一种分层工艺管柱逐级解封解卡装置的制作方法

本发明涉及采油采气工程技术领域，特别涉及一种分层工艺管柱逐级解封解卡装置。

背景技术：

随着油田勘探开发工作的不断深入发展，低渗透、非常规油气藏的储量越来越多，根据油层实际情况下入分层工艺管柱进行分层采油、分层注水和分层改造等分层工艺的应用也越来越广泛。

目前的分层工艺管柱包括丢手接头、串联固定的若干措施管柱和若干封隔器。起出分层工艺管柱时，丢手接头连接打捞工具，上提打捞工具使所有封隔器解封后即可提出分层工艺管柱。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

起出目前的分层工艺管柱过程中，分层工艺管柱的所有封隔器是同时解封的，上提打捞工具使所有封隔器同时解封所需的力较大，导致分层工艺管柱起出难度较大，造成油水井大修的可能性较大。

技术实现要素：

为了解决现有技术中分层工艺管柱起出难度较大，造成油水井大修的可能性较大的问题，本发明实施例提供了一种分层工艺管柱逐级解封解卡装置。所述技术方案如下：

一种分层工艺管柱逐级解封解卡装置，所述分层工艺管柱逐级解封解卡装置固定设置在分层工艺管柱的相邻两个封隔器之间，其包括：上接头、外套、中心管、挡帽、滑销和分级剪断部；

所述上接头的上端与位于其上方的封隔器固定连接；

所述外套固定在所述上接头的下端外部；

所述中心管设置在所述外套内部，其上端与所述上接头的下端内壁动密封连接且通过台肩限位，所述中心管与所述外套之间形成环形空间，且所述中心管的外壁上沿其轴向设有滑槽，所述中心管与位于其下方的封隔器固定连接；

所述挡帽由所述外套的下端伸入所述环形空间内，且所述挡帽与所述外套固定连接；

所述滑销沿所述挡帽的径向穿过所述挡帽并伸入所述滑槽内，所述滑销能够在所述滑槽内移动；

所述分级剪断部设置在所述环形空间内，用于由所述外套的上端连接所述外套和所述中心管，所述分级剪断部在打捞工具的上提作用力大于或等于解封位于所述上接头上方的封隔器所需的力，且小于同时解封位于所述上接头上方的封隔器和位于所述中心管下方的封隔器所需的力时剪断，以使所述上接头和所述外套能够相对所述中心管上行，且剪断所述滑销所需的力大于剪断所述分级剪断部所需的力。

具体地，所述分级剪断部包括一级销钉，所述一级销钉设置在所述外套的上端，沿所述外套的径向连接所述外套和所述中心管。

进一步地，所述分级剪断部还包括销钉套和二级销钉；

所述销钉套设置在所述环形空间内，所述一级销钉沿所述外套的径向连接所述外套和所述一级销钉；

所述二级销钉设置在所述销钉套上，沿所述销钉套的径向连接所述销钉套和所述中心管，剪断所述二级销钉所需的力大于剪断所述一级销钉所需的力且小于剪断所述滑销所需的力，且所述二级销钉被剪断时，所述滑销与所述滑槽之间的距离大于预设数值。

具体地，所述外套上设有第一压力连通孔，所述二级销钉由所述第一压力连通孔处漏出。

具体地，所述二级销钉和所述一级销钉均设有多个，多个所述二级销钉沿所述销钉套的周向均匀分布，多个所述一级销钉沿所述外套的周向均匀分布。

进一步地，所述外套上还设有第二压力连通孔，所述第二压力连通孔位于所述挡帽和所述分级剪断部之间。

具体地，所述外套与所述上接头之间以及所述挡帽和所述外套之间均通过螺纹连接。

具体地，所述中心管上端与所述上接头之间通过O型密封圈动密封连接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在分层工艺管柱的相邻两个封隔器之间设置本发明，且通过上接头的上端连接位于本发明上方的封隔器，中心管的下端连接位于本发明下方的封隔器，外套的上端与中心管之间通过分级剪断部连接，分级剪断部在打捞工具的上提作用力大于或等于解封位于上接头上方的封隔器所需的力，且小于同时解封位于上接头上方的封隔器和位于中心管下方的封隔器所需的力时剪断，当分级剪断部被剪断后，上接头可带动外套相对中心管移动，为解封位于本发明上方的封隔器提供行程，从而避免同时解封分层工艺管柱的所有封隔器，减小上提打捞工具以起出分层工艺管柱所需的力，减小起出分层工艺管柱的难度，从而降低油水井大修的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置的使用状态示意图。

