實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置及控制方法
【專利摘要】一種能在高壓狀態(tài)下起下電攬、檢測設(shè)備，起、下自如，可多次使用，操作可靠，密封性能好，使用成本低的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置及控制方法，它在下接頭上口連接有偏心套管，在偏心套管內(nèi)通過支筒設(shè)置有凡爾總成，在偏心套管和上接頭之間設(shè)置有升降開關(guān)總成；所述升降開關(guān)總成包括主套管，主套管內(nèi)壁上的翼簧靜止槽、翼簧工作槽、升降開關(guān)靜止槽和升降開關(guān)工作槽，在主套管內(nèi)放置有升降套管和翼狀卡簧，在升降套管內(nèi)的軸向條形槽內(nèi)分別鉸接有限位卡銷和升降卡銷。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油田、煤礦使用的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置及控 制方法。 實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置及控制方法

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的稠油采油工藝將蒸氣通過隔熱管，高壓注入注氣井。壓井稠油稀釋后油井 開始采油。此工藝存在產(chǎn)氣及保溫等成本高的問題。
[0003] 近年來出現(xiàn)了注壓縮"空氣"采油工藝，向"氣井"內(nèi)注入壓縮空氣，通過事先設(shè)埋 好的電纜電點火器點火，空氣中的氧經(jīng)高壓聚合遇電火后高溫氧化、壓井使油稀釋，油井開 始采油，而這口井的電纜將永久的放置在該口井內(nèi)，不能一纜多井點火，每口注氣井需要一 個數(shù)千米的電纜及一個電點火器。工藝較傳統(tǒng)方法省力，但成本大大增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是要解決注壓縮"空氣"采油工藝中的電纜不能一攬每井使用的問題，提供 一種能在高壓狀態(tài)下起下電攬、檢測設(shè)備，起、下自如，可多次使用，操作可靠，密封性能好， 能耐高溫、高壓，使用成本低的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置及控制方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是： 一種實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置，包括上接頭、下接頭，其特殊之處 是：在下接頭上口連接有偏心套管，偏心套管內(nèi)壁對應(yīng)偏心部設(shè)有凹槽，在偏心套管內(nèi)通過 支筒設(shè)置有凡爾總成，在偏心套管和上接頭之間設(shè)置有升降開關(guān)總成，所述凡爾總成由凡 爾架、凡爾座和凡爾蓋構(gòu)成，在支筒上對應(yīng)凡爾蓋翻起位置設(shè)有側(cè)通過孔，所述凡爾蓋與凡 爾座之間為球面密封或者所述凡爾蓋的密封面為球面、所述凡爾座的密封面為斜面或者凡 爾座的密封面為球面、凡爾座的密封面為向外突起的球面；所述升降開關(guān)總成包括套裝并 通過螺紋連接在上接頭與偏心套管之間的主套管，主套管內(nèi)壁由上到至下分別設(shè)有翼狀卡 簧靜止槽、翼狀卡簧工作槽、升降開關(guān)靜止槽和升降開關(guān)工作槽，在主套管內(nèi)放置有階梯狀 升降套管，所述升降套管的后部通過螺紋連接有翼狀卡簧，翼狀卡簧的尾部外表面設(shè)有徑 向卡臺，所述徑向卡臺位于翼狀卡簧靜止槽內(nèi)，在升降套管內(nèi)沿圓周方向均布有多個軸向 條形槽，在每個條形槽內(nèi)上、下部分別鉸接有可里外轉(zhuǎn)動的限位卡銷及小扭簧，在所述條形 槽內(nèi)中部位于兩個限位卡銷之間鉸接有可上下轉(zhuǎn)動的升降卡銷，所述升降卡銷與兩個限位 卡銷之間弧面接觸。
