CN101139918A - 石油开采井用的分层堵水装置 - Google Patents

Abstract

石油开采井用的分层堵水装置，它涉及的是石油井下开采的技术领域。本发明为了克服现有直推杆形式堵水装置不能实现自锁，而易造成直推杆被自动推开的问题，及因油层中存在大量的泥沙极有可能将浮子卡死而不会因为水、油密度的不同自动上升下降的问题。本发明的壳体(1)内设置有上下贯通的管道(1－1)，电动机(2)、丝杠螺母机构(3)设置在壳体(1)的下空腔(1－5)中，单向阀(4)、凹形弹性垫圈片(5)壳体(1)的上空腔(1－4)中，电动机(2)的转动轴连接丝杠螺母机构(3)，丝杠螺母机构(3)的直线运动端定接单向阀(4)中的堵水球(4－2)。本发明中的阀门的关闭接触充分，能达到完全堵水的目的，并能在打开或关闭状态时均能自锁保持当前状态，它适用于油层和油管间压差低于8MPa的各种环境。

Description

石油开采井用的分层堵水装置

技术领域

本发明涉及的是石油井下开采堵水的技术领域。

背景技术

油田注水驱油开采中后期，主产油层大多是高含水趋势。为了增加产量、提高采收率、实现控水稳油，逐步推广了分层卡堵水及分层采油等措施，而有效的堵水工具成为其中的一大难题和瓶颈。在现有堵水技术中，在专利公开号为CN101012737A，公开日为2007年8月8日的“采油井在生产状态下开关器求产、找水和堵水方法”的专利中公开了一种在生产状态下找水、求产和堵水方法，其核心机械结构采用的是直推杆形式但没有自锁机构，因此，很难满足油层和油管之间较大压差的推动力的需要，若开关器处于长期憋压状态下，内外压差巨大，易造成直推杆被自动推开的问题，以致无法达到堵水的目的。在专利公开号为CN1385594A，公开日为2002年12月18日的“井下智能堵水阀”的专利中公开了一种通过浮子在水和油中因浮力不同而自动堵水的方法，其不足之处是油层中存在大量的泥沙极有可能将浮子卡死而不会因为水、油密度的不同自动上升下降，此外，层与层之间存在相互渗透等问题，无法实现分层开采。因此，该结构虽然简单，但可靠性较差，对油层环境要求极高，实用性不强。

发明内容

本发明是为了克服现有直推杆形式堵水装置不能实现自锁，很难满足油层和油管之间较大压差的推动力的需要，而易造成直推杆被自动推开的问题，及因油层中存在大量的泥沙极有可能将浮子卡死而不会因为水、油密度的不同自动上升下降，此外，层与层之间存在相互渗透的问题，而存在无法实现分层开采的问题。进而提出了一种石油开采井用的分层堵水装置。

本发明由壳体1、电动机2、丝杠螺母机构3、单向阀4、凹形弹性垫圈片5组成；壳体1内设置有上下贯通的管道1-1，管道1-1上端设置有上接口1-2，管道1-1的下端设置有下接口1-3，壳体1的一侧壁中设置有上空腔1-4和下空腔1-5，上空腔1-4通过圆孔1-7与下空腔1-5连通；空腔1-4的上顶部与壳体1的外圆面之间开有通孔1-6，单向阀4由推杆套4-1、堵水球4-2组成；推杆套4-1内中部的圆面一周上设置有与堵水球4-2曲率相同的凸台4-3，堵水球4-2滑动连接在推杆套4-1内部；单向阀4的外圆壁与壳体1的上空腔1-4上部的内圆壁面滑动连接，单向阀4上部的进口端面通过凹形弹性垫圈片5与上空腔1-4上部通孔1-6的端口面相顶接，壳体1的上空腔1-4的内壁与壳体1内圆面之间开有通孔1-8，通孔1-8位置设置在单向阀4的出口4-4处；丝杠螺母机构3由丝杠3-1、方头套筒螺母3-2组成；丝杠3-1的外螺纹端与方头套筒螺母3-2的内螺纹端螺纹连接；丝杠螺母机构3设置在壳体1的下空腔1-5的上部方孔中且与壳体1滑动配合，电动机2设置在壳体1的下空腔1-5的下部中，丝杠螺母机构3中的方头套筒螺母3-2的圆杆端滑动穿过壳体1中的圆孔1-7后顶接在单向阀4中的推杆套4-1中的堵水球4-2上，丝杠螺母机构3中的丝杠3-1的转轴端与电动机2的转轴同轴连接。

本发明中的阀门的关闭接触充分，能达到完全堵水的目的，并能在打开或关闭状态时自锁保持当前状态，它适用于油层和油管间压差低于8MPa的各种环境。并具有造价低廉、结构简单的优点。因凹形弹性垫圈片具有反弹作用，使得阀门在关闭时接触充分紧密。

附图说明

图1是本发明中阀门关闭时的整体结构示意图，图2是图1中a处放大结构示意图，图3是本发明中阀门打开时的整体结构示意图，图4是本发明在具体应用时的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图3说明本实施方式，本实施方式由壳体1、电动机2、丝杠螺母机构3、单向阀4、凹形弹性垫圈片5组成；