其中：

1上接头，

2外套，21第一压力连通孔，22第二压力连通孔，

3中心管，31滑槽，

4挡帽，

5滑销，

6分级剪断部，61一级销钉，62销钉套，63二级销钉，

7环形空间，

8O型密封圈，

100分层工艺管柱，101丢手接头，102封隔器，103措施管柱，104分层工艺管柱逐级解封解卡装置，105油套环空；

200油层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，且结合图2进行说明，本发明实施例提供了一种分层工艺管柱逐级解封解卡装置，该分层工艺管柱逐级解封解卡装置104固定设置在分层工艺管柱100的相邻两个封隔器102之间，其包括：上接头1、外套2、中心管3、挡帽4、滑销5和分级剪断部6；

上接头1的上端与位于其上方的封隔器102固定连接；

外套2固定在上接头1的下端外部；

中心管3设置在外套2内部，其上端与上接头1的下端内壁动密封连接且通过台肩限位，中心管3与外套2之间形成环形空间7，且中心管3的外壁上沿其轴向设有滑槽31，中心管3与位于其下方的封隔器102固定连接；

挡帽4由外套2的下端伸入环形空间7内，且挡帽4与外套2固定连接；

滑销5沿挡帽4的径向穿过挡帽4并伸入滑槽31内，滑销5能够在滑槽31内移动；

分级剪断部6设置在环形空间7内，用于由外套2的上端连接外套2和中心管3，分级剪断部6在打捞工具的上提作用力大于或等于解封位于上接头1上方的封隔器102所需的力，且小于同时解封位于上接头1上方的封隔器102和位于中心管3下方的封隔器102所需的力时剪断，以使上接头1和外套2能够相对中心管3上行，且剪断滑销5所需的力大于剪断分级剪断部6所需的力。

在本发明实施例中，外套2固定在上接头1的下端外部，外套2与上接头1之间螺纹连接。中心管3设置在外套2内部，中心管3的上端与上接头1的下端内壁之间通过O型密封圈动密封连接，且中心管3的上端外壁上设有台阶，分级剪断部6未被剪断状态，上接头1的下端坐在中心管3上端外壁的台阶上，实现中心管3与上接头1之间的台肩限位，防止中心管3相对外套2上行，中心管3与外套2之间形成环形空间7。挡帽4的上端伸入环形空间内，与外套2之间通过螺纹连接，且挡帽4的下端外壁上设有台阶，挡帽4与外套2之间通过该台肩定位。

本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104安装在分层工艺管柱100的两个相邻的封隔器102之间，其中，分层工艺管柱100的任意两个相邻的封隔器102之间均设置一个本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104，故分层工艺管柱100上连接的本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104的数量比其封隔器102的数量少一。由于分层工艺管柱100的相邻两个封隔器102之间通常连接有注水管柱、采油管柱或压裂管柱等措施管柱103，故将本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104固定在相邻两个封隔器102时，可将本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104固定在措施管柱103的上方或下方，当将本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104固定在措施管柱103的上方时，上接头1通过短节或连接接头等与位于上方的封隔器102的下接头固定连接，中心管3通过短节或连接接头等与措施管柱103的上接头1固定连接；当将本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104固定在措施管柱103的下方时，上接头1通过短节或连接接头等与措施管柱103的下接头固定连接，中心管3通过短节或连接接头等与位于下方的封隔器102的上接头1固定连接，其中，由于滑销5与中心管3上的滑槽31的配合，可限制上提打捞工具的过程中中心管3发生转动，卸开与位于其下方的封隔器102或措施管柱103的连接。

