固井用井下流量自适应调节装置的制作方法

本发明涉及固井用液流控制，具体地涉及一种固井用井下流量自适应调节装置。

背景技术：

1、通常在固井注入水泥浆后，管柱内的水泥浆自重往往会大于环空内的泥浆重量，从而引发u型管效应。具体地说，管柱内的水泥浆会发生高速沉降，从而对井底产生较大的压力，因此极易压漏地层而造成水泥浆漏失和地层污染的现象。此外，具有高流速的水泥浆还会快速破坏泥饼，从而造成环空憋堵或地层垮塌，进而严重影响固井施工的进度。

2、目前，现有技术中主要存在两种方式。其一是主动优化施工的工艺，从而以控制施工参数的方式来减缓u型管效应所造成的危害。其二是在返出口安装设备，从而控制返出的排量。

3、但是，上述方式均存在一些无法解决的问题。例如第一种方式，其主要是通过优化施工工艺和控制施工参数的方式均只能对u型管效应进行一定程度地缓解，但仍不能完全的解决u型管效应的问题。例如第二种方式，其主要是通过在返出口安装设备，从而控制返出的排量，但是该方式会严重增大井底的压力，从而极易出现水泥浆漏失的情况。

4、因此，在本领域希望提供一种能够解决上述问题的调节装置。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种固井用井下流量自适应调节装置，其能够通过活塞套对第一通孔和第二通孔的开度自适应调节的方式来抑制因u型管效应而产生的过快的反流流速和降低过高的井底压力，从而解决现有技术中无法解决的u型管效应的问题。

2、根据本发明，提供了一种固井用井下流量自适应调节装置，包括中心管，在所述中心管上设有第一通孔；

3、套接在所述中心管外的缸套，在所述缸套上设有第二通孔；

4、设置在所述中心管与所述缸套之间的第一环空内的调节机构，

5、其中，所述中心管构造成能够接收外部流体；所述中心管的内部腔室和所述调节装置与井筒之间的第二环空构造成能够在所述外部流体作用下而形成对所述调节机构的轴向压力，以驱动所述调节机构沿轴向运动，从而调节所述第一通孔与所述第二通孔的开度，以调节流向所述第二环空内的所述流体的流量。

6、在一个实施例中，所述缸套包括构造成中空套筒的第一缸套部分，以及从所述第一缸套部分上径向向内延伸的第二缸套部分，

7、其中，所述第二缸套部分的内周表面与所述中心管的外周表面密封式贴合。

8、在一个实施例中，所述调节机构包括与所述第二缸套部分轴向抵接的弹性件，以及与所述弹性件的固定端固定连接的活塞套，

9、其中，所述活塞套在初始状态下与所述第一通孔和所述第二通孔均在轴向上错位分布。

10、在一个实施例中，所述调节装置包括设置在所述中心管上的第一传压孔，以及设置在所述缸套上的第二传压孔，

11、其中，所述第一传压孔构造成能够接收来自所述中心管内的压力，以促使所述活塞套克服所述弹性件的弹力而向上游运动，所述第二传压孔构造成能够接收来自所述第二环空内的压力，并结合所述弹性件的弹力以促使所述活塞套向下游运动。

12、在一个实施例中，所述调节装置包括设置在所述缸套的下游的连接环，其包括与所述中心管的内周表面密封式贴合的第一连接部分，以及从所述第一连接部分上径向向外延伸的第二连接部分，

13、在初始状态下，所述活塞套构造成能够在所述弹性件的弹力作用下与所述第一连接部分轴向抵接。

14、在一个实施例中，所述第一通孔与所述第二通孔在轴向上错位分布，所述活塞套的长度值比所述第一通孔的长度值和所述第二通孔的长度值大。

15、在一个实施例中，在所述中心管上还设有第一应急通孔，所述第一应急通孔在径向上处于所述连接环的所述第二连接部分的范围内。

16、在一个实施例中，所述调节装置包括设置在所述中心管与所述第二连接部分之间的第三环空内并用于封堵所述第一应急通孔的应急滑套，所述应急滑套通过销钉安装在所述第二连接部分上。

