一种游动底堵及泵封一体找堵水管柱
技术领域
本发明涉及一种游动底堵及泵封一体找堵水管柱。
背景技术
在油田开发中后期，特别是在注水开发油田的开采后期，随着地层含水量的变化，层段划分越来越细，层间矛盾越来越突出，高低含水层共存，为了认识油层，稳油控水，经常需要找堵水作业。目前找堵水作业中常用的管柱是泵封一体双封找堵水管柱，如图1所示，该管柱在抽油泵1下的油管6上依次连接有上封隔器2、筛管3、下封隔器4以及丝堵5，在单采最下层油层8时，由于油管6尾部连接有丝堵5，两个封隔器坐封后位于下封隔器4以下的套管7与油管6之间会形成死腔，因此在下封隔器4解封过程中会形成活塞效应，导致解封负荷增大、解封困难，甚至造成无法解封而大修。另外，胶结差的地层产出液中会含有细粉砂，胶结中等的地层在注水开发油田的开采后期，随着注入水的驱替倍数的增加，一些油藏注入水会破坏地层中的胶结物，地层产出液中会含有细粉砂。细粉砂在一定的井下管柱环境下在油管中会发生沉积，沉积物埋死井下工具，造成井下工具失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种游动底堵，以解决现有技术中下封隔器解封过程中会形成活塞效应，导致解封负荷增大、解封困难的技术问题；本发明的目的还在于提供一种泵封一体找堵水管柱，以解决现有技术中下封隔器解封过程中会形成活塞效应，导致解封负荷增大、解封困难的技术问题。
为实现上述目的，本发明游动底堵的技术方案是：
游动底堵，包括：
中心管，为上下贯通结构，其管壁上设有连通孔；
套筒，套设在中心管上，并与中心管围成环形腔体，环形腔体的上部为封闭结构，环形腔体的下部设有连通通道；
环形活塞，套设在中心管上，并滑动密封装配在所述环形腔体内，以调节下封隔器下方的腔体体积；
弹性件，设置在环形腔体内，用于向环形活塞施加向下的弹性作用力；
所述连通孔用于连通中心管的管腔和环形腔体位于环形活塞上方的腔体部分，所述连通通道用于连通环形腔体位于环形活塞下方的腔体部分和下封隔器下方的油套环空。
有益效果是：在管柱下放坐封时，设置在环形腔体内的环形活塞在其下部液体的压力作用下向上滑动，增大了下封隔器下方的腔体体积，从而降低了下封隔器下方空间内的液体压力，有利于封隔器的坐封；在管柱上提解封时，设置在环形腔体内的环形活塞在其上部液体的压力作用下向下滑动，减小了下封隔器下方的腔体体积，避免将下封隔器下方的空间抽成真空，有利于封隔器的解封。而且，可以使杂质沉积在丝堵上方形成的沉积口袋内，保证杂质不会进入环形腔体内，避免了环形活塞卡死而导致游动底堵失效。
进一步的，所述连通通道为环形通道。
有益效果是：以便于液体进出环形腔体。
进一步的，所述环形活塞在其径向的内侧和外侧均设有环形密封圈，环形活塞内侧的环形密封圈和外侧的环形密封圈沿中心管轴向均设有至少两个。
有益效果是：以保证环形活塞在滑动过程中的密封性能。
进一步的，所述游动底堵还包括上接头，中心管的上部螺纹连接在上接头的内部，套筒的上部螺纹连接在上接头的外部，上接头于中心管上部和套筒上部之间的部分构成所述封闭结构。
有益效果是：下接头与中心管螺纹连接，以便于弹性件、环形活塞以及套筒的安装。
进一步的，所述游动底堵还包括下接头，所述下接头为上下贯通结构，中心管的下部螺纹连接在下接头的内部，套筒的下部与下接头之间形成所述的连通通道。
有益效果是：上接头与中心管螺纹连接，以便于弹性件、环形活塞以及套筒的安装。
进一步的，所述下接头的外侧设有台阶结构，所述套筒的下部内侧面与台阶结构的立面间隔设置、下部端面与台阶结构的踏面间隔设置，以形成所述的连通通道。
