本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種上層高壓負(fù)壓分采裝置。

背景技術(shù)：

隨著油田開發(fā)時(shí)間的推移，大部分油井已進(jìn)入高采出階段，提高采收率難度逐年加大，措施難度不斷增加。在近年的油田開發(fā)過程中，主要以單層開采或多層合采為主。在多層合采后，有些油井的產(chǎn)量并沒有意料之中的增長(zhǎng)，甚至還出現(xiàn)產(chǎn)量負(fù)增長(zhǎng)的極端情況。通常原有的開采層和新射開層之間的層間壓差高達(dá)5mpa以上，層間矛盾十分突出，導(dǎo)致多層開采后，出現(xiàn)了高壓層向低壓層倒灌的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了開采效果，而國(guó)內(nèi)外能夠有效解決該問題的工藝研究較少。

現(xiàn)有解決該技術(shù)的方法即在生產(chǎn)井中，將丟手、封隔器及分層采油器配合使用，封隔器封隔地層后，采用類射流泵原理，利用采油時(shí)高壓液層經(jīng)過分層采油器內(nèi)部噴射裝置形成負(fù)壓區(qū)域，誘吸低壓層，同時(shí)設(shè)置雙單流閥，防止高壓流體向低壓區(qū)域的倒灌。但現(xiàn)有設(shè)備存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)生負(fù)壓較小，且低壓區(qū)流體通道尺寸較小，適應(yīng)層間壓差較小(多為1mpa以內(nèi))的問題，在層間壓差較大的情況下，會(huì)對(duì)低壓層造成封堵，適用范圍受限，不能滿足現(xiàn)有需求，未能在油田進(jìn)行廣泛應(yīng)用。因此，亟需一種新型的負(fù)壓分采裝置，能夠增大低壓區(qū)流體通道，提高其適應(yīng)層間壓差范圍，滿足分層合采需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有裝置負(fù)壓范圍小、低壓區(qū)流體通道小、適用范圍有限等不足的上層高壓負(fù)壓分采裝置。

為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種上層高壓負(fù)壓分采裝置，包括主體和設(shè)置在主體內(nèi)的喉管、噴頭、壓帽、球閥和閥座；其中，

自所述主體頂面沿軸向分別開設(shè)有第一偏心通孔和第二偏心通孔，自所述主體底面開設(shè)有中心通孔；所述第一偏心通孔和所述第二偏心通孔分別與所述中心通孔形成連通；所述主體下側(cè)側(cè)壁上開設(shè)有一過流孔；

所述閥座設(shè)置并封堵在所述第一偏心通孔頂端端部；所述球閥設(shè)置并封堵在所述第一偏心通孔與所述中心通孔連通處；所述第一偏心通孔和所述第二偏心通孔之間沿徑向開設(shè)有連通孔，且所述連通孔鄰近所述球閥開設(shè)并位于所述球閥上方；設(shè)置在第一偏心通孔內(nèi)的閥座和球閥形成該裝置的單流控制閥門，使得高壓層液體不會(huì)倒灌入低壓層；

所述喉管頂端插裝并固定在所述第二偏心通孔底部，使所述喉管中心開設(shè)的小尺寸孔道與所述第二偏心通孔形成連通；所述喉管底端內(nèi)徑增大，所述噴頭頂端套裝在所述喉管底端內(nèi)側(cè)，使所述喉管的小尺寸孔道與噴頭中心開設(shè)的大尺寸孔道連通；

壓帽套裝在并固定在所述主體下側(cè)內(nèi)壁上；自所述壓帽頂面分別開設(shè)有第三偏心通孔和第四偏心通孔，所述第三偏心通孔沿軸向開設(shè)，所述第四偏心通孔為與所述過流孔形成連通的直角通孔；所述第三偏心通孔和所述第四偏心通孔分別與所述第一偏心通孔和所述第二偏心通孔一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，使所述噴頭底端套裝在所述第四偏心通孔頂端內(nèi)側(cè)，并使所述噴頭的大尺寸孔道與所述第四偏心通孔形成連通。

