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用于高壓水井的注入裝置的制作方法

文檔序號:12587688閱讀:200來源:國知局

本發(fā)明涉及石油工程水井井下作業(yè)工具技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及用于高壓水井的注入裝置。



背景技術(shù):

目前國內(nèi)各高壓水井井下注入裝置有如下幾種:

高壓注水井井下作業(yè)注入層上部全封閉裝置(專利公開號CN102094595A),該發(fā)明屬屬于油田井下作業(yè)注入層上部全封閉設(shè)備領(lǐng)域,尤其涉及一種高壓注水井井下作業(yè)注入層上部全封閉裝置,它包括與油管絲扣連接的丟手、與油管內(nèi)壁配接的自動(dòng)密封機(jī)構(gòu)、油套環(huán)空自動(dòng)密封錨定機(jī)構(gòu)及尾部注水機(jī)構(gòu);所述油套環(huán)空自動(dòng)密封錨定機(jī)構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)管柱和井口施加工作坐封壓力而坐封,密封油套環(huán)形空間;所述自動(dòng)密封機(jī)構(gòu)采用單向閥結(jié)構(gòu),以保證油層內(nèi)高壓水不能從油管上竄;所述尾部注水機(jī)構(gòu)的封隔器坐封,以保證分層配注。

酸化封隔器(專利公開號CN201228533Y),設(shè)置有Y221錨定總成,上接頭下部小螺紋與Y221錨定總成的內(nèi)管上部聯(lián)接,內(nèi)管外套裝水力錨、密封總成,水力錨上部與上接頭下部大螺紋聯(lián)接,水力錨下部與密封總成上部聯(lián)接,密封總成下部Y221錨定總成上的錐體聯(lián)接。水力錨下部與密封總成上部聯(lián)接處有密封圈。Y221錨定總成使密封總成座封后,酸化向地層打入高壓酸液時(shí),高壓流體從密封總成與內(nèi)管之間的縫隙進(jìn)入,使水力錨工作,將管柱錨定在套管上,使酸化管柱雙向錨定。

分層酸化注水一體管柱(專利公開號CN201269090Y),公開了分層酸化注水一體管柱,用在石油工業(yè)的分層酸化注水井中,滿足注水井酸化施工中的替酸、試擠、酸化和注水需要。本管柱包括擴(kuò)張式封隔器和配水器,擴(kuò)張式封隔器和配水器由油管連接,在本管柱的底端還連接著替液裝置。

反循環(huán)高壓壓裂酸化封隔器(專利公開號CN202970604U),公開了一種能夠?qū)崿F(xiàn)強(qiáng)制解封的反循環(huán)高壓壓裂酸化封隔器。該封隔器包括中心管,在中心 管上從上到下依次套設(shè)有上膠筒座、膠筒、下膠筒座、液壓缸,在膠筒與中心管之間設(shè)置有襯套,所述上膠筒座與襯套固定連接,所述下膠筒座與襯套通過單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)相配合,所述單向傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)方向?yàn)楸畴x密封圈的方向。在解封過程中,作用在下膠筒座上的作用力會(huì)通過襯套作用在上膠筒座上,即使由于酸化封隔器在長時(shí)間坐封后,上膠筒座會(huì)與密封圈粘接在一起,也能夠強(qiáng)制將上膠筒座與密封圈拉開,使封隔器膠筒上下處于連通狀態(tài)。

由此可見,現(xiàn)有的高壓水井注入裝置通常用于注水井酸化作業(yè)在高壓水井注入作業(yè)前需要?jiǎng)庸苤Q井口等多種工序,影響作業(yè)進(jìn)度,增加作業(yè)成本。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一個(gè)方面,本發(fā)明提供了一種用于高壓水井的注入裝置。所述技術(shù)方案如下:

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供了一種用于高壓水井的注入裝置。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面,提供了一種用于高壓水井的注入裝置所述注入裝置包括依次設(shè)置的上連接管、中心管和下連接管,在所述中心管上依次套裝有膠筒和上缸套,所述上缸套與所述中心管彼此滑動(dòng)連接,所述下連接管、上缸套圍繞中心管設(shè)置以形成環(huán)形液缸,所述環(huán)形液缸與所述中心管的內(nèi)腔連通,在所述中心管上還設(shè)置有至少一個(gè)節(jié)流孔,所述至少一個(gè)節(jié)流孔中的所有節(jié)流孔均與所述注入裝置的外部連通,