有益效果是：这样设计使游动底堵在中心管径向的尺寸相对较小，便于游动底堵下入井下。
进一步的，所述弹性件为压簧，压簧处于环形活塞的上方。
有益效果是：直接将压簧放入环形腔体即可，安装较为方便，而且压簧能使环形活塞初始状态时处于环形腔体的最下部。
进一步的，所述连通孔设置在环形腔体的上部。
有益效果是：在相同环形腔体的情况下，保证环形活塞的往复活动行程。
进一步的，所述连通孔为沿中心管径向延伸的直孔。
有益效果是：由于杂质是沿竖直方向向下沉积，因此杂质不容易进入到连通孔内，进而避免杂质经连通孔进入环形腔体内对环形活塞造成影响。
为实现上述目的，本发明泵封一体找堵水管柱的技术方案是：
泵封一体找堵水管柱，包括：油管，油管包括自上而下依次连接的抽油泵、上封隔器、筛管、下封隔器以及丝堵；
所述下封隔器和丝堵之间连接有游动底堵，所述游动底堵包括：
中心管，为上下贯通结构，其管壁上设有连通孔；
套筒，套设在中心管上，并与中心管围成环形腔体，环形腔体的上部为封闭结构，环形腔体的下部设有连通通道；
环形活塞，套设在中心管上，并滑动密封装配在所述环形腔体内，以调节下封隔器下方的腔体体积；
弹性件，设置在环形腔体内，用于向环形活塞施加向下的弹性作用力，使环形活塞初始状态时处于环形腔体的最下部；
所述连通孔用于连通中心管的管腔和环形腔体位于环形活塞上方的腔体部分，所述连通通道用于连通环形腔体位于环形活塞下方的腔体部分和下封隔器下方的油套环空。
有益效果是：在管柱下放坐封时，设置在环形腔体内的环形活塞在其下部液体的压力作用下向上滑动，增大了下封隔器下方的腔体体积，从而降低了下封隔器下方空间内的液体压力，有利于封隔器的坐封；在管柱上提解封时，设置在环形腔体内的环形活塞在其上部液体的压力作用下向下滑动，减小了下封隔器下方的腔体体积，避免将下封隔器下方的空间抽成真空，有利于封隔器的解封。而且，可以使杂质沉积在丝堵上方形成的沉积口袋内，保证杂质不会进入环形腔体内，避免了环形活塞卡死而导致游动底堵失效。
进一步的，所述连通通道为环形通道。
有益效果是：以便于液体进出环形腔体。
进一步的，所述环形活塞在其径向的内侧和外侧均设有环形密封圈，环形活塞内侧的环形密封圈和外侧的环形密封圈沿中心管轴向均设有至少两个。
有益效果是：以保证环形活塞在滑动过程中的密封性能。
进一步的，所述游动底堵还包括上接头，中心管的上部螺纹连接在上接头的内部，套筒的上部螺纹连接在上接头的外部，上接头于中心管上部和套筒上部之间的部分构成所述封闭结构。
有益效果是：下接头与中心管螺纹连接，以便于弹性件、环形活塞以及套筒的安装。
进一步的，所述游动底堵还包括下接头，所述下接头为上下贯通结构，中心管的下部螺纹连接在下接头的内部，套筒的下部与下接头之间形成所述的连通通道。
有益效果是：上接头与中心管螺纹连接，以便于弹性件、环形活塞以及套筒的安装。
进一步的，所述下接头的外侧设有台阶结构，所述套筒的下部内侧面与台阶结构的立面间隔设置、下部端面与台阶结构的踏面间隔设置，以形成所述的连通通道。
有益效果是：这样设计使游动底堵在中心管径向的尺寸相对较小，便于游动底堵下入井下。
进一步的，所述弹性件为压簧，压簧处于环形活塞的上方。
有益效果是：直接将压簧放入环形腔体即可，安装较为方便，而且压簧能使环形活塞初始状态时处于环形腔体的最下部。
进一步的，所述连通孔设置在环形腔体的上部。
有益效果是：在相同环形腔体的情况下，保证环形活塞的往复活动行程。