進(jìn)一步地，該上層高壓負(fù)壓分采裝置還包括上接頭、連接筒和下接頭；所述上接頭、所述主體、所述連接筒和所述下接頭依次螺紋連接。其中，連接筒用于延長(zhǎng)低壓液體在裝置內(nèi)的流動(dòng)路徑。

進(jìn)一步地，所述第二偏心通孔與所述喉管的連通處的內(nèi)壁逐漸收縮加工為錐形，且錐形底端端部?jī)?nèi)徑與所述喉管的小尺寸孔道內(nèi)徑一致，防止高壓流體自第二偏心通孔進(jìn)入喉管的小尺寸孔道中時(shí)發(fā)生擾流。

進(jìn)一步地，所述噴頭中心開設(shè)的大尺寸孔道上側(cè)內(nèi)壁自下而上逐漸收縮為錐形，且錐形頂端端部?jī)?nèi)徑與所述喉管的小尺寸孔道內(nèi)徑一致，防止喉管的小尺寸孔道內(nèi)的急流流體進(jìn)入噴頭的大尺寸孔道內(nèi)時(shí)發(fā)生擾流。

進(jìn)一步地，所述閥座與所述第一偏心通孔內(nèi)壁之間形成密封；所述第二偏心通孔底端內(nèi)壁與所述喉管頂端外壁之間形成密封；所述喉管底端內(nèi)壁與所述噴嘴頂端外壁之間形成密封；所述噴嘴底端外壁與所述第四偏心通孔內(nèi)壁之間形成密封；所述壓帽頂端外壁和底端外壁分別與所述主體內(nèi)壁之間形成密封。

進(jìn)一步地，所述上接頭與所述本體之間密封連接；所述下接頭與所述連接筒之間密封連接。

該上層高壓負(fù)壓分采裝置解決了一直困擾石油開采中的層間矛盾問，避免多層開采中層間壓差導(dǎo)致高壓層向低壓層倒灌，實(shí)現(xiàn)多層共同開采。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，其通過采用單一單流閥，最大限度提高了低壓區(qū)流體的通過能力，增大了工具層間壓差的適用范圍，滿足大多數(shù)油井開采的需求，大幅提高采收率，能具有較高的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的推廣前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的上層高壓負(fù)壓分采裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的上層高壓負(fù)壓分采裝置的主體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的上層高壓負(fù)壓分采裝置的壓帽的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但下述實(shí)施例絕非對(duì)本發(fā)明有任何限制。

如圖1所示，該上層高壓負(fù)壓分采裝置包括自上而下依次螺紋連接的上接頭1、主體2、連接筒9和下接頭6；主體2內(nèi)側(cè)設(shè)置有喉管3、噴頭4、壓帽5、球閥7和閥座8。

如圖2所示，主體2為一圓柱體結(jié)構(gòu)，且自主體2頂面沿軸向分別開設(shè)有第一偏心通孔201和第二偏心通孔202，自主體2底面開設(shè)有中心通孔203；第一偏心通孔201和第二偏心通孔202分別與中心通孔203形成連通；在主體2下側(cè)側(cè)壁上還開設(shè)有一過流孔10。

閥座8設(shè)置在第一偏心通孔201頂端端部?jī)?nèi)側(cè)且與第一偏心通孔201內(nèi)壁螺紋連接固定；具體地，閥座8為圓柱形結(jié)構(gòu)，其外徑與第一偏心通孔201內(nèi)徑相適應(yīng)，且頂端設(shè)有環(huán)形凸緣，第一偏心通孔201頂端內(nèi)壁向內(nèi)凹陷形成有一與閥座8頂端環(huán)形凸緣相適應(yīng)的第一環(huán)形臺(tái)階，使閥座8插裝在第一偏心通孔201內(nèi)且環(huán)形凸緣壓配在第一偏心通孔201內(nèi)壁的第一環(huán)形臺(tái)階上；另外，通過設(shè)置在閥座8環(huán)形凸緣外壁和第一偏心通孔201內(nèi)壁之間的雙道密封圈，使閥座8完全封堵在第一偏心通孔201頂端端部。