壳体1内设置有上下贯通的管道1-1，管道1-1上端设置有上接口1-2，管道1-1的下端设置有下接口1-3，壳体1的一侧壁中设置有上空腔1-4和下空腔1-5，上空腔1-4通过圆孔1-7与下空腔1-5连通；空腔1-4的上顶部与壳体1的外圆面之间开有通孔1-6，单向阀4由推杆套4-1、堵水球4-2组成；推杆套4-1内中部的圆面一周上设置有与堵水球4-2曲率相同的凸台4-3，堵水球4-2滑动连接在推杆套4-1内部；单向阀4的外圆壁与壳体1的上空腔1-4上部的内圆壁面滑动连接，单向阀4上部的进口端面通过凹形弹性垫圈片5与上空腔1-4上部通孔1-6的端口面相顶接，壳体1的上空腔1-4的内壁与壳体1内圆面之间开有通孔1-8，通孔1-8位置设置在单向阀4的出口4-4处；丝杠螺母机构3由丝杠3-1、方头套筒螺母3-2组成；丝杠3-1的外螺纹端与方头套筒螺母3-2的内螺纹端螺纹连接；丝杠螺母机构3设置在壳体1的下空腔1-5的上部方孔中且与壳体1滑动配合，电动机2设置在壳体1的下空腔1-5的下部中，丝杠螺母机构3中的方头套筒螺母3-2的圆杆端滑动穿过壳体1中的圆孔1-7后顶接在单向阀4中的推杆套4-1中的堵水球4-2上，丝杠螺母机构3中的丝杠3-1的转轴端与电动机2的转轴同轴连接。壳体1的侧壁上设置有上下贯通的穿线管道6。

工作原理：结合图4说明，生产时，根据油层的数量，先用油管A将丢手接头B和一定数量的井下堵水器C、通信电缆D、封隔器E串联在一起(如图1)，下入需要找水、堵水的油井中，其中井下堵水器C和封隔器E的数量与该油井所分的层数相同，并放在各层的射孔段，封隔器C置于各层的射孔段的两端。然后地面用高压泵车打压使封隔器E坐封并投球使丢手接头B以上的油管与之脱离后，再将抽油机F与油管A连接下至相应的位置。

其具体工作过程是：地面控制器G发出开关阀的指令信号，此信号通过电缆传到堵水器C中，堵水器C中的驱动控制电路驱动电动机2转动工作，驱动丝杠螺母机构3中的丝杠3-1旋转，而电动机2的旋转运动转换为直线运动，方头套筒螺母3-2推动单向阀4中的堵水球4-1顶接在推杆套4-1内部凸台4-3上并将凹形弹性垫圈片5压平，阀门关闭，使直流电动机2发生堵转，工作电流迅速增大，当堵转电流达到预先设定值时，将停止供电，阀门关闭信号迅速反馈到井上地面控制器G中，相反在阀门打开时，电动机2反转，方头套筒螺母3-2、堵水球4-1回位、凹形弹性垫圈片5恢复原形状，阀门完全打开时电动机2同样会发生堵转，并停止供电，井上地面控制器G也会接收到此信息，而能实现超远程的监控。所述控制器G、电流检测装置用现有技术手段即可。

井下堵水器C的密封方式采取动密封与静密封相结合的方式，壳体1可分解成三段，然后由中心管将三段串接，以方便内部零件安装，每段的结合点采用静密封实现，丝杠螺母机构3做往复运动段采用动密封实现，以防油、水等进入污染电动机2及其它电路部分中。

Claims (2)

1.石油开采井用的分层堵水装置，它由壳体(1)、电动机(2)、丝杠螺母机构(3)、单向阀(4)、凹形弹性垫圈片(5)组成；

其特征在于壳体(1)内设置有上下贯通的管道(1-1)，管道(1-1)上端设置有上接口(1-2)，管道(1-1)的下端设置有下接口(1-3)，壳体(1)的一侧壁中设置有上空腔(1-4)和下空腔(1-5)，上空腔(1-4)通过圆孔(1-7)与下空腔(1-5)连通；空腔(1-4)的上顶部与壳体(1)的外圆面之间开有通孔(1-6)，单向阀(4)由推杆套(4-1)、堵水球(4-2)组成；推杆套(4-1)内中部的圆面一周上设置有与堵水球(4-2)曲率相同的凸台(4-3)，堵水球(4-2)滑动连接在推杆套(4-1)内部；单向阀(4)的外圆壁与壳体(1)的上空腔(1-4)上部的内圆壁面滑动连接，单向阀(4)上部的进口端面通过凹形弹性垫圈片(5)与上空腔(1-4)上部通孔(1-6)的端口面相顶接，壳体(1)的上空腔(1-4)的内壁与壳体(1)内圆面之间开有通孔(1-8)，通孔(1-8)位置设置在单向阀(4)的出口(4-4)处；丝杠螺母机构(3)由丝杠(3-1)、方头套筒螺母(3-2)组成；丝杠(3-1)的外螺纹端与方头套筒螺母(3-2)的内螺纹端螺纹连接；丝杠螺母机构(3)设置在壳体(1)的下空腔(1-5)的上部方孔中且与壳体(1)滑动配合，电动机(2)设置在壳体(1)的下空腔(1-5)的下部中，丝杠螺母机构(3)中的方头套筒螺母(3-2)的圆杆端滑动穿过壳体(1)中的圆孔(1-7)后顶接在单向阀(4)中的推杆套(4-1)中的堵水球(4-2)上，丝杠螺母机构(3)中的丝杠(3-1)的转轴端与电动机(2)的转轴同轴连接。

2.根据权利要求1所述的石油开采井用的分层堵水装置，其特征在于所述壳体(1)的侧壁上设置有上下贯通的穿线管道(6)。

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