一种线圈耦合控制电磁阀的井下管具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油完井管具领域中的一种线圈耦合控制电磁阀的井下管具。
【背景技术】
[0002]随着油田开发的不断深入，砂岩油藏非均值性日益严重，油藏压力跌减快、注水开发中后期含水上升快，含水率高。因此，对油井油藏的有效动用与地层水的预测与控制是提高水平井开发经济效益的关键。智能完井系统重要作用之一就是延缓和控制边底水锥进，国内智能完井技术的研究还处于起步阶段，智能完井主要解决油藏有效动用分析技术、井下数据采集与分析拟合技术及控流技术等关键技术。
[0003]目前针对井下套管和油管的控流技术都是在套管或油管上即敷设电缆，配合设在套管或油管上的电磁阀实现管内外流体压力等方面的调整和控制。这种结构的控制方式，电磁阀工作需要外接电缆支持，这就势必造成造成:一是电缆在管内携带需要带有保护套等措施，占用大量的空间，影响后续施工其他工具的正常下入；二是电缆长期与管具一起下入地下，受温度、腐蚀、压力等环境影响，极易老化、损坏，增加修复成本；三是由于上述基本问题的存在，影响智能完井技术的普及和推广。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种线圈耦合控制电磁阀的井下管具。实现外管上无需敷设电缆，增加了油层套管安全下入的可行性，降低了复杂情况出现的几率；保证了油井生产的内通径，无需在管内增加机构、占用管内空间，便于后期通井、增产等作业措施的实施。
[0005]本发明的技术方案:
一种线圈耦合控制电磁阀的井下管具，包括外管具、设置在外管具上的进液通道，以及与进液通道配合的电磁阀，其特征是:还包括内管具，所述的内管具为中段墩粗的内管，内管中段墩粗部分的最大直径略小于外管具的内径，在内管的中段密封设置轴向分布的激发线圈，激发线圈通过端部的接线端引出；所述外管具内壁上密封设置沿周向分布的耦合线圈，耦合线圈与电磁阀连接，耦合线圈与内管具的激发线圈配合；耦合线圈和配套的电磁阀、驱动杆、控制球、弹簧、进液通道，以及激发线圈均采用多套组合结构，并均匀分布在所在管具的外周边。
[0006]上述方案还包括:
所述的电磁阀连接驱动杆，驱动杆的端部为滑动锥面，滑动锥面与设置在进液通道内的控制球触动实现进液通道的开启配合，控制球另一侧与弹簧触动实现进液通道内关闭配合；耦合线圈、电磁阀、驱动杆和控制球沿轴向设置在外管具外壁的槽孔内，其外部由挡环封堵或挡板封盖；所述的激发线圈的长度远大于耦合线圈长度。
[0007]所述的耦合线圈和激发线圈内充满胶质密封液；在驱动杆外部设有防推环。
[0008]所述内管具下端为锥形或U形结构，并设有内外贯通的循环孔；外管具两端和内管具上端均设有螺纹扣。
[0009]本发明利用线圈电磁耦合的方式实现井下电磁阀的控制，使用时只要满足以下两个方面的有效控制:一是内管具线圈与外管具耦合线圈的间距保证在5_之内，确保供电效率；耦合时的内、外管具上工具的相对运动速度必须保证小于0.22m/s，确保足够的耦合时间。
[0010]相比于现有技术，该发明的优势表现为以下几点:
①供电驱动方式不同于常规液动、电动控制方式，无需电缆或液控管线长期置于井下。作业时利用给内管工具供电产生磁场的方式，实现外管上电磁阀的开启，作业结束后，内管起出，管内不留有工具及电缆；
②这种线圈耦合方式无需定位，由于内管工具线圈长度远大于外管工具线圈长度，只要作业时保证较低的下入速度即可实现足够长时间的耦合，达到供电控制电磁阀的目的；
③完井管柱安全到位的风险小、成功率高，最终达到既能够达到非接触式控制井下进液通道的目的，也能够满足随时调整油井生产动态、调节生产剖面的要求的。
【附图说明】
[0011]图1是本发明的一种外管具的结构图；
图2是与图1中外管具配套的内管结构图。
[0012]图中:1-套管接箍，2-挡环，3-耦合线圈，4-胶质密封液，5-传输电缆，6_接线板，7-电磁阀，8-驱动杆，9-防推环，10-滑动锥面，11-控制球，12-弹簧，13-进液通道加工口，14-进液通道，15-螺纹扣，16-电缆连接口，17-激发线圈激发线圈，18-内管具，19-盖板，20-密封圈，21-循环孔。
【具体实施方式】
[0013]现结合说明书附图对本发明作进一步的描述。
[0014]如图1、2所示，本发明的一种线圈耦合控制电磁阀的井下管具包括外管具和内管具两部分。其中外管具两端的螺纹扣之间设有墩粗段，镦粗段内沿轴向依次设有耦合线圈
3、传输电缆5、接线板6、电磁阀7、驱动杆8、防推环9和进液通道14。其中:耦合线圈3、传输电缆5、接线板6、电磁阀7、驱动杆8、防推环9被密封在镦粗段内，密封方式包括在端部由挡环2封堵，也可以采用挡板或盖板封盖(如图2所示)；进液通道14呈“上”字形，上部进液通道内设置控制球11和弹簧12，其中控制球11的内端面与驱动杆8下端的滑动锥面10配合，进液通道加工口 13封闭。内管具中段为镦粗段，镦粗段内设置轴向槽孔，激发线圈17设在槽孔内，其上端设有电缆连接口 16，外部由盖板19配合密封圈20封盖。内管具18下端采用U形结构并设有循环孔21。
