CN114427389A - 一种分层防砂管柱及中空换层开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分层防砂管柱及中空换层开关，包括上层管柱、下层管柱，所述上层管柱对应上油层，所述下层管柱对应下油层；所述上层管柱包括丢手封隔器、上中空换层开关、上小内管、上滤砂管、上插封、上沉砂管；所述下层管柱包括下部封隔器、下中空换层开关、下小内管、下滤砂管、下插封、下沉砂管。换层开关中空设计，沉砂可以直接沉降至下部尾管中，避免砂埋导致不出液或换向失败；换层开关进液口正对侧孔，减少砂卡换向活塞；换层开关中空设计，为冲砂反洗提供了通道。它可以有效地改正和避免上述现有技术中存在的缺点和不足，有效地解决防砂井分层开采工艺问题。

Description

一种分层防砂管柱及中空换层开关

技术领域

本发明涉及石油开发分层采油技术领域，具体地说是一种分层防砂管柱及中空换层开关。

背景技术

胜利油田疏松砂岩油藏的储量和产量约占全油田的近三分之一，在开发过程中，油井出砂和渗透率差异大造成的层间矛盾是影响生产的主要因素。为使各油层均衡生产，充分发挥中、低渗透层产能，满足出砂油井分层开采，通过下入出砂井换层管柱达到适度防砂、分层采油的目的。目前多采用的防砂换层采油管柱，管柱上部沉砂易造成砂埋开关，导致不出液或换向失败。因此，研制了一种中空换层开关及其管柱。

公开(公告)号：CN111005703A，公开(公告)日：2020-04-14公开了一种海上油田分层防砂分层注水一体化管柱及方法，一体化管柱包括防砂管柱、注水管柱，所述防砂管柱、注水管柱均为独立管柱，所述注水管柱位于防砂管柱内部，所述防砂管柱、注水管柱上端同时连接穿越型Y445丢手封隔器。本发明通过一体化的总体设计，实现海上油田一步法的防砂注水要求，设置穿越型Y445悬挂丢手封隔器将防砂管柱与注水管柱独立，实现注水管柱后期的独立检换，同时两种管柱均采用平衡式设计，降低管柱蠕动。

公开(公告)号：CN210422581U，公开(公告)日：2020-04-28提供一种防砂型液压换层开采管柱，包括换层开采开关机构、分流密封机构、桥式防砂机构，所述分流密封机构开设两个单独的开采分流通道，分别为第一开采分流通道、第二开采分流通道，所述桥式防砂机构具有两个单独开采防砂通道，分别为第一开采防砂通道、第二开采防砂通道，所述换层开采开关机构包括轨道换向机构、活塞机构，所述轨道换向机构下端连接活塞机构。防砂型液压开关进液口外配套桥式筛管，阻挡地层砂、杂质、垢等大颗粒，开关优化大流道、刮砂结构，配合轨道销钉等换向结构，实现了2-4层选择性开采，满足了油气田开发中分层不动管柱换层开采对井筒杂质的适应。

公开(公告)号：CN103510928B公开(公告)日：2016-03-16涉及一种石油开采装置，特别涉及一种分层采油装置，本发明包括第一封隔器、第一液压开关、第一防砂管、中心管、油管、第一机械滑套、第二封隔器、第二液压开关、第二防砂管、第二机械滑套、盲堵和外管，通过第一封隔器将油井分为两段，上段为采液部分，下段为供液部分，根据油层数量设置多个层位供液***，实现多个油层层位的分别开采。有益效果如下：(1)、一趟管柱可完成分层采油多次换向的施工，大大节约了工序，降低了劳动强度及作业成本、缩短了施工周期；(2)、利用外管打压控制分层开关，实现对油层的控制，简单方便。

公开(公告)号：CN108894761A公开(公告)日：2018-11-27公开了一种一趟管柱分层注水防砂反洗装置，包括有依次***到第一注入层、第二注入层、第三注入层和第四注入层内的油层套管，油层套管内设置有具备注水功能、并兼容反洗井功能的内层坐封验封注水反洗一体化管柱，和具备独立筛管式防砂功能的外层防砂管柱；内层坐封验封注水反洗一体化管柱设置在外层防砂管柱的盲管、筛管的内部，其上部与标准油管相连接、外部与外层防砂管柱的丢手悬挂封隔器相连接，并通过过电缆悬挂丢手密封装置与丢手悬挂封隔器形成一个整体。本发明实现了坐封、验封，保证了各级封隔器的密封效果，坐封后可实现注水、又能实现反洗井功能，坐封注水反洗一体化作业方式，降低后期作业的风险，提高了修井效率。

