一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油完井管具領(lǐng)域中的一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油田開發(fā)的不斷深入，砂巖油藏非均值性日益嚴重，油藏壓力跌減快、注水開發(fā)中后期含水上升快，含水率高。因此，對油井油藏的有效動用與地層水的預(yù)測與控制是提高水平井開發(fā)經(jīng)濟效益的關(guān)鍵。智能完井系統(tǒng)重要作用之一就是延緩和控制邊底水錐進，國內(nèi)智能完井技術(shù)的研究還處于起步階段，智能完井主要解決油藏有效動用分析技術(shù)、井下數(shù)據(jù)采集與分析擬合技術(shù)及控流技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]目前針對井下套管和油管的控流技術(shù)都是在套管或油管上即敷設(shè)電纜，配合設(shè)在套管或油管上的電磁閥實現(xiàn)管內(nèi)外流體壓力等方面的調(diào)整和控制。這種結(jié)構(gòu)的控制方式，電磁閥工作需要外接電纜支持，這就勢必造成造成:一是電纜在管內(nèi)攜帶需要帶有保護套等措施，占用大量的空間，影響后續(xù)施工其他工具的正常下入；二是電纜長期與管具一起下入地下，受溫度、腐蝕、壓力等環(huán)境影響，極易老化、損壞，增加修復成本；三是由于上述基本問題的存在，影響智能完井技術(shù)的普及和推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具。實現(xiàn)外管上無需敷設(shè)電纜，增加了油層套管安全下入的可行性，降低了復雜情況出現(xiàn)的幾率；保證了油井生產(chǎn)的內(nèi)通徑，無需在管內(nèi)增加機構(gòu)、占用管內(nèi)空間，便于后期通井、增產(chǎn)等作業(yè)措施的實施。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具，包括外管具、設(shè)置在外管具上的進液通道，以及與進液通道配合的電磁閥，其特征是:還包括內(nèi)管具，所述的內(nèi)管具為中段墩粗的內(nèi)管，內(nèi)管中段墩粗部分的最大直徑略小于外管具的內(nèi)徑，在內(nèi)管的中段密封設(shè)置軸向分布的激發(fā)線圈，激發(fā)線圈通過端部的接線端引出；所述外管具內(nèi)壁上密封設(shè)置沿周向分布的耦合線圈，耦合線圈與電磁閥連接，耦合線圈與內(nèi)管具的激發(fā)線圈配合；耦合線圈和配套的電磁閥、驅(qū)動桿、控制球、彈簧、進液通道，以及激發(fā)線圈均采用多套組合結(jié)構(gòu)，并均勻分布在所在管具的外周邊。
[0006]上述方案還包括:
所述的電磁閥連接驅(qū)動桿，驅(qū)動桿的端部為滑動錐面，滑動錐面與設(shè)置在進液通道內(nèi)的控制球觸動實現(xiàn)進液通道的開啟配合，控制球另一側(cè)與彈簧觸動實現(xiàn)進液通道內(nèi)關(guān)閉配合；耦合線圈、電磁閥、驅(qū)動桿和控制球沿軸向設(shè)置在外管具外壁的槽孔內(nèi)，其外部由擋環(huán)封堵或擋板封蓋；所述的激發(fā)線圈的長度遠大于耦合線圈長度。
[0007]所述的耦合線圈和激發(fā)線圈內(nèi)充滿膠質(zhì)密封液；在驅(qū)動桿外部設(shè)有防推環(huán)。
[0008]所述內(nèi)管具下端為錐形或U形結(jié)構(gòu)，并設(shè)有內(nèi)外貫通的循環(huán)孔；外管具兩端和內(nèi)管具上端均設(shè)有螺紋扣。
[0009]本發(fā)明利用線圈電磁耦合的方式實現(xiàn)井下電磁閥的控制，使用時只要滿足以下兩個方面的有效控制:一是內(nèi)管具線圈與外管具耦合線圈的間距保證在5_之內(nèi)，確保供電效率；耦合時的內(nèi)、外管具上工具的相對運動速度必須保證小于0.22m/s，確保足夠的耦合時間。
[0010]相比于現(xiàn)有技術(shù)，該發(fā)明的優(yōu)勢表現(xiàn)為以下幾點:
①供電驅(qū)動方式不同于常規(guī)液動、電動控制方式，無需電纜或液控管線長期置于井下。作業(yè)時利用給內(nèi)管工具供電產(chǎn)生磁場的方式，實現(xiàn)外管上電磁閥的開啟，作業(yè)結(jié)束后，內(nèi)管起出，管內(nèi)不留有工具及電纜；
