一种开关控制的油井控水工具

摘要

本发明公开一种开关控制的油井控水工具，包括中心管，所述中心管上套接有阀体，所述阀体上设有与内腔相通的单流阀；与所述中心管一端相连的流量控制管，所述流量控制管的外周壁上设有流量控制活塞、复位弹簧；套接在所述流量控制管上的下短节；以及两端分别与阀体、下短节连接的上短节；其中，所述单流阀、所述阀体与中心管之间形成第一流道，所述流量控制管通过所述流量控制活塞与第一流道相连通。本发明在水平井或直井开采过程中，因储层段产水，油井开采效率下降，而接入在控水管柱上的关键工具‑控水开关，它结合找水的结果，针对性对目的层进行封堵，实现有效控水，实现油井稳产的目的。

权利要求

1.一种开关控制的油井控水工具，其特征在于，包括：

中心管(1)，所述中心管(1)上套接有阀体(2)，所述阀体(2)上设有与内腔相通的单流阀(3)；

与所述中心管(1)一端相连的流量控制管(7)，所述流量控制管(7)的外周壁上设有流量控制活塞(4)和复位弹簧(8)；

套接在所述流量控制管(7)上的下短节(6)，所述复位弹簧(8)一端压在所述下短节(6)内，另一端顶在所述流量控制活塞(4)的端面上；以及两端分别与阀体(2)、下短节(6)连接的上短节(5)；

其中，所述单流阀(3)、所述阀体(2)与中心管(1)之间形成第一流道，所述流量控制管(7)通过所述流量控制活塞(4)与第一流道相连通；

所述流量控制活塞(4)上端设有通孔(9)，下端径向设有圆形导向销；所述流量控制管(7)上端设有孔眼组，下端设有轨迹槽，所述圆形导向销可在所述轨迹槽内上下运动，每上下运动一次，就可改变一次流量控制活塞(4)轴向距离以及转动流量控制活塞(4)，进而使得通孔(9)与不同的孔眼组连通。

2.根据权利要求1所述的一种开关控制的油井控水工具，其特征在于，所述孔眼组包括大孔组、盲孔组、小孔组。

3.根据权利要求1所述的一种开关控制的油井控水工具，其特征在于，所述单流阀(3)螺纹连接在所述阀体(2)上。

4.根据权利要求1所述的一种开关控制的油井控水工具，其特征在于，所述上短节(5)两端分别与阀体(2)、下短节(6)螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种开关控制的油井控水工具，其特征在于，所述中心管(1)与阀体(2)之间、流量控制管(7)与流量控制活塞(4)之间、流量控制活塞(4)与上短节(5)之间、下短节(6)与流量控制管(7)之间均设有密封圈。

说明书

一种开关控制的油井控水工具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种开关控制的油井控水工具，属于油田开发技术领域。

背景技术

[0002] 目前，水平井开采技术已经在油田广泛运用，水平井在地层非均质性、底水和边水锥进等因素的影响下，导致容易出现油井含水率快速上升，从而造成油井无水采油期减短及油井寿命缩短。智能控水阀是一种有效的控水技术方法，它能均衡油井产液剖面，限制油井水产出。但在应用中心管控水方法前段的过程中，智能控水阀只能增加水的过阀压降，限制水的流动，并不能完全控制产水点的产出，控水的效果有限。随着油井的生产，水平井中的某些井段含水率高达80％以上，严重影响油井的正常生产。

[0003] 因此，结合水平井找水的结果，针对性的对储层产水段进行封堵，发明设计一种开关控制的油井控水工具及方法，对于增强控水效果，降低作业成本、提高单井产量、增加油井开采效益具有非常重要的意义。

