一种全井筒智能生产管柱设备的制作方法

本发明属于石油、天然气钻完井领域，具体涉及一种全井筒智能生产管柱设备。

背景技术：

1、随着海上油田大规模开发，到目前已进入中高含水阶段，由笼统的合采变为更加精细化的分层开采，开采方式上的转变促进配套完井工具、完井工艺的创新，开发智能、高效的完井工具及完井管柱已然成为当前完井发展的重要任务。海上油田常采用机采生产管柱进行开发开采，典型的机采生产管柱包括电潜泵管柱、螺杆泵管柱和射流泵管柱，电潜泵采油具有排液量范围广、井口占地面积小、适用于各种井型、技术相对成熟等优点，是目前我国海上油田人工举升的主要方式。电潜泵管柱有合采和分采两种类型，电潜泵分采管柱有带y接头和不带y接头两种形式，电潜泵y分管柱可以不起出管柱调整生产层位和进行生产测试，是海上油田普遍使用的机采管柱。

2、电潜泵y分管柱由生产滑套、插入密封、循环滑套、y接头、电泵机组、坐落接头、过电缆封隔器、放气阀、安全阀等关键完井工具组成，其中生产滑套放置在生产管柱的最下端，用于建立地层和油管的通道、循环滑套用于建立油管和套管的环空通道，二者的开关动作需要通过钢丝作业下入开关工具或连接多条液控管线进行控制；举升生产时需通过钢丝作业向y接头投堵塞器，堵塞旁通通路，使原油由泵通路举升；过电缆封隔器随油管携带下入，用于封隔油管与套管环空，坐封过电缆封隔器时需通过钢丝作业向坐落接头投堵塞器憋压，进而使坐封机构动作；放气阀用于释放环空气体，安装于过电缆封隔器上端部，其与井口装置由液控管线连接，由液压动力控制开关；安全阀是控制井中流体非正常流动的装置，在非正常情况可人为或自动控制安全阀的开闭，安全阀随油管携带下入，其与井口装置通过液控管线连接，由液压动力人为控制阀的开关。

3、通过对检索到的与本发明实现功能类似的中国专利和现有成熟结构的分析，现有技术的主要特征及不足如下:1)液压控制方式控制多层生产滑套和循环滑套需要多个管线穿越通道，容易造成工具空间受限、通径变小、本体强度变低、限制下入层数，同时增加下入风险点；2)通过钢丝作业下入开关工具调整生产滑套和循环滑套开关、钢丝作业投劳堵塞器进行过电缆封隔器憋压坐封和堵塞电泵旁路，作业周期长、占用井口时间、调配效率较低；3)放气阀和安全阀通过液压控制方式，占用井口穿越通道，不便于作业；4)现有液控智能管柱，管线由井口直接连入井下生产滑套，后期检泵作业断开管线操作困难、再次下泵管线对接难度大；5)电潜泵y分管柱中的完井工具需用多个地面系统控制，涉及多个环节，操作过程相对繁琐。

技术实现思路

1、为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种全井筒智能生产管柱设备，以降低作业难度、减少作业步骤、提升作业效率，从而解决目前海上生产管柱管线穿越通道数量多、钢丝作业效率低、智能管柱检泵作业难度大、井上系统控制繁多等问题。

2、本申请提供了一种全井筒智能生产管柱设备，包括安全举升管柱工具、油管、管柱断开工具、分层生产管柱工具、电缆以及井上控制系统，其中，管柱断开工具包括取出端和与取出端对接连接设置的留井端，取出端通过油管与安全举升管柱工具的末端相连，留井端通过油管与分层生产管柱工具的首端相连；分层生产管柱工具形成有与外部连接的通道，以建立开采通道；安全举升管柱工具形成有提供安全举升的通道；井上控制系统通过电缆分别与安全举升管柱工具、管柱断开工具以及分层生产管柱工具内设置的井下控制系统电连接。

3、在一些实施例中，分层生产管柱工具包括丝堵、至少两个电控生产滑套、至少两个测试短节、至少一个穿线缆隔离密封、一个穿线缆定位密封，其中，丝堵设置于分层生产管柱工具的末端，且通过油管与设置于最末端的电控生产滑套相连；至少两个电控生产滑套之间通过油管、测试短节和穿线缆隔离密封相连；设置于首端的电控生产滑套连接在穿线缆定位密封的下端，两个电控生产滑套之间由穿线缆隔离密封分隔，每个电控生产滑套的上端连接有测试短节；穿线缆定位密封与管柱断开工具的留井端通过油管相连。