公开(公告)号：CN205936552U，公开(公告)日：2017-02-08公开了一种分层防砂分层采油一体化工艺管柱，包括管柱被，所述管柱本体上端连接循环充填工具，管柱本体下端依次伸入上油层和下油层，平齐上油层层面处的管柱本体上设置上防砂管，平齐下油层层面的管柱本体上设置下防砂管。管柱本体上且位于下防砂管下方的位置设置有下机械滑套。管柱本体上且位于上防砂管下方的位置设置有上机械滑套。管柱本体上且位于下防砂管上方的位置设置下分层开关。管柱本体上且位于上防砂管上方的位置设置上分层开关。本实用新型可有效解决油田主力油藏的开采问题，提高开采效果，降低生产井的维护费用，提高开发效益。

以上公开技术的技术方案以及所要解决的技术问题和产生的有益效果均与本发明不相同，或者技术领域或者应用场合不同，针对本发明更多的技术特征和所要解决的技术问题以及有益效果，以上公开技术文件均不存在技术启示。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷而提供一种分层防砂管柱及中空换层开关，换层开关中空设计，沉砂可以直接沉降至下部尾管中，避免砂埋导致不出液或换向失败；换层开关进液口正对侧孔，减少砂卡换向活塞；换层开关中空设计，为冲砂反洗提供了通道。它可以有效地改正和避免上述现有技术中存在的缺点和不足，有效地解决防砂井分层开采工艺问题。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种分层防砂管柱，包括上层管柱、下层管柱，所述上层管柱对应上油层，所述下层管柱对应下油层；

所述上层管柱包括丢手封隔器、上中空换层开关、上小内管、上滤砂管、上插封、上沉砂管；

所述丢手封隔器上端连接油管，下端连接上中空换层开关，所述丢手封隔器所处的位置高于上油层；

所述上中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，上中空换层开关的径向分支通道使上油层与上中空换层开关的中心中空通道连通，在上中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述上小内管上端只与上中空换层开关的中心中空通道连通；

所述上滤砂管上端连接上中空换层开关上端外壁，上小内管、上中空换层开关均整***于上滤砂管内部；

所述上插封连接在上小内管下端外壁，上插封使上小内管与上沉砂管之间的空间封隔，上沉砂管上端只与上小内管连通；

所述上沉砂管上端连接上插封；

所述下层管柱包括下部封隔器、下中空换层开关、下小内管、下滤砂管、下插封、下沉砂管；

所述下部封隔器上端连接上沉砂管，下端连接下中空换层开关，所述下部封隔器所处的位置高于下油层，同时低于上油层；

所述下中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，下中空换层开关的径向分支通道使下油层与下中空换层开关的中心中空通道连通，在下中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述下小内管上端只与下中空换层开关的中心中空通道连通；

所述下滤砂管上端连接下中空换层开关上端外壁，下小内管、下中空换层开关均整***于下滤砂管内部；

所述下插封连接在下小内管下端外壁，上插封使下小内管与下沉砂管之间的空间封隔，下沉砂管上端只与下小内管连通；

所述下沉砂管上端连接下插封，下沉砂管下端连接丝堵。

进一步地，所述油管上还连接抽油泵，所述抽油泵位于丢手封隔器上方。

进一步地，所述上中空换层开关与上中空换层开关结构相同，即应用同一种中空换层开关，所述上中空换层开关或上中空换层开关包括开关外管、轨道换向机构、径向分支通道启闭控制机构；

所述开关外管包括上缸、下缸，所述上缸下端与下缸上端连接，所述开关外管的上缸内壁套装一个轨道换向机构，所述下缸开设径向分支通道，使油层与开关外管的中心中空通道连通，所述开关外管的下缸下端与第二连接件连接；

所述径向分支通道启闭控制机构设置在上中空换层开关的中心中空通道内部，用来控制轨道换向机构启闭径向分支通道。

进一步地，所述轨道换向机构包括活塞、轨道、销钉、压环、T盘根；所述径向分支通道启闭控制机构包括弹簧挡板、阀座、大弹簧、小弹簧；

所述活塞亦称为轨道换向外管，所述活塞下端安装T盘根，T盘根与下缸内壁构成滑动密封副，用以封堵径向分支通道，所述活塞内壁安装转环，转环内安装销钉，活塞上端口安装压环，压环下端压紧转环，销钉运行于轨道外壁开设的轨道槽内，所述轨道亦称为轨道换向内管；

