一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油完井管具領域中的一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具。
【背景技術】
[0002]隨著油田開發的不斷深入，砂巖油藏非均值性日益嚴重，油藏壓力跌減快、注水開發中后期含水上升快，含水率高。因此，對油井油藏的有效動用與地層水的預測與控制是提高水平井開發經濟效益的關鍵。智能完井系統重要作用之一就是延緩和控制邊底水錐進，國內智能完井技術的研究還處于起步階段，智能完井主要解決油藏有效動用分析技術、井下數據采集與分析擬合技術及控流技術等關鍵技術。
[0003]目前針對井下套管和油管的控流技術都是在套管或油管上即敷設電纜，配合設在套管或油管上的電磁閥實現管內外流體壓力等方面的調整和控制。這種結構的控制方式，電磁閥工作需要外接電纜支持，這就勢必造成造成:一是電纜在管內攜帶需要帶有保護套等措施，占用大量的空間，影響后續施工其他工具的正常下入；二是電纜長期與管具一起下入地下，受溫度、腐蝕、壓力等環境影響，極易老化、損壞，增加修復成本；三是由于上述基本問題的存在，影響智能完井技術的普及和推廣。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具。實現外管上無需敷設電纜，增加了油層套管安全下入的可行性，降低了復雜情況出現的幾率；保證了油井生產的內通徑，無需在管內增加機構、占用管內空間，便于后期通井、增產等作業措施的實施。
[0005]本發明的技術方案:
一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具，包括外管具、設置在外管具上的進液通道，以及與進液通道配合的電磁閥，其特征是:還包括內管具，所述的內管具為中段墩粗的內管，內管中段墩粗部分的最大直徑略小于外管具的內徑，在內管的中段密封設置軸向分布的激發線圈，激發線圈通過端部的接線端引出；所述外管具內壁上密封設置沿周向分布的耦合線圈，耦合線圈與電磁閥連接，耦合線圈與內管具的激發線圈配合；耦合線圈和配套的電磁閥、驅動桿、控制球、彈簧、進液通道，以及激發線圈均采用多套組合結構，并均勻分布在所在管具的外周邊。
[0006]上述方案還包括:
所述的電磁閥連接驅動桿，驅動桿的端部為滑動錐面，滑動錐面與設置在進液通道內的控制球觸動實現進液通道的開啟配合，控制球另一側與彈簧觸動實現進液通道內關閉配合；耦合線圈、電磁閥、驅動桿和控制球沿軸向設置在外管具外壁的槽孔內，其外部由擋環封堵或擋板封蓋；所述的激發線圈的長度遠大于耦合線圈長度。
[0007]所述的耦合線圈和激發線圈內充滿膠質密封液；在驅動桿外部設有防推環。
[0008]所述內管具下端為錐形或U形結構，并設有內外貫通的循環孔；外管具兩端和內管具上端均設有螺紋扣。
[0009]本發明利用線圈電磁耦合的方式實現井下電磁閥的控制，使用時只要滿足以下兩個方面的有效控制:一是內管具線圈與外管具耦合線圈的間距保證在5_之內，確保供電效率；耦合時的內、外管具上工具的相對運動速度必須保證小于0.22m/s，確保足夠的耦合時間。
[0010]相比于現有技術，該發明的優勢表現為以下幾點:
①供電驅動方式不同于常規液動、電動控制方式，無需電纜或液控管線長期置于井下。作業時利用給內管工具供電產生磁場的方式，實現外管上電磁閥的開啟，作業結束后，內管起出，管內不留有工具及電纜；
②這種線圈耦合方式無需定位，由于內管工具線圈長度遠大于外管工具線圈長度，只要作業時保證較低的下入速度即可實現足夠長時間的耦合，達到供電控制電磁閥的目的；
③完井管柱安全到位的風險小、成功率高，最終達到既能夠達到非接觸式控制井下進液通道的目的，也能夠滿足隨時調整油井生產動態、調節生產剖面的要求的。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的一種外管具的結構圖；
圖2是與圖1中外管具配套的內管結構圖。
[0012]圖中:1-套管接箍，2-擋環，3-耦合線圈，4-膠質密封液，5-傳輸電纜，6_接線板，7-電磁閥，8-驅動桿，9-防推環，10-滑動錐面，11-控制球，12-彈簧，13-進液通道加工口，14-進液通道，15-螺紋扣，16-電纜連接口，17-激發線圈激發線圈，18-內管具，19-蓋板，20-密封圈，21-循環孔。
【具體實施方式】
[0013]現結合說明書附圖對本發明作進一步的描述。
[0014]如圖1、2所示，本發明的一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具包括外管具和內管具兩部分。其中外管具兩端的螺紋扣之間設有墩粗段，鐓粗段內沿軸向依次設有耦合線圈
