專利名稱：注水管補償器的制作方法
技術領域：
本發明屬于油氣田開發領城中分層注水技術所應用到的一種工具，用于補償注水管柱因壓力波動效應、溫度變化效應造成的管柱伸縮量，防止封隔器自動解封，提高管柱工作可靠性的注水管補償器。
背景技術：
有很多油田為復雜斷塊油田，例如，具有油層埋藏深(2200 3700m)、高溫(88°C 135°C )、層數多(單井平均層數為30層)、井段長(平均單井井段為400米)、儲層非均質性強等特點的油田。分層注水開發使該油田的注水效果得到明顯改善，但由于注水或停注造成管柱內壓力波動、溫度變化等因素的影響，引起管柱的伸長或縮短，使無支撐的水力壓縮式封隔器產生上下蠕動，降低了封隔器的密封性和工作壽命。為消除管柱蠕動的影響，部分油田研究了注水管柱補償器。現有的注水管柱補償器其主要缺陷在于其內伸縮管伸長后暴露在井液中，外壁易腐蝕結垢，反復工作易造成密封圈損壞，密封性能下降。另外的現有的海上用的注水管道補償器主要用于解決海上注水管道因風浪或船舶停靠造成相對搖擺或錯位而破裂問題，不能用于井下注水管柱。
發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種注水管補償器，解決管柱因管柱伸縮造成的封隔器漏失問題。本發明的技術解決方案是一種注水管補償器，其中，該注水管補償器包括止退部分，包括止退環、止推套；鎖定部分，包括鎖管芯、鎖管、鎖定接箍及鎖定爪簧；及控制部分，包括鎖管銷釘、剪斷銷釘；一上接頭下端內側及外側分別與所述鎖管芯及止推套連接，所述止推套與所述鎖管固定連接，所述鎖管芯及所述鎖管分別與所述鎖定接箍的內側及外側連接；所述鎖管壓緊所述鎖定爪簧至所述鎖定接箍上，所述鎖定接箍底部與一中心管固定連接，所述中心管外能夠滑動地套設有懸掛短接，所述中心管底端固定有引斜接頭；所述懸掛短接上端與所述鎖定爪簧固定連接，下端與一外管固定連接，所述外管底部連接有下接頭。上述的注水管補償器，其中，所述上接頭下端外側固定有所述止退環，所述止退環上套設有所述止推套，所述止推套上設有能夠與所述止退環對應鎖緊的鋸齒形扣。上述的注水管補償器，其中，所述鎖管與所述鎖管芯外側緊密滑動接觸，且所述鎖管與所述鎖管芯之間對應所述鎖管芯的導液孔處圍成一腔室。上述的注水管補償器，其中，所述鎖管底端經由一鎖管銷釘與所述鎖定接箍固定；所述鎖定爪簧經由一剪斷銷釘固定于所述鎖定接箍外側。上述的注水管補償器，其中，所述剪斷銷釘的剪斷壓差高于所述鎖管銷釘的剪斷壓差。上述的注水管補償器，其中，所述鎖管與鎖管芯之間、所述中心管與懸掛短接之間、所述下接頭與外管之間分別設有多組密封結構。上述的注水管補償器，其中，所述密封結構為密封圈。上述的注水管補償器，其中，在所述止推套、鎖管、懸掛短接及外管的最大位移范圍內，所述密封圈保持密封封隔狀態而不與外部井液接觸。由以上說明得知，本發明確實具有如下的優點本發明提供的一種井深4000米以內分層注水井的注水管柱補償器，用來解決管柱因管柱伸縮造成的封隔器漏失問題，從而保護封隔器并延長其工作壽命。本發明的注水管補償器下井時由鎖定部分保證內外管不會發生相對移動，不會中途遇阻坐封，工作時內外管相對滑動后，內管完全不與外部井液接觸。全部密封圈均被鎖管、懸掛短接、外管及下接頭封閉在內，釋放后不與外部井液接觸。本發明的注水管補償器能夠有效的實現管柱的伸縮補償，減少了管柱漏失的情況，提高了管柱的運行可靠性，大大降低了生產成本。
圖1為本發明的注水管補償器較佳實施例的結構示意圖。
