一种井下连续加药装置的制作方法

本发明涉及油气田开发技术领域，具体为一种井下连续加药装置。

背景技术：

在油田开发过程中，为了保证油井的正常生产，经常需要从地面向井下投加具有清防蜡、防腐、防垢等功能的多种化学药剂。

目前油田生产主要采用的加药方式是井口加药方式。井下加药方式仍处于试验测试阶段。井口加药方式是人工将罐中药剂，通过套管倒入井下。存在主要问题是：（1）隔采井无法实施地面环空加药；（2）药液浪费严重。每天加药量0.2-4l，药液沿管壁流动约1-2km，药剂在壁上的附着损失较大，影响加药效果；冬季药剂需要防冻，夏季要防挥发。（3）加药工作量大、工序复杂、效率低。每口井平均5天加药一次。加药前需将套管气放尽，使套压为零。然后加入前置液，再倒入药剂、后置液。目前的井下加药方式是将井下尾管作为储药管，将液体或固体药剂加入到井下尾管。固体药剂加入泵下筛管中，缓慢溶解释放药效；液体药剂采用特制阀、泵或利用原油与药剂的密度差，将药剂加入泵下。因存在定量控制难、加药周期短，易发生堵塞情况的问题，已采用的井下加药方式已基本停用。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有加药方式存在的问题，提供一种井下连续加药装置，在密闭环境中，该装置实现了药剂的自动、定量、长期投加。

实现上述目的的可以采用两种不同的技术方案：

1）一种井下连续加药装置，其特征在于：包括恒流阀以及连接在恒流阀上端的封隔器；

所述封隔器包括中心管，中心管的上端连接有上引流接头，中心管的下端连接有下引流接头，上引流接头和下引流接头之间的中心管上套装有多个通过隔套隔开的胶筒，所述中心管、上引流接头、下引流接头之间的侧壁内设置有相互连通的引流通道，所述上引流接头上设置有与引流通道连通的第一进液口，下引流接头上设置有与引流通道连通的第一出液口；

所述恒流阀包括环形的阀体，阀体的上端与封隔器的下引流接头丝扣连接，阀体的侧壁内设置有渗流腔，渗流腔内滑动设置有岩心，岩心的下端面与渗流腔的底端之间设置有弹簧，所述阀体的上部设置有与岩心上方的渗流腔连通的第二进液口，第二进液口通过导流管与所述第一出液口连通连接，所述阀体的下部设置有与岩心下方的渗流腔体连通的第二出液口。

2）一种井下连续加药装置，其特征在于：包括恒流阀以及连接在恒流阀下端的封隔器；

所述所述恒流阀包括环形的阀体，阀体的侧壁内设置有渗流腔，渗流腔内滑动设置有岩心，岩心的下端面与渗流腔的底端之间设置有弹簧，所述阀体的上部设置有与岩心上方的渗流腔连通的第一进液口，所述阀体的下部设置有与岩心下方的渗流腔连通的第一出液口；

所述封隔器包括中心管，中心管的上端连接有上引流接头，上引流接头的上端与阀体下接头丝扣连接，中心管的下端连接有下引流接头，上引流接头和下引流接头之间的中心管上套装有多个通过隔套隔开的胶筒，所述中心管、上引流接头、下引流接头的侧壁内设置有相互连通的引流通道，所述上引流接头上设置有与引流通道连通的第二进液口，第二进液口通过导流管与所述第一出液口连通连接，下引流接头上设置有与引流通道连通的第二出液口。

进一步地，技术方案1）中所述的上引流接头的第一进液口上连接有向上延伸的防堵引流管。

进一步地，技术方案2）所述阀体上部的第一进液口上连接有向上延伸的防堵引流管。

上述两种技术方案的井下连续加药装置中的恒流阀也包括两种不同结构：

1）第一种结构的恒流阀所述的流腔为设置在阀体侧壁内的多个圆柱形腔体，每个圆柱形腔体均包括相互贯通的上渗流腔和下渗流腔，每个圆柱形腔体内对应滑动设置有一个圆柱形的岩心，每个岩心与对应的上渗流腔之间间隙配合、与对应下渗流腔之间紧密滑动配合，每个圆柱形的岩心与对应圆柱形腔体的底端之间均设置有弹簧。