3、傳輸電纜5、接線板6、電磁閥7、驅動桿8、防推環9和進液通道14。其中:耦合線圈3、傳輸電纜5、接線板6、電磁閥7、驅動桿8、防推環9被密封在鐓粗段內，密封方式包括在端部由擋環2封堵，也可以采用擋板或蓋板封蓋(如圖2所示)；進液通道14呈“上”字形，上部進液通道內設置控制球11和彈簧12，其中控制球11的內端面與驅動桿8下端的滑動錐面10配合，進液通道加工口 13封閉。內管具中段為鐓粗段，鐓粗段內設置軸向槽孔，激發線圈17設在槽孔內，其上端設有電纜連接口 16，外部由蓋板19配合密封圈20封蓋。內管具18下端采用U形結構并設有循環孔21。
[0015]內管具和外管具軸向插接配合，內管具鐓粗段最大外徑與外管具內徑間隙最好控制在5_以內。耦合線圈3和激發線圈17腔體內注滿膠質密封液4，起到加固和防腐作用。耦合線圈3與激發線圈17配合，并且激發線圈17的長度遠大于耦合線圈3長度。
[0016]外管具的耦合線圈和配套的電磁閥、驅動桿、控制球、彈簧、進液通道，以及內管具的激發線圈均采用多套組合結構，并均勻分布在所在管具的外周邊。
[0017]其原理是通過電纜給內管具上的線圈供電產生磁場，外管具耦合線圈在此磁場的作用下感應產生電流，電流由傳輸電纜供給電磁閥動力，促進電磁閥產生軸向運動。由于電磁閥與驅動桿相連，這樣，驅動桿在電磁閥的作用下，會產生上下運動。驅動桿底端呈錐面結構，該錐面結構與控制球接觸，當錐面向下移動時，控制球沿錐面右移，進液孔暴露，地層流體進入管內；反之，控制球沿錐面左行，進液孔關閉。電磁閥上端與耦合線圈通過電線連接，整套連接機構預置在膠質密封液中，從而避免連接結構受到井液的腐蝕和破壞，進液通道控制球控制，整個進液通道呈現“上”字形狀，既可避免地層流體沖蝕控制結構，也降低了工具的加工難度。初始狀態，該控制球在彈簧的作用下堵塞進液通道，只有當滑動錐面在驅動桿的作用下前進時，才會上移開啟進液通道，該工具上下有擋環，擋環內含有多組石墨密封件，保證整套機構與井液隔離，避免工具內部結構工作失靈。
[0018]當外管具隨完井管串下入到位之后，根據后期油井生產動態，下入內管具控制各個進液通道，調節生產。內管具與配套油管相連，其上部留有電纜連接口，電纜與內管具串接后，利用油管伴送的方式下入到位，內管具底端周向分布3個循環孔，實現內管工具作業過程中的灌漿、開泵循環和起鉆排液功能；內管具的激發線圈置于密封液、蓋板、密封圈組成的密封腔中，避免磨損、漏電。地面通電，電流通過電纜輸送到內管具，埋在內管具中的線圈會在周圍區域產生較強的磁場，磁場強度與線圈的長度、通電量等參數有關。外管具的耦合線圈在該磁場作用下產生感應電流，電磁閥隨即被喚醒工作，推動驅動桿下行，進液通道控制球隨之移位，從而溝通地層與井筒聯通，井液順利流入井筒內。
【主權項】
1.一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具，包括外管具、設置在外管具上的進液通道，以及與進液通道配合的電磁閥，其特征是:還包括內管具，所述的內管具為中段墩粗的內管，內管中段墩粗部分的最大直徑略小于外管具的內徑，在內管的中段密封設置軸向分布的激發線圈，激發線圈通過端部的接線端引出；所述外管具上密封設置沿周向分布的耦合線圈，耦合線圈與電磁閥連接，耦合線圈與內管具的激發線圈配合；耦合線圈和配套的電磁閥、驅動桿、控制球、彈簧、進液通道，以及激發線圈均采用多套組合結構，并均勻分布在所在管具的外周邊。2.根據權利要求1所述的線圈耦合控制電磁閥的井下管具，其特征是:所述的電磁閥連接驅動桿，驅動桿的端部為滑動錐面，滑動錐面與設置在進液通道內的控制球觸動實現進液通道的開啟配合，控制球另一側與彈簧觸動實現進液通道內關閉配合；耦合線圈、電磁閥、驅動桿和控制球沿軸向設置在外管具外壁的槽孔內，其外部由擋環封堵或擋板封蓋；所述的激發線圈的長度遠大于耦合線圈長度。3.根據權利要求2所述的線圈耦合控制電磁閥的井下管具，其特征是:所述的耦合線圈和激發線圈內充滿膠質密封液；在驅動桿外部設有防推環。4.根據權利要求1、2或3所述的線圈耦合控制電磁閥的井下管具，其特征是:所述內管具下端為錐形或U形結構，并設有內外貫通的循環孔；外管具兩端和內管具上端均設有螺紋扣。
【專利摘要】本發明提供一種線圈耦合控制電磁閥的井下管具，包括內管具、外管具、設置在外管具上的進液通道，以及與進液通道配合的電磁閥，所述的內管具為中段墩粗的內管，內管中段墩粗部分的最大直徑略小于外管具的內徑，在內管的中段密封設置軸向分布的激發線圈，激發線圈通過端部的接線端引出；所述外管具上密封設置沿周向分布的耦合線圈，耦合線圈與電磁閥連接，耦合線圈與內管具的激發線圈配合；耦合線圈和激發線圈均采用多套組合結構，并均勻分布在所在管具的外周邊。本發明外管上無需敷設電纜，增加了油層套管安全下入的可行性；保證了油井生產的內通徑，無需在管內增加機構、占用管內空間，便于后期通井、增產等作業措施的實施。
【IPC分類】E21B34/06, E21B17/00
【公開號】CN105507822
【申請號】CN201410501690
【發明人】王紹先, 張建國, 彭志剛, 肖經緯, 董恩博, 許嬋嬋, 李國鋒, 張磊, 馮德杰, 李偉, 李碩, 陶劍
【申請人】中國石油化工集團公司, 中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月27日