热采防污染井下开关的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种热采防污染井下开关，属于石油热采【技术领域】，包括上接头、外套、下接头，所述上接头、下接头分别与外套的上、下端连接，还包括旋板开关机构以及强制复位机构；所述旋板开关机构、强制复位机构均设置在外套内部，可在外套内部滑动。本发明通过插管插入和弹簧强制复位实现油管和地层流体的连通和关闭；在承压差20MPa、室温(18-20℃)—高温(330℃)条件下具有可靠的密封性能和开启、关闭灵活性能够满足热采井高温注热、常温作业及正常生产需求；同时开关切换通道过流面积较大，不影响注热流体和放喷采油生产。
【专利说明】热采防污染井下开关
【技术领域】
[0001]本发明涉及海上石油行业在热力采油过程中用于连通和封隔地层和油管的井下开关。尤其涉及到一种热采防污染井下开关，属于石油热采【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前陆地油田的稠油热采井注汽转抽生产管柱主要为注采一体化管柱，一次管柱满足注汽和转抽两个生产过程,注采一体化生产管柱采用抽油泵采油,地面需配备抽油机设备。在海上平台上，由于平台空间有限小，没有安装抽油机的空间，只能使用螺杆泵或离心泵。但是螺杆泵或离心泵的耐温能力有限，无法满足高温注汽的要求，因此海上目前稠油热采井还无法实现注采一体化，只能采用注汽和采油分开的两次管柱，完成一个吞吐周期。
[0003]海上平台进行蒸汽吞吐的注汽和采油两次管柱的衔接上需要克服一些技术难题。注汽和放喷结束后，由于热采井还存在自喷能力，起出注汽管柱时，会出现油水上涌、地层能量进一步降低、污染周围环境等，需要对油井进行压井作业。压井作业时，压井液容易吸收井筒周围热量，使近井地带温度降低，对油层造成冷伤害，转抽后开井困难，甚至将油井压死；另一方面，因压井液与地层的配伍性可能会存在一定的误差，容易对油层造成污染。这一点对于水敏性稠油油藏来说尤为严重。
[0004]现有的井下开关只考虑了连通或者隔离油管和地层，没有考虑耐高温、热采井出砂、水平井复杂的井身结构等因素，不能满足海上热采井耐高温、多轮次反复开关，注热-放喷-电潜泵生产的高低温交替和压力频繁变化的生产条件，不适合使用在海上水平井稠油热采的防污染管柱。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种热采防污染井下开关，具有在不同工况下都开启关闭灵活、密封性能可靠的特点，有效的解决了耐温、耐压以及重复开关的技术问题。
[0006]本发明采用了如下技术方案:
[0007]一种热采防污染井下开关，包括上接头、外套、下接头，所述上接头、下接头分别与外套的上、下端连接，还包括旋板开关机构以及强制复位机构；所述旋板开关机构、强制复位机构均设置在外套内部，可在外套内部滑动；所述旋板开关机构主要由固定销座、旋板、推杆组成；固定销座与上接头螺纹连接，旋板一端与固定销座连接，旋板另一端与推杆一端连接；所述强制复位机构主要由弹簧座、弹簧组成，所述弹簧座的一端与推杆另一端连接；弹簧一端紧接弹簧座，另一端紧接下接头。
[0008]进一步，所述旋板一端通过第一旋转轴与固定销座连接，旋板另一端通过第二旋转轴与推杆连接。其中:所述的固定销座内圆面的靠上部开设有螺纹，下端部开设有凸台，凸台上开设有轴孔；所述的第一旋转轴安装于固定销座的轴孔内，所述的第一旋转轴可以在所述的固定销座的轴孔内旋转。特别是，所述的旋板中间是一圆形的盲板，在盲板外圆面上开设有凸出的两个耳朵，两个耳朵沿轴向对称，耳朵上分别开设有销轴孔，分别用于插入第一旋转轴与第二旋转轴。
[0009]进一步，所述弹簧座的一端通过第三旋转轴与推杆连接。
[0010]进一步，所述热采防污染井下开关还包括密封机构。特别是:所述密封机构包括凸型密封盘根以及两个O型密封盘根，所述O型密封盘根分别安装在上接头、下接头的凹槽内；所述凸型密封盘根安装在上接头的下部的外圆面上；外套上端和上接头之间以及外套下端和下接头之间分别通过所述O型密封盘根来密封；旋板和固定销座之间通过所述凸型密封盘根来密封。
[0011]其中，所述密封机构由耐高温的复合材料制成，其性能不受温度交变的影响。
[0012]进一步，所述上接头、外套、下接头、旋板开关机构以及强制复位机构均采用不锈钢材料。
[0013]该发明与现有技术相比具有以下优点:
[0014](A)申请的热采防污染井下开关承压差20MPa、常温和300度以上高温的条件下具有可靠的密封性能和开启、关闭灵活性，能够满足热采井高温注热、常温作业及正常生产需求；
[0015](B)申请的热采防污染井下开关具有较高的耐腐蚀性能，可以满足腐蚀流体介质工况条件；
[0016](C)申请的热采防污染井下开关采用弹簧作为复位机构，对井下落鱼和出砂适应性较强；
[0017](D)申请的热采防污染井下开关过流面积比较大，可以减小注热流体和放喷生产时流体的沿程阻力损失，适合海上稠油热采水平井热采的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0019]图1为本发明的剖面结构示意图。
[0020]图中，1-上接头；2_固定销座；3-第一旋转轴；4-旋板；5-外套；6_第二旋转轴；7-推杆；8_第三旋转轴；9_弹簧座；10_弹簧；11、12-0型密封盘根；13-下接头；14_凸型密封盘根。
【具体实施方式】