球閥7為一圓形球體，其設(shè)置在第一偏心通孔201底部；具體地，第一偏心通孔201底端(即與中心通孔203的連通處)加工為與球閥7形狀相適應(yīng)的圓形凹面，使球閥7壓配在圓形凹面上，實(shí)現(xiàn)封堵第一偏心通孔201與中心通孔203之間的連通通道；第一偏心通孔201和第二偏心通孔202之間沿徑向開設(shè)有連通孔204，且連通孔204鄰近球閥7開設(shè)并位于球閥7上方，使球閥7在壓差作用下被推動(dòng)上移，打開中心通孔203與第二偏心通孔202之間的連通通道，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

喉管3為圓柱形結(jié)構(gòu)，其上部外徑小于下部外徑，自喉管3頂端中心處沿軸向向下開設(shè)有一小尺寸孔道；第二偏心通孔202底端內(nèi)壁向內(nèi)凸起使喉管3頂端插裝在第二偏心通孔202底端，使第二偏心通孔202與喉管3的小尺寸孔道形成連通，為防止發(fā)生擾流，第二偏心通孔202與喉管3的連通處的內(nèi)壁逐漸收縮加工為錐形，且錐形底端端部?jī)?nèi)徑與喉管3的小尺寸孔道內(nèi)徑一致；同樣，為保證密封性，喉管3的頂端外壁和第二偏心通孔202底端內(nèi)壁之間通過設(shè)置有兩道密封圈形成密封。

喉管3底端內(nèi)壁內(nèi)徑增大，使噴頭4頂端套裝在喉管3底端內(nèi)側(cè)并螺紋連接固定，使第二偏心通孔202、喉管3的小尺寸孔道和噴頭4的大尺寸孔道之間形成連通；；具體地，噴頭4中心開設(shè)有大尺寸孔道，且大尺寸孔道的上側(cè)內(nèi)壁自下而上逐漸收縮為錐形，且錐形頂端端部?jī)?nèi)徑與喉管3的小尺寸孔道內(nèi)徑一致，防止發(fā)生擾流；同樣，為保證密封性，喉管3底端內(nèi)壁與噴嘴4頂端外壁之間通過設(shè)置有兩道密封圈形成密封。

壓帽5套裝在并固定在主體2下側(cè)內(nèi)壁上；具體地，主體2下側(cè)內(nèi)壁向內(nèi)凹陷形成有第二環(huán)形臺(tái)階，使圓柱形壓帽5套裝在主體2內(nèi)側(cè)且頂端抵在第二環(huán)形臺(tái)階的下端面上、底端壓配在連接筒9的頂面上；如圖3所示，自壓帽5頂面分別開設(shè)有第三偏心通孔501和第四偏心通孔502；第三偏心通孔501為一沿軸向開設(shè)的通孔，且第一偏心通孔201和第三偏心通孔501的中軸線重合，使中心通孔203與連接筒9形成連通；第四偏心通孔502為一與過流孔10形成連通的直角通孔，即第四偏心通孔502由自壓帽5頂面沿軸向向下開設(shè)的軸向孔和自鄰近過流孔10的壓帽5側(cè)壁上開設(shè)在徑向孔構(gòu)成；第二偏心通孔202和第四偏心通孔502的中軸線重合，且在第四偏心通孔502內(nèi)壁上設(shè)有環(huán)形臺(tái)階，使噴嘴4底端插裝在第四偏心通孔502頂端內(nèi)側(cè)，且噴嘴4的底端壓配在第四偏心通孔502內(nèi)壁的環(huán)形臺(tái)階上端面上，噴頭4的大尺寸孔道、第四偏心通孔502和過流孔10之間形成連通；同樣，為保證密封性，壓帽5頂端外壁和底端外壁分別與主體2內(nèi)壁之間通過設(shè)置有兩道密封圈形成密封；所述噴嘴4底端外壁與壓帽5的第四偏心通孔502內(nèi)壁之間通過設(shè)置有兩道密封圈形成密封。

