分层注采一体管柱的制作方法

本实用新型涉及石油开采领域，尤其涉及一种分层注采一体管柱。

背景技术：

注气替油工艺是缝洞型碳酸盐岩油藏的主要开采方式之一。缝洞型碳酸盐岩油藏以溶洞为主的储集空间，区别于碎屑岩油藏，重力分异空间更大，分异效果更好。注气驱油、替油能驱替水驱无法开采的洞顶阁楼油。

其中，注气驱油机理是利用N2和原油的密度差，实现注入气体聚集溶洞顶部，把顶部阁楼油驱替置换出来。注气替油工艺经历注气-关井置换-开采三个阶段的反复循环。目前注气替油工艺无法实现上注下采的分层作业。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本实用新型有必要提供一种分层注采一体管柱，以能够实现上层注气、下层采油于一体，从而减少注气替油过程中关井置换的时间。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种分层注采一体管柱，包括：油管、以及在所述油管上顺次排布的上注采工具、注采泵、下注采工具、丝堵；所述丝堵用于将所述管柱末端封堵；

所述上注采工具具有互不相通的第一径向通道以及第一轴向通道；所述上注采工具设置有控制所述第一径向通道开启的第一单向机构；所述第一单向机构在其上方的压力大于下方的压力时开启所述第一径向通道；所述第一轴向通道将所述上注采工具的上下连通；

所述下注采工具具有第二径向通道以及控制所述第二径向通道开启的第二单向机构；所述第二单向机构在其上方的压力小于下方的压力时开启所述第二径向通道。

作为一种优选的实施方式，所述上注采工具包括：

沿纵长延伸的第一外管；

设置于所述第一外管内的第一单向机构；所述第一单向机构与所述第一外管的内壁之间形成有第一环空；

连接于所述第一外管的下端的连接体；所述连接体的壁上设有沿径向将其贯穿的所述第一径向通道、以及沿轴向将其贯穿的所述第一轴向通道；所述第一单向机构连接于所述连接体的上端；所述第一轴向通道将所述上注采工具的下方与所述第一环空相连通；

连接于所述连接体的下端的下接头。

作为一种优选的实施方式，所述连接体包括具有所述第一径向通道及所述第一轴向通道的厚壁段、以及位于所述厚壁段上方的薄壁段；所述连接体的上端设有向下延伸的第一凹槽，所述第一凹槽将所述第一单向机构与所述第一径向通道相连通；

所述第一单向机构包括连接于所述薄壁段上端的球座、设置于连接体内的第一弹性件、以及位于所述薄壁段内的第一阀芯；所述第一阀芯位于所述第一弹性件与所述球座之间；所述第一弹性件向上顶抵所述第一阀芯以将所述球座封堵。

作为一种优选的实施方式，所述连接体内设置有顶抵台阶；

所述第一弹性件包括位于所述第一阀芯下方的第一挡座、以及第一弹簧；所述第一弹簧的一端顶抵所述顶抵台阶，另一端顶抵所述第一挡座；所述第一挡座上开设有沿轴向将其贯穿的第一连通孔。

作为一种优选的实施方式，所述第一弹簧为圆柱弹簧；所述第一连通孔的数量为至少两个。

作为一种优选的实施方式，所述第一阀芯为阀球。

作为一种优选的实施方式，所述下注采工具包括：

与所述第一外管同向延伸的第二外管；

设置于所述第二外管内的第二单向机构；所述第二单向机构与所述第二外管的内壁之间形成有第二环空；

连接于所述第二外管的下端的阀座；所述阀座的壁上设有沿径向将其贯穿的所述第二径向通道、以及沿轴向将其贯穿的第二轴向通道；所述第二单向机构连接于所述阀座的上端；所述第二轴向通道将所述下注采工具的下方与所述第二环空相连通；

连接于所述阀座的下接头。

作为一种优选的实施方式，所述阀座的上端设有向下延伸的第二凹槽，所述第二凹槽将所述第二单向机构与所述第二径向通道相连通；

所述第二单向机构包括连接于所述阀座上端的固定座套、设置于固定座套内的第二弹性件、以及位于所述固定座套内的第二阀芯；所述第二阀芯位于所述第二弹性件与所述阀座之间；所述第二弹性件向下顶抵所述第二阀芯以将所述第二凹槽的开口封堵。

作为一种优选的实施方式，所述固定座套的上端设置有顶抵部位；

所述第二弹性件包括位于所述第二阀芯上方的第二挡座、以及第二弹簧；所述第二弹簧的一端顶抵所述顶抵部位，另一端顶抵所述第二挡座；所述第二挡座上开设有沿轴向将其贯穿的至少一个第二连通孔。

