CN107165606B - 上层高压负压分采装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种上层高压负压分采装置，包括主体，自主体顶面开设的第一偏心通孔和第二偏心通孔与自主体底面开设有中心通孔连通；阀座和球阀分别设置在第一偏心通孔顶端端部和第一偏心通孔与中心通孔连通处，且第一偏心通孔和第二偏心通孔之间开设的连通孔开设在球阀上方；喉管插装在第二偏心通孔底部，喉管底端内径增大并设置有喷头，使喉管的中心孔道、第二偏心通孔和喷头的中心孔道依次；压帽设置在主体下侧内壁上，自压帽顶面开设的第三偏心通孔和第四偏心通孔，第四偏心通孔与主体下侧侧壁上开设的过流孔连通；该上层高压负压分采装置最大限度提高了低压区流体的通过能力，增大了工具层间压差的适用范围，大幅提高采收率。
Description
技术领域
本发明涉及油田开发技术领域，特别涉及一种上层高压负压分采装置。
背景技术
随着油田开发时间的推移，大部分油井已进入高采出阶段，提高采收率难度逐年加大，措施难度不断增加。在近年的油田开发过程中，主要以单层开采或多层合采为主。在多层合采后，有些油井的产量并没有意料之中的增长，甚至还出现产量负增长的极端情况。通常原有的开采层和新射开层之间的层间压差高达5MPa以上，层间矛盾十分突出，导致多层开采后，出现了高压层向低压层倒灌的现象，严重影响了开采效果，而国内外能够有效解决该问题的工艺研究较少。
现有解决该技术的方法即在生产井中，将丢手、封隔器及分层采油器配合使用，封隔器封隔地层后，采用类射流泵原理，利用采油时高压液层经过分层采油器内部喷射装置形成负压区域，诱吸低压层，同时设置双单流阀，防止高压流体向低压区域的倒灌。但现有设备存在结构复杂，产生负压较小，且低压区流体通道尺寸较小，适应层间压差较小(多为1MPa以内)的问题，在层间压差较大的情况下，会对低压层造成封堵，适用范围受限，不能满足现有需求，未能在油田进行广泛应用。因此，亟需一种新型的负压分采装置，能够增大低压区流体通道，提高其适应层间压差范围，满足分层合采需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够弥补现有装置负压范围小、低压区流体通道小、适用范围有限等不足的上层高压负压分采装置。
为此，本发明技术方案如下：
一种上层高压负压分采装置，包括主体和设置在主体内的喉管、喷头、压帽、球阀和阀座；其中，
自所述主体顶面沿轴向分别开设有第一偏心通孔和第二偏心通孔，自所述主体底面开设有中心通孔；所述第一偏心通孔和所述第二偏心通孔分别与所述中心通孔形成连通；所述主体下侧侧壁上开设有一过流孔；
所述阀座设置并封堵在所述第一偏心通孔顶端端部；所述球阀设置并封堵在所述第一偏心通孔与所述中心通孔连通处；所述第一偏心通孔和所述第二偏心通孔之间沿径向开设有连通孔，且所述连通孔邻近所述球阀开设并位于所述球阀上方；设置在第一偏心通孔内的阀座和球阀形成该装置的单流控制阀门，使得高压层液体不会倒灌入低压层；
所述喉管顶端插装并固定在所述第二偏心通孔底部，使所述喉管中心开设的小尺寸孔道与所述第二偏心通孔形成连通；所述喉管底端内径增大，所述喷头顶端套装在所述喉管底端内侧，使所述喉管的小尺寸孔道与喷头中心开设的大尺寸孔道连通；
压帽套装在并固定在所述主体下侧内壁上；自所述压帽顶面分别开设有第三偏心通孔和第四偏心通孔，所述第三偏心通孔沿轴向开设，所述第四偏心通孔为与所述过流孔形成连通的直角通孔；所述第三偏心通孔和所述第四偏心通孔分别与所述第一偏心通孔和所述第二偏心通孔一一对应设置，使所述喷头底端套装在所述第四偏心通孔顶端内侧，并使所述喷头的大尺寸孔道与所述第四偏心通孔形成连通。