在使用時(shí),將所述注入裝置放入所述高壓水井中的第一根油管內(nèi),之后蹩壓所述注入裝置,并使液體從所述中心管的內(nèi)腔泵入到所述環(huán)形液缸中,從而擠壓所述膠筒壓縮膨脹以密封所述注入裝置與所述油管之間形成的環(huán)形空腔,最后所述中心管的內(nèi)腔中的所述液體通過所述節(jié)流孔流至所述高壓水井中,以實(shí)現(xiàn)對高壓水井的井口保護(hù)。

進(jìn)一步地,所述下連接管包括下缸套和下?lián)醐h(huán),所述下?lián)醐h(huán)與所述中心管的靠近所述上缸套的一端固定連接,所述下缸套套裝在所述上缸套與所述下?lián)醐h(huán)之間的所述中心管上,所述下缸套的兩端分別與所述上缸套和所述下?lián)醐h(huán)緊密貼合。

具體地,在中心管上設(shè)置有至少一個(gè)傳壓孔,所述至少一個(gè)傳壓孔中所有的傳壓孔的一端均與所述中心管的內(nèi)腔連通且另一端均與所述環(huán)形液缸連通,

在使用時(shí),所述液體從所述中心管的內(nèi)腔通過所述傳壓孔流至所述環(huán)形液缸中。

進(jìn)一步地,所述上缸套的上端內(nèi)側(cè)面具有上缸套突出部,所述下缸套的下端外側(cè)面具有用于限位所述上缸套的下缸套突出部,所述上缸套的下端與所述下缸套突出部緊密貼合。

進(jìn)一步地,所述上缸套突出部和下缸套突出部均沿所述中心管的徑向方向向外突出,

所述上缸套突出部下方的所述上缸套的內(nèi)表面與所述下缸套突出部上方的所述下缸套的外表面彼此滑動(dòng)連接。

具體地,所述環(huán)形液缸由所述上缸套突出部下方的上缸套的內(nèi)表面、下缸套的上端面和所述中心管的外表面彼此圍繞而成,

在使用時(shí),所述液體通過所述至少一個(gè)傳壓孔流至所述環(huán)形液缸中,所述環(huán)形液缸中的液體推動(dòng)所述上缸套沿所述中心管的縱長方向朝向所述膠筒移動(dòng)以擠壓所述膠筒。

進(jìn)一步地,所有節(jié)流孔均設(shè)置在所有傳壓孔的下方。

進(jìn)一步地,所述下?lián)醐h(huán)上設(shè)置有至少一個(gè)圓弧槽,所述至少一個(gè)圓弧槽中的所有圓弧槽的一端與相應(yīng)的所述節(jié)流孔連通,所述圓弧槽的另一端與所述環(huán)形空腔連通,

在使用時(shí),所述中心管的內(nèi)腔中的所述液體通過所述節(jié)流孔流至所述圓弧槽,之后通過所述圓弧槽流至所述環(huán)形空腔,最后從環(huán)形空腔流至所述高壓水井。

進(jìn)一步地,所述圓弧槽與所述節(jié)流孔為一一對應(yīng)關(guān)系。

進(jìn)一步地,所述上連接管包括彼此固定連接的管接頭和上主管,所述上主管套裝在所述膠筒上方的所述中心管的外表面上,且所述上主管的下表面與所述膠筒的上表面緊密貼,所述上主管的上部內(nèi)表面與所述管接頭的下部外表面固定連接。

具體地,所述管接頭具有用于限位所述上主管的第一管接頭突出部和設(shè)置在所述第一管接頭突出部下方的第二管接頭突出部,所述上主管具有第一上主管突出部和設(shè)置在所述第一上主管突出部下方的第二上主管突出部,所述第一管接頭突出部、第二管接頭突出部、第一上主管突出部和第二上主管突出部均 沿所述中心管的徑向方向向外突出。

進(jìn)一步地,所述第一管接頭突出部的下表面與所述上主管的上端面彼此緊密貼合,所述第二管接頭突出部的下表面與所述第一上主管突出部的上表面緊密貼合。

進(jìn)一步地,在所述中心管的上端設(shè)置有沿徑向方向向外突出的中心管突出部,所述中心管突出部與所述第二上主管突出部彼此配合,用于限位所述上主管。

進(jìn)一步地,所述上主管的內(nèi)表面分別與所述管接頭和中心管的外表面彼此之間密封連接,所述上缸套的內(nèi)表面與所述中心管的外表面彼此之間密封連接,所述上缸套的內(nèi)表面與所述下缸套的外表面彼此之間密封連接。