发明内容

[0004] 本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种开关控制的油井控水工具。

[0005] 本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种开关控制的油井控水工具，包括中心管，所述中心管上套接有阀体，所述阀体上设有与内腔相通的单流阀；与所述中心管一端相连的流量控制管，所述流量控制管的外周壁上设有流量控制活塞、复位弹簧；套接在所述流量控制管上的下短节，所述复位弹簧一端压在所述下短节内，另一端顶在所述流量控制活塞的端面上；以及两端分别与阀体、下短节连接的上短节；其中，所述单流阀、所述阀体与中心管之间形成第一流道，所述流量控制管通过所述流量控制活塞与第一流道相连通。

[0006] 进一步的技术方案是，所述流量控制活塞上端设有通孔，下端径向设有圆形导向销；所述流量控制管上端设有孔眼组，下端设有轨道槽，所述圆形导向销可在所述轨迹槽内上下运动，每上下运动一次，就可改变一次流量控制活塞径向方向和轴向距离，进而使得通孔与不同的孔眼组连通。

[0007] 进一步的技术方案是，所述孔眼组包括大孔组、盲孔组、小孔组。

[0008] 进一步的技术方案是，所述单流阀螺纹连接在所述阀体上。

[0009] 进一步的技术方案是，所述上短节两端分别与阀体、下短节螺纹连接。

[0010] 进一步的技术方案是，所述中心管与阀体之间、流量控制管与流量控制活塞之间、流量控制活塞与上短节之间、下短节与流量控制管之间均设有密封圈。

[0011] 本发明具有以下有益效果：本发明在水平井或直井开采过程中，因储层段产水，油井开采效率下降，而接入在控水管柱上的关键工具-控水开关，它结合找水的结果，针对性对目的层进行封堵，实现有效控水，实现油井稳产的目的。

附图说明

[0012] 图1是本发明的结构示意图；

[0013] 图2是实施例中流量控制管的结构示意图；

[0014] 图3是实施例中轨迹槽的平面展开图。

具体实施方式

[0015] 下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。

[0016] 实施例1

[0017] 如图1所示，本发明的一种开关控制的油井控水工具，包括中心管1，所述中心管1上套接有阀体2，所述阀体2上设有与内腔相通的单流阀3；与所述中心管1一端相连的流量控制管7，所述流量控制管7的外周壁上设有流量控制活塞4、复位弹簧8；套接在所述流量控制管7上的下短节6，所述复位弹簧8一端压在所述下短节6内，另一端顶在所述流量控制活塞4的端面上；以及两端分别与阀体2、下短节6连接的上短节5；其中，所述单流阀3、所述阀体2与中心管1之间形成第一流道，所述流量控制管7通过所述流量控制活塞4与第一流道相连通。

[0018] 其中所述流量控制活塞4上端设有通孔9，下端径向设有圆形导向销；所述流量控制管7上端设有孔眼组，下端设有轨道槽，所述圆形导向销可在所述轨迹槽内上下运动，每上下运动一次，就可改变一次流量控制活塞4径向方向和轴向距离，进而使得通孔9与不同的孔眼组连通。其中孔眼组包括大孔组、盲孔组、小孔组；当通孔9与大孔组连通时，此时为大流量进水状态，即为“1挡”；挡通孔9与盲孔组相对时，此时为工具断水状态，即为“2挡”；当通孔9与小孔组连通时，此时为小流量进入状态，即为“3挡”。

[0019] 如图3所示，轨迹槽分为上下两部分，上部为定位部分，下部为滑动部分，其中定位部分包括三个不同高度的定位槽，相邻定位槽之间均有滑动斜面；滑动部分由多个滑动槽组成，滑动槽的槽底部对应在定位部分的滑动斜面。这样圆形导向销径向插入在定位槽内，当流量控制活塞4受到轴向力作用时，流量控制活塞4在流量控制管7上轴向运动，即使得圆形导向销在轨迹槽内由定位部分移动到滑动部分的滑动槽内，当轴向力消失后，流量控制活塞4由于复位弹簧8的作用复位，使得圆形导向销又从轨迹槽内的滑动槽移动到定位部分，由于滑动槽对应着定位部分的滑动斜面，即得圆形导向销移动到滑动斜面，再由于滑动斜面的斜面作用，使得圆形导向销最后移动到高度低一级的定位槽内，完成换挡过程。

