专利名称：油气井选择性完井开关工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油、天然气和煤层气开采井下工具。特别涉及一种 油气井选择性完井开关工具。
背景技术：
随着国内各油田逐步进入勘探开发的中后期，勘探开发的难度和 成本显著增加，研究和应用高效的稳产增产工艺和措施，成为各油田
发展和壮大的必走之路。国内外的研究和应用实践证明，水平井技术 能够较直井大大地增加井眼在生产层中的长度和产层的泄油面积，提 高油气产量，减缓水锥和气锥的推进速度，其勘探开发效果相当于直井
的3 6倍，因此，最近几年国内外水平井钻井数量大量增加。
虽然水平井钻井技术发展已经比较成熟，而水平井完井方式则发
展比较缓慢，目前水平井完井方式主要有裸眼完井、尾管射孔完井 和筛管+裸眼封隔器完井。裸眼完井方式是最为简单和低成本的完井方 式，但由于其自身的应用局限性和缺陷，已经很少应用；尾管射孔完 井方式是目前国内最为广泛和最主要使用的完井方式，该方式有利于 避开夹层水、底水、气顶，可实施水平段分段射孔、试油、注采和进行 选择性增产措施，但是产量较低，不能充分发挥水平井的产能优势； 筛管+裸眼封隔器完井方式既起到裸眼完井的作用，又防止了裸眼井壁 坍塌堵塞井筒的作用，同时在一定程度上起到防砂的作用，而且能提供 足够的流通面积，储层不受水泥浆的污染，可防止井眼坍塌，成本相对 较低，能够最大限度发挥产能，但是如果出现产层变化如水锥等复杂 情况后，没有很好的解决处理方法。目前我国各个油田水平井完井情况大致如此，对于水平井在生产层段多，又具有各自单独油气顶和油 水界面的复杂油气藏开采所需的多层单油管选择性完井技术，则还没 有相应的解决办法。而管外封隔器+选择性完井工具选择性完井方法能 够解决这些难题。
管外封隔器+选择性完井工具选择性水平井完井方法综合了尾管 射孔完井和筛管+裸眼封隔器完井两种完井方法的优点，产量高而且可 以采取多种作业方法进行改造产层，是一种较先进的完井方法。该选 择性完井方法是通过在地面能够进行开关操作的选择性完井工具和高 性能的管外封隔器和尾管悬挂器等工具和设备的配合使用，实现多层 单油管选择性完井工艺，不仅能够防止地层水侵入和分层段试油、采 油，同时还具有裸眼完井渗流面积大，完善程度高等优点，不仅可以 克服注水泥完井技术存在的缺陷，又可以良好地实现层段封隔，达到 单一井眼条件下多层或单层复杂油气藏选择性分层封隔、开采、封堵 和作业，对提高油气藏开采效率和保护油气藏具有重要意义。
而目前配套选择性完井工具的开关工具都是机械作用式的， 一次 作业只能打开或关闭一个选择性完井工具，而且当一口井眼内串接多 个选择性完井工具时，下端选择性完井工具的打开或关闭会受到上面 选择性完井工具的影响，不能满足多产层任意选择性开采和作业。本 实用新型专利正是针对目前这种不能满足现场需要的现状，设计了本 选择性完井开关工具。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种油气井选择性完井开关工具，通 过与选择性完井工具等完井工具的配合使用，能根据油气井产层分布 情况和开采需要，有选择性地打开或关闭选择性完井工具，从而实现 对应产层的选择性分层封隔、开采、封堵和作业，提高石油、天然气或煤层气井开采效益。
本实用新型采用的技术方案是油气井选择性完井开关工具，主 要由上本体、节流嘴、密封组、活塞轴、活块、复位弹簧和引鞋所组