[0006] 所述支筒、凡爾架、凡爾座由下至上放置在偏心套管內(nèi)，所述凡爾座卡在偏心套管 內(nèi)的階梯上，所述支筒、凡爾架、凡爾座通過下接頭壓緊，凡爾蓋鉸接在凡爾架上，所述凡爾 蓋的銷軸上設(shè)置大扭簧。
[0007] 所述凡爾蓋上設(shè)置泄壓閥，所述泄壓閥的閥桿突出于凡爾蓋的上表面。
[0008] 所述升降卡銷上的內(nèi)弧面與限位卡銷的外弧面咬合。
[0009] 本發(fā)明涉及的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制方法，具體步驟如下： 1、 采用如上所述的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置； 2、 將上接頭與油管相連，接入井口，下接頭與油管相連至油層； 3、 在具備壓縮空氣站或液壓站的情況下，向井口送入高壓空氣，當(dāng)電攬電點火器下行 至其下錐面碰到升降卡銷時受電攬重力的影響推動升降套管連同翼狀卡簧離開翼狀卡簧 靜止槽駛向翼狀卡簧工作槽、升降卡銷及限位卡銷一同由升降開關(guān)靜止槽駛向升降開關(guān)工 作槽，升降套管克服凡爾蓋大扭簧的扭力，將凡爾蓋推入支筒的側(cè)通過孔并位于偏心套管 的凹槽內(nèi)；升降卡銷移至升降開關(guān)工作槽，此時升降套管的階梯卡在偏心套管的上端面，升 降卡銷克服限位卡銷的扭力與限位卡銷一同壓入升降開關(guān)工作槽，此時，電攬電點火器通 過升降套管，受重力作用移至井底油層； 4、 點火，壓縮空氣中的氧分子聚合后點燃，熔化稠油層； 5、 點火后上提電攬，當(dāng)電攬點火器的上錐面碰撞到升降卡銷，受拉力作用將升降套管 及翼狀卡簧提升，翼狀卡簧由翼狀卡簧工作槽進(jìn)入翼狀卡簧靜止槽、升降卡銷及限位卡銷 一同由升降開關(guān)工作槽進(jìn)入升降開關(guān)靜止槽；翼狀卡簧卡在翼狀卡簧靜止槽上端面，升降 套管內(nèi)的升降卡銷克服小扭簧的扭力連同限位卡銷一同壓入升降開關(guān)靜止槽，使電攬點火 器通過，此時升降套管及翼狀卡簧復(fù)位，電攬?zhí)岢?；凡爾蓋由偏心套管及支筒側(cè)通過孔內(nèi)受 大扭簧的扭力及壓縮氣體壓力的作用，將凡爾蓋與凡爾座關(guān)閉，實現(xiàn)壓井； 6、 將井下檢測設(shè)備通過井口如步驟3送入井下油層，進(jìn)行檢測； 7、 將井下檢測設(shè)備提升至井口，如步驟5,再次將設(shè)備提出，檢測合格后停止注氣。
[0010] 所述凡爾蓋上設(shè)置泄壓閥，所述泄壓閥的閥桿突出于凡爾蓋的上表面；升降套管 下移至其下端面觸碰閥桿，打開泄壓閥，使凡爾蓋上下壓差一致。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：點火、壓井能在高壓狀態(tài)下起下電攬、檢測設(shè)備，起、下自 如，可多次使用，操作簡單、性能可靠，密封性能好，大大降低采油成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中斷面線A-A以左部分結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是圖1中斷面線A-A以右部分結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖1中升降套管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是圖3中升降卡銷與限位卡銷12的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是圖1中主套管的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是圖1中翼狀卡簧的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖8是圖1中凡爾蓋與凡爾座的接觸面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖9是本發(fā)明實施例2的凡爾蓋的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10是本發(fā)明實施例3的凡爾蓋與凡爾座的接觸面的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖11是本發(fā)明實施例4的凡爾蓋與凡爾座的接觸面的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013] 圖中：1_下接頭1，2-偏心套管，201-凹槽，3-支筒，301-側(cè)通過孔，4-大扭簧， 5_銷軸，6-凡爾蓋，7-凡爾架、8-凡爾座，9-升降套管，901-條形槽，10-小扭簧，11-限位 卡銷軸，12-限位卡銷，13升降卡銷，14-翼狀卡簧，1401-徑向卡臺，15-主套管，1501-翼狀 卡簧靜止槽、1502-翼狀卡簧工作槽、1503升降開關(guān)靜止槽，1504-升降開關(guān)工作槽，16-上 接頭，20-泄壓閥，2001-閥桿。

【具體實施方式】
[0014] 實施例1 如圖1-圖8所示，本發(fā)明涉及的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置，包括上 接頭16、下接頭1，在下接頭1上口通過螺紋連接有偏心套管2,偏心套管2內(nèi)壁對應(yīng)偏心 部設(shè)有凹槽201，在偏心套管2內(nèi)通過支筒3設(shè)置凡爾總成，在偏心套管2和上接頭16之 間設(shè)置有升降開關(guān)總成。所述凡爾總成包括由下至上放置在偏心套管2內(nèi)的凡爾架7、凡 爾座8,所述凡爾座8卡在偏心套管2內(nèi)的階梯上，通過下接頭將支筒3、凡爾架7、凡爾座8 壓緊，在凡爾架7上通過銷軸5鉸接有凡爾蓋6,在支筒3上對應(yīng)凡爾蓋6翻起位置設(shè)有側(cè) 通過孔301，所述凡爾蓋的銷軸5上設(shè)置大扭簧4,所述凡爾蓋6與凡爾座8之間為球面密 封，所述凡爾架7與凡爾座8之間階梯面配合。所述升降開關(guān)總成包括通過套裝并通過螺 紋連接在上接頭16與偏心套管2之間的主套管15,主套管15內(nèi)壁由上到至下分別設(shè)有翼 狀卡簧靜止槽1501、翼狀卡簧工作槽1502、升降開關(guān)靜止槽1503和升降開關(guān)工作槽1504， 在主套管15內(nèi)放置有階梯狀升降套管9,所述升降套管9的后部通過螺紋連接有翼狀卡簧 14,本實施例中翼狀卡簧14為三翼結(jié)構(gòu)，翼狀卡簧14的尾部設(shè)有徑向卡臺1401，所述徑向 卡臺1401位于翼狀卡簧靜止槽1501內(nèi)，在升降套管9內(nèi)沿圓周方向均布有多個軸向條形 槽901，本實施例以四個為例，在每個條形槽901內(nèi)上、下部通過限位卡銷軸11分別鉸接有 可里外轉(zhuǎn)動的限位卡銷12及小扭簧10,在條形槽901內(nèi)中部位于兩個限位卡銷12之間鉸 接有可上下轉(zhuǎn)動的升降卡銷13,所述升降卡銷13與兩個限位卡銷12之間弧面接觸，且升降 卡銷13上的內(nèi)弧面與限位卡銷12的外弧面咬合。
[0015] 本發(fā)明涉及的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制方法，具體步驟如下： 1、 采用上述實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置； 2、 將上接頭16與油管相連，接入井口，下接頭1與油管相連至油層； 3、 在具備壓縮空氣站或液壓站的情況下，向井口送入高壓空氣，當(dāng)電攬電點火器下行 至其下錐面碰到升降卡銷13時受電攬重力的影響推動升降套管9連同翼狀卡簧14離開翼 狀卡簧靜止槽1501駛向翼狀卡簧工作槽1502、升降卡銷13及限位卡銷12 -同由升降開關(guān) 靜止槽1503駛向升降開關(guān)工作槽1504,升降套管9克服凡爾蓋大扭簧4的扭力，將凡爾蓋 6推入支筒的側(cè)通過孔301并位于偏心套管的凹槽201內(nèi)；升降卡銷13移至升降開關(guān)工作 槽1504,此時升降套管9的階梯卡在偏心套管2的上端面，升降卡銷13克服限位卡銷12的 扭力與限位卡銷12-同壓入升降開關(guān)工作槽1504,此時，電攬電點火器通過升降套管9,受 重力作用移至井底油層。