所述阀座为中空结构，且阀座外壁与下缸内壁为滑动密封；所述大弹簧装入下缸内部，大弹簧上端顶住阀座下端面，大弹簧下端顶住第二连接件；

所述双面环形阀为中空结构，双面环形阀下端面顶住阀座上端面，双面环形阀外壁与活塞内壁丝扣式连接并密封，同时T盘根被活塞和双面环形阀夹紧；

所述弹簧挡板位于双面环形阀上端口，所述小弹簧装入双面环形阀内部，小弹簧下端顶住双面环形阀下端口内壁的内卡环台上，小弹簧上端顶住弹簧挡板，弹簧挡板上端面顶住所述轨道下端面。

进一步地，所述上缸上端口内壁丝扣式连接三扣接头，所述三扣接头上端口连接上内管，三扣接头下端口连接所述轨道。

进一步地，所述第二连接件下端通过接箍连接下内管；所述开关外管外部套装筛管，筛管内径大于开关外管外径。

进一步地，所述筛管上端通过第一连接件连接固定在上内管上，所述筛管下端通过第三连接件连接固定在下内管上。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种中空换层开关，包括开关外管、轨道换向机构、径向分支通道启闭控制机构；

所述开关外管包括上缸、下缸，所述上缸下端与下缸上端连接，所述开关外管的上缸内壁套装一个轨道换向机构，所述下缸开设径向分支通道，使油层与开关外管的中心中空通道连通，所述开关外管的下缸下端与第二连接件连接；

所述径向分支通道启闭控制机构设置在上中空换层开关的中心中空通道内部，用来控制轨道换向机构启闭径向分支通道。

进一步地，所述轨道换向机构包括活塞、轨道、销钉、压环、T盘根；所述径向分支通道启闭控制机构包括弹簧挡板、阀座、大弹簧、小弹簧；

所述活塞亦称为轨道换向外管，所述活塞下端安装T盘根，T盘根与下缸内壁构成滑动密封副，用以封堵径向分支通道，所述活塞内壁安装转环，转环内安装销钉，活塞上端口安装压环，压环下端压紧转环，销钉运行于轨道外壁开设的轨道槽内，所述轨道亦称为轨道换向内管；

所述阀座为中空结构，且阀座外壁与下缸内壁为滑动密封；所述大弹簧装入下缸内部，大弹簧上端顶住阀座下端面，大弹簧下端顶住第二连接件；

所述双面环形阀为中空结构，双面环形阀下端面顶住阀座上端面，双面环形阀外壁与活塞内壁丝扣式连接并密封，同时T盘根被活塞和双面环形阀夹紧；

所述弹簧挡板位于双面环形阀上端口，所述小弹簧装入双面环形阀内部，小弹簧下端顶住双面环形阀下端口内壁的内卡环台上，小弹簧上端顶住弹簧挡板，弹簧挡板上端面顶住所述轨道下端面。

进一步地，所述上缸上端口内壁丝扣式连接三扣接头，所述三扣接头上端口连接上内管，三扣接头下端口连接所述轨道；所述第二连接件下端通过接箍连接下内管；所述开关外管外部套装筛管，筛管内径大于开关外管外径；所述筛管上端通过第一连接件连接固定在上内管上，所述筛管下端通过第三连接件连接固定在下内管上。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明利用悬挂封隔器、中空换层开关、滤砂管、小油管及插封等工具下入油管中，小油管配合插封及中空换层开关实现滤砂管内包，提供打压、换层、冲砂通道，生产中少量沉砂经开关中心、中空管一直沉降至最下面尾管，同时也实现了套管加液压推动开关活塞动作实现生产层位改变。

换层开关中空设计，沉砂可以直接沉降至下部尾管中，避免砂埋导致不出液或换向失败；

换层开关进液口正对侧孔，减少砂卡换向活塞；

换层开关中空设计，为冲砂反洗提供了通道。

附图说明

图1为本发明一种分层防砂管柱的结构示意图；

图2为本发明中空换层开关结构示意图。

图中：抽油泵1，丢手封隔器2，上中空换层开关3，上小内管4，上滤砂管5，上插封6，上沉砂管7，封隔器8，下中空换层开关9，下小内管10，下滤砂管11，下插封12，下沉砂管13；

3-1—上接头；3-2—上内管；3-3—第一连接件；3-4—筛管；3-5—三扣接头；3-6—上缸；3-7—压环；3-8—销钉；3-9—活塞；3-10—T盘根；3-11—阀座；3-12—大弹簧；3-13—下缸；3-14—第二连接件；3-15—接箍；3-16—下内管；3-17—第三连接件；3-18—轨道；3-19—转环；3-20—弹簧挡板；3-21—小弹簧；3-22—双面环形阀。