进一步的，所述连通孔为沿中心管径向延伸的直孔。
有益效果是：由于杂质是沿竖直方向向下沉积，因此杂质不容易进入到连通孔内，进而避免杂质经连通孔进入环形腔体内对环形活塞造成影响。
附图说明
图1为现有技术中泵封一体双封找堵水管柱的结构示意图；
图2为本发明泵封一体找堵水管柱的具体实施例1的结构示意图；
图3为图2中游动底堵的结构示意图；
图1中：1-抽油泵；2-上封隔器；3-筛管；4-下封隔器；5-丝堵；6-油管；7-套管；8-油层；
图2和图3中：21-抽油泵；22-上封隔器；23-筛管；24-下封隔器；25-丝堵；26-油管；27-套管；28-油层；29-游动底堵；30-上接头；31-第一密封圈；32-连通孔；33-中心管；34-套筒；35-压簧；36-环形活塞；37-第二密封圈；38-连通通道；39-下接头；40-环形腔体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“上”、“下”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
本发明泵封一体找堵水管柱的具体实施例1：
如图2所示，泵封一体找堵水管柱包括油管26，油管26包括依次串接的管柱段，油管26的上部连接有抽油泵21，抽油泵21的上端连接有抽油杆，抽油杆带动抽油泵21进行抽油作业。油管26于抽油泵21的下方连接有上封隔器22和下封隔器24，上封隔器22和下封隔器24在上下方向上间隔设置，以用来将各油层28分隔开。
本实施例中，上封隔器22为Y111封隔器，下封隔器24为Y211封隔器，其中，Y111封隔器和Y211封隔器均为现有技术中的成熟产品，在此不再赘述。
其中，油管26上连接有筛管23，筛管23位于上封隔器22与下封隔器24之间，油管26的底部还连接有丝堵25，丝堵25处于下封隔器24的下方，丝堵25与下封隔器24有一定间距，以形成沉砂口袋。
如图2和图3所示，在丝堵25和下封隔器24之间设有游动底堵29，游动底堵29包括中心管33，中心管33沿竖向延伸，中心管33为上下贯通结构，即具有上下贯通的中心孔。
本实施例中，中心管33的上部设有上接头30，中心管33的下部设有下接头39。具体的，中心管33的上部设有外螺纹，上接头30具有内螺纹，中心管33的上部螺纹连接在上接头30内部；中心管33的下部设有外螺纹，下接头39具有内螺纹，中心管33的下部螺纹连接在下接头39的内部。其中，上接头30和下接头39均为上下贯通结构，以使杂质沉积在丝堵上方的沉砂口袋内。
如图3所示，游动底堵29还包括套筒34，套筒34套设在中心管33上，套筒34与中心管33围成环形腔体40；环形腔体40内设有环形活塞36，环形活塞36套设在中心管33上，用于调节下封隔器24下方的腔体体积。
本实施例中，环形活塞36的内侧面与中心管33的外周面之间以及环形活塞36的外侧面与套筒34的内侧面之间均设有第二密封圈37，以使环形活塞36滑动密封装配在环形腔体40内。其中，环形活塞36内侧的第二密封圈37和外侧的第二密封圈37沿中心管33轴向均设有两个，以提高密封性能。在其他实施例中，第二密封圈的数量可以根据需要设置。
其中，环形腔体40内设有压簧35，压簧35处于环形活塞36的上方，用于向环形活塞36施加向下的弹性作用力，使环形活塞36初始状态时处于环形腔体40的最下部。优选的，压簧35的数量为一个，压簧35套设在中心管33上，以保证压簧35在伸缩过程中的稳定性。其中，压簧35构成弹性件。