[0021]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合附图对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0022]如图1所示，本发明实施例提供了一种热采防污染井下开关，包括上接头1、外套
5、下接头13，上接头1、下接头13分别与外套5的上、下端连接，还包括旋板开关机构以及强制复位机构。旋板开关机构、强制复位机构均设置在外套5内部，可在外套5内部滑动。
[0023]旋板开关机构主要由固定销座2、旋板4、推杆7组成；固定销座2与上接头I螺纹连接，旋板4 一端与固定销座2连接，旋板4另一端与推杆7 —端连接。
[0024]强制复位机构主要由弹簧座9、弹簧10组成，所述弹簧座9的一端与推杆7另一端连接；弹簧10 —端紧接弹簧座9，另一端紧接下接头13。弹簧座9的一端通过第三旋转轴8与推杆7连接。
[0025]旋板4 一端通过第一旋转轴3与固定销座2连接，旋板4另一端通过第二旋转轴6与推杆7连接。
[0026]固定销座2内圆面的靠上部开设有螺纹，下端部开设有凸台，凸台上开设有轴孔；第一旋转轴3安装于固定销座2的轴孔内，第一旋转轴3可以在所述的固定销座2的轴孔内旋转。
[0027]旋板4中间是一圆形的盲板,在盲板外圆面上开设有凸出的两个耳朵,两个耳朵沿轴向对称，耳朵上分别开设有销轴孔，分别用于插入第一旋转轴3与第二旋转轴6。
[0028]热采防污染井下开关还包括密封机构。包括凸型密封盘根14以及两个O型密封盘根11、12，0型密封盘根11、12分别安装在上接头1、下接头13的凹槽内。凸型密封盘根14安装在上接头I的下部的外圆面上。外套5上端和上接头I之间以及外套5下端和下接头13之间分别通过所述O型密封盘根11、12来密封。旋板4和固定销座2之间通过所述凸型密封盘根14来密封。
[0029]上述密封机构由耐高温的复合材料制成，其性能不受温度交变的影响。且上接头
1、外套5、下接头13、旋板开关机构以及强制复位机构各构件均采用耐腐蚀的不锈钢材料。
[0030]本发明的工作过程如下:热采防污染井下开关按照设计方案要求下到井下设计位置后，开始注热流体时，注热管柱下部的密封插管插入热采防污染井下开关，给旋板4 一个向下的力，将旋板4顶开，同时通过连杆7和弹簧座9压缩弹簧10，热采防污染井下开关从而保持开启状态；注热流体完毕，需要更换采油管柱时，只需要上提管柱，密封插管离开热采防污染井下开关，弹簧10在本身弹力的作用下推动弹簧座9向上运动，弹簧座9通过连杆7使旋板4压紧凸型密封盘根14，密封固定销座2和旋板4，热采防污染井下开关关闭，将油管和地层流体封隔；生产管柱下入时重复开启过程。
[0031]以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种热采防污染井下开关，包括上接头(I)、外套、下接头，所述上接头(I)、下接头分别与外套的上、下端连接，其特征在于:还包括旋板开关机构以及强制复位机构；所述旋板开关机构、强制复位机构均设置在外套内部，可在外套内部滑动；所述旋板开关机构主要由固定销座(2)、旋板、推杆组成；固定销座(2)与上接头(I)螺纹连接，旋板一端与固定销座(2)连接，旋板另一端与推杆一端连接；所述强制复位机构主要由弹簧座、弹簧组成，所述弹簧座的一端与推杆另一端连接；弹簧一端紧接弹簧座，另一端紧接下接头。
2.根据权利要求1所述的热采防污染井下开关，其特征在于:所述旋板一端通过第一旋转轴与固定销座(2)连接，旋板另一端通过第二旋转轴与推杆连接。
3.根据权利要求2所述的热采防污染井下开关，其特征在于:所述的固定销座(2)内圆面的靠上部开设有螺纹，下端部开设有凸台，凸台上开设有轴孔；所述的第一旋转轴安装于固定销座(2)的轴孔内，所述的第一旋转轴可以在所述的固定销座(2)的轴孔内旋转。
4.根据权利要求3所述的热采防污染井下开关，其特征在于:所述的旋板中间是一圆形的盲板，在盲板外圆面上开设有凸出的两个耳朵，两个耳朵沿轴向对称，耳朵上分别开设有销轴孔，分别用于插入第一旋转轴与第二旋转轴。
5.根据权利要求1所述的热采防污染井下开关，其特征在于:所述弹簧座的一端通过第三旋转轴与推杆连接。
6.根据权利要求1所述的热采防污染井下开关，其特征在于:还包括密封机构。
7.根据权利要求6所述的热采防污染井下开关，其特征在于:所述密封机构包括凸型密封盘根以及两个O型密封盘根(11、12)，所述O型密封盘根(11、12)分别安装在上接头(I)、下接头的凹槽内；所述凸型密封盘根安装在上接头(I)的下部的外圆面上；外套上端和上接头(I)之间以及外套下端和下接头之间分别通过所述O型密封盘根(11、12)来密封；旋板和固定销座(2)之间通过所述凸型密封盘根来密封。
8.根据权利要求7所述的热采防污染井下开关，其特征在于:所述密封机构由耐高温的复合材料制成，其性能不受温度交变的影响。
9.根据权利要求1所述的热采防污染井下开关，其特征在于:所述上接头(I)、外套、下接头、旋板开关机构以及强制复位机构均采用不锈钢材料。
【文档编号】E21B34/12GK104074493SQ201410325751
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月9日 优先权日:2014年7月9日
【发明者】刘花军, 孙永涛, 喻贵民, 胡厚猛, 周治春, 王通, 刘海涛, 顾启林 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司