[0016] 4、點火，壓縮空氣中的氧分子聚合后點燃，熔化稠油層。
[0017] 5、點火后上提電攬，當(dāng)電攬點火器的上錐面碰撞到升降卡銷13,受拉力作用將升 降套管9及翼狀卡簧14提升，翼狀卡簧14由翼狀卡簧工作槽1502進(jìn)入翼狀卡簧靜止槽 1501、升降卡銷13及限位卡銷12 -同由升降開關(guān)工作槽1504進(jìn)入升降開關(guān)靜止槽1503 ; 翼狀卡簧14卡在翼狀卡簧靜止槽1501上端面，升降套管9內(nèi)的升降卡銷13克服小扭簧10 的扭力連同限位卡銷12 -同壓入升降開關(guān)靜止槽1503,使電攬點火器通過，此時升降套管 9及翼狀卡簧14復(fù)位，電攬?zhí)岢觯环矤柹w6由偏心套管2及支筒側(cè)通過孔301內(nèi)受大扭簧4 的扭力及壓縮氣體壓力的作用，將凡爾蓋6與凡爾座8關(guān)閉，實現(xiàn)壓井。
[0018] 6、將井下檢測設(shè)備通過井口如步驟3送入井下油層，進(jìn)行檢測。
[0019] 7、將井下檢測設(shè)備提升至井口，如步驟5,再次將設(shè)備提出，檢測合格后停止注氣。
[0020] 實施例2 如圖9所示，所述凡爾蓋6上設(shè)有泄壓閥20,所述泄壓閥20的閥桿2001突出于凡爾蓋 6的上表面。其它結(jié)構(gòu)同實施例1。此結(jié)構(gòu)適合于沒有壓縮空氣站或液壓站的情況下使用。
[0021] 實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制方法，具體步驟如下： 1、將上接頭16與油管相連，距50- 100m接入井口，下接頭1與油管相連至油層。
[0022] 2、當(dāng)電攬電點火器下行至其下錐面碰到升降卡銷13時受電攬重力的影響推動升 降套管9連同翼狀卡簧14離開翼狀卡簧靜止槽1501駛向翼狀卡簧工作槽1502、升降卡銷 13及限位卡銷12 -同由升降開關(guān)靜止槽1503駛向升降開關(guān)工作槽1504,升降套管9下移 至其下端面觸撞閥桿2001，打開泄壓閥20,使凡爾蓋6上下壓差一致，升降套管9克服凡爾 蓋6上大扭簧4的扭力，將凡爾蓋6推入支筒的側(cè)通過孔301并位于偏心套管的凹槽201 內(nèi)，以下步驟同實施例1。
[0023] 實施例3 如圖10所示，所述凡爾蓋6的密封面為球面、所述凡爾座8的密封面為斜面；其它同實 施例1-實施例2。
[0024] 實施例4 如圖11所示，凡爾蓋6的密封面為球面、凡爾座8的密封面為向外突起的球面；其它同 實施例1-實施例2。
【權(quán)利要求】
1. 一種實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置，包括上接頭、下接頭，其特征是： 在下接頭上口連接有偏心套管，偏心套管內(nèi)壁對應(yīng)偏心部設(shè)有凹槽，在偏心套管內(nèi)通過支 筒設(shè)置有凡爾總成，在偏心套管和上接頭之間設(shè)置有升降開關(guān)總成，所述凡爾總成由凡爾 架、凡爾座和凡爾蓋構(gòu)成，在支筒上對應(yīng)凡爾蓋翻起位置設(shè)有側(cè)通過孔，所述凡爾蓋與凡爾 座之間為球面密封或者所述凡爾蓋的密封面為球面、所述凡爾座的密封面為斜面或者凡爾 座的密封面為球面、凡爾座的密封面為向外突起的球面；所述升降開關(guān)總成包括套裝并通 過螺紋連接在上接頭與偏心套管之間的主套管，主套管內(nèi)壁由上到至下分別設(shè)有翼狀卡簧 