4、在一些实施例中，电控生产滑套的位置设置成分别对应各自的生产油层。

5、在一些实施例中，穿线缆隔离密封和穿线缆定位密封上均设置有用于电缆穿过的穿越通道。

6、在一些实施例中，至少两个电控生产滑套、至少两个测试短节通过并联的方式与电缆电连接，其中，电控生产滑套、测试短节通过电缆接头与电缆电连接。

7、在一些实施例中，安全举升管柱工具包括电控循环滑套、电控全通径开关阀、y接头、电泵机组、电控过电缆封隔器、电控放气阀、电控安全阀，其中，电控循环滑套的下端通过油管连接有管柱断开工具的取出端，电控循环滑套的上端通过油管与电控全通径开关阀的下端相连；y接头的下端包括主通路和辅助通路，电控全通径开关阀的上端与辅助通路相连接，电泵机组与主通路的下端相连接；y接头的上端通过油管与电控过电缆封隔器下端相连；电控放气阀设置于电控过电缆封隔器的上端面；电控过电缆封隔器的上端通过油管与电控安全阀下端相连，电控安全阀的上端与油管挂的下端相连。

8、在一些实施例中，油管挂和电控过电缆封隔器上均设置有用于电缆穿过的穿越通道，其中，油管挂和电控过电缆封隔器上均设置有用于电泵电缆穿过的穿越通道。

9、在一些实施例中，管柱断开工具的取出端、电控循环滑套、电控全通径开关阀、电控过电缆封隔器、电控放气阀、电控安全阀通过并联的方式与电缆相连，用于对管柱断开工具的取出端、循环滑套、电控全通径开关阀、电控过电缆封隔器、电控放气阀、电控安全阀的单独控制。

10、在一些实施例中，管柱断开工具的取出端、电控循环滑套、电控全通径开关阀、电控过电缆封隔器、电控放气阀、电控安全阀上均设置有用于与电缆电连接的电缆接头。

11、在一些实施例中，还包括井下控制系统，井下控制系统包括状态反馈系统和测试系统，以用于收发指令和测试信号，其中，状态反馈系统设置于安全阀、放气阀、全通径开关阀、循环滑套、管柱断开工具、过电缆封隔器、电控生产滑套的内部；测试系统设置于测试短节和电控生产滑套的内部。

12、根据上文所述，本发明的全井筒智能生产管柱设备具有以下几方面的优点：

13、1)可应用于电潜泵y分管柱作为生产管柱的定向井和水平井；

14、2)本发明的全井筒智能生产管柱设备利用1根电缆连接多层电控生产滑套、测试短节、管柱断开工具、电控循环滑套、y接头用电控全通径开关阀、电控过电缆封隔器、电控放气阀、电控安全阀等关键完井生产管柱工具，实现全井筒生产管柱工具的智能控制。

15、3)单根管线控制全井筒智能生产管柱设备，只需一个管线穿越通道，占用配套工具空间小、生产管柱层数不受管线穿越数量及作业难度限制、自动化成度高；

16、4)全井筒智能生产管柱设备控制系统集成于同一井上控制系统，操作便捷、调配不占用井口时间，作业效率高，节约成本，相较传统生产管柱有明显技术优势。

技术特征：

1.一种全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，包括安全举升管柱工具、油管、管柱断开工具、分层生产管柱工具、 电缆以及井上控制系统，其中，所述管柱断开工具包括取出端和与所述取出端对接连接设置的留井端，所述取出端通过油管与所述安全举升管柱工具的末端相连，所述留井端通过油管与所述分层生产管柱工具的首端相连； 所述分层生产管柱工具形成有与外部连接的通道， 以建立开采通道； 所述安全举升管柱工具形成有提供安全举升的通道； 所述井上控制系统通过所述电缆分别与所述安全举升管柱工具、所述管柱断开工具以及所述分层生产管柱工具内设置的井下控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，所述分层生产管柱工具包括丝堵、至少两个电控生产滑套、至少两个测试短节、至少一个穿线缆隔离密封、一个穿线缆定位密封，其中，所述丝堵设置于所述分层生产管柱工具的末端，且通过油管与设置于最末端的所述电控生产滑套相连； 至少两个所述电控生产滑套之间通过油管、所述测试短节和所述穿线缆隔离密封相连；设置于首端的所述电控生产滑套连接在所述穿线缆定位密封的下端， 两个所述电控生产滑套之间由所述穿线缆隔离密封分隔，每个所述电控生产滑套的上端连接有所述测试短节； 所述穿线缆定位密封与所述管柱断开工具的留井端通过油管相连。