进一步地，该上层高压负压分采装置还包括上接头、连接筒和下接头；所述上接头、所述主体、所述连接筒和所述下接头依次螺纹连接。其中，连接筒用于延长低压液体在装置内的流动路径。
进一步地，所述第二偏心通孔与所述喉管的连通处的内壁逐渐收缩加工为锥形，且锥形底端端部内径与所述喉管的小尺寸孔道内径一致，防止高压流体自第二偏心通孔进入喉管的小尺寸孔道中时发生扰流。
进一步地，所述喷头中心开设的大尺寸孔道上侧内壁自下而上逐渐收缩为锥形，且锥形顶端端部内径与所述喉管的小尺寸孔道内径一致，防止喉管的小尺寸孔道内的急流流体进入喷头的大尺寸孔道内时发生扰流。
进一步地，所述阀座与所述第一偏心通孔内壁之间形成密封；所述第二偏心通孔底端内壁与所述喉管顶端外壁之间形成密封；所述喉管底端内壁与所述喷嘴顶端外壁之间形成密封；所述喷嘴底端外壁与所述第四偏心通孔内壁之间形成密封；所述压帽顶端外壁和底端外壁分别与所述主体内壁之间形成密封。
进一步地，所述上接头与所述本体之间密封连接；所述下接头与所述连接筒之间密封连接。
该上层高压负压分采装置解决了一直困扰石油开采中的层间矛盾问，避免多层开采中层间压差导致高压层向低压层倒灌，实现多层共同开采。与现有技术相比，该装置结构简单合理，其通过采用单一单流阀，最大限度提高了低压区流体的通过能力，增大了工具层间压差的适用范围，满足大多数油井开采的需求，大幅提高采收率，能具有较高的应用价值和广阔的推广前景。
附图说明
图1为本发明的上层高压负压分采装置的结构示意图；
图2为本发明的上层高压负压分采装置的主体的结构示意图；
图3为本发明的上层高压负压分采装置的压帽的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
如图1所示，该上层高压负压分采装置包括自上而下依次螺纹连接的上接头1、主体2、连接筒9和下接头6；主体2内侧设置有喉管3、喷头4、压帽5、球阀7和阀座8。
如图2所示，主体2为一圆柱体结构，且自主体2顶面沿轴向分别开设有第一偏心通孔201和第二偏心通孔202，自主体2底面开设有中心通孔203；第一偏心通孔201和第二偏心通孔202分别与中心通孔203形成连通；在主体2下侧侧壁上还开设有一过流孔10。
阀座8设置在第一偏心通孔201顶端端部内侧且与第一偏心通孔201内壁螺纹连接固定；具体地，阀座8为圆柱形结构，其外径与第一偏心通孔201内径相适应，且顶端设有环形凸缘，第一偏心通孔201顶端内壁向内凹陷形成有一与阀座8顶端环形凸缘相适应的第一环形台阶，使阀座8插装在第一偏心通孔201内且环形凸缘压配在第一偏心通孔201内壁的第一环形台阶上；另外，通过设置在阀座8环形凸缘外壁和第一偏心通孔201内壁之间的双道密封圈，使阀座8完全封堵在第一偏心通孔201顶端端部。
球阀7为一圆形球体，其设置在第一偏心通孔201底部；具体地，第一偏心通孔201底端(即与中心通孔203的连通处)加工为与球阀7形状相适应的圆形凹面，使球阀7压配在圆形凹面上，实现封堵第一偏心通孔201与中心通孔203之间的连通通道；第一偏心通孔201和第二偏心通孔202之间沿径向开设有连通孔204，且连通孔204邻近球阀7开设并位于球阀7上方，使球阀7在压差作用下被推动上移，打开中心通孔203与第二偏心通孔202之间的连通通道，实现稳压。
喉管3为圆柱形结构，其上部外径小于下部外径，自喉管3顶端中心处沿轴向向下开设有一小尺寸孔道；第二偏心通孔202底端内壁向内凸起使喉管3顶端插装在第二偏心通孔202底端，使第二偏心通孔202与喉管3的小尺寸孔道形成连通，为防止发生扰流，第二偏心通孔202与喉管3的连通处的内壁逐渐收缩加工为锥形，且锥形底端端部内径与喉管3的小尺寸孔道内径一致；同样，为保证密封性，喉管3的顶端外壁和第二偏心通孔202底端内壁之间通过设置有两道密封圈形成密封。