17、在一个实施例中，在所述第二连接部分上设有第二应急通孔，

18、所述应急滑套构造成能够在外力的作用下剪断所述销钉而向下游运动，从而使得所述中心管内的流体依次通过所述第一应急通孔和所述第二应急通孔排向所述第二环空。

19、在一个实施例中，所述调节装置还包括与所述缸套的上游端固定连接的第一接头，以及与所述连接环的下游端固定连接的第二接头。

20、与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明能够通过活塞套对第一通孔和第二通孔的开度的自适应调节的方式来抑制因u型管效应而产生的过快的反流流速和降低过高的井底压力，从而解决现有技术中无法解决的u型管效应所带来的问题。此外，在本发明中还设有应急滑套、第一应急通孔和第二应急通孔，从而能够在调节装置中的第一通孔和/或第二通孔发生堵塞或者第一通孔与第二通孔之间的截流压差过大时重新建立循环通道，由此调节装置在井下工作的安全性得到了保障。

技术特征：

1.一种固井用井下流量自适应调节装置，包括：

2.根据权利要求1所述的固井用井下流量自适应调节装置，其特征在于，所述缸套(2)包括构造成中空套筒的第一缸套部分(21)，以及从所述第一缸套部分(21)上径向向内延伸的第二缸套部分(22)，其中，所述第二缸套部分(22)的内周表面与所述中心管(1)的外周表面密封式贴合。

3.根据权利要求2所述的固井用井下流量自适应调节装置，其特征在于，所述调节机构(4)包括与所述第二缸套部分(22)轴向抵接的弹性件(41)，以及与所述弹性件(41)的固定端固定连接的活塞套(42)，其中，所述活塞套(42)在初始状态下与所述第一通孔(11)和所述第二通孔(23)均在轴向上错位分布。

4.根据权利要求3所述的固井用井下流量自适应调节装置，其特征在于，所述调节装置包括设置在所述中心管(1)上的第一传压孔(13)，以及设置在所述缸套(2)上的第二传压孔(24)，其中，所述第一传压孔(13)构造成能够接收来自所述中心管(1)内的压力，以促使所述活塞套(42)克服所述弹性件(41)的弹力而向上游运动，所述第二传压孔(24)构造成能够接收来自所述第二环空内的压力，并结合所述弹性件(41)的弹力以促使所述活塞套(42)向下游运动。

5.根据权利要求4所述的固井用井下流量自适应调节装置，其特征在于，所述调节装置包括设置在所述缸套(2)的下游的连接环(5)，其包括与所述中心管(1)的内周表面密封式贴合的第一连接部分(51)，以及从所述第一连接部分(51)上径向向外延伸的第二连接部分(52)，

6.根据权利要求5所述的固井用井下流量自适应调节装置，其特征在于，所述第一通孔(11)与所述第二通孔(23)在轴向上错位分布，所述活塞套(42)的长度值比所述第一通孔(11)的长度值和所述第二通孔(23)的长度值大。

7.根据权利要求6所述的固井用井下流量自适应调节装置，其特征在于，在所述中心管(1)上还设有第一应急通孔(12)，所述第一应急通孔(12)在径向上处于所述连接环(5)的所述第二连接部分(52)的范围内。

8.根据权利要求7所述的固井用井下流量自适应调节装置，其特征在于，所述调节装置包括设置在所述中心管(1)与所述第二连接部分(52)之间的第三环空(6)内并用于封堵所述第一应急通孔(12)的应急滑套(7)，所述应急滑套(7)通过销钉(71)安装在所述第二连接部分(52)上。

9.根据权利要求8所述的固井用井下流量自适应调节装置，其特征在于，在所述第二连接部分(52)上设有第二应急通孔(53)，

10.根据权利要求9所述的固井用井下流量自适应调节装置，其特征在于，所述调节装置还包括与所述缸套(2)的上游端固定连接的第一接头(8)，以及与所述连接环(5)的下游端固定连接的第二接头(9)。

技术总结本发明提供了一种固井用井下流量自适应调节装置，包括中心管，在中心管上设有第一通孔；缸套，在缸套上设有第二通孔；设置在中心管与缸套之间的第一环空内的调节机构。其中，中心管构造成能够接收外部流体；中心管的内部腔室和调节装置与井筒之间的第二环空构造成能够在外部流体作用下而形成对所述调节机构的轴向压力以驱动调节机构沿轴向运动，从而调节第一通孔与第二通孔的开度以调节流向第二环空内的流体的流量。本发明具有能够抑制固井时因U型管效应而产生的过快的反流流速和降低过高的井底压力的能力。技术研发人员：董恩博,曹成章,孙家祥,李延伟,谭化新,马德材受保护的技术使用者：中石化石油工程技术服务有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15