CN109281620A - 一种水平井机械智能控水管柱及其控水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平井机械智能控水管柱及其控水方法，油管的一端端部通过所述悬挂封隔器在水平井的竖直段，所述油管的另一端通过所述皮碗封隔器A连接到所述水平井的水平段且所述油管的端部通过所述安全接头固定连接到管柱，管柱的两端分别设有扶正器A和扶正器B，所述扶正器A和扶正器B的边缘与所述水平井的井壁相抵触且所述扶正器A靠近所述皮碗封隔器A，所述管柱的内部还设有所述接受控制单元、控制单元、微动电机以及电子开关，所述管柱的端部还设有所述皮碗封隔器B且皮碗封隔器B靠近所述扶正器B。本发明解决了边底水油藏水平含水上升的问题，并且通过该工艺管柱也能够选择性的控制出水点和生产段，达到控水稳油的目的。

Description

一种水平井机械智能控水管柱及其控水方法

技术领域

本发明涉及一种采油工艺设备，尤其涉及边底水油藏水平井机械控水技术，并有效解决边底水油藏水平含水上升的问题，并且通过该工艺管柱也能够选择性的控制出水点和生产段。

背景技术

边底水油藏分布广泛，边底水油藏的油井普遍存在油稠，具有天然能量，埋藏浅，中高渗透，油层易出砂的特点，边底水油藏早期开发方式以直斜井为主，后期以水平井为主以精密滤砂管筛管完井为主，水平井占比达60%以上。在开发过程中，部分油井因为隔层不发育，造成油井含水上升快，油井效益下降。

据统计约有30%以上的油井一年内生产受到含水上升的影响，由此引起产油量降低50%以上。由于难以确定水平生产井段具体的出水部位，目前找水测试工具确定水平段出水部位误差很大，笼统施工针对水平段具体出水情况，进行堵水施工，笼统化学方式堵水控制出水的堵水措施风险很大，措施有效率低。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水平井机械智能控水管柱及其控水方法，解决了边底水油藏水平含水上升的问题，并且通过该工艺管柱也能够选择性的控制出水点和生产段，达到控水稳油的目的。

（二）技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水平井机械智能控水管柱，包括悬挂封隔器、皮碗封隔器A、皮碗封隔器B、扶正器A、扶正器B、接受控制单元、控制单元、微动电机、电子开关以及安全接头，所述油管的一端端部通过所述悬挂封隔器在水平井的竖直段，所述油管的另一端通过所述皮碗封隔器A连接到所述水平井的水平段且所述油管的端部通过所述安全接头固定连接到管柱，所述管柱的两端分别设有扶正器A和扶正器B，所述扶正器A和扶正器B的边缘与所述水平井的井壁相抵触且所述扶正器A靠近所述皮碗封隔器A，所述管柱的内部还设有所述接受控制单元、控制单元、微动电机以及电子开关，所述接受接收控制端的指令，所述接受连接到所述控制单元的输入端，所述控制单元的输出端连接到所述微动电机的输出端，所述微动电机的输出端连接到所述电子开关，所述管柱的端部还设有所述皮碗封隔器B且所述皮碗封隔器B靠近所述扶正器B。

优选的，所述管柱内还设有电池单元，所述电池单元为所述接受控制单元、控制单元、微动电机以及电子开关提供电能支持。

优选的，所述接受接收来自地面的超声波信号指令。

优选的，所述水平井内设有多段管柱，相邻的两个管柱之间通过所述安全接头固定连接，其中一个管柱的端部密封且所述端部密封的管柱固定在所述水平井的尾部。

优选的，所述接受控制单元、控制单元、微动电机以及电子开关集成在一起且所述接受控制单元、控制单元、微动电机以及电子开关位于所述管柱的中部。

优选的，所述管柱的内部设有一保护外壳，所述电池单元、接受控制单元、控制单元、微动电机、电子开关均固定在所述保护外壳的内部。

优选的，所述扶正器A和扶正器B均包括上接头、下接头、第一滚珠、第二滚珠和导向套；下接头包括由上至下依次设置的外螺纹连接段、导向套安装段和内螺纹连接段；外螺纹连接段***上接头的下端并与上接头螺纹连接；导向套安装段上形成有多个凹槽，凹槽的底部设置有用于对第一滚珠进行导向的第一滚珠导向槽；两个相邻凹槽之间形成凸环，凸环的顶部形成有用于对第二滚珠进行导向的第二滚珠导向槽；导向套上形成有用于容纳第二滚珠的容纳通孔，导向套套在下接头的对应于导向套安装段的位置，第一滚珠安装在第一滚珠导向槽处，第二滚珠的一部分由容纳通孔突出于导向套的外部。