喉管3底端内壁内径增大，使喷头4顶端套装在喉管3底端内侧并螺纹连接固定，使第二偏心通孔202、喉管3的小尺寸孔道和喷头4的大尺寸孔道之间形成连通；；具体地，喷头4中心开设有大尺寸孔道，且大尺寸孔道的上侧内壁自下而上逐渐收缩为锥形，且锥形顶端端部内径与喉管3的小尺寸孔道内径一致，防止发生扰流；同样，为保证密封性，喉管3底端内壁与喷嘴4顶端外壁之间通过设置有两道密封圈形成密封。
压帽5套装在并固定在主体2下侧内壁上；具体地，主体2下侧内壁向内凹陷形成有第二环形台阶，使圆柱形压帽5套装在主体2内侧且顶端抵在第二环形台阶的下端面上、底端压配在连接筒9的顶面上；如图3所示，自压帽5顶面分别开设有第三偏心通孔501和第四偏心通孔502；第三偏心通孔501为一沿轴向开设的通孔，且第一偏心通孔201和第三偏心通孔501的中轴线重合，使中心通孔203与连接筒9形成连通；第四偏心通孔502为一与过流孔10形成连通的直角通孔，即第四偏心通孔502由自压帽5顶面沿轴向向下开设的轴向孔和自邻近过流孔10的压帽5侧壁上开设在径向孔构成；第二偏心通孔202和第四偏心通孔502的中轴线重合，且在第四偏心通孔502内壁上设有环形台阶，使喷嘴4底端插装在第四偏心通孔502顶端内侧，且喷嘴4的底端压配在第四偏心通孔502内壁的环形台阶上端面上，喷头4的大尺寸孔道、第四偏心通孔502和过流孔10之间形成连通；同样，为保证密封性，压帽5顶端外壁和底端外壁分别与主体2内壁之间通过设置有两道密封圈形成密封；所述喷嘴4底端外壁与压帽5的第四偏心通孔502内壁之间通过设置有两道密封圈形成密封。
此外，在上接头1与本体2之间，以及下接头6与连接筒9之间均通过设置有两道密封圈形成密封。
其中，第二偏心通孔202的内径＞喷嘴4的大内径孔道的内径＞喉管3的小内径孔道的内径，且第二偏心通孔202的内径和喷嘴4的大内径孔道的内径均远大于喉管3的小内径孔道的内径,使自第二偏心通孔202进入喉管3的小内径孔道的液体形成急流，流速和液压迅速增大，而自喉管3的小内径孔道出来再进入喷嘴4的大内径孔道内的液体，虽然流速不变但液压瞬间释放降低且低于下层低压液体的液压，该低压流体通过过流孔10流出并与下层低压液体汇合。
使用时，该上层高压负压分采装置设置在管柱末端，上部与排液泵相连,并下放至两地层中间位置。
该上层高压负压分采装置的工作原理如下：
当开采的上下两个地层流体存在层间压差，且上层为高压区，下层为低压区的情况下，将该上层高压负压分采装置，下放至高压层及低压层中间位置；此时，上层的高压液体通过第四偏心通孔502进入装置，依次流经喷嘴4的大内径孔道、喉管3的小内径孔道、第二偏心通孔202、主体2顶端，从上接头1排出，其中，当上层高压液体进入喉管3的小内径孔道中时，由于小内径孔道的内径远小于第二偏心通孔202的内径，导致高压液体在喉管3的小内径孔道中形成急流，其流速和液压均大于上层的高压液体的流速和液压；而由于喷嘴4的大内径孔道远大于喉管3的小内径孔道，使喉管3内的急流的压力得到释放，进入主体2的大内径孔道的液体流速不变压力瞬间变低且低于下层低压液体，并形成一个负压区；该负压作用使球阀7向上移动，打开第三通孔203、第一偏心通孔201、连通孔204和第二偏心通孔202之间形成的低压区流体通道，对低压层形成诱吸，使下层低压液体自下接头6进入装置内，并依次流经连接筒9、第三偏心通孔501、中心通孔203、第一偏心通孔201、连通孔204，最终与第二偏心通孔202内的高压流体汇合，使上层高压液体和下层低压液体在该装置内形成稳定的流通，避免上、下层之间压差导致高压层向低压层倒灌，从上接头1排出。