本实施例中，上接头30的外侧设有外螺纹，套筒34的上部设有内螺纹，套筒34的上部螺纹连接在上接头30的外部，上接头30于中心管33上部和套筒34上部之间的部分构成环形腔体40的封闭结构。其中，上接头30的外侧和套筒34的内侧之间设有第一密封圈31，第一密封圈31沿套筒34的轴向设置有两个，以保证封闭结构的密封性能。
本实施例中，下接头39的上部设有环形的台阶结构，套筒34的下部处于台阶结构的上方，套筒34的下部内侧面与台阶结构的立面间隔设置，且套筒34的下部端面与台阶结构的踏面间隔设置，以形成连通通道38。其中，连通通道38为环形通道，且环形通道的横截面为L型。在其他实施例中，下接头的上部不设置台阶结构，套筒的下部内侧面与下接头的上部外周面形成环形的连通通道，该连通通道的横截面为I型。
其中，连通通道38用于连通环形腔体40位于环形活塞36下方的腔体部分和下封隔器24下方的油套环空。
本实施例中，中心管33的管壁上设有连通孔32，连通孔32连通中心管33的管腔和环形腔体40位于环形活塞36上方的腔体部分。优选的，连通孔32设置在环形腔体40的上部，在保证环形活塞36的往复活动行程情况下，使环形腔体40沿中心管33的轴向长度较小。
本实施例中，连通孔32为沿中心管33径向延伸的直孔，由于杂质是沿竖直方向向下沉积，因此杂质不容易进入到连通孔32内，进而避免杂质经连通孔32进入环形腔体40内对环形活塞36造成影响。
如图2所示，筛管23靠近下封隔器24并远离上封隔器22设置，优选的，筛管23的下部直接螺纹连接在下封隔器24的上部，这样产出液中的泥质、细粉砂等杂质不容易沉积在下封隔器24上方的油套环空内，避免下封隔器24被沉积的杂质埋死，保证油管26的正常上提和下放。
使用时，将泵封一体找堵水管柱下到套管27中设计深度，下入过程中，井内的液体会经连通通道38进入到环形腔体40内，使环形腔体40内的环形活塞36承受向上的液体压力，此时，压簧35能够提供给环形活塞36与液体压力方向相反的作用力，即压簧35提供向下的弹性作用力，以对环形活塞36起到缓冲作用，避免环形活塞36直接滑动到上方，环形腔体40为封隔器坐封时环形活塞36上行提供空间；同时，压簧35也能在液体压力消失时实现环形活塞36的复位，便于油管26进行下一动作。
封隔器的坐封和解封均是在固定的行程内完成，在单采最下层油层28时坐封封隔器，将管柱上提，再下放管柱，以对上封隔器22、下封隔器24进行坐封。在坐封过程中，下封隔器24下方的油套环空受到挤压，下封隔器24下方油套环空的液体推着环形活塞36克服压簧35的弹性作用力向上移动，同时，环形活塞36上方的液体经环形腔体40、连通孔32进入到中心管33的腔体内，这样增大了下封隔器24下方的腔体体积，从而降低了下封隔器24下方的液体压力，便于封隔器的坐封。其中下封隔器下方的腔体体积包括油套环空、连通通道以及环形腔体于环形活塞下方的腔体部分。
在解封时，上提管柱，使上封隔器22和下封隔器24均上移至解封位置，此时下封隔器24下方的腔体体积会产生负压，在负压的作用下环形活塞36向下移动，减小下封隔器24下方的腔体体积，同时，中心管33腔体内的液体经连通孔32、环形腔体40进入到环形活塞36上方，防止下封隔器24下方的空间被抽成真空，从而降低解封封隔器时由于活塞效应需要克服的阻力，便于封隔器的解封。
通过封隔器坐封和解封时环形活塞36的上下滑动，以平衡环形活塞36的上下压力，进而消除活塞效应。