下面以解封分层工艺管柱100的封隔器102中位于最上方的封隔器102为例对本发明的工作原理进行说明：打捞工具与丢手接头101固定连接，上提打捞工具，打捞工具的作用力经位于最上方的封隔器102传递到外套2上，外套2对分级剪断部6产生的作用力和位于中心管3下方的封隔器102通过中心管3对分级剪断部6产生的作用力形成对分级剪断部6的剪切力。当上提打捞工具的作用力达到剪断分级剪断部6所需的力时，分级剪断部6被剪断，上接头1能够带动外套2相对中心管3上行，为解封最上方的封隔器102提供行程，由于该作用力大于解封位于最上方的封隔器102所需的力，故可解封该封隔器102。而由于剪断分级剪断部6所需的力小于同时解封位于本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104两侧的封隔器102所需的力，且打捞工具的作用力是通过本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104传递到位于中心管3下方的封隔器102上，故当分级剪断部6被剪断时，位于中心管3下方的封隔器102无法被解封，又由于此时本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104能为解封位于上接头1上方的封隔器102提供行程，故在此过程中也无需解封位于中心管3下方的封隔器102。

当最上方的封隔器102解封后，滑销5在中心管3的滑槽31内相对中心管3上行，由于剪断滑销5所需的力大于剪断分级剪断部6所需的力，且大于解封位于上接头1上方的封隔器102所需的力，故当滑销5相对中心管3运动到滑槽31的上极限位置时，打捞工具的作用力依次通过外套2、滑销5和中心管3传递到位于中心管3下方的封隔器102上，通过位于该封隔器102下方的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104为其提供行程，重复上述操作，可逐级解封分层工艺管柱100的封隔器102。

通过在分层工艺管柱100的相邻两个封隔器102之间设置本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104，且通过上接头1的上端连接位于本发明上方的封隔器102，中心管3的下端连接位于本发明下方的封隔器102，外套2的上端与中心管3之间通过分级剪断部6连接，分级剪断部6在打捞工具的上提作用力大于或等于解封位于上接头1上方的封隔器102所需的力，且小于同时解封位于上接头1上方的封隔器102和位于中心管3下方的封隔器102所需的力时剪断，且当分级剪断部6被剪断后，上接头1可带动外套2相对中心管3移动，为解封位于上接头1上方的封隔器102提供行程，从而避免同时解封分层工艺管柱100的所有封隔器102，减小上提打捞工具以起出分层工艺管柱100所需的力，减小起出分层工艺管柱100的难度，从而降低油水井大修的可能性。

如图1所示，在本发明实施例中，分级剪断部6包括一级销钉61，一级销钉61设置在外套2的上端，沿外套2的径向连接外套2和中心管3。

在本发明实施例中，通过一级销钉61连接外套2和中心管3，剪断一级销钉61所需的力大于解封位于上接头1上方的封隔器102所需的力，且小于同时解封位于上接头1上方的封隔器102和位于中心管3下方的封隔器102所需的力。

如图1所示，在本发明实施例中，分级剪断部6还包括销钉套62和二级销钉63；

销钉套62设置在环形空间7内，一级销钉61沿外套2的径向连接外套2和一级销钉61；

二级销钉63设置在销钉套62上，沿销钉套62的径向连接销钉套62和中心管3，剪断二级销钉63所需的力大于剪断一级销钉61所需的力且小于剪断滑销5所需的力，且二级销钉63被剪断时，滑销5与滑槽31之间的距离大于预设数值。

在本发明实施例中，通过一级销钉61连接外套2和销钉套62，通过二级销钉63连接销钉套62和中心管3，剪断一级销钉61所需的力大于解封位于上接头1上方的封隔器102所需的力，且小于同时解封位于上接头1上方的封隔器102和位于中心管3下方的封隔器102所需的力，剪断二级销钉63所需的力大于剪断一级销钉61所需的力，上提打捞工具的过程中，一级销钉61被剪断时位于上接头1上方的封隔器102解封，上接头1带动外套2和挡帽4相对中心管3上行，当挡帽4顶在销钉套62下端时，中心管3和外套2之间通过二级销钉63限位，此时滑销5离滑槽31的上极限位置之间尚有一段距离，滑销5不承力。