[0015]内管具和外管具轴向插接配合，内管具镦粗段最大外径与外管具内径间隙最好控制在5_以内。耦合线圈3和激发线圈17腔体内注满胶质密封液4，起到加固和防腐作用。耦合线圈3与激发线圈17配合，并且激发线圈17的长度远大于耦合线圈3长度。
[0016]外管具的耦合线圈和配套的电磁阀、驱动杆、控制球、弹簧、进液通道，以及内管具的激发线圈均采用多套组合结构，并均匀分布在所在管具的外周边。
[0017]其原理是通过电缆给内管具上的线圈供电产生磁场，外管具耦合线圈在此磁场的作用下感应产生电流，电流由传输电缆供给电磁阀动力，促进电磁阀产生轴向运动。由于电磁阀与驱动杆相连，这样，驱动杆在电磁阀的作用下，会产生上下运动。驱动杆底端呈锥面结构，该锥面结构与控制球接触，当锥面向下移动时，控制球沿锥面右移，进液孔暴露，地层流体进入管内；反之，控制球沿锥面左行，进液孔关闭。电磁阀上端与耦合线圈通过电线连接，整套连接机构预置在胶质密封液中，从而避免连接结构受到井液的腐蚀和破坏，进液通道控制球控制，整个进液通道呈现“上”字形状，既可避免地层流体冲蚀控制结构，也降低了工具的加工难度。初始状态，该控制球在弹簧的作用下堵塞进液通道，只有当滑动锥面在驱动杆的作用下前进时，才会上移开启进液通道，该工具上下有挡环，挡环内含有多组石墨密封件，保证整套机构与井液隔离，避免工具内部结构工作失灵。
[0018]当外管具随完井管串下入到位之后，根据后期油井生产动态，下入内管具控制各个进液通道，调节生产。内管具与配套油管相连，其上部留有电缆连接口，电缆与内管具串接后，利用油管伴送的方式下入到位，内管具底端周向分布3个循环孔，实现内管工具作业过程中的灌浆、开泵循环和起钻排液功能；内管具的激发线圈置于密封液、盖板、密封圈组成的密封腔中，避免磨损、漏电。地面通电，电流通过电缆输送到内管具，埋在内管具中的线圈会在周围区域产生较强的磁场，磁场强度与线圈的长度、通电量等参数有关。外管具的耦合线圈在该磁场作用下产生感应电流，电磁阀随即被唤醒工作，推动驱动杆下行，进液通道控制球随之移位，从而沟通地层与井筒联通，井液顺利流入井筒内。
【主权项】
1.一种线圈耦合控制电磁阀的井下管具，包括外管具、设置在外管具上的进液通道，以及与进液通道配合的电磁阀，其特征是:还包括内管具，所述的内管具为中段墩粗的内管，内管中段墩粗部分的最大直径略小于外管具的内径，在内管的中段密封设置轴向分布的激发线圈，激发线圈通过端部的接线端引出；所述外管具上密封设置沿周向分布的耦合线圈，耦合线圈与电磁阀连接，耦合线圈与内管具的激发线圈配合；耦合线圈和配套的电磁阀、驱动杆、控制球、弹簧、进液通道，以及激发线圈均采用多套组合结构，并均匀分布在所在管具的外周边。2.根据权利要求1所述的线圈耦合控制电磁阀的井下管具，其特征是:所述的电磁阀连接驱动杆，驱动杆的端部为滑动锥面，滑动锥面与设置在进液通道内的控制球触动实现进液通道的开启配合，控制球另一侧与弹簧触动实现进液通道内关闭配合；耦合线圈、电磁阀、驱动杆和控制球沿轴向设置在外管具外壁的槽孔内，其外部由挡环封堵或挡板封盖；所述的激发线圈的长度远大于耦合线圈长度。3.根据权利要求2所述的线圈耦合控制电磁阀的井下管具，其特征是:所述的耦合线圈和激发线圈内充满胶质密封液；在驱动杆外部设有防推环。4.根据权利要求1、2或3所述的线圈耦合控制电磁阀的井下管具，其特征是:所述内管具下端为锥形或U形结构，并设有内外贯通的循环孔；外管具两端和内管具上端均设有螺纹扣。
【专利摘要】本发明提供一种线圈耦合控制电磁阀的井下管具，包括内管具、外管具、设置在外管具上的进液通道，以及与进液通道配合的电磁阀，所述的内管具为中段墩粗的内管，内管中段墩粗部分的最大直径略小于外管具的内径，在内管的中段密封设置轴向分布的激发线圈，激发线圈通过端部的接线端引出；所述外管具上密封设置沿周向分布的耦合线圈，耦合线圈与电磁阀连接，耦合线圈与内管具的激发线圈配合；耦合线圈和激发线圈均采用多套组合结构，并均匀分布在所在管具的外周边。本发明外管上无需敷设电缆，增加了油层套管安全下入的可行性；保证了油井生产的内通径，无需在管内增加机构、占用管内空间，便于后期通井、增产等作业措施的实施。
【IPC分类】E21B34/06, E21B17/00
【公开号】CN105507822
【申请号】CN201410501690
【发明人】王绍先, 张建国, 彭志刚, 肖经纬, 董恩博, 许婵婵, 李国锋, 张磊, 冯德杰, 李伟, 李硕, 陶剑
【申请人】中国石油化工集团公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月27日