）第二种结构的恒流阀所述的渗流腔为设置在阀体侧壁内的环形腔体，并且环形腔体包括相互贯通的上渗流腔和下渗流腔，所述岩心为设置在环形腔体内的环形岩心，所述环形岩心与上渗流腔之间间隙配合、与下渗流腔之间紧密滑动配合，所述弹簧设置在岩心与环形腔体的底端。

本发明是在现有的封隔器的上端或下端串接恒流阀，在保持原有分隔、洗井等性能基础上，使相互串接的恒流阀和封隔器上方的环空内的药液通过恒流阀，自动、定量、稳定、连续地加入到工具下的产液中，经泵充分混合、管内流动，达到清防蜡、防腐、防垢、缓蚀、降粘的目的。

本发明的有益效果：

１、将由原来1-5天加1次，改为一年只需投加一次，减少工作量，降低劳动强度，大幅降低成本。

2、药剂储于井下油管与套管之间的地下密闭空间，保护了环境，提高了药效。

3、井下加药装置实现自动、定量、连续加药且避免人与药剂接触、避免药剂与空气接触，安全、环保、精准、高效，因此具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为第一实施例的恒流阀的结构示意图；

图3为图2中a—a向剖视图；

图4为本发明第二实施例的结构示意图；

图5为第二实施例的恒流阀的结构示意图；

图6为图5中b—b向剖视图；

图7为第一实施例的井下连续加药装置的工作状态示意图。

具体实施方式

第一实施例：

如图1-3所示，一种井下连续加药装置，包括恒流阀1以及连接在恒流阀上端的封隔器2。

封隔器2包括中心管2-1，中心管2-1的上端连接有上引流接头2-2，中心管2-1的下端连接有下引流接头2-3，上引流接头2-2和下引流接头2-3之间的中心管2-1上套装有多个通过隔套2-4隔开的胶筒2-5，中心管2-1、上引流接头2-2、下引流接头2-3的侧壁内设置有相互连通的引流通道2-6，上引流接头2-2上设置有与引流通道2-6连通的第一进液口2-7，下引流接头2-3上设置有与引流通道连通2-6的第一出液口2-8。

恒流阀1包括环形的阀体1-1，阀体1-1的上端与封隔器2的下引流接头2-3丝扣连接，阀体1-1的侧壁内设置有两个圆柱形腔体1-4作为渗流腔，每个圆柱形腔体1-4包括相互贯通的上渗流腔1-9和下渗流腔1-10，岩心1-5与上渗流腔1-9之间间隙配合、与下渗流腔1-10之间紧密滑动配合。

圆柱形腔体1-4内分别设置有岩心1-5，岩心1-5的下端面与圆柱形腔体1-4的底端之间设置有弹簧1-6，阀体1-1的上部设置有分别与岩心1-5圆柱形腔体1-4连通的第二进液口1-7，第二进液口1-7通过导流管3与第一出液口2-7连通连接，阀体1-1的下部设置有分别与岩心1-5下方的圆柱形腔体1-4连通的第二出液口1-8。

作为本实施例的优选，阀体1-1的上端与下引流接头2-3的下端之间还可以串接至少一个油管短节20。

作为本实施例的优选，为避免上引流接头2-2的第一进液口2-7发生堵塞现象，在引流接头2-2的第一进液口上连接有向上延伸的防堵引流管7。

第二实施例：

如图4-6所示，一种井下连续加药装置，包括恒流阀4和封隔器5，恒流阀4包括环形的阀体4-1，阀体4-1的侧壁内设置有渗流腔4-4，渗流腔4-4包括相互贯通的上渗流腔4-9与下渗流腔4-10，岩心4-5与上渗流腔4-9之间间隙配合、与下渗流腔4-10之间紧密滑动配合。

渗流腔4-4内设置有岩心4-5，岩心4-5的下端面与渗流腔4-4的底端之间设置有弹簧4-6，阀体4-1的上部设置有与岩心4-5上方腔体连通的第一进液口4-7，阀体4-1的下部设置有与岩心4-5下方腔体连通的第一出液口4-8。

