下档位，完成自动换层开采的过程。

在图6所示实施例二中，换层器的阀芯(5)与内层筛管(2)处于上档位，阀芯(5)中部被锁紧装置(4)锁紧，阀芯(5)底端与限流片(7)的限流孔有一定间距，下油层石油得以从限流孔处向上通过该换层器。如图7所示，内层筛管(2)处于上档位，双层筛管处于关闭状态，上油层石油无法从双层筛管出进入油管。在此实施例中仅有下油层被开采，其压力不断降低，上油层处于压力恢复状态，压力不断升高。当下油层石油作用在阀芯(5)底端的支持力与上油层石油作用在阀芯(5)上部的压力的差值高于所设定数值时，阀芯(5)会脱离锁紧装置(4)的束缚向上运动并重新被锁紧装置(4)锁紧，达到上档位，完成自动换层开采的过程。

Claims (5)

1.油井多层开采井下自动换层器，其特征在于：由外层筛管(1)、内层筛管(2)、平衡弹簧(3)、锁紧装置(4)、阀芯(5)、轴套(6)、限流片(7)、弹簧柱塞(10)、弹簧(11)、腔体(12)和柱塞(13)组成，内层筛管(2)和外层筛管(1)组成双层筛管，当内层筛管(2)位于下档位时为打开状态，位于上档位时为关闭状态。

2.根据权利要求1所述的油井多层开采井下自动换层器，其特征在于：锁紧装置(4)位于外层筛管(1)与轴套(6)之间，由两个沿油管径向对称分布、头部指向轴线的弹簧柱塞(10)构成，弹簧柱塞(10)由弹簧(11)、柱塞(13)和腔体(12)构成，锁紧装置(4)与阀芯(5)上部的限位环配合，可以使阀芯(5)在档位处锁紧。

3.根据权利要求1所述的油井多层开采井下自动换层器，其特征在于：平衡弹簧(3)位于阀芯(5)顶端与锁紧装置(4)之间，其型号可根据具体生产需要选择；轴套(6)位于锁紧装置(4)下部，其靠上方设有4个呈对称分布的圆形通孔。

4.根据权利要求1所述的油井多层开采井下自动换层器，其特征在于：阀芯(5)位于轴套(6)内，其内部中空，下部设有2排共8个对称分布的圆形通孔，阀芯(5)上端设有限位环，阀芯(5)与内层筛管(2)为刚性连接。

5.根据权利要求1所述的油井多层开采井下自动换层器，其特征在于：限流片(7)位于换层器的底端，与阀芯(5)配合作为下层油阀门开关。