具體地,所述注入裝置還包括坐封球,所述坐封球與設(shè)置在所述中心管的內(nèi)腔中的坐封球座彼此配合,

在使用時(shí),所述注入裝置通過坐封球與所述坐封球座彼此配合以實(shí)現(xiàn)對所述注入裝置蹩壓。

進(jìn)一步地,所述坐封球座由所述中心管的下端沿徑向方向向內(nèi)突出而形成。

具體地,所述坐封球座設(shè)置在所有節(jié)流孔的下方。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是:本發(fā)明提供的用于高壓水井的注入裝置,利用現(xiàn)有的注水井工藝管柱和注水井井口,確保注水井口不承受注入壓力,解決了不動(dòng)管柱不動(dòng)井口的高壓注水井注入問題,有助于提高工作效率,降低作業(yè)成本,同時(shí)保護(hù)注水井口。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于高壓水井的注入裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中,100用于高壓水井的注入裝置,10上連接管,11管接頭,111第一管接頭突出部,112第二管接頭突出部,12上主管,121第一上主管突出部,122第二上主管突出部,20中心管,21環(huán)形液缸,22節(jié)流孔,23傳壓孔,24中心管突出部,25坐封球座,30下連接管,31下缸套,311下缸套突出部,32下?lián)醐h(huán),321圓弧槽,40膠筒,50上缸套,51上缸套突出部,70密封圈。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

參見圖1,其示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于高壓水井的注入裝置。注入裝置100包括依次設(shè)置的上連接管10、中心管20和下連接管30,在中心管20上依次套裝有膠筒40和上缸套50,上缸套50與中心管20彼此滑動(dòng)連接,下連接管30、上缸套50圍繞中心管20設(shè)置以形成環(huán)形液缸21,環(huán)形液缸21與中心管20的內(nèi)腔連通,在中心管20上還設(shè)置有至少一個(gè)節(jié)流孔22,至少一個(gè)節(jié)流孔22中的所有節(jié)流孔22均與注入裝置100的外部連通。

在使用時(shí),將注入裝置100放入高壓水井中的第一根油管(未示出)內(nèi),之后蹩壓注入裝置100,并使液體從中心管20的內(nèi)腔泵入到環(huán)形液缸21中,從而擠壓膠筒40壓縮膨脹以密封注入裝置100與油管之間形成的環(huán)形空腔,最后中心管20的內(nèi)腔中的液體通過節(jié)流孔22流至高壓水井(未示出)中,以實(shí)現(xiàn)對高壓水井的井口保護(hù)。

在本發(fā)明的一個(gè)示例中,注入裝置100還包括坐封球(未示出),坐封球用于與設(shè)置在中心管20的內(nèi)腔中的坐封球座25彼此配合。在本發(fā)明的另一示例中,坐封球座25由中心管20的下端沿徑向方向向內(nèi)突出而形成。當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白,坐封球座25可以與中心管20為一體成型件,即坐封球座25為中心管20的其中一部分,當(dāng)然也可以是單獨(dú)的部件,在需要使用時(shí),將坐封球座25固定在中心管20上即可,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的選擇。

具體參見圖1,上連接管10包括彼此固定連接的管接頭11和上主管12,上主管12套裝在膠筒40上方的中心管20的外表面上,且上主管12的下表面與膠筒40的上表面緊密貼,上主管12的上部內(nèi)表面與管接頭11的下部外表面固定連接。下連接管30包括下缸套31和下?lián)醐h(huán)32,下?lián)醐h(huán)32與中心管20的靠近上缸套50的一端固定連接,下缸套31套裝在上缸套50與下?lián)醐h(huán)32之間的中心管20上,下缸套31的兩端分別與上缸套50和下?lián)醐h(huán)32緊密貼合。

在本發(fā)明的一個(gè)示例中,管接頭11具有用于限位上主管12的第一管接頭突出部111和設(shè)置在第一管接頭突出部111下方的第二管接頭突出部112。上主管12具有第一上主管突出部121和設(shè)置在第一上主管突出部121下方的第二上主管突出部122。在中心管20的上端設(shè)置有用于限位上主管12的中心管突出部 24。第一管接頭突出部111、第二管接頭突出部112、第一上主管突出部121、第二上主管突出部122和中心管突出部24均沿中心管的徑向方向向外突出。