一种根据上述方案所述的水平井机械智能控水管柱的控水方法，包括如下步骤：

（1）首先通过油管将水平井机械智能控水管柱上的悬挂封隔器、皮碗封隔器A、皮碗封隔器B、扶正器A、扶正器B逐个连接，下放管柱到设计的水平井的水平段指定位置后，地面连接上水泥车，通过井液阶梯加压到18MPa，使悬挂封隔器座封并丢手，起出座封油管后，水平井机械智能控水管柱将留在设计位置上；

（2）所述管柱内设有接受控制单元、控制单元、微动电机以及电子开关，然后根据地面发出的超声波，接受控制单元接受超声波信号后，将其编译成指令信号，并由控制单元发出指令指导微动电机动作，打开或关闭电子开关，电池单元为这动作提供动力源；

（3）打开电子开关后，电子开关连接到油井的控制端，从而达到选择性的控制出水点和生产端的目的。

优选的，所述扶正器A和扶正器B的边缘与所述水平井的井壁相抵触。

（三）有益效果

本发明提供了一种水平井机械智能控水管柱及其控水方法，具备有以下有益效果：

（1）本发明的水平井机械智能控水管柱具有智能开关，通过超声波信号，从地面控制井下电子开关，可以根据生产情况打开各段的电子开关，做到有的放矢，本发明首先通过油管将水平井机械智能控水管柱上的悬挂封隔器1、皮碗封隔器A、皮碗封隔器B、扶正器A、扶正器B逐个连接，下放管柱到设计的水平井的水平段指定位置后，地面连接上水泥车，通过井液阶梯加压到18MPa，使悬挂封隔器座封并丢手，起出座封油管后，水平井机械智能控水管柱将留在设计位置上；所述管柱内设有接受控制单元、控制单元、微动电机以及电子开关，然后根据地面发出的超声波，接受控制单元接受超声波信号后，将其编译成指令信号，并由控制单元发出指令指导微动电机动作，打开或关闭电子开关，电池单元为这动作提供动力源；打开电子开关后，电子开关连接到油井的控制端，从而达到选择性的控制出水点和生产端的目的。

（2）本发明所述的扶正器的使用过程中，导向套通过第一滚珠可相对于下接头旋转，同时，第二滚珠突出于导向套的外部与孔壁接触，将钻杆与导向套之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，提高了导向套在扶正过程中可以灵活地转动，从而降低了扶正器的磨损、提高了扶正效果，具有结构简单、成本低的特点。

附图说明

图1为本发明的所述的水平井机械智能控水管柱的结构示意图；

图2为本发明所述的水平井机械智能控水管柱的控制框图；

图3为本发明所述的扶正器A和扶正器B的结构示意图。

图中：1、悬挂封隔器；2、皮碗封隔器A；3、扶正器A；4、皮碗封隔器B；5、扶正器B；6、电池单元；7、接受控制单元；8、控制单元；9、微动电机；10、电子开关；11、安全接头；12、油管；13、上接头；14、下接头；15、第一滚珠；16、第二滚珠；17、导向套；18、凹槽；19、凸环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，现提出下述实施例：

一种水平井机械智能控水管柱，包括悬挂封隔器1、皮碗封隔器A2、皮碗封隔器B4、扶正器A3、扶正器B5、接受控制单元7、控制单元8、微动电机9、电子开关10以及安全接头11，油管12的一端端部通过所述悬挂封隔器1在水平井的竖直段，所述油管12的另一端通过所述皮碗封隔器A2连接到所述水平井的水平段且所述油管12的端部通过所述安全接头11固定连接到管柱，所述管柱的两端分别设有扶正器A3和扶正器B5，所述扶正器A3和扶正器B5的边缘与所述水平井的井壁相抵触且所述扶正器A3靠近所述皮碗封隔器A2，所述管柱的内部还设有所述接受控制单元7、控制单元8、微动电机9以及电子开关10，所述接受控制单元7接收控制端的指令，所述接受控制单元7连接到所述控制单元8的输入端，所述控制单元8的输出端连接到所述微动电机9的输出端，所述微动电机9的输出端连接到所述电子开关10，所述管柱的端部还设有所述皮碗封隔器B4且所述皮碗封隔器B4靠近所述扶正器B5。

