專利名稱：平衡壓差式套管外封隔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于在油田鉆井領(lǐng)域中一種工具，特別是一種平衡壓差式套管外封隔器。
背景技術(shù)：
套管外封隔器是國內(nèi)外油田必備的固井工具，對防止固井后套管外噴冒、環(huán)空混竄、地層蠕動滑移最終導(dǎo)致套管損壞等問題的發(fā)生，起到一定作用，進(jìn)而提高固井質(zhì)量、增加油井產(chǎn)量及延長油水井壽命。為了改善工況條件、提高固井泵車使用壽命，采用清水替代鉆井液進(jìn)行固井頂替作業(yè)。替壓后套管內(nèi)為清水，而套管外是平均密度為I. 7g/cm3左右的鉆井液。若按照深 度為1200m的井計(jì)，井底的套管內(nèi)外壓差可達(dá)8. 4MPa。根據(jù)套管外封隔器下入的深度不同，套管外封隔器承受的內(nèi)外壓差將在4. 5 7. OMPa范圍內(nèi)變化。常規(guī)的套管外封隔器的剪銷壓力一般為16 18MPa。清水替壓后附加壓差，剪銷壓力將達(dá)21. 5 25MPa，已超過現(xiàn)場允許的壓力(20MPa)，無法滿足現(xiàn)場施工要求。也就是說，現(xiàn)場可操作的最高壓力20MPa無法打開套管外封隔器。雖然當(dāng)時(shí)國內(nèi)外套管外封隔器已經(jīng)很成熟，但是所有的套管外封隔器均不具備平衡套管內(nèi)外壓差的功能，限制了套管外封隔器的使用。現(xiàn)有的平衡壓差式套管外封隔器，解決了上述難題。在油田使用效果表明套管柱試壓合格率為100%，有效地控制了套管外環(huán)空混竄。但是在使用過程中，發(fā)現(xiàn)還存在以下缺點(diǎn)(1)依靠存在梯度分級的卡簧-馬牙環(huán)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)施工閥的平衡壓差功能，安裝不方便；(2)依靠卡簧實(shí)現(xiàn)鎖緊閥的鎖緊功能，安裝不方便；(3)斷裂桿與厚度很薄的內(nèi)套連接及密封，安裝不方便；(4)膠筒部件的支撐環(huán)定位依靠扶正環(huán)與閥體焊接，組裝工藝復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型提供一種平衡壓差式套管外封隔器，該封隔器安裝便捷，有效發(fā)揮了套管外封隔器的作用。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該平衡壓差式套管外封隔器，包括接箍，接箍上端連接護(hù)絲，接箍下端連接提升短節(jié)，所述的提升短節(jié)下端連接閥體，閥體壁上的通孔內(nèi)由外向內(nèi)依次設(shè)有蓋板、閥環(huán)體及斷裂桿，斷裂桿延伸至閥體內(nèi)，閥體的閥孔內(nèi)設(shè)有施工閥、鎖緊閥及限壓閥，閥體外壁沿周向上均勻分布有扶正塊，閥體下端連接有中心管，中心管下端連接有膠筒接箍及短節(jié)，中心管外壁套有膠筒，膠筒兩端分別嵌進(jìn)膠筒接頭上的燕尾槽中，膠筒上下端外壁分別套有支撐環(huán)，支撐環(huán)卡在膠筒接頭的臺肩上。本實(shí)用新型具有如下有益效果(I)保證套管外環(huán)空的密封性，提高固井質(zhì)量，解決影響套管外環(huán)空的密封性的問題；(2)杜絕或減少水泥漿對產(chǎn)層的污染，提高油氣井產(chǎn)量；(3)預(yù)防或延緩套管損壞，延長油水氣井的壽命，提高油氣井產(chǎn)量，降低開發(fā)成本；(4)結(jié)構(gòu)簡單，密封可靠，承壓能力高，耐高溫、對裸眼井徑要求不高；(5)可用任何密度介質(zhì)進(jìn)行打開、坐封；(6)異常情況下鎖緊密封可靠；(7)大井徑中環(huán)空封隔效果強(qiáng)。[0007]
附圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是附圖I中施工閥、鎖緊閥及限壓閥的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明如圖I及圖2所示，該平衡壓差式套管外封隔器包括接箍2，接箍2上端連接護(hù)絲1，接箍2下端連接提升短節(jié)3，所述的提升短節(jié)3下端連接閥體4，閥體4壁上的通孔內(nèi)由外向內(nèi)依次設(shè)有蓋板39、閥環(huán)體38及斷裂桿5，斷裂桿5延伸至閥體4內(nèi)，閥體4的閥孔內(nèi)設(shè)有施工閥、鎖緊閥及限壓閥，閥體4外壁沿周向上均勻分布有扶正塊6，閥體4下端連接有中心管9，中心管9下端連接有膠筒接箍11及短節(jié)12，中心管9外壁套有膠筒8，膠筒8兩端分別嵌進(jìn)膠筒接頭40上的燕尾槽中，膠筒8上下端外壁分別套有支撐環(huán)7，支撐環(huán)7卡在膠筒接頭40的臺肩上。依靠膠筒8端部膠筒接頭43的臺肩限制支撐環(huán)7向膠筒方向移動，不但組裝簡便，而且杜絕了密封件受高溫焊接影響。施工閥閥孔下部外壁開有一槽，槽內(nèi)裝有外壁開進(jìn)液孔的彈簧套23 ;彈簧套23內(nèi)裝有彈簧22，上部裝有帶孔的彈簧座21，槽用蓋板蓋封后與閥環(huán)體38外壁焊接；施工閥中的閥芯19裝入閥孔，將閥芯19最下部頂?shù)綇椈勺?1上，閥芯19的下部有兩個(gè)密封圈20，在閥環(huán)體38的外壁對應(yīng)閥芯19兩個(gè)密封圈之間開有流道，流道用蓋板蓋封后與閥環(huán)體38外壁焊接；閥芯19上端安裝有彈簧18、單流閥芯17、單流閥座15，單流閥座15下端套有密封圈16，單流閥座15上端通過施工閥銷釘13與施工閥壓帽14連接，施工閥壓帽14與施工閥閥孔的上部通過螺紋連接。施工閥采用彈簧儲能-單流閥定位的結(jié)構(gòu)，不但組裝便捷，而且還具備了無梯度、無級地平衡管內(nèi)外靜液柱壓差的功能，任何密度介質(zhì)固井替壓，提高了打開壓力精度。鎖緊閥閥孔下端的關(guān)閉閥芯26套有密封圈24和彈簧25，關(guān)閉閥芯26的上端安裝有開啟閥芯27，開啟閥芯27上裝有密封圈28，開啟閥芯27上端套有剪銷帽29，剪銷帽29通過鎖緊閥銷釘31與鎖緊閥壓帽30連接，鎖緊閥壓帽30與鎖緊閥閥孔的上部通過螺紋連接。鎖緊閥采用開關(guān)雙芯式的鎖緊方式，不但組裝便捷，而且還提高了鎖緊的可靠性，從而確保了套管試壓合格。異常情況下鎖緊密封可靠。限壓閥閥孔內(nèi)設(shè)有限壓閥芯32，限壓閥芯32與閥孔內(nèi)壁接觸面之間設(shè)有密封圈33，限壓閥芯32上方設(shè)有剪銷帽34，剪銷帽34通過限壓閥銷釘36與限壓閥壓帽35連接，限壓閥壓帽35與限壓閥閥孔的上部通過螺紋連接。斷裂桿5上套有密封圈37與閥環(huán)體38密封連接，其外焊接蓋板39。斷裂桿連接方便、密封壓力分等級提高。斷裂桿與較厚的閥環(huán)主體連接及密封，安裝方便；膠筒8內(nèi)部設(shè)有簾布41，膠筒8兩端嵌進(jìn)膠筒接頭43上的燕尾槽中，并通過繩索42與膠筒接頭40纏繞連接。采用燕尾槽式膠筒接頭及加長型支撐環(huán)，膠筒環(huán)空密封壓力>30MPa (膠筒外徑180mm、膨脹到井徑253mm)。膠筒8兩側(cè)的膠筒接頭40通過螺栓10分別與閥體4及膠筒接箍11連接。使用時(shí)，將新型平衡壓差式套管外封隔器與套管連接，下入井內(nèi)預(yù)定位置。注完水泥漿后，頂替膠塞經(jīng)過新型平衡壓差式套管外封隔器，將其閥座4處的斷裂桿5撞斷，露出進(jìn)液孔。此后，施工閥一直處于動態(tài)平衡狀態(tài)，即確保施工閥內(nèi)外靜液柱壓力平衡，從而使施工閥銷釘13的壓力環(huán)境與地面相同。碰壓并常規(guī)試壓后，繼續(xù)升壓，以地面所測試