作为一种优选的实施方式，所述第二弹簧为圆柱弹簧；所述第二连通孔的数量为至少两个。

作为一种优选的实施方式，所述第二阀芯为阀球。

本实用新型的有益效果为：

通过以上描述可以看出，本实用新型的分层注采一体管柱通过设有上注采工具及下注采工具，并将上注采工具及下注采工具分别设置于注采泵的上下两侧，从而通过上注采工具向油层上方注气进行替油，通过下注采工具进行放喷以及下层油层的采油，因此，本实用新型的分层注采一体管柱能够实现上层注气、下层采油于一体，从而减少注气替油过程中关井置换的时间。

参照后文的说明和附图，详细公开了本实用新型的特定实施方式，指明了本实用新型的原理可以被采用的方式。应该理解，本实用新型的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本实用新型的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一种实施方式提供的分层注采一体管柱示意图；

图2是图1的上注采工具结构示意图；

图3是图2的A-A处剖面图；

图4是图1的下注采工具结构示意图；

图5是图4的B-B处剖面图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图5，为本实用新型一种实施方式提供的一种分层注采一体管柱结构示意图。在本实施方式中，该分层注采一体管柱包括：油管1、以及在所述油管1上顺次排布的上注采工具2、注采泵3、下注采工具4、丝堵7；所述丝堵7用于将所述管柱末端封堵；所述上注采工具2具有互不相通的第一径向通道30以及第一轴向通道29；所述上注采工具2设置有控制所述第一径向通道30开启的第一单向机构；所述第一单向机构在其上方的压力大于下方的压力时开启所述第一径向通道30；所述第一轴向通道29将所述上注采工具2的上下连通；所述下注采工具4具有第二径向通道50以及控制所述第二径向通道50开启的第二单向机构；所述第二单向机构在其上方的压力小于下方的压力时开启所述第二径向通道50。

采用本实施方式的分层注采一体管柱进行注气时，在注气压力的作用下上注采工具2打开(需要高压才可以打开)，气体经第一径向通道30注入地层，实现上层注气。此时，下注采工具4的第二单向机构由于上方的压力(注气压力)大而处于关闭状态。

在需要放喷时，当井底压力达到一定值时候，下注采工具4被推开，而上注采工具2由于下方压力较大而仍处于关闭状态。此时，液流经第二径向通道进入管柱内时，再经过放喷通道(第一轴向通道29)实现放喷，同时，可以防止流速太快对套管6和井下工具造成损伤。

采油时，下方抽油杆连接注采泵3，将注采泵3的泵筒内通道打开可以进行采油。在采油过程中，由于上方并没有进行打压，上注采工具2达不到开启压力仍处于关闭，油流不能进入第一径向通道30而进入地层内，同时，注采泵3在上行时，下方形成负压，下注采工具4在下方压力的作用下被打开，油流可以通过第二径向通道50进入到油管1内，然后通过注采泵3举升到地面，实现采油过程。

通过以上描述可以看出，本实施方式的分层注采一体管柱通过设有上注采工具2及下注采工具4，并将上注采工具2及下注采工具4分别设置于注采泵3的上下两侧，从而通过上注采工具2向油层上方注气进行替油，通过下注采工具4进行放喷以及下层油层的采油，因此，本实施方式的分层注采一体管柱能够实现上层注气、下层采油于一体，从而减少注气替油过程中关井置换的时间。

在本实施方式中，分层注采一体管柱可以设置于套管6内，分层注采一体管柱上可以设有封隔器5，比如机械坐封封隔器5。所述封隔器5可以将油套环空分割成不同的注采井段，如图1所示，上注采工具2以及下注采工具4之间设有一封隔器5，从而实现上层注气及下层采油。

如图2所示，所述上注采工具2包括：沿纵长延伸的第一外管21；设置于所述第一外管21内的第一单向机构；所述第一单向机构与所述第一外管21的内壁之间形成有第一环空26；连接于所述第一外管21的下端的连接体20；所述连接体20的壁上设有沿径向将其贯穿的所述第一径向通道30、以及沿轴向将其贯穿的所述第一轴向通道29；所述第一单向机构连接于所述连接体20的上端；所述第一轴向通道29将所述上注采工具2的下方与所述第一环空26相连通；连接于所述连接体20的下端的下接头32。

