0 引 言

在智能完井的采油过程中，流量控制装置的主要用途是关闭、开启或节流1个或多个储层，或调整储层间的压力和流体流速等，在水平井的智能完井中可用该流量控制装置实现水平段的均衡动用^{[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]}。现有的流量调控装置有机械式和电控式。机械式流量控制装置采用机械轨道的结构，不能实现流量的调节，只能实现开关的控制。电控流量控制装置可以实现流量的无级控制，但是电器元件在油气井工况下使用寿命较短，故障率较高。鉴于此，研制开发了智能井液压无级流量调控装置。该装置通过与整个智能完井系统相配合，可以远程控制井下多个生产层的无级流量调节及重复开关。

智能井液压无级流量调控装置结构示意图见图 1。

1—上主轴；2—推动接头；3—传压轴；4—上部密封件；5—调控环；6—调节环；7—中部密封圈；8—下部密封圈；9—复位套；10—滑动套；11—锁块；12—悬挂套；13—底部密封件；14—滑套；15—节流阀套；16—下主轴；17—下接头。 图 1 智能井液压无级流量调控装置示意图 Fig. 1 Schematic of hydraulic variable flow control device

图选项

智能井液压无级流量调控装置包括上主轴、下主轴、传压装置、密封件及节流阀套等零部件。上主轴与下主轴及节流阀套内部形成液流通道，下主轴的下部有多个外流量孔，节流阀套设有对应外流量孔的多个内流量孔。传压装置设于液流通道内并能上、下移动以调整液压油流量的大小。传压装置包括推动接头、传压轴、锁定装置和滑套，其中锁定装置包括复位套、悬挂套及锁块。密封件包括上部密封件、中部密封件、下部密封件和底部密封件。

当需要智能井液压无级流量调控装置所在的油层生产时，液压油通过流量调控装置中的开启管线接口传送到上部密封件与中部密封件之间的环形空间内，传压轴向上移动，带动上部密封件，调控环和推动接头同时向上移动，带动滑动套及复位套向上移动。当锁块移动到与悬挂套同一外壁时，悬挂套与滑套一起向上移动，下主轴的外流量孔与节流阀套的内流量孔开启。当需要调节智能井液压无级流量调控装置的流量时，调控环向上移动，进入上主轴中的环形槽，此时可通过压力信号显示的数值判定流量大小。上主轴设有的多个环形槽，由下向上尺寸依次减小，调控环向上移动依次进入环形槽，压力信号依次增大，开启流量依次增大。

当需要智能井液压无级流量调控装置所在的油层停止生产时，液压油通过流量调控装置中的关闭管线接口传入到中部密封件与下部密封件之间的环形空间内，传压轴向下移动，带动上部密封件，调控环和推动接头同时向下移动，带动滑动套及复位套向下移动，悬挂套与滑套向下移动，下主轴外流量孔与节流阀套的内流量孔关闭。当需要调节流量调控装置的流量时，调控环向下移动进入上主轴中的环形槽。调控环向下移动进入环形槽，压力信号依次减小，关闭流量依次减小。当锁块移动到上主轴内设的锁块槽内时，智能井液压无级流量调控装置完全关闭。

上、下接头螺纹ø88.9 mm(3½ in)TBG，刚体最大外径148 mm，刚体内径73 mm，开启启动压力8 MPa，关闭启动压力8 MPa。控制管线外径9.5 mm( in)，控制管线接口螺纹ø9.5 mm( in)NPT。

智能井无级流量调控装置工作环境比较恶劣，因此密封也比较困难，但是密封效果的好坏直接关系到无级流量调控装置能否正常工作。为了提高无级流量调控装置的密封效果，以及承受压力的能力，采用了一种用耐热高强度塑料制成的扩压环设计，使得流通孔与下部密封单元之间严格隔离，这大大避免了该装置开关过程中下部密封单元的损坏，同时由于提供了比较缓慢的高压差平衡技术，也减少了类似工具串的损坏。精密的金属部件上覆盖了一层QPQ材料，它可防止“金属-金属”运动时所产生的磨损。

智能井无级流量调控装置设计了关闭锁机构。当该装置关闭时，关闭锁机构中的锁块弹入到上主轴中的锁定槽，避免了在井下压力变化过程中产生误动作。

无级流量调控装置推力缸的密封性能是决定装置寿命的关键环节。油缸密封测试的目的主要是通过反复开启油缸，测试不同密封组合的抗磨损性能。将该工具水平置于试验工作台上，开启管线接口和关闭管线接口与阀门组连接，阀门组与手动泵连接，对该装置反复进行开启关闭试验。试验结果如表 1所示。

根据试验结果，选择O、V形铜基环组合密封较为可靠。

为测试该无级流量调控装置整体抗内压及关闭锁在不同压力下的密封性能，将该装置水平置于试验工作台上，上端与电动试压泵连接，尾部接丝堵，测试该装置整体抗内压及关闭锁密封能力。测试结果如表 2所示。

测试结果表明，无级流量调控装置整体测试抗内压达71 MPa，关闭锁密封性能良好。

(1)针对深海油井的智能完井技术，研制开发了智能井液压无级流量调控装置，该装置通过与整个智能井系统相配合，可以远程控制井下多个生产层的无级流量调节及重复开关。

(2)实验室的测试结果表明，该装置的油缸具有非常可靠的密封能力，同时关闭锁的设计可避免在井下压力变化过程中产生误动作，提高了装置的可靠性。

(3)智能井液压无级流量调控装置的成功研制为深水油气田智能完井提供了技术支持。