靜止槽、翼狀卡簧工作槽、升降開關(guān)靜止槽和升降開關(guān)工作槽，在主套管內(nèi)放置有階梯狀升 降套管，所述升降套管的后部通過螺紋連接有翼狀卡簧，翼狀卡簧的尾部外表面設(shè)有徑向 卡臺，所述徑向卡臺位于翼狀卡簧靜止槽內(nèi)，在升降套管內(nèi)沿圓周方向均布有多個軸向條 形槽，在每個條形槽內(nèi)上、下部分別鉸接有可里外轉(zhuǎn)動的限位卡銷及小扭簧，在所述條形槽 內(nèi)中部位于兩個限位卡銷之間鉸接有可上下轉(zhuǎn)動的升降卡銷，所述升降卡銷與兩個限位卡 銷之間弧面接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置，其特征是：所 述支筒、凡爾架、凡爾座由下至上放置在偏心套管內(nèi)，所述凡爾座卡在偏心套管內(nèi)的階梯 上，所述支筒、凡爾架、凡爾座通過下接頭壓緊，凡爾蓋鉸接在凡爾架上，所述凡爾蓋的銷軸 上設(shè)置大扭簧。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置，其特征是：所 述凡爾蓋上設(shè)置泄壓閥，所述泄壓閥的閥桿突出于凡爾蓋的上表面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置，其特征是：所 述升降卡銷上的內(nèi)弧面與限位卡銷的外弧面咬合。
5. -種實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制方法，其特征是： (1) 、采用如上所述的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制裝置； (2) 、將上接頭與油管相連，接入井口，下接頭與油管相連至油層； (3) 、在具備壓縮空氣站或液壓站的情況下，向井口送入高壓空氣，當(dāng)電攬電點火器下 行至其下錐面碰到升降卡銷時受電攬重力的影響推動升降套管連同翼狀卡簧離開翼狀卡 簧靜止槽駛向翼狀卡簧工作槽、升降卡銷及限位卡銷一同由升降開關(guān)靜止槽駛向升降開關(guān) 工作槽，升降套管克服凡爾蓋大扭簧的扭力，將凡爾蓋推入支筒的側(cè)通過孔并位于偏心套 管的凹槽內(nèi)；升降卡銷移至升降開關(guān)工作槽，此時升降套管的階梯卡在偏心套管的上端面， 升降卡銷克服限位卡銷的扭力與限位卡銷一同壓入升降開關(guān)工作槽，此時，電攬電點火器 通過升降套管，受重力作用移至井底油層； (4) 、點火，壓縮空氣中的氧分子聚合后點燃，熔化稠油層； (5) 、點火后上提電攬，當(dāng)電攬點火器的上錐面碰撞到升降卡銷，受拉力作用將升降套 管及翼狀卡簧提升，翼狀卡簧由翼狀卡簧工作槽進(jìn)入翼狀卡簧靜止槽、升降卡銷及限位卡 銷一同由升降開關(guān)工作槽進(jìn)入升降開關(guān)靜止槽；翼狀卡簧卡在翼狀卡簧靜止槽上端面，升 降套管內(nèi)的升降卡銷克服小扭簧的扭力連同限位卡銷一同壓入升降開關(guān)靜止槽，使電攬點 火器通過，此時升降套管及翼狀卡簧復(fù)位，電攬?zhí)岢觯环矤柹w由偏心套管及支筒側(cè)通過孔內(nèi) 受大扭簧的扭力及壓縮氣體壓力的作用，將凡爾蓋與凡爾座關(guān)閉，實現(xiàn)壓井； (6) 、將井下檢測設(shè)備通過井口如步驟3送入井下油層，進(jìn)行檢測； (7)、將井下檢測設(shè)備提升至井口，如步驟5,再次將設(shè)備提出，檢測合格后停止注氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)點火、檢測、壓井的啟閉式井下控制方法，其特征是：所 述凡爾蓋上設(shè)置泄壓閥，所述泄壓閥的閥桿突出于凡爾蓋的上表面；升降套管下移至其下 端面觸碰閥桿，打開泄壓閥，使凡爾蓋上下壓差一致。
【文檔編號】E21B34/06GK104110222SQ201410248883
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月7日
【發(fā)明者】徐瑞祥, 趙小影, 修士金, 王江寬 申請人:徐瑞祥