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。

实施例1：

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：

一种分层防砂管柱，包括上层管柱、下层管柱，所述上层管柱对应上油层，所述下层管柱对应下油层；

所述上层管柱包括丢手封隔器、上中空换层开关、上小内管、上滤砂管、上插封、上沉砂管；

所述丢手封隔器上端连接油管，下端连接上中空换层开关，所述丢手封隔器所处的位置高于上油层；

所述上中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，上中空换层开关的径向分支通道使上油层与上中空换层开关的中心中空通道连通，在上中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述上小内管上端只与上中空换层开关的中心中空通道连通；

所述上滤砂管上端连接上中空换层开关上端外壁，上小内管、上中空换层开关均整***于上滤砂管内部；

所述上插封连接在上小内管下端外壁，上插封使上小内管与上沉砂管之间的空间封隔，上沉砂管上端只与上小内管连通；

所述上沉砂管上端连接上插封；

所述下层管柱包括下部封隔器、下中空换层开关、下小内管、下滤砂管、下插封、下沉砂管；

所述下部封隔器上端连接上沉砂管，下端连接下中空换层开关，所述下部封隔器所处的位置高于下油层，同时低于上油层；

所述下中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，下中空换层开关的径向分支通道使下油层与下中空换层开关的中心中空通道连通，在下中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述下小内管上端只与下中空换层开关的中心中空通道连通；

所述下滤砂管上端连接下中空换层开关上端外壁，下小内管、下中空换层开关均整***于下滤砂管内部；

所述下插封连接在下小内管下端外壁，上插封使下小内管与下沉砂管之间的空间封隔，下沉砂管上端只与下小内管连通；

所述下沉砂管上端连接下插封，下沉砂管下端连接丝堵。

进一步地，所述油管上还连接抽油泵，所述抽油泵位于丢手封隔器上方。

进一步地，所述上中空换层开关与上中空换层开关结构相同，即应用同一种中空换层开关，所述上中空换层开关或上中空换层开关包括开关外管、轨道换向机构、径向分支通道启闭控制机构；

所述开关外管包括上缸、下缸，所述上缸下端与下缸上端连接，所述开关外管的上缸内壁套装一个轨道换向机构，所述下缸开设径向分支通道，使油层与开关外管的中心中空通道连通，所述开关外管的下缸下端与第二连接件连接；

所述径向分支通道启闭控制机构设置在上中空换层开关的中心中空通道内部，用来控制轨道换向机构启闭径向分支通道。

进一步地，所述轨道换向机构包括活塞、轨道、销钉、压环、T盘根；所述径向分支通道启闭控制机构包括弹簧挡板、阀座、大弹簧、小弹簧；

所述活塞亦称为轨道换向外管，所述活塞下端安装T盘根，T盘根与下缸内壁构成滑动密封副，用以封堵径向分支通道，所述活塞内壁安装转环，转环内安装销钉，活塞上端口安装压环，压环下端压紧转环，销钉运行于轨道外壁开设的轨道槽内，所述轨道亦称为轨道换向内管；

所述阀座为中空结构，且阀座外壁与下缸内壁为滑动密封；所述大弹簧装入下缸内部，大弹簧上端顶住阀座下端面，大弹簧下端顶住第二连接件；

所述双面环形阀为中空结构，双面环形阀下端面顶住阀座上端面，双面环形阀外壁与活塞内壁丝扣式连接并密封，同时T盘根被活塞和双面环形阀夹紧；

所述弹簧挡板位于双面环形阀上端口，所述小弹簧装入双面环形阀内部，小弹簧下端顶住双面环形阀下端口内壁的内卡环台上，小弹簧上端顶住弹簧挡板，弹簧挡板上端面顶住所述轨道下端面。