具體實施例方式本發明的一種注水管補償器，該注水管補償器包括止退部分，包括止退環、止推套；鎖定部分，包括鎖管芯、鎖管、鎖定接箍及鎖定爪簧；及控制部分，包括鎖管銷釘、剪斷銷釘；一上接頭下端內側及外側分別與所述鎖管芯及止推套連接，所述止推套與所述鎖管固定連接，所述鎖管芯及所述鎖管分別與所述鎖定接箍的內側及外側連接；所述鎖管壓緊所述鎖定爪簧至所述鎖定接箍上，所述鎖定接箍底部與一中心管固定連接，所述中心管外能夠滑動地套設有懸掛短接，所述中心管底端固定有引斜接頭；所述懸掛短接上端與所述鎖定爪簧固定連接，下端與一外管固定連接，所述外管底部連接有下接頭。借此，本發明由鎖定部分保證內外管不會發生相對移動，不會中途遇阻坐封，工作時內外管相對滑動后，內管完全不與外部井液接觸。為了對本發明的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照
本發明的具體實施方式
。請參照圖1所示，為本發明的注水管補償器的較佳實施方式的結構示意圖。如圖所示，較佳的，該注水管補償器包括止退部分，包括止退環2、止推套3 ;通過止退部分的設置，能夠使止推套3在被推至開啟位置后，不再回復至原鎖定位置，保證座封后的補償器保持自由補償狀態。鎖定部分，包括鎖管芯4、鎖管5、鎖定接箍7及鎖定爪簧9 ;通過鎖定部分的設置，能夠使補償器在下井過成長內外管12不會發生相對移動，不會中途遇阻座封。而控制部分，包括鎖管銷釘6、剪斷銷釘8 ;控制部分與鎖定部分配合，實現了上述下井作業中的鎖定效果。其中，一上接頭I下端內側及外側分別與所述鎖管芯4及止推套3連接，較佳的，上接頭I與鎖管芯4通過螺紋固定連接。另外，所述止推套3與所述鎖管5固定連接，所述鎖管芯4及所述鎖管5分別與所述鎖定接箍7的內側及外側連接；即如圖所示的鎖管5套設于所述鎖管芯4的外側，且鎖定接箍7為與所述鎖管芯4固定連接。所述鎖管5壓緊所述鎖定爪簧9至所述鎖定接箍7上，如圖所示，所述鎖定爪簧9套設于所述鎖定接箍7外。所述鎖定接箍7底部與一中心管11固定連接，所述中心管11外能夠滑動地套設有懸掛短接10，所述中心管11底端固定有引斜接頭13 ;即所述懸掛短接10能夠在所述中心管11上鎖定接箍7及引斜接頭13限定的范圍內滑動。所述懸掛短接10上端與所述鎖定爪簧9固定連接，借此，當鎖定爪簧9被壓緊固定時，懸掛短接10也會被固定而不能滑動。其下端與一外管12固定連接，所述外管12套設于所述中心管11并延伸至中心管11底端外，其底部連接有下接頭14，將中心管11包覆在內。上述本發明的注水管補償器，其較佳的實施例中，所述上接頭I下端外側固定有所述止退環2，所述止退環2上套設有所述止推套3，所述止推套3上設有能夠與所述止退環2對應鎖緊的鋸齒形扣。當所述止推套3向上滑動，所述鋸齒形扣就會逐漸靠近并且與所述止退環2對應卡合，當卡合后，止退環2便會固定在該位置上，而不再向下移動；此時鎖管5也被固定至該位置上，其下端離開了鎖定爪簧9的外周側，不再壓緊鎖定爪簧9，鎖定爪簧9能夠隨軸向的力而發生位移，實現了該補償器的第一級解鎖。上述本發明的注水管補償器，較佳的，所述鎖管5與所述鎖管芯4外側緊密滑動接觸，且所述鎖管5與所述鎖管芯4之間對應所述鎖管芯4的導液孔處圍成一腔室。即在鎖管芯4上設有一導液孔，對應該導液孔的鎖管5內側形成有一腔室，在第一級解鎖的過程中，可以通過內部加液壓，使液體進入導液孔及該腔室中，由于軸向壓力的作用，鎖管5能夠向上移動，推動所述止推套3向上移動，最后定位至解鎖位置。