在本实施例中，所述管柱内还设有电池单元6，所述电池单元6为所述接受控制单元7、控制单元8、微动电机9以及电子开关10提供电能支持。

在本实施例中，所述接受控制单元7接收来自地面的超声波信号指令。

在本实施例中，所述水平井内设有多段管柱，相邻的两个管柱之间通过所述安全接头11固定连接，其中一个管柱的端部密封且所述端部密封的管柱固定在所述水平井的尾部。

在本实施例中，所述接受控制单元7、控制单元8、微动电机9以及电子开关10集成在一起且所述接受控制单元7、控制单元8、微动电机9以及电子开关10位于所述管柱的中部。

在本实施例中，所述管柱的内部设有一保护外壳，所述电池单元6、接受控制单元7、控制单元8、微动电机9、电子开关10均固定在所述保护外壳的内部。

在本实施例中，所述扶正器A3和扶正器B5均包括上接头13、下接头14、第一滚珠15、第二滚珠16和导向套17；下接头14包括由上至下依次设置的外螺纹连接段、导向套17安装段和内螺纹连接段；外螺纹连接段***上接头13的下端并与上接头13螺纹连接；导向套17安装段上形成有多个凹槽18，凹槽18的底部设置有用于对第一滚珠15进行导向的第一滚珠导向槽；两个相邻凹槽之间形成凸环19，凸环19的顶部形成有用于对第二滚珠16进行导向的第二滚珠导向槽；导向套17上形成有用于容纳第二滚珠16的容纳通孔，导向套17套在下接头14的对应于导向套17安装段的位置，第一滚珠15安装在第一滚珠导向槽处，第二滚珠16的一部分由容纳通孔突出于导向套17的外部；使用过程中，导向套17通过第一滚珠15可相对于下接头14旋转，同时，第二滚珠16突出于导向套17的外部与孔壁接触，将钻杆与导向套17之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，提高了导向套17在扶正过程中可以灵活地转动，从而降低了扶正器的磨损、提高了扶正效果，具有结构简单、成本低的特点。

一种根据上述方案所述的水平井机械智能控水管柱的控水方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）首先通过油管12将水平井机械智能控水管柱上的悬挂封隔器1、皮碗封隔器A2、皮碗封隔器B4、扶正器A3、扶正器B5逐个连接，下放管柱到设计的水平井的水平段指定位置后，地面连接上水泥车，通过井液阶梯加压到18MPa，使悬挂封隔器1座封并丢手，起出座封油管12后，水平井机械智能控水管柱将留在设计位置上；

（2）所述管柱内设有接受控制单元7、控制单元8、微动电机9以及电子开关10，然后根据地面发出的超声波，接受控制单元7接受超声波信号后，将其编译成指令信号，并由控制单元8发出指令指导微动电机9动作，打开或关闭电子开关10，电池单元6为这动作提供动力源；

（3）打开电子开关10后，电子开关10连接到油井的控制端，从而达到选择性的控制出水点和生产端的目的。

在本实施例中，所述扶正器A3和扶正器B5的边缘与所述水平井的井壁相抵触，

在图1、2所示中，目前水平井机械控管柱，采用中心管采油的原理，没有选择性的开关工具，尾管放入水平段，只能利用水平段的压差进行生产，而本发明的水平井机械智能控水管柱具有智能开关，通过超声波信号，从地面控制井下电子开关，可以根据生产情况打开各段的电子开关，做到有的放矢，本发明首先通过油管12将水平井机械智能控水管柱上的悬挂封隔器1、皮碗封隔器A2、皮碗封隔器B4、扶正器A3、扶正器B5逐个连接，下放管柱到设计的水平井的水平段指定位置后，地面连接上水泥车，通过井液阶梯加压到18MPa，使悬挂封隔器座封并丢手，起出座封油管后，水平井机械智能控水管柱将留在设计位置上；所述管柱内设有接受控制单元7、控制单元8、微动电机9以及电子开关10，然后根据地面发出的超声波，接受控制单元7接受超声波信号后，将其编译成指令信号，并由控制单元8发出指令指导微动电机9动作，打开或关闭电子开关10，电池单元6为这动作提供动力源；打开电子开关10后，电子开关10连接到油井的控制端，从而达到选择性的控制出水点和生产端的目的。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种水平井机械智能控水管柱，其特征在于：包括悬挂封隔器（1）、皮碗封隔器A（2）、皮碗封隔器B（4）、扶正器A（3）、扶正器B（5）、接受控制单元（7）、控制单元（8）、微动电机（9）、电子开关（10）以及安全接头（11），油管（12）的一端端部通过所述悬挂封隔器（1）在水平井的竖直段，所述油管（12）的另一端通过所述皮碗封隔器A（2）连接到所述水平井的水平段且所述油管（12）的端部通过所述安全接头（11）固定连接到管柱，所述管柱的两端分别设有扶正器A（3）和扶正器B（5），所述扶正器A（3）和扶正器B（5）的边缘与所述水平井的井壁相抵触且所述扶正器A（3）靠近所述皮碗封隔器A（2），所述管柱的内部还设有所述接受控制单元（7）、控制单元（8）、微动电机（9）以及电子开关（10），所述接受控制单元（7）接收控制端的指令，所述接受控制单元（7）连接到所述控制单元（8）的输入端，所述控制单元（8）的输出端连接到所述微动电机（9）的输出端，所述微动电机（9）的输出端连接到所述电子开关（10），所述管柱的端部还设有所述皮碗封隔器B（4）且所述皮碗封隔器B（4）靠近所述扶正器B（5）。