②這種線圈耦合方式無需定位，由于內(nèi)管工具線圈長度遠大于外管工具線圈長度，只要作業(yè)時保證較低的下入速度即可實現(xiàn)足夠長時間的耦合，達到供電控制電磁閥的目的；
③完井管柱安全到位的風險小、成功率高，最終達到既能夠達到非接觸式控制井下進液通道的目的，也能夠滿足隨時調(diào)整油井生產(chǎn)動態(tài)、調(diào)節(jié)生產(chǎn)剖面的要求的。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的一種外管具的結(jié)構(gòu)圖；
圖2是與圖1中外管具配套的內(nèi)管結(jié)構(gòu)圖。
[0012]圖中:1-套管接箍，2-擋環(huán)，3-耦合線圈，4-膠質(zhì)密封液，5-傳輸電纜，6_接線板，7-電磁閥，8-驅(qū)動桿，9-防推環(huán)，10-滑動錐面，11-控制球，12-彈簧，13-進液通道加工口，14-進液通道，15-螺紋扣，16-電纜連接口，17-激發(fā)線圈激發(fā)線圈，18-內(nèi)管具，19-蓋板，20-密封圈，21-循環(huán)孔。
【具體實施方式】
[0013]現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0014]如圖1、2所示，本發(fā)明的一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具包括外管具和內(nèi)管具兩部分。其中外管具兩端的螺紋扣之間設(shè)有墩粗段，鐓粗段內(nèi)沿軸向依次設(shè)有耦合線圈
3、傳輸電纜5、接線板6、電磁閥7、驅(qū)動桿8、防推環(huán)9和進液通道14。其中:耦合線圈3、傳輸電纜5、接線板6、電磁閥7、驅(qū)動桿8、防推環(huán)9被密封在鐓粗段內(nèi)，密封方式包括在端部由擋環(huán)2封堵，也可以采用擋板或蓋板封蓋(如圖2所示)；進液通道14呈“上”字形，上部進液通道內(nèi)設(shè)置控制球11和彈簧12，其中控制球11的內(nèi)端面與驅(qū)動桿8下端的滑動錐面10配合，進液通道加工口 13封閉。內(nèi)管具中段為鐓粗段，鐓粗段內(nèi)設(shè)置軸向槽孔，激發(fā)線圈17設(shè)在槽孔內(nèi)，其上端設(shè)有電纜連接口 16，外部由蓋板19配合密封圈20封蓋。內(nèi)管具18下端采用U形結(jié)構(gòu)并設(shè)有循環(huán)孔21。
[0015]內(nèi)管具和外管具軸向插接配合，內(nèi)管具鐓粗段最大外徑與外管具內(nèi)徑間隙最好控制在5_以內(nèi)。耦合線圈3和激發(fā)線圈17腔體內(nèi)注滿膠質(zhì)密封液4，起到加固和防腐作用。耦合線圈3與激發(fā)線圈17配合，并且激發(fā)線圈17的長度遠大于耦合線圈3長度。
[0016]外管具的耦合線圈和配套的電磁閥、驅(qū)動桿、控制球、彈簧、進液通道，以及內(nèi)管具的激發(fā)線圈均采用多套組合結(jié)構(gòu)，并均勻分布在所在管具的外周邊。
[0017]其原理是通過電纜給內(nèi)管具上的線圈供電產(chǎn)生磁場，外管具耦合線圈在此磁場的作用下感應(yīng)產(chǎn)生電流，電流由傳輸電纜供給電磁閥動力，促進電磁閥產(chǎn)生軸向運動。由于電磁閥與驅(qū)動桿相連，這樣，驅(qū)動桿在電磁閥的作用下，會產(chǎn)生上下運動。驅(qū)動桿底端呈錐面結(jié)構(gòu)，該錐面結(jié)構(gòu)與控制球接觸，當錐面向下移動時，控制球沿錐面右移，進液孔暴露，地層流體進入管內(nèi)；反之，控制球沿錐面左行，進液孔關(guān)閉。電磁閥上端與耦合線圈通過電線連接，整套連接機構(gòu)預(yù)置在膠質(zhì)密封液中，從而避免連接結(jié)構(gòu)受到井液的腐蝕和破壞，進液通道控制球控制，整個進液通道呈現(xiàn)“上”字形狀，既可避免地層流體沖蝕控制結(jié)構(gòu)，也降低了工具的加工難度。初始狀態(tài)，該控制球在彈簧的作用下堵塞進液通道，只有當滑動錐面在驅(qū)動桿的作用下前進時，才會上移開啟進液通道，該工具上下有擋環(huán)，擋環(huán)內(nèi)含有多組石墨密封件，保證整套機構(gòu)與井液隔離，避免工具內(nèi)部結(jié)構(gòu)工作失靈。