进一步地，所述上缸上端口内壁丝扣式连接三扣接头，所述三扣接头上端口连接上内管，三扣接头下端口连接所述轨道。

进一步地，所述第二连接件下端通过接箍连接下内管；所述开关外管外部套装筛管，筛管内径大于开关外管外径。

进一步地，所述筛管上端通过第一连接件连接固定在上内管上，所述筛管下端通过第三连接件连接固定在下内管上。

上内管3-2上部依次与上接头3-1和第一连接件3-3进行连接，上内管3-2下部与三扣接头3-5连接；

所述的第一连接件3-3与筛管3-4上部进行外部连接，筛管3-4下部与第三连接件3-17进行连接；

所述的三扣接头3-5，除了与上内管3-2下部连接，另外两处分别与上缸3-6和轨道3-18进行连接；所述轨道3-18即轨道换向内管；

所述的上缸3-6与轨道3-18之间装有压环3-7、销钉3-8以及转环3-19；所述轨道18即轨道换向内管自身外壁开设轨道槽；

所述的压环3-7、销钉3-8以及转环3-19置于三扣接头3-5和活塞3-9之间；

所述的活塞3-9与阀座3-11之间装有T盘根3-10；所述活塞即轨道换向外管内壁通过压环固定有销钉，销钉运行于所述轨道18即轨道换向内管外壁的轨道槽内；其实由轨道换向内管、轨道换向外管构成的这种轨道换向机构属于本领域公知技术，直接应用即可。只不过在本发明中，活塞3-9即轨道换向外管为动件，而轨道3-18即轨道换向内管为定件。

所述的活塞3-9的上下运动实现了T盘根3-10的上移与下移，进而实现侧向进液口的打开与关闭；所述的活塞3-9的上下运动实现了T盘根3-10的上移与下移，进而实现侧向进液口的打开与关闭；油套环空加液压并在丢手封隔器2传递至管柱内部，直至最下端丝堵，液压力作用在活塞3-9、阀座3-11面积差上，给与向下作用力，带动活塞动作。

所述的阀座3-11下接大弹簧3-12，阀座3-11通过双面环形阀3-22内部环形面实现密封打压，压缩大弹簧3-12；所述的双面环形阀3-22另一环形面与阀座3-11外部环形面相互作用，实现侧向进液；所述的阀座3-11下接大弹簧3-12，通过双面环形阀3-22内部环形曲面、外部环形曲面免分别与阀座3-11的内斜面、外斜面配合实现密封，当油套环空加液压换层时向下传递的液压力被双面环形阀3-22、阀座3-11密封在管柱内部，作用在活塞3-9、阀座3-11面积差上，给与向下作用力，压缩大弹簧3-12。当生产时，随着泵抽油管内部压力降低并低于外部压力，在压差作用下，液体顶开双面环形阀3-22、阀座3-11及上部压的小弹簧3-21，实现生产进液。

所述的双面环形阀3-22与轨道3-18间接有小弹簧3-21；

所述的大弹簧3-12置于下缸3-13内；

所述的下缸3-13上部与上缸3-6连接，下部与第二连接件3-14连接；

所述的第二连接件3-14通过接箍3-15与下内管连接。

需要换层生产时，油套环空加液压至全井筒，由于丢手封隔器2密封油套环空，液压只能经封隔器内部向下传递至油管内部，直至最下端丝堵，此时双面环形阀3-22内部环形曲面、外部环形曲面免分别与阀座3-11的内斜面、外斜面配合实现密封，向下传递的液压力被双面环形阀3-22、阀座3-11密封在管柱内部，作用在活塞3-9、阀座3-11面积差上，给与向下作用力，压缩大弹簧3-12，实现下行一段距离；由于压环3-7、活塞3-9限位转环3-19及其中的销钉3-8，并限制其在轨道3-18的轨道槽中上下、及沿斜面动作；下行至轨道最下端的换向点，泄压后在大弹簧3-12弹力作用下活塞3-9、阀座3-11、压环3-7件在销钉3-8与轨道3-18的轨道槽控制下上行至上死点，此时上死点与打压换向前上死点位置高低发生变化，并控制阀座3-11的T盘根3-10的上移与下移，进而实现侧向进液口的打开与关闭。长短轨道转换设计是机械座封封隔器Y211及常规液压换层开关中常用结构，在此不多描述。

从另一个角度来说，所述的中空换层开关分层防砂管柱，主要包括密封***和分流***，密封***包括上部丢手封隔器2、下部封隔器8、上部管内插封6和下部管内插封12；分流***主要包括滤砂管5、滤砂管11、小内管4、小内管10，中空换层开关3和中空换层开关9。其中，上部插封6、丢手封隔器2和封隔器8将上部油层与下部油层分隔，下部插封12将油流与沉砂分隔；上层中空换层开关3内部中空，连接与小内管4，为下层油流、上层沉砂提供通道；上层中空换层开关3侧向通道为上层油流提供通道；下层中空换层开关9内部中空，连接与小内管10，为上层沉砂、下层沉砂提供通道；下层中空换层开关9侧向通道、上部小内管为下层油流提供通道。