如图3所示，第一轴向通道29的横截面为弧形长孔，第一径向通道30的直孔，并沿径向将连接体20的壁贯穿。其中，第一轴向通道29的数量为两个，且相对分布。两个第一径向通道30分布位于两个第一轴向通道29之间。

其中，第一外管21也可以起到上接头的作用，从而连接油管1。具体的，第一外管21的上端设置有连接油管1的外螺纹，下接头32可以连接与注采泵3之间的油管1，其中，下接头32的上端通过内螺纹连接连接体20下端的外螺纹，下接头32的下端同样可以设有连接油管1的外螺纹。

如图2所示，所述连接体20可以包括具有所述第一径向通道30及所述第一轴向通道29的厚壁段28、以及位于所述厚壁段28上方的薄壁段23。第一环空26位于薄壁段23与第一外管21之间。所述连接体20的上端设有向下延伸的第一凹槽31，所述第一凹槽31将所述第一单向机构与所述第一径向通道30相连通。

所述第一单向机构包括连接于所述薄壁段23上端的球座22、设置于连接体20内的第一弹性件、以及位于所述薄壁段23内的第一阀芯24；所述第一阀芯24位于所述第一弹性件与所述球座22之间；所述第一弹性件向上顶抵所述第一阀芯24以将所述球座22封堵。

所述连接体20内设置有顶抵台阶33。所述第一弹性件包括位于所述第一阀芯24下方的第一挡座25、以及第一弹簧27；所述第一弹簧27的一端顶抵所述顶抵台阶33，另一端顶抵所述第一挡座25；所述第一挡座25上开设有沿轴向将其贯穿的第一连通孔(未标示)。具体的，所述第一弹簧27可以为圆柱弹簧。所述第一连通孔的数量为至少两个。所述第一阀芯24可以为阀球。

注气时，气体进入第一外管21内，气体可以进入阀座内将第一阀芯24下压顶开，经第一凹槽31、第一径向通道30进入油套环空，经套管6上的射孔进入到油层中，而进入到第一轴向通道29的气体继续下行至下注采工具4，此时无法打开第二单向机构，从而仅能由上注采工具2排出。

如图4、图5所示，所述下注采工具4包括：与所述第一外管21同向延伸的第二外管41；设置于所述第二外管41内的第二单向机构；所述第二单向机构与所述第二外管41的内壁之间形成有第二环空43；连接于所述第二外管41的下端的阀座48；所述阀座48的壁上设有沿径向将其贯穿的所述第二径向通道50、以及沿轴向将其贯穿的第二轴向通道49；所述第二单向机构连接于所述阀座48的上端；所述第二轴向通道49将所述下注采工具4的下方与所述第二环空43相连通；连接于所述阀座48的下接头52。具体的，第二径向通道50通入下方的油管1，由于下方的油管1被丝堵7封堵，所以，第二径向通道50可以理解为处于封堵状态。

如图5所示，第二轴向通道49的横截面为弧形长孔。第二径向通道50的直孔，沿径向将阀座48的壁贯穿。其中，第二轴向通道49的数量为两个，且相对分布，两个第二径向通道50分布位于两个第二轴向通道49之间。

第二外管41也可以起到上接头的作用，从而连接油管1。具体的，第二外管41的上端设置有连接与注采泵3之间油管1的外螺纹，下接头52可以连接与丝堵7之间的油管1，其中，下接头52的上端通过内螺纹连接阀座48下端的外螺纹，下接头52的下端同样可以设有连接油管1的外螺纹。

其中，阀座48的结构与上述的连接体20的结构类似。具体的，如图4所示，所述阀座48的上端设有向下延伸的第二凹槽51，所述第二凹槽51将所述第二单向机构与所述第二轴向通道49相连通；所述第二单向机构包括连接于所述阀座48上端的固定座套44、设置于固定座套44内的第二弹性件、以及位于所述固定座套44内的第二阀芯47；所述第二阀芯47位于所述第二弹性件与所述阀座48之间；所述第二弹性件向下顶抵所述第二阀芯47以将所述第二凹槽51的开口封堵。

所述固定座套44的上端可以设置有顶抵部位42。所述第二弹性件包括位于所述第二阀芯47上方的第二挡座46、以及第二弹簧45；所述第二弹簧45的一端顶抵所述顶抵部位42，另一端顶抵所述第二挡座46；所述第二挡座46上开设有沿轴向将其贯穿的至少一个第二连通孔。具体的，所述第二弹簧45为圆柱弹簧；所述第二连通孔的数量为至少两个。所述第二阀芯47同样可以为阀球。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的实用新型主题的一部分。