其中，由于设置在第一偏心通孔内的阀座球阀形成该装置的单流控制阀门，可以有效对低压区流体通道进行封堵，使高压层液体不会倒灌入低压层，实现上层高压层和下层低压层的双层共同开采。同时，该装置的结构设计使其内部能够产生＞5Mpa的负压，以适应0～5MPa的层间压差。
综上所述，该上层高压负压分采装置解决油井中上下层压力不平衡的两层共同开采难题，实现两层以上的多层同时开采，充分利用高层区能量，提高采收率。
Claims (6)
1.一种上层高压负压分采装置，其特征在于，包括主体(2)和设置在主体(2)内的喉管(3)、喷头(4)、压帽(5)、球阀(7)和阀座(8)；其中，
自所述主体(2)顶面沿轴向分别开设有第一偏心通孔(201)和第二偏心通孔(202)，自所述主体(2)底面开设有中心通孔(203)；所述第一偏心通孔(201)和所述第二偏心通孔(202)分别与所述中心通孔(203)形成连通；所述主体(2)下侧侧壁上开设有一过流孔(10)；
所述阀座(8)设置并封堵在所述第一偏心通孔(201)顶端端部；所述球阀(7)设置并封堵在所述第一偏心通孔(201)与所述中心通孔(203)连通处；所述第一偏心通孔(201)和所述第二偏心通孔(202)之间沿径向开设有连通孔(204)，且所述连通孔(204)邻近所述球阀(7)开设并位于所述球阀(7)上方；
所述喉管(3)顶端插装并固定在所述第二偏心通孔(202)底部，使所述喉管(3)中心开设的小尺寸孔道与所述第二偏心通孔(202)形成连通；所述喉管(3)底端内径增大，所述喷头(4)顶端套装在所述喉管(3)底端内侧，使所述喉管(3)的小尺寸孔道与喷头(4)中心开设的大尺寸孔道连通；
压帽(5)套装在并固定在所述主体(2)下侧内壁上；自所述压帽(5)顶面分别开设有第三偏心通孔(501)和第四偏心通孔(502)，所述第三偏心通孔(501)沿轴向开设，所述第四偏心通孔(502)为与所述过流孔(10)形成连通的直角通孔；所述第三偏心通孔(501)和所述第四偏心通孔(502)分别与所述第一偏心通孔(201)和所述第二偏心通孔(202)一一对应设置，使所述喷头(4)底端套装在所述第四偏心通孔(502)顶端内侧，并使所述喷头(4)的大尺寸孔道与所述第四偏心通孔(502)形成连通。
2.根据权利要求1所述的上层高压负压分采装置，其特征在于，还包括上接头(1)、连接筒(9)和下接头(6)；所述上接头(1)、所述主体(2)、所述连接筒(9)和所述下接头(6)依次螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的上层高压负压分采装置，其特征在于，所述第二偏心通孔(202)与所述喉管(3)的连通处的内壁逐渐收缩加工为锥形，且锥形底端端部内径与所述喉管(3)的小尺寸孔道内径一致。
4.根据权利要求1所述的上层高压负压分采装置，其特征在于，所述喷头(4)中心开设的大尺寸孔道上侧内壁自下而上逐渐收缩为锥形，且锥形顶端端部内径与所述喉管(3)的小尺寸孔道内径一致。
5.根据权利要求1所述的上层高压负压分采装置，其特征在于，所述阀座(8)与所述第一偏心通孔(201)内壁之间形成密封；所述第二偏心通孔(202)底端内壁与所述喉管(3)顶端外壁之间形成密封；所述喉管(3)底端内壁与所述喷嘴(4)顶端外壁之间形成密封；所述喷头(4)底端外壁与所述第四偏心通孔(502)内壁之间形成密封；所述压帽(5)顶端外壁和底端外壁分别与所述主体(2)内壁之间形成密封。
6.根据权利要求2所述的上层高压负压分采装置，其特征在于，所述上接头(1)与所述主体(2)之间密封连接；所述下接头(6)与所述连接筒(9)之间密封连接。
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