下部封隔器8为层间封隔器，丢手封隔器2为悬挂封隔器，均为现有技术部件，直接应用即可。

当只采上段滤砂管对应的油层时，地面泵车打液压控制上部中空换层开关为开状态，关闭下部中空换层换层开关即可，若只采井下段油层时，地面泵车打液压换层，上部中空换层开关关闭，下部中空换层开关打开。

一种中空换层开关主要由轨道换向部分、侧向进液部分、中空环形密封部分、弹簧部分四部分组成，中空换层开关中空部分与小油管连接，形成中空流道，中空换层开关外包滤砂管，滤砂管提供滤砂通道和油流通道。

小油管内插于中空换层开关，实现滤砂管内包，提供打压、换层、冲砂通道；产出液经滤砂管、环空，从中空换层开关侧孔进入开关；小油管或者小直径管指的就是上、下小内管、上内管、下内管的整体统称。

所述的一种中空换层开关，用于分防分采，便于砂子沉降在下部尾管，避免砂埋导致不出液或换向失效，中空沉砂可以直接沉降至下部尾管中，进液口正对侧孔，减少砂卡换向活塞。

该技术主要工作原理含有以下步骤：

步骤一：依次下入丝堵+沉砂管+插封+筛管+中空换层开关(筛管内部下入插封管+小直径管与中空换层开关内管相连)+Y343封隔器+油管+插封+筛管+中空换层开关(筛管内部下入插封管+小直径管与中空换层开关内管相连)+悬挂封隔器，小油管配合插封及中空换层开关实现滤砂管内包，提供打压、换层、冲砂通道；筛管下端连接滤砂管，小油管或者小直径管指的就是上、下小内管、上内管、下内管的整体统称。。

步骤二：产出液井滤砂管、环空，从中空换层开关侧孔进入开关；

步骤三：生产中少量沉砂经开关中心、中空管一直沉降至最下面尾管；

步骤四：换层时只需要泵车套管加液压推动开关活塞动作实现生产层位改变。

本发明利用悬挂封隔器、中空换层开关、滤砂管、小油管及插封等工具下入油管中，小油管配合插封及中空换层开关实现滤砂管内包，提供打压、换层、冲砂通道，生产中少量沉砂经开关中心、中空管一直沉降至最下面尾管，同时也实现了套管加液压推动开关活塞动作实现生产层位改变。

实施例2：

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：

一种分层防砂管柱，包括上层管柱、下层管柱，所述上层管柱对应上油层，所述下层管柱对应下油层；

所述上层管柱包括丢手封隔器、上中空换层开关、上小内管、上滤砂管、上插封、上沉砂管；

所述丢手封隔器上端连接油管，下端连接上中空换层开关，所述丢手封隔器所处的位置高于上油层；

所述上中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，上中空换层开关的径向分支通道使上油层与上中空换层开关的中心中空通道连通，在上中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述上小内管上端只与上中空换层开关的中心中空通道连通；

所述上滤砂管上端连接上中空换层开关上端外壁，上小内管、上中空换层开关均整***于上滤砂管内部；

所述上插封连接在上小内管下端外壁，上插封使上小内管与上沉砂管之间的空间封隔，上沉砂管上端只与上小内管连通；

所述上沉砂管上端连接上插封；

所述下层管柱包括下部封隔器、下中空换层开关、下小内管、下滤砂管、下插封、下沉砂管；

所述下部封隔器上端连接上沉砂管，下端连接下中空换层开关，所述下部封隔器所处的位置高于下油层，同时低于上油层；

所述下中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，下中空换层开关的径向分支通道使下油层与下中空换层开关的中心中空通道连通，在下中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述下小内管上端只与下中空换层开关的中心中空通道连通；

所述下滤砂管上端连接下中空换层开关上端外壁，下小内管、下中空换层开关均整***于下滤砂管内部；

所述下插封连接在下小内管下端外壁，上插封使下小内管与下沉砂管之间的空间封隔，下沉砂管上端只与下小内管连通；

所述下沉砂管上端连接下插封，下沉砂管下端连接丝堵。

进一步地，所述油管上还连接抽油泵，所述抽油泵位于丢手封隔器上方。

进一步地，所述上中空换层开关与上中空换层开关结构相同。

实施例3：

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：

一种分层防砂管柱，包括上层管柱、下层管柱，所述上层管柱对应上油层，所述下层管柱对应下油层；

所述上层管柱包括丢手封隔器、上中空换层开关、上小内管、上滤砂管、上插封、上沉砂管；

所述丢手封隔器上端连接油管，下端连接上中空换层开关，所述丢手封隔器所处的位置高于上油层；

所述上中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，上中空换层开关的径向分支通道使上油层与上中空换层开关的中心中空通道连通，在上中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述上小内管上端只与上中空换层开关的中心中空通道连通；