[0018]當外管具隨完井管串下入到位之后，根據(jù)后期油井生產(chǎn)動態(tài)，下入內(nèi)管具控制各個進液通道，調(diào)節(jié)生產(chǎn)。內(nèi)管具與配套油管相連，其上部留有電纜連接口，電纜與內(nèi)管具串接后，利用油管伴送的方式下入到位，內(nèi)管具底端周向分布3個循環(huán)孔，實現(xiàn)內(nèi)管工具作業(yè)過程中的灌漿、開泵循環(huán)和起鉆排液功能；內(nèi)管具的激發(fā)線圈置于密封液、蓋板、密封圈組成的密封腔中，避免磨損、漏電。地面通電，電流通過電纜輸送到內(nèi)管具，埋在內(nèi)管具中的線圈會在周圍區(qū)域產(chǎn)生較強的磁場，磁場強度與線圈的長度、通電量等參數(shù)有關(guān)。外管具的耦合線圈在該磁場作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，電磁閥隨即被喚醒工作，推動驅(qū)動桿下行，進液通道控制球隨之移位，從而溝通地層與井筒聯(lián)通，井液順利流入井筒內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具，包括外管具、設(shè)置在外管具上的進液通道，以及與進液通道配合的電磁閥，其特征是:還包括內(nèi)管具，所述的內(nèi)管具為中段墩粗的內(nèi)管，內(nèi)管中段墩粗部分的最大直徑略小于外管具的內(nèi)徑，在內(nèi)管的中段密封設(shè)置軸向分布的激發(fā)線圈，激發(fā)線圈通過端部的接線端引出；所述外管具上密封設(shè)置沿周向分布的耦合線圈，耦合線圈與電磁閥連接，耦合線圈與內(nèi)管具的激發(fā)線圈配合；耦合線圈和配套的電磁閥、驅(qū)動桿、控制球、彈簧、進液通道，以及激發(fā)線圈均采用多套組合結(jié)構(gòu)，并均勻分布在所在管具的外周邊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈耦合控制電磁閥的井下管具，其特征是:所述的電磁閥連接驅(qū)動桿，驅(qū)動桿的端部為滑動錐面，滑動錐面與設(shè)置在進液通道內(nèi)的控制球觸動實現(xiàn)進液通道的開啟配合，控制球另一側(cè)與彈簧觸動實現(xiàn)進液通道內(nèi)關(guān)閉配合；耦合線圈、電磁閥、驅(qū)動桿和控制球沿軸向設(shè)置在外管具外壁的槽孔內(nèi)，其外部由擋環(huán)封堵或擋板封蓋；所述的激發(fā)線圈的長度遠大于耦合線圈長度。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線圈耦合控制電磁閥的井下管具，其特征是:所述的耦合線圈和激發(fā)線圈內(nèi)充滿膠質(zhì)密封液；在驅(qū)動桿外部設(shè)有防推環(huán)。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的線圈耦合控制電磁閥的井下管具，其特征是:所述內(nèi)管具下端為錐形或U形結(jié)構(gòu)，并設(shè)有內(nèi)外貫通的循環(huán)孔；外管具兩端和內(nèi)管具上端均設(shè)有螺紋扣。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具，包括內(nèi)管具、外管具、設(shè)置在外管具上的進液通道，以及與進液通道配合的電磁閥，所述的內(nèi)管具為中段墩粗的內(nèi)管，內(nèi)管中段墩粗部分的最大直徑略小于外管具的內(nèi)徑，在內(nèi)管的中段密封設(shè)置軸向分布的激發(fā)線圈，激發(fā)線圈通過端部的接線端引出；所述外管具上密封設(shè)置沿周向分布的耦合線圈，耦合線圈與電磁閥連接，耦合線圈與內(nèi)管具的激發(fā)線圈配合；耦合線圈和激發(fā)線圈均采用多套組合結(jié)構(gòu)，并均勻分布在所在管具的外周邊。本發(fā)明外管上無需敷設(shè)電纜，增加了油層套管安全下入的可行性；保證了油井生產(chǎn)的內(nèi)通徑，無需在管內(nèi)增加機構(gòu)、占用管內(nèi)空間，便于后期通井、增產(chǎn)等作業(yè)措施的實施。
【IPC分類】E21B34/06, E21B17/00
【公開號】CN105507822
【申請?zhí)枴緾N201410501690
【發(fā)明人】王紹先, 張建國, 彭志剛, 肖經(jīng)緯, 董恩博, 許嬋嬋, 李國鋒, 張磊, 馮德杰, 李偉, 李碩, 陶劍
【申請人】中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月27日