若在位于中心管3下方的封隔器102的解封过程中，位于上接头1上方的封隔器102解封上行后因为油藏条件、管柱受力、井层出砂以及套管损坏、管柱变形不均等原因被卡，则可通过剪断二级销钉63为位于上接头1上端的封隔器102解卡提供二次行程，避免位于上方的封隔器102的解卡和位于下方的封隔器102的解封同时进行。

若一级销钉61和二级销钉63均剪断后上提分层工艺管柱100的过程中位于上接头1上方的封隔器102再次遇卡，导致位于上接头1上方的封隔器102的解卡与位于中心管3下方的第N(N为大于1的整数)个封隔器102的解封同时进行时，若上提打捞工具的作用力足够大，则滑销5可能被剪断，此时，位于上接头1上方的措施管柱103和封隔器102随本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104的上接头1、外套2和挡帽4一并起出，中心管3和位于本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104下方的措施管柱103及封隔器102留在井内，需下入修井工具进行修井作业。

当然，本领域技术人员可知，根据油层200被分隔出的层数，也可在销钉套62内再套设销钉套，该销钉套与原来的销钉套62之间通过二级销钉63连接，与中心管3之间通过三级销钉连接，剪断三级销钉所需的力大于剪断二级销钉63所需的力，依次类推，可避免位于下方的封隔器102的解封与位于上方的封隔器102的解卡同时进行。

如图1所示，在本发明实施例中，外套2上设有第一压力连通孔21，二级销钉63由第一压力连通孔21处漏出。

在本发明实施例中，一级销钉61剪断后，销钉套62与中心管3一起相对外套2下行，当销钉套62运动至第一压力连通孔21下方时，即可通过第一压力连通孔21连通措施管柱103和油套环空105，使得措施管柱103内的压力与油套环空105的压力相等，可使得解封位于中心管3下方的封隔器102的过程中无需先克服液柱压力对该封隔器102的影响，减小上提打捞工具所需的力。

如图1所示，在本发明实施例中，外套2上还设有第二压力连通孔22，第二压力连通孔22位于挡帽4和分级剪断部6之间。

在本发明实施例中，由于油套环空105内的液体可能经销钉套62与中心管3之间的环形间隙、销钉套62与外套2之间的环形间隙或中心管3与挡帽4之间的环形间隙进入外套2与中心管3形成的环形空间7中，当进入外套2与中心管3形成的环形空间7中的液体达到一定量而不能流出时，可能影响外套2相对中心管3运动的行程。因此在本发明实施例中，通过在外套2上设置第二压力连通孔22，且第二压力连通孔22位于挡帽4和分级剪断部6之间，从而可通过第二压力连通孔22连通外套2与中心管3形成的环形空间7和油套环空105，减小外套2与中心管3形成的环形空间7中的液体对外套2相对中心管3运动的影响。

且在本发明实施例中，优选地，第二压力连通孔22在外套2上的位置靠近挡帽4的上端。

在本发明实施例中，二级销钉63和一级销钉61均设有多个，多个二级销钉63沿销钉套62的周向均匀分布，多个一级销钉61沿外套2的周向均匀分布。

在本发明实施例中，通过多个二级销钉63分别连接销钉套62和中心管3，多个二级销钉63沿销钉套62的周向均匀分布，受力合理，且通过多个二级销钉63共同承担销钉套62和中心管3产生的剪切力，降低对单个二级销钉63的强度要求。通过多个一级销钉61分别连接外套2和销钉套62，多个一级销钉61沿外套2的周向均匀分布，受力合理，且通过多个一级销钉61共同承担外套2和销钉套62产生的剪切力，降低对单个一级销钉61的强度要求，从而控制本发明实施例提供的分层工艺管柱逐级解封解卡装置104的生产成本。

在本发明实施例中，优选地，多个二级销钉63和多个一级销钉61的数量均为六个。

以上所述仅为本发明实施例的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。