所述上滤砂管上端连接上中空换层开关上端外壁，上小内管、上中空换层开关均整***于上滤砂管内部；

所述上插封连接在上小内管下端外壁，上插封使上小内管与上沉砂管之间的空间封隔，上沉砂管上端只与上小内管连通；

所述上沉砂管上端连接上插封；

所述下层管柱包括下部封隔器、下中空换层开关、下小内管、下滤砂管、下插封、下沉砂管；

所述下部封隔器上端连接上沉砂管，下端连接下中空换层开关，所述下部封隔器所处的位置高于下油层，同时低于上油层；

所述下中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，下中空换层开关的径向分支通道使下油层与下中空换层开关的中心中空通道连通，在下中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述下小内管上端只与下中空换层开关的中心中空通道连通；

所述下滤砂管上端连接下中空换层开关上端外壁，下小内管、下中空换层开关均整***于下滤砂管内部；

所述下插封连接在下小内管下端外壁，上插封使下小内管与下沉砂管之间的空间封隔，下沉砂管上端只与下小内管连通；

所述下沉砂管上端连接下插封，下沉砂管下端连接丝堵。

虽然以上所有的实施例均使用图1至图2，但作为本领域的技术人员可以很清楚的知道，不用给出单独的图纸来表示，只要实施例中缺少的零部件或者结构特征在图纸中拿掉即可。这对于本领域技术人员来说是清楚的。当然部件越多的实施例，只是最优实施例，部件越少的实施例为基本实施例，但是也能实现基本的发明目的，所以所有这些变形实施例都在本发明的保护范围内。

本申请中凡是没有展开论述的零部件本身、本申请中的各零部件连接方式均属于本技术领域的公知技术，不再赘述。比如焊接、丝扣式连接等。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分层防砂管柱，包括上层管柱、下层管柱，所述上层管柱对应上油层，所述下层管柱对应下油层，其特征在于：

所述上层管柱包括丢手封隔器、上中空换层开关、上小内管、上滤砂管、上插封、上沉砂管；

所述丢手封隔器坐封于套管内壁，丢手封隔器下端连接上中空换层开关，所述丢手封隔器所处的位置高于上油层；

所述上中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，上中空换层开关的径向分支通道使上油层与上中空换层开关的中心中空通道连通，在上中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述上小内管上端只与上中空换层开关的中心中空通道连通；

所述上滤砂管上端连接上中空换层开关上端外壁，上小内管、上中空换层开关均整***于上滤砂管内部；

所述上插封连接在上小内管下端外壁，上插封使上小内管与上沉砂管之间的空间封隔，上沉砂管上端只与上小内管连通；

所述上沉砂管上端连接上插封；

所述下层管柱包括下部封隔器、下中空换层开关、下小内管、下滤砂管、下插封、下沉砂管；

所述下部封隔器上端连接上沉砂管，下端连接下中空换层开关，所述下部封隔器所处的位置高于下油层，同时低于上油层；

所述下中空换层开关具有一个中心中空通道和一组径向分支通道，下中空换层开关的径向分支通道使下油层与下中空换层开关的中心中空通道连通，在下中空换层开关的中心中空通道内部安装用来控制径向分支通道启闭的控制机构；

所述下小内管上端只与下中空换层开关的中心中空通道连通；

所述下滤砂管上端连接下中空换层开关上端外壁，下小内管、下中空换层开关均整***于下滤砂管内部；

所述下插封连接在下小内管下端外壁，上插封使下小内管与下沉砂管之间的空间封隔，下沉砂管上端只与下小内管连通；

所述下沉砂管上端连接下插封，下沉砂管下端连接丝堵。

2.根据权利要求1所述的一种分层防砂管柱，其特征在于，所述油管上还连接抽油泵，所述抽油泵位于丢手封隔器上方。

3.根据权利要求1或2所述的一种分层防砂管柱，其特征在于，所述上中空换层开关与上中空换层开关结构相同，即应用同一种中空换层开关，所述上中空换层开关或上中空换层开关包括开关外管、轨道换向机构、径向分支通道启闭控制机构；