2.根据权利要求1所述的一种水平井机械智能控水管柱，其特征在于：所述管柱内还设有电池单元（6），所述电池单元（6）为所述接受控制单元（7）、控制单元（8）、微动电机（9）以及电子开关（10）提供电能支持。

3.根据权利要求1所述的一种水平井机械智能控水管柱，其特征在于：所述接受控制单元（7）接收来自地面的超声波信号指令。

4.根据权利要求1所述的一种水平井机械智能控水管柱，其特征在于：所述水平井内设有多段管柱，相邻的两个管柱之间通过所述安全接头（11）固定连接，其中一个管柱的端部密封且所述端部密封的管柱固定在所述水平井的尾部。

5.根据权利要求1所述的一种水平井机械智能控水管柱，其特征在于：所述接受控制单元（7）、控制单元（8）、微动电机（9）以及电子开关（10）集成在一起且所述接受控制单元（7）、控制单元（8）、微动电机（9）以及电子开关（10）位于所述管柱的中部。

6.根据权利要求1所述的一种水平井机械智能控水管柱，其特征在于：所述管柱的内部设有一保护外壳，所述电池单元（6）、接受控制单元（7）、控制单元（8）、微动电机（9）、电子开关（10）均固定在所述保护外壳的内部。

7.根据权利要求1所述的一种水平井机械智能控水管柱，其特征在于：所述扶正器A（3）和扶正器B（5）均包括上接头（13）、下接头（14）、第一滚珠（15）、第二滚珠（16）和导向套（17）；下接头（14）包括由上至下依次设置的外螺纹连接段、导向套（17）安装段和内螺纹连接段；外螺纹连接段***上接头（13）的下端并与上接头（13）螺纹连接；导向套（17）安装段上形成有多个凹槽（18），凹槽（18）的底部设置有用于对第一滚珠（15）进行导向的第一滚珠导向槽；两个相邻凹槽之间形成凸环（19），凸环（19）的顶部形成有用于对第二滚珠（16）进行导向的第二滚珠导向槽；导向套（17）上形成有用于容纳第二滚珠（16）的容纳通孔，导向套（17）套在下接头（14）的对应于导向套（17）安装段的位置，第一滚珠（15）安装在第一滚珠导向槽处，第二滚珠（16）的一部分由容纳通孔突出于导向套（17）的外部。

8.一种根据权利要求1-7任一项所述的水平井机械智能控水管柱的控水方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）首先通过油管（12）将水平井机械智能控水管柱上的悬挂封隔器（1）、皮碗封隔器A（2）、皮碗封隔器B（4）、扶正器A（3）、扶正器B（5）逐个连接，下放管柱到设计的水平井的水平段指定位置后，地面连接上水泥车，通过井液阶梯加压到18MPa，使悬挂封隔器座封并丢手，起出座封油管后，水平井机械智能控水管柱将留在设计位置上；

（2）所述管柱内设有接受控制单元（7）、控制单元（8）、微动电机（9）以及电子开关（10），然后根据地面发出的超声波，接受控制单元（7）接受超声波信号后，将其编译成指令信号，并由控制单元（8）发出指令指导微动电机（9）动作，打开或关闭电子开关（10），电池单元（6）为这动作提供动力源；

（3）打开电子开关（10）后，电子开关（10）连接到油井的控制端，从而达到选择性的控制出水点和生产端的目的。

9.根据权利要求6所述的一种水平井机械智能控水管柱的控水方法，其特征在于：所述扶正器A（3）和扶正器B（5）的边缘与所述水平井的井壁相抵触。