第一管接頭突出部111的下表面與上主管12的上端面彼此緊密貼合,第二管接頭突出部112的下表面與第一上主管突出部121的上表面緊密貼合,第二上主管突出部122的上表面與中心管突出部24的下表面緊密貼合。在本發(fā)明的另一示例中,上主管12的內(nèi)表面分別與管接頭11和中心管20的外表面彼此之間密封連接,上缸套50的內(nèi)表面與中心管20的外表面彼此之間密封連接,上缸套50的內(nèi)表面與下缸套31的外表面彼此之間密封連接。

也就是說,中心管20上部外表面有直角臺(tái)階面,該直角臺(tái)階面緊靠上主管12內(nèi)的臺(tái)階面,并用于限位上主管12。上缸套50下部直角端面緊靠下缸套31外部的直角階梯面,下缸套31下部的直角端面緊靠下?lián)醐h(huán)32上端的直角端面,通過這樣的設(shè)計(jì)可以在使用時(shí)對上缸套50進(jìn)行限位。

在本發(fā)明的另一示例中,上缸套50的上端內(nèi)側(cè)面具有上缸套突出部51,下缸套31的下端外側(cè)面具有用于限位上缸套50的下缸套突出部311,上缸套50的下端與下缸套突出部311緊密貼合。上缸套突出部51和下缸套突出部311均沿中心管20的徑向方向向外突出,且上缸套突出部51下方的上缸套50的內(nèi)表面與下缸套突出部311上方的下缸套31的外表面彼此滑動(dòng)連接。在使用時(shí),當(dāng)環(huán)形液缸21內(nèi)的液壓隨著高壓液體增多而增大時(shí),由于中心管突出部24與第二上主管突出部122的配合、第二管接頭突出部112與第一上主管突出部121的配合以及第一管接頭突出部111與上主管12的上端面的配合對膠筒40上方的上主管12進(jìn)行限位;同時(shí)由于上缸套突出部51與下缸套突出部311的配合,且同時(shí)由于下缸套31下方的下?lián)醐h(huán)32固定在中心管20上,實(shí)現(xiàn)了對下缸套31的限位,由此使得上缸套50能夠通過環(huán)形液缸21中傳遞的液壓將膠筒40擠壓膨脹。

例如,為了使上主管12與管接頭11彼此密封連接,可以通過在上主管12上設(shè)置環(huán)形密封圈70,同時(shí)在上主管12的內(nèi)側(cè)面上沿周長方向設(shè)置用于容納環(huán)形密封圈70的環(huán)形凹槽,且該環(huán)形凹槽設(shè)置在上主管12與管接頭11的連接處。同理,為了使上主管12與中心管20之間、上缸套50與中心管20之間和下缸套31與上缸套50之間密封連接,可以相應(yīng)地在中心管突出部24上、上缸套突出部51和下缸套突出部311上方的下缸套31上均可以設(shè)置環(huán)形密封圈和用于 容納該環(huán)形密封圈的環(huán)形凹槽。

繼續(xù)參見圖1,環(huán)形液缸21由上缸套突出部51下方的上缸套50的內(nèi)表面、下缸套31的上端面和中心管20的外表面彼此圍繞而成。環(huán)形液缸21通過設(shè)計(jì)在中心管20上的傳壓孔23與中心管20的內(nèi)腔連通,由此形成了高壓液體泵入環(huán)形液缸21的流通通道。在傳壓孔23與坐封球座25之間的中心管20上設(shè)置有節(jié)流孔22,為了使節(jié)流孔22能夠與注入裝置100的外部連通,相應(yīng)地在下?lián)醐h(huán)32上設(shè)置有與節(jié)流孔22連通的圓弧槽321,也就是說圓弧槽321的一端與節(jié)流孔22連通,另一端與注入裝置100的外部連通。