封隔器5包括中心管5-1，中心管5-1的上端连接有上引流接头5-2，上引流接头5-2的上端与阀体4-1的下端丝扣连接，中心管5-1的下端连接有下引流接头5-3，上引流接头5-2和下引流接头5-3之间的中心管5-1上套装有多个通过隔套5-4隔开的胶筒5-5，中心管5-1、上引流接头5-2、下引流接头5-3的侧壁内设置有相互连通的引流通道5-6，上引流接头5-2上设置有与引流通道5-6连通的第二进液口5-7，第二进液口5-7通过导流管6与第一出液口4-8连通连接，下引流接头5-3上设置有与引流通道5-7连通的第二出液口5-8。

进一步地，为避免阀体4-1上部的第一进液口4-7发生堵塞现象，阀体4-1上部的第一进液口4-7上连接有向上延伸的防堵引流管9。

第一实施例和第二实施例区别在于：第一实施例中的恒流阀1连接在封隔器2的下端，第二实施例中的恒流阀4连接在封隔器5的上端，原理相同。

下面以第一实施例为例对本发明的工作原理作为具体说明。

如图7所示，使用时，将井下连续加药装置串接在井下套管18内的油管19上，在井下连续加药装置上方的环空一次性加入一定周期所需药剂和保护液，药剂和保护液经防堵引流管7依次进入封隔器2的引流通道2-6、岩心1-5与上渗流腔1-9之间间隙、位于下渗流腔1-10内的岩心1-5，再由阀体1-1下部的第二出液口1-8流入下方的环空内。

因为药剂和保护液在刚添加时，液面高、压力大，药剂和保护液经岩心1-5的渗流速度较快，而随着时间的推移，药剂和保护液的逐渐消耗，液面的高度逐渐变低、压力逐渐变小，药剂和保护液经岩心1-5的渗流速度之间变慢。而为了保证定量、稳定添加，在岩心1-5底部的设置有弹簧1-6，使岩心1-5位于下渗流腔1-9内的长度能根据药剂和保护液的压力变化自动调节，从而实现药剂和保护液稳定加入。

本发明可以实现自动、定量、稳定、连续地加入到工具下的产液中，只需要依据加药速度、药剂粘度、封隔器卡点位置上下压差，通过室内实验，根据达西定律，选择一定渗透率的天然或人造的岩心；再依据封隔器卡点位置最大压力与最小压力值，以及所选岩心的横截面积和长度，选取具有一定屈服系数（k）的弹簧；具体原理如下：

由达西定律，得：

……………………………（1）

其中：q—流量，cm³/s；

k—岩心的渗透率,μm²

f—岩心的横截面积，cm²；

—井下连续加药装置上下之间的压差，0.1mpa；

μ—流体粘度，mpa.s；

l—岩心位于下渗流腔内的长度，cm。

对于同一渗透体与流体，k、f、μ为常数，即：

……………………………（2）

……………………………（3）

要保持稳定匀速流量，即：

……………………………（4）

即：

……………………………（5）

即：

……………………………（6）

即满足公式（6）即可实现渗透体恒速加药。

设弹簧原长为x0，压缩后弹簧长分别为x1、x2，弹性模量为k，渗透体重量为g，截面积为s，则：

……………………………（7）

因为

………………………………………………（8）

将公式（8）代入公式（7）

……（9）

……………………………（10）

因为g与相比无限小，可以忽略，所以

=kl1……………………………（11）

同理：

=kl2……………………………（12）

由公式（11）和（12）得

……………………………（13）

即：

……………………………（14）

公式（14）满足公式（6），即证明该发明在变压差下可实现恒速。

渗透体渗透率的选择：

……………………………（15）

弹簧弹性模量的选择：

……………………………（16）

……………………………（17）

由上可知，本发明只需要依据加药速度、药剂粘度、封隔器卡点位置上下压差，通过室内实验，根据达西定律，选择一定渗透率的天然或人造的岩心；再依据封隔器卡点位置最大压力与最小压力值，以及所选岩心的横截面积和长度，就可以实现自动、定量、稳定、连续地加入到工具下的产液中。