成，上本体上端有油套管螺纹，其特征在于上本体下端螺纹连接引 鞋，引鞋的下端部有孔。上本体和引鞋组成外壳，在外壳内有一个活 塞轴，活塞轴上端外径与上本体内径相同，活塞轴有中心通孔。在活 塞轴中心通孔上端固定有一个节流嘴。在活塞轴外壁上有一个斜面槽。 在上本体的壁上与活塞轴的斜面槽相对处有径向孔，径向孔内有活块。
活块的内侧面是斜面，活块的内斜面与活塞轴外壁的斜面槽配合。当 活塞轴向下移动时，活塞轴外壁上的斜面槽推动活块向外滑动。在活 塞轴的下端有复位弹簧。复位弹簧能推动活塞轴回复到原始位置。施 工时，节流嘴节流循环液产生的压差作用在活塞轴端面，推动活塞轴 下行。活塞轴推动活块伸出上本体的外侧，活块与油气井选择性完井 工具配合，实现选择性完井工具的打开和关闭，满足油气井选择性开 采和作业的需要，提高油气井开采效益。
节流嘴中心孔直径是根据流量和压降的需要设计，满足不同工况 下的需要。节流嘴的孔径在10-20毫米之间。
节流嘴通过螺纹固定在活塞轴内孔的上端。
活塞轴外壁上斜面槽的斜度在5-20°之间。
活塞轴上端与上本体内壁之间有密封圈。密封圈的数量在1 4个之间。
引鞋内孔下端有台阶面，既可以坐放复位弹簧，又可以限位活塞 轴的轴向移动距离。
上本体和引鞋的外径在30—280毫米之间。
油气井选择性完井开关工具是液压张开式油气井选择性完井开关 工具。节流嘴安放于活塞轴的上端起到对流过循环液节流的作用，使工具内外产生压产，压差作用在活塞轴上端面产生推力，推动活塞下 行，带动活块径向张开。活块径向张开与油气井选择性完井工具内活 动套配合，推动或拉动活动套打开或关闭，从而打开或关闭对应的储 层，然后停止循环液泵。活塞在复位弹簧作用下上行，带动活块收縮 回位，准备下一个打开或关闭。最终实现采用油气井选择性完井工具 完井技术的油气井分层段选择性开采和作业。本工具能完成产层选择
性完井工具的选择性打开和关闭；在井眼内随配套的油管柱下入，入 井时活块收縮于本体内，能够顺利穿过完井管串，入井容易，并可以 选择性打开或关闭任意油气井选择性完井工具，实现任意产层的选择 性开采或作业；活块伸出是靠液压作用，收回是靠复位弹簧作用，机 构简单、安全可靠、工艺简便。能够满足油气藏选择性分层段开采和 作业的需要，提高油气藏的开采效益。
油气井选择性完井工具的有益效果是能实现单一管柱多个油气 井选择性完井工具的任意选择性打开和关闭，达到任意产层的选择性 开采和作业，提高油气藏开采效益。并具有以下特点
1. 油气井选择性完井开关工具在井眼内入井容易、可靠。其随单 独的开关管柱一起入井，工具外径小于相应的选择性完井管柱的内径， 可以保证工具顺利入井。
2. 油气井选择性完井开关工具活塞轴和活块之间设计有斜面槽和
斜面，保证活块的可靠伸縮。
3. 油气井选择性完井开关工具整体结构简单、施工工艺安全。油 气井选择性开关工具是靠液压作用伸张，弹簧复位收回，动作可靠。
5.油气井选择性完井开关工具可以在串接多个选择性完井工具管 柱的井眼内，任意可选择性的打开或关闭任意选择性工具作业，而不 互相影响，能够满足各产层段任意选择性开采或作业。
图1是本实用新型油气井选择性完井开关工具关闭状态的剖面示
意图。图中，l.上本体，2.节流嘴，3.密封圈，4.活塞轴，5.活块， 6.复位弹簧，7.引鞋。
具体实施方式
实施例1:下面以一件上本体1和引鞋7的外径为80毫米的油气
井选择性完井开关工具为例，结合附图对本实用新型作进一步的详细 说明。
参阅图1。油气井选择性完井开关工具，上本体1和引鞋7的外径 为80毫米，壁厚12.5毫米。上本体1上端有油套管螺纹，上本体1 下端螺纹连接引鞋7。引鞋7的下端部有孔，孔的直径为20毫米。上 本体1和引鞋7组成外壳。