此外，在上接頭1與本體2之間，以及下接頭6與連接筒9之間均通過設(shè)置有兩道密封圈形成密封。

其中，第二偏心通孔202的內(nèi)徑＞噴嘴4的大內(nèi)徑孔道的內(nèi)徑＞喉管3的小內(nèi)徑孔道的內(nèi)徑，且第二偏心通孔202的內(nèi)徑和噴嘴4的大內(nèi)徑孔道的內(nèi)徑均遠(yuǎn)大于喉管3的小內(nèi)徑孔道的內(nèi)徑,使自第二偏心通孔202進(jìn)入喉管3的小內(nèi)徑孔道的液體形成急流，流速和液壓迅速增大，而自喉管3的小內(nèi)徑孔道出來再進(jìn)入噴嘴4的大內(nèi)徑孔道內(nèi)的液體，雖然流速不變但液壓瞬間釋放降低且低于下層低壓液體的液壓，該低壓流體通過過流孔10流出并與下層低壓液體匯合。

使用時(shí)，該上層高壓負(fù)壓分采裝置設(shè)置在管柱末端，上部與排液泵相連,并下放至兩地層中間位置。

該上層高壓負(fù)壓分采裝置的工作原理如下：

當(dāng)開采的上下兩個(gè)地層流體存在層間壓差，且上層為高壓區(qū)，下層為低壓區(qū)的情況下，將該上層高壓負(fù)壓分采裝置，下放至高壓層及低壓層中間位置；此時(shí)，上層的高壓液體通過第四偏心通孔502進(jìn)入裝置，依次流經(jīng)噴嘴4的大內(nèi)徑孔道、喉管3的小內(nèi)徑孔道、第二偏心通孔202、主體2頂端，從上接頭1排出，其中，當(dāng)上層高壓液體進(jìn)入喉管3的小內(nèi)徑孔道中時(shí)，由于小內(nèi)徑孔道的內(nèi)徑遠(yuǎn)小于第二偏心通孔202的內(nèi)徑，導(dǎo)致高壓液體在喉管3的小內(nèi)徑孔道中形成急流，其流速和液壓均大于上層的高壓液體的流速和液壓；而由于噴嘴4的大內(nèi)徑孔道遠(yuǎn)大于喉管3的小內(nèi)徑孔道，使喉管3內(nèi)的急流的壓力得到釋放，進(jìn)入主體2的大內(nèi)徑孔道的液體流速不變壓力瞬間變低且低于下層低壓液體，并形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)；該負(fù)壓作用使球閥7向上移動(dòng)，打開第三通孔203、第一偏心通孔201、連通孔204和第二偏心通孔202之間形成的低壓區(qū)流體通道，對(duì)低壓層形成誘吸，使下層低壓液體自下接頭6進(jìn)入裝置內(nèi)，并依次流經(jīng)連接筒9、第三偏心通孔501、中心通孔203、第一偏心通孔201、連通孔204，最終與第二偏心通孔202內(nèi)的高壓流體匯合，使上層高壓液體和下層低壓液體在該裝置內(nèi)形成穩(wěn)定的流通，避免上、下層之間壓差導(dǎo)致高壓層向低壓層倒灌，從上接頭1排出。

其中，由于設(shè)置在第一偏心通孔內(nèi)的閥座球閥形成該裝置的單流控制閥門，可以有效對(duì)低壓區(qū)流體通道進(jìn)行封堵，使高壓層液體不會(huì)倒灌入低壓層，實(shí)現(xiàn)上層高壓層和下層低壓層的雙層共同開采。同時(shí)，該裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其內(nèi)部能夠產(chǎn)生＞5mpa的負(fù)壓，以適應(yīng)0～5mpa的層間壓差。

綜上所述，該上層高壓負(fù)壓分采裝置解決油井中上下層壓力不平衡的兩層共同開采難題，實(shí)現(xiàn)兩層以上的多層同時(shí)開采，充分利用高層區(qū)能量，提高采收率。