該鎖管5的向上移動也可以用其他方式實現，并不以此為限。上述本發明的注水管補償器，較佳的，所述鎖管5底端經由一鎖管銷釘6與所述鎖定接箍7固定；借此，所述鎖管5在受到軸向力的作用而將發生位移時，該鎖管銷釘6限定了該軸向力的解鎖極限值，即，當該軸向力超過該極限值時，鎖管5剪斷該鎖管銷釘6而開始軸向位移。另外，所述鎖定爪簧9經由一剪斷銷釘8固定于所述鎖定接箍7外側，使懸掛短接10能夠鎖定在鎖定接箍7上而不發生位移。進一步的，在進行了第一級解鎖后，使鎖定爪簧9不再受到鎖管5的壓緊，如上所
述的剪斷銷釘8將鎖定爪簧9固定至鎖定接箍7上，在改補償器進行補償前，由于下接頭14
與懸掛短接10相對的斷面之間的壓差，使下接頭14手軸向力的作用而向下移動，并且帶動
與之固定連接的外管12和懸掛短接10，懸掛短接10向下位移的同時，帶動鎖定爪簧9向
下位移，從而，當下接頭14所受的軸向力達到能夠剪斷所受剪斷銷釘8的大小時，剪斷銷釘
8被剪斷，執行了第二級解鎖；同時，懸掛短接10隨著外管12向下位移，實現管道的軸向補m
\-ΖΧ ο上述本發明的注水管補償器，較佳的，所述剪斷銷釘8的剪斷壓差高于所述鎖管銷釘6的剪斷壓差。從而使第一級解鎖先，再進行第二級解鎖，有利于保護該補償器的結構安全。上述本發明的注水管補償器，較佳的實施方式中，所述鎖管5與鎖管芯4之間、所述中心管11與懸掛短接10之間、所述下接頭14與外管12之間分別設有多組密封結構。較佳的，所述密封結構為密封圈。具體的，為了保證內管不與外界井液接觸，所述鎖管芯4的導液孔兩側均設有密封圈；所述懸掛短接10與中心管11接觸的內側面和與外管12接觸的外側面均設有密封圈；所述下接頭14與所述外管12之間也設有密封圈，并且所述密封圈設置的位置為兩接觸面之間，并且密封圈所密封的兩接觸面若可以發生相對位移，則在位移的過程中密封圈始終不會脫離任何一個接觸面，從而不會露出至外部與井液接觸。較佳的，在所述止推套3、鎖管5、懸掛短接10及外管12的最大位移范圍內，所述密封圈保持密封封隔狀態而不與外部井液接觸。如圖1所示，現以本發明的一較佳的實施方式為例，說明本發明的注水管柱補償器的具體結構特征和使用過程。該具體實施方式
中，其結構主要由止退部分止退環2、止推套3 ;鎖定部分鎖管芯4、鎖管5、鎖定接箍7、鎖定爪簧9 ;控制部分鎖管銷釘6、剪斷銷釘8 ;密封部分硫化橡膠密封圈組成。下井時由鎖定部分保證內外管12不會發生相對移動，不會中途遇阻坐封，工作時內外管12相對滑動后，內管完全不與外部井液接觸。其上接頭I為27/8英寸油管母扣，與上部27/8英寸油管公扣相聯，止退環2卡在上接頭I的開槽里，鎖管芯4與上接頭及鎖定接箍7為螺紋聯接，止推套3與鎖管5為螺紋聯接，鎖定接箍7與中心管11為螺紋聯接，鎖定爪簧9與懸掛短接10為螺紋聯接，外管12通過螺紋上部與懸掛短接10聯接，下部與下接頭14聯接，引斜接頭13通過螺紋與上部中心管聯接，鎖定接箍7通過鎖管銷釘6及剪斷銷釘8分別與鎖管5及鎖定爪簧9固定，下接頭14與下部27/8英寸油管母扣相聯。如上所述的本發明的較佳實施例，具體的，其工作過程如下將補償器安裝于分層注水管柱最上一級偏心配水器或封隔器以上一段距離部位，一般距井口 1200m位置，其上接頭I與上部油管螺紋連接，下接頭14與下部油管螺紋連接。分層注水管柱下入井中設計位置后，先從管柱內正打壓15-16MPa，封隔器膠筒軸向受壓而擴張，密封油套環形空間，封隔器自鎖并固定在某位置而坐封。