3.根据权利要求2所述的全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，所述电控生产滑套的位置设置成分别对应各自的生产油层。

4.根据权利要求2所述的全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，所述穿线缆隔离密封和所述穿线缆定位密封上均设置有用于电缆穿过的穿越通道。

5.根据权利要求2所述的全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，至少两个所述电控生产滑套、至少两个所述测试短节通过并联的方式与所述电缆电连接，其中，所述电控生产滑套、所述测试短节通过电缆接头与所述电缆电连接。

6.根据权利要求2所述的全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，所述安全举升管柱工具包括电控循环滑套、电控全通径开关阀、y接头、电泵机组、 电控过电缆封隔器、 电控放气阀、 电控安全阀，其中，所述电控循环滑套的下端通过油管连接有所述管柱断开工具的取出端，所述电控循环滑套的上端通过油管与所述电控全通径开关阀的下端相连； 所述y接头的下端包括主通路和辅助通路，所述电控全通径开关阀的上端与所述辅助通路相连接，所述电泵机组与所述主通路的下端相连接； 所述y接头的上端通过油管与所述电控过电缆封隔器下端相连； 所述电控放气阀设置于所述电控过电缆封隔器的上端面； 所述电控过电缆封隔器的上端通过油管与所述电控安全阀下端相连，所述电控安全阀的上端与油管挂的下端相连。

7.根据权利要求6所述的全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，所述油管挂和所述电控过电缆封隔器上均设置有用于电缆穿过的穿越通道，其中，所述油管挂和所述电控过电缆封隔器上均设置有用于电泵电缆穿过的穿越通道。

8.根据权利要求6所述的全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，所述管柱断开工具的取出端、所述电控循环滑套、所述电控全通径开关阀、所述电控过电缆封隔器、所述电控放气阀、所述电控安全阀通过并联的方式与电缆相连，用于对所述管柱断开工具的取出端、所述循环滑套、所述电控全通径开关阀、所述电控过电缆封隔器、所述电控放气阀、所述电控安全阀的单独控制。

9.根据权利要求8所述的全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，所述管柱断开工具的取出端、所述电控循环滑套、所述电控全通径开关阀、所述电控过电缆封隔器、所述电控放气阀、所述电控安全阀上均设置有用于与电缆电连接的电缆接头。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的全井筒智能生产管柱设备，其特征在于，还包括井下控制系统，所述井下控制系统包括状态反馈系统和测试系统， 以用于收发指令和测试信号，其中，所述状态反馈系统设置于所述安全阀、所述放气阀、所述全通径开关阀、所述循环滑套、所述管柱断开工具、所述过电缆封隔器、所述电控生产滑套的内部； 所述测试系统设置于所述测试短节和所述电控生产滑套的内部。

技术总结本发明涉及一种全井筒智能生产管柱设备，其包括安全举升管柱工具、分层生产管柱工具、油管、管柱断开工具、电缆、井上控制系统等。其中，安全举升管柱工具设有提供安全举升的通道；管柱断开工具用于井下电缆的断开与连接，包括取出端和与取出端对接连接设置的留井端，取出端通过油管与安全举升管柱工具的末端相连，留井端通过油管与分层生产管柱工具的首端相连；分层生产管柱工具形成有与外部连接的通道，以建立开采通道；电缆分别与安全举升管柱工具、管柱断开工具以及分层生产管柱工具工具电连接，井上控制系统由1根单芯电缆连接并控制全井筒井下工具动作。本发明提供的全井筒智能生产管柱设备能够降低作业难度、减少作业步骤、提升作业效率。技术研发人员：李英松,秦小飞,李越,张继永,韩子玞,陈磊,李啸峰,杜晓霞,杨树坤,赵广渊受保护的技术使用者：中海油田服务股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4