所述开关外管包括上缸、下缸，所述上缸下端与下缸上端连接，所述开关外管的上缸内壁套装一个轨道换向机构，所述下缸开设径向分支通道，使油层与开关外管的中心中空通道连通，所述开关外管的下缸下端与第二连接件连接；

所述径向分支通道启闭控制机构设置在上中空换层开关的中心中空通道内部，用来控制轨道换向机构启闭径向分支通道。

4.根据权利要求3所述的一种分层防砂管柱，其特征在于，所述轨道换向机构包括活塞、轨道、销钉、压环、T盘根；所述径向分支通道启闭控制机构包括弹簧挡板、阀座、大弹簧、小弹簧；

所述活塞亦称为轨道换向外管，所述活塞下端安装T盘根，T盘根与下缸内壁构成滑动密封副，用以封堵径向分支通道，所述活塞内壁安装转环，转环内安装销钉，活塞上端口安装压环，压环下端压紧转环，销钉运行于轨道外壁开设的轨道槽内，所述轨道亦称为轨道换向内管；

所述阀座为中空结构，且阀座外壁与下缸内壁为滑动密封；所述大弹簧装入下缸内部，大弹簧上端顶住阀座下端面，大弹簧下端顶住第二连接件；

所述双面环形阀为中空结构，双面环形阀下端面顶住阀座上端面，双面环形阀外壁与活塞内壁丝扣式连接并密封，同时T盘根被活塞和双面环形阀夹紧；

所述弹簧挡板位于双面环形阀上端口，所述小弹簧装入双面环形阀内部，小弹簧下端顶住双面环形阀下端口内壁的内卡环台上，小弹簧上端顶住弹簧挡板，弹簧挡板上端面顶住所述轨道下端面。

5.根据权利要求4所述的一种分层防砂管柱，其特征在于，所述上缸上端口内壁丝扣式连接三扣接头，所述三扣接头上端口连接上内管，三扣接头下端口连接所述轨道。

6.根据权利要求5所述的一种分层防砂管柱，其特征在于，所述第二连接件下端通过接箍连接下内管；所述开关外管外部套装筛管，筛管内径大于开关外管外径。

7.根据权利要求6所述的一种分层防砂管柱，其特征在于，所述筛管上端通过第一连接件连接固定在上内管上，所述筛管下端通过第三连接件连接固定在下内管上。

8.一种中空换层开关，包括开关外管、轨道换向机构、径向分支通道启闭控制机构；

所述开关外管包括上缸、下缸，所述上缸下端与下缸上端连接，所述开关外管的上缸内壁套装一个轨道换向机构，所述下缸开设径向分支通道，使油层与开关外管的中心中空通道连通，所述开关外管的下缸下端与第二连接件连接；

所述径向分支通道启闭控制机构设置在上中空换层开关的中心中空通道内部，用来控制轨道换向机构启闭径向分支通道。

9.根据权利要求8所述的一种中空换层开关，其特征在于，所述轨道换向机构包括活塞、轨道、销钉、压环、T盘根；所述径向分支通道启闭控制机构包括弹簧挡板、阀座、大弹簧、小弹簧；

所述活塞亦称为轨道换向外管，所述活塞下端安装T盘根，T盘根与下缸内壁构成滑动密封副，用以封堵径向分支通道，所述活塞内壁安装转环，转环内安装销钉，活塞上端口安装压环，压环下端压紧转环，销钉运行于轨道外壁开设的轨道槽内，所述轨道亦称为轨道换向内管；

所述阀座为中空结构，且阀座外壁与下缸内壁为滑动密封；所述大弹簧装入下缸内部，大弹簧上端顶住阀座下端面，大弹簧下端顶住第二连接件；

所述双面环形阀为中空结构，双面环形阀下端面顶住阀座上端面，双面环形阀外壁与活塞内壁丝扣式连接并密封，同时T盘根被活塞和双面环形阀夹紧；

所述弹簧挡板位于双面环形阀上端口，所述小弹簧装入双面环形阀内部，小弹簧下端顶住双面环形阀下端口内壁的内卡环台上，小弹簧上端顶住弹簧挡板，弹簧挡板上端面顶住所述轨道下端面。

10.根据权利要求9所述的一种中空换层开关，其特征在于，所述上缸上端口内壁丝扣式连接三扣接头，所述三扣接头上端口连接上内管，三扣接头下端口连接所述轨道；所述第二连接件下端通过接箍连接下内管；所述开关外管外部套装筛管，筛管内径大于开关外管外径；所述筛管上端通过第一连接件连接固定在上内管上，所述筛管下端通过第三连接件连接固定在下内管上。

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