在本發(fā)明的一個(gè)示例中,傳壓孔23、節(jié)流孔22和圓弧槽321均設(shè)置為3個(gè),且3個(gè)傳壓孔23均勻地分布在中心管20的上部外表面上,且3個(gè)Φ7的傳壓孔23相互交錯(cuò)60度。3個(gè)節(jié)流孔22均勻地分布在中心管20的下部外表面上,且3個(gè)Φ4的節(jié)流孔22相互交錯(cuò)60度。相應(yīng)地,在節(jié)流孔22處對應(yīng)的下?lián)醐h(huán)32的外表面上設(shè)計(jì)有3個(gè)均勻分布的圓弧槽321,且3個(gè)圓弧槽321相互交錯(cuò)60度,與節(jié)流孔22徑向分布相同。在本發(fā)明的另一示例中,圓弧槽321的孔徑大于節(jié)流孔22的孔徑,這樣可以根據(jù)節(jié)流原理在使用時(shí)為膠筒40提供一個(gè)節(jié)流壓差,從而避免膠筒40與油管(未示出)之間的密封失效。當(dāng)然本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白。傳壓孔23、節(jié)流孔22和圓弧槽321可以設(shè)置為1個(gè)、5個(gè)或者更多個(gè),本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的選擇,本領(lǐng)域人員還可以理解,節(jié)流孔22與圓弧槽321的個(gè)數(shù)可以設(shè)計(jì)為相等數(shù)量,也可以不設(shè)計(jì)為相等數(shù)量,本領(lǐng)域人可以根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的選擇,只要能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)流孔22與注入裝置100的外部連通即可。

下面通過詳細(xì)描述本發(fā)明注入裝置100的工作原理進(jìn)一步說明注入裝置100的具體結(jié)構(gòu)。

在裝配時(shí),管接頭11上部的連接扣是普通螺紋,管接頭11下部與上主管12普通螺紋連接,之后上主管12、膠筒40、上缸套50和下缸套31從上到下依次套裝在中心管20的外表面上,且上缸套50的下部內(nèi)表面套裝在下缸套31上部外表面上,此時(shí),上缸套50與下缸套31之間形成了環(huán)形液缸21,并且環(huán)形液缸21與中心管20的傳壓孔23形成用于泵入高壓液體的流通通道。

然后將下?lián)醐h(huán)32與中心管20下部通過普通螺紋彼此連接,同時(shí)使得下?lián)醐h(huán)32外表面分布的圓弧槽321與中心管20的節(jié)流孔22相連通以用于液體流通, 并對膠筒40提供穩(wěn)定壓力。

在注入作業(yè)時(shí),帶壓將用于高壓水井的注入裝置100送至高壓水井中的油管懸掛器下的第一根油管內(nèi)部,之后從地面投送17-19mm的鋼球(即坐封球),使鋼球落入中心管20下部內(nèi)表面的坐封球座25上,由此坐封球與坐封球座25之間形成密封截面。然后向注入裝置100中泵入高壓液體,高壓液體中的一部分通過節(jié)流孔22流出注入裝置100外,另一部分高壓液體由于坐封球蹩壓而被存留在注入裝置100中,從而使得注入裝置100中的高壓液體逐漸增多。

當(dāng)增多的高壓液體達(dá)到傳壓孔23的高度時(shí),高壓液體通過傳壓孔23流入環(huán)形液缸21中。隨后環(huán)形液缸21中的高壓液體逐漸增多,設(shè)置在膠筒40兩端的上主管12和下缸套31的限位,從而使得上缸套50能夠推動(dòng)膠筒40沿著中心管20的縱長方向向上(如圖1頁面中所示的注液裝置100的上下方向)平行向上滑動(dòng),從而使膠筒40被擠壓膨脹。壓縮后的膠筒40的外表面緊貼油管內(nèi)壁,從而密封了注入裝置與油管之間形成環(huán)形空腔。

同時(shí)提高向注入裝置100的高壓液體的泵入排量,使得高壓液體能夠大量地通過中心管20的節(jié)流孔22注入環(huán)形空腔中,根據(jù)節(jié)流原理,對膠筒40產(chǎn)生了穩(wěn)定的坐封壓差,從而防止了膠筒40密封的失效。

在注入作業(yè)后,釋放井內(nèi)壓力(即注入裝置100中的壓力),膠筒40彈性恢復(fù),從而自然回彈至初始形狀,同時(shí)上缸套50下部的直角端面(即上缸套突出部51的下表面)回退至下缸套31的階梯面(即下缸套突出部311的上表面),即可解封,完成注入作業(yè)。

本發(fā)明提供的用于高壓水井的注入裝置利用現(xiàn)有的注水井工藝管柱和注水井井口,確保注水井口不承受注入壓力,解決了不動(dòng)管柱不動(dòng)井口的高壓注水井注入問題,有助于提高工作效率,降低作業(yè)成本,同時(shí)保護(hù)注水井口。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例,并不用以限制本發(fā)明,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

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