在此過程中，管柱因坐封壓差而伸長。繼續向油管內加液壓至18MPa，高壓液從鎖管芯4上導液孔進入到鎖管5與鎖管芯間腔室，推動鎖管剪斷鎖管銷釘6上行，鎖定爪簧9失去外部約束，同時與鎖管聯接的止推套3上行后，止退環2進入到止推套上的鋸齒形扣內，鎖緊，繼續打壓至20MPa，受下接頭14和懸掛短接10截面積差的液壓作用，剪斷銷釘8被剪斷，中心管11和外管12處于相對自由狀態。以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式
，并非用以限定本發明的范圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本發明保護的范圍。
權利要求
1.一種注水管補償器，其特征在于，該注水管補償器包括: 止退部分，包括止退環、止推套； 鎖定部分，包括鎖管芯、鎖管、鎖定接箍及鎖定爪簧 '及 控制部分，包括鎖管銷釘、剪斷銷釘； 一上接頭下端內側及外側分別與所述鎖管芯及止推套連接，所述止推套與所述鎖管固定連接，所述鎖管芯及所述鎖管分別與所述鎖定接箍的內側及外側連接；所述鎖管壓緊所述鎖定爪簧至所述鎖定接箍上，所述鎖定接箍底部與一中心管固定連接，所述中心管外能夠滑動地套設有懸掛短接，所述中心管底端固定有引斜接頭；所述懸掛短接上端與所述鎖定爪簧固定連接，下端與一外管固定連接，所述外管底部連接有下接頭。
2.如權利要求1所述的注水管補償器，其特征在于，所述上接頭下端外側固定有所述止退環，所述止退環上套設有所述止推套，所述止推套上設有能夠與所述止退環對應鎖緊的鋸齒形扣。
3.如權利要求1所述的注水管補償器，其特征在于，所述鎖管與所述鎖管芯外側緊密滑動接觸，且所述鎖管與所述鎖管芯之間對應所述鎖管芯的導液孔處圍成一腔室。
4.如權利要求1所述的注水管補償器，其特征在于，所述鎖管底端經由一鎖管銷釘與所述鎖定接箍固定；所述鎖定爪簧經由一剪斷銷釘固定于所述鎖定接箍外側。
5.如權利要求4所述的注水管補償器，其特征在于，所述剪斷銷釘的剪斷壓差高于所述鎖管銷釘的剪斷壓差。
6.如權利要求1所述的注水管補償器，其特征在于，所述鎖管與鎖管芯之間、所述中心管與懸掛短接之間、所述下接頭與外管之間分別設有多組密封結構。
7.如權利要求6所述 的注水管補償器，其特征在于，所述密封結構為密封圈。
8.如權利要求7所述的注水管補償器，其特征在于，在所述止推套、鎖管、懸掛短接及外管的最大位移范圍內，所述密封圈保持密封封隔狀態而不與外部井液接觸。
全文摘要
一種注水管補償器，該注水管補償器包括止退部分，包括止退環、止推套；鎖定部分，包括鎖管芯、鎖管、鎖定接箍及鎖定爪簧；及控制部分，包括鎖管銷釘、剪斷銷釘；一上接頭下端內側及外側分別與所述鎖管芯及止推套連接，所述止推套與所述鎖管固定連接，所述鎖管芯及所述鎖管分別與所述鎖定接箍的內側及外側連接；所述鎖管壓緊所述鎖定爪簧至所述鎖定接箍上，所述鎖定接箍底部與一中心管固定連接，所述中心管外能夠滑動地套設有懸掛短接，所述中心管底端固定有引斜接頭；所述懸掛短接上端與所述鎖定爪簧固定連接，下端與一外管固定連接，所述外管底部連接有下接頭。
文檔編號E21B43/20GK103075135SQ20131000916
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月10日 優先權日2013年1月10日
發明者馬文天, 王立軍, 蔡勤增, 李輝, 袁武, 段美宇 申請人:中國石油天然氣股份有限公司