在抽油的过程中，抽油泵21工作时，产出液经筛管23进入油管26内，并通过抽油泵21泵出。产出液中的杂质会向下沉积在丝堵25上方，避免杂质经连通孔32进入环形腔体40内，沉积在环形活塞36上而卡死环形活塞36，导致游动底堵失效。此外，筛管23靠近下封隔器24设置，产出液中的杂质也不容易在下封隔器24上方的油套环空内沉积太多，避免了下封隔器24的埋死而失效。
本发明泵封一体找堵水管柱的具体实施例2：
与具体实施例1的区别在于，实施例1中，弹性件为压簧35，压簧35处于环形活塞36的上方，压簧35的数量为一个且套设在中心管33上，以向环形活塞36施加向下的弹性作用力，本实施例中，弹性件为拉簧，拉簧处于环形活塞的下方，拉簧的数量为一个且套设在中心管上，以向环形活塞施加向下的弹性作用力。
本发明泵封一体找堵水管柱的具体实施例3：
与具体实施例1的区别在于，实施例1中，弹性件为压簧35，压簧35处于环形活塞36的上方，压簧35的数量为一个且套设在中心管33上，以向环形活塞36施加向下的弹性作用力，本实施例中，压簧的数量设置有多个，多个压簧沿中心管的周向间隔设置在环形腔体内，多个压簧共同向环形活塞施加向下的弹性作用力。
本发明泵封一体找堵水管柱的具体实施例4：
与具体实施例1的区别在于，实施例1中，下接头39的上部设有环形的台阶结构，套筒34的下部处于台阶结构的上方，套筒34的下部内侧面与台阶结构的立面间隔设置，且套筒34的下部端面与台阶结构的踏面间隔设置，以形成环形的连通通道38，本实施例中，套筒的下部端面抵接在台阶结构的踏面上，套筒上设有沿中心管的径向延伸的通孔，通孔沿中心管的周向间隔设置有多个，通过通孔实现下封隔器下方的油套环空与环腔腔体的连通。
本发明泵封一体找堵水管柱的具体实施例5：
与具体实施例1的区别在于，实施例1中，上接头30的外侧设有外螺纹，套筒34的上部设有内螺纹，套筒34的上部螺纹连接在上接头30的外部，上接头30于中心管33上部和套筒34上部之间的部分构成环形腔体40的封闭结构，本实施例中，套筒的上部与上接头的上部外侧焊接连接为一体，以使上接头构成环形腔体的封闭结构。
本发明泵封一体找堵水管柱的具体实施例6：
与具体实施例1的区别在于，实施例1中，中心管33与上接头30、下接头39均通过螺纹连接，以便于压簧35、环形活塞36以及套筒34的安装，本实施例中，中心管与上接头一体设置，且与下接头通过螺纹连接，以便于压簧、环形活塞以及套筒的安装。在其他实施例中，中心管与下接头一体设置，且与上接头通过螺纹连接，以便于压簧、环形活塞以及套筒的安装。
本发明泵封一体找堵水管柱的具体实施例7：
与具体实施例1的区别在于，实施例1中，下接头39与套筒34分体设置，下接头39与套筒34之间形成连通通道38，连通通道38用于连通环形腔体于环形活塞下方的腔体部分和下封隔器下方的油套环空。本实施例中，下接头和套筒一体设置，下接头上设有沿中心管轴向延伸的通孔，通孔用于连通下封隔器下方的油套环空与环腔腔体于环形活塞下方的腔体部分。
本发明泵封一体找堵水管柱的具体实施例8：
与具体实施例1的区别在于，实施例1中，连通孔32为沿中心管33径向延伸的直孔，以避免杂质进入到连通孔内，本实施例中，连通孔为沿中心管径向延伸的斜孔，且连通孔的内侧孔口朝下，以避免杂质进入到连通孔内。
本发明游动底堵的具体实施例，该游动底堵与上述泵封一体找堵水管柱的具体实施例1至8中任一个所述的游动底堵的结构相同，在此不再赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