[0020] 本发明的控水工具在使用时，开关工具当确定层段的出水位置。设完井段设有三个开关工具，每个开关工具工作压力不同，压力动作设定值从上至下分别为P1、P2、P3，且P1>P2>P3，单位为MPa，每段开关工具具有三种工作制度，即在“1档—2档—3档”中循环，且2档为盲孔状态，既“关闭”。下井时整个管柱中的三个开关工具都处于“1档”的状态，现在分别说明需要关闭三个档位开关工具工作步骤；

[0021] 第一步：关闭第1段开关工具

[0022] 现假设第1段含水率很高，接近80％以上，只需要将第1档的开关工具关闭，关闭流程如下：首先泵压至P1并泄压，只有的开关工具第1档动作，第2-3档开关工具不做动作，完成第1段开关工具的关闭，第1段不再产液。开关工具的状态如(表1)所示。

[0023] 第二步：关闭第2段开关工具

[0024] 当第2段含水率高，需要关闭时，操作“关闭”流程如下：第1次泵注压力至P2并泄压，第1-2段开关工具做动作，由“1档”变为“2档”，第3段开关工具不做动作，保持“1档”位置；第2次泵注压力至P1并泄压，第1段开关工具做动作，由“2档”变为“3档”，第2-3段开关短节不做动作，保持“2档”和“1档”位置；第3次泵注压力至P1并泄压，第1段开关工具做动作，由“3档”变为“1档”，第2-3段开关工具不做动作，完成第2段开关工具的关闭。压力脉冲后，开关工具状态压力如(表2)所示。

[0025] 第三步：关闭第3档开关工具

[0026] 当第3段含水率较高，需要关闭第3段时，关闭流程如下；第1次泵注压力至P3并泄压，第1-3段开关工具做动作，全部由“1档”变为“2档”；第2次泵压至P2并泄压，第1-2段开关工具做动作，由“2档”变为“3档”，第3段开关工具不做动作，保持“2档”；第3次泵压至P2并泄压，第1-2段开关工具做动作，由“3档”变为“1档”，第3段开关工具不做动作，完成第3段开关工具的关闭。压力脉冲后，开关工具状态压力如(表3)所示。

[0027] 表1关闭第1段开关工具流程

[0028] 开泵次数 设定压力(MPa) 上段 中段 下段0 / 档 1档 1档
1 P1 2档 1档 1档

[0029] 表2关闭第2段开关短节流程

[0030]开泵次数 设定压力MPa 上段 中段 下段
0 / 1档 1档 1档
1 P2 2档 2档 1档
2 P1 3档 2档 1档
3 P1 1档 2档 1档

[0031] 表3关闭第3段开关工具流程

[0032] 开泵次数 设定压力MPa 上段 中段 下段0 / 1档 1档 1档
1 P3 2档 2档 2档
2 P2 3档 3档 2档
3 P2 1档 1档 2档

[0033] 例如某井，开关工具中，若井筒流体密度为1.06g/cm3，第1段开关井口打压9MPa；第2段开关井口打压6MPa；第3段开关井口打压3MPa，详见表4。

[0034] 表4开关压力表

[0035]

[0036]

[0037] 如图1所示，在本实施例中为了实现单流阀3的有效固定，因此，所述单流阀3螺纹连接在所述阀体2上。

[0038] 如图1所示，在本实施例中为了便于安装与拆卸，优选的实施方式是所述上短节5两端分别与阀体2、下短节6螺纹连接。

[0039] 如图1所示，在本实施例中通过憋压与泄压来实现流量控制活塞4的旋转，因此，优选的是，所述中心管1与阀体2之间、流量控制管7与流量控制活塞4之间、流量控制活塞4与上短节5之间、下短节6与流量控制管7之间均设有密封圈。

[0040] 以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。