在外壳内有一个活塞轴4，活塞轴4上端外径55毫米。活塞轴4 上端与上本体l内壁之间有四道密封圈3。活塞轴4有中心通孔，中心 通孔的直径20毫米。在活塞轴4中心通孔上端螺纹固定有一个节流嘴 2。节流嘴2的孔径是12毫米。
在活塞轴4外壁上有一个斜面槽。活塞轴4外壁上斜面槽的斜度 是8° 。在上本体1的壁上与活塞轴4的斜面槽相对处有一个径向孔， 径向孔内有一个活块5。活块5的内侧面斜面的斜度是8。。活块5的 内斜面与活塞轴4外壁的斜面槽配合。当活塞轴4向下移动时，活塞 轴4外壁上的斜面槽推动活块5向外滑动。
引鞋7内孔下端有一个台阶面，既可以坐放复位弹簧6，又可以限位活 塞轴4的轴向移动距离。在活塞轴4的下端套有一个压縮螺旋复位弹 簧6。复位弹簧6能推动活塞轴4回复到原始位置。
权利要求1、一种油气井选择性完井开关工具，主要由上本体(1)、节流嘴(2)、密封组(3)、活塞轴(4)、活块(5)、复位弹簧(6)和引鞋(7)所组成，上本体(1)上端有油套管螺纹，其特征在于上本体(1)下端螺纹连接引鞋(7)，引鞋(7)的下端部有孔，上本体(1)和引鞋(7)组成外壳，在外壳内有一个活塞轴(4)，活塞轴(4)上端外径与上本体(1)内径相同，活塞轴(4)有中心通孔，在活塞轴(4)中心通孔上端固定有一个节流嘴(2)，在活塞轴(4)外壁上有一个斜面槽，在上本体(1)的壁上与活塞轴(4)的斜面槽相对处有径向孔，径向孔内有活块(5)，活块(5)的内侧面是斜面，活块(5)的内斜面与活塞轴(4)外壁的斜面槽配合，当活塞轴(4)向下移动时，活塞轴(4)外壁上的斜面槽推动活块(5)向外滑动，在活塞轴(4)的下端有复位弹簧(6)。
2、 根据权利要求l所述的油气井选择性完井开关工具，其特征在 于节流嘴(2)的孔径在10-20毫米之间。
3、 根据权利要求l所述的油气井选择性完井开关工具，其特征在 于节流嘴(2)通过螺纹固定在活塞轴(4)内孔的上端。
4、 根据权利要求l所述的油气井选择性完井开关工具，其特征在 于活塞轴(4)外壁上斜面槽的斜度在5-20°之间。
5、 根据权利要求1、 2、 3或4所述的油气井选择性完井开关工 具，其特征在于活塞轴(4)上端与上本体(1)内壁之间有密封圈(3)， 密封圈(3)的数量在1 4个之间。
6、 根据权利要求1、 2、 3或4所述的油气井选择性完井开关工 具，其特征在于引鞋(7)内孔下端有台阶面。
7、 根据权利要求1、 2、 3或4所述的油气井选择性完井开关工 具，其特征在于上本体(1)和引鞋(7)的外径在30—280毫米之间。
专利摘要油气井选择性完井开关工具，应用于石油、天然气和煤层气开采井。特征是上本体下端螺纹连接引鞋，上本体和引鞋组成外壳，在外壳内有一个活塞轴，活塞轴有中心通孔。活塞轴上端固定有节流嘴。活塞轴外壁上有一个斜面槽。在上本体的径向孔内有活块。活块的内侧面是斜面，活块的内斜面与活塞轴外壁的斜面槽配合。在活塞轴的下端有复位弹簧。效果是能够顺利穿过完井管串入井，并选择性打开或关闭任意油气井选择性完井工具，实现任意产层的选择性开采或作业；活块伸出是靠液压作用，收回是靠复位弹簧作用，机构简单、安全可靠、工艺简便。能够满足油气藏选择性分层段开采和作业的需要，提高油气藏的开采效益。
文档编号E21B43/00GK201225129SQ20082010908
公开日2009年4月22日 申请日期2008年7月8日 优先权日2008年7月8日
发明者周俊然, 王益山, 蒋海涛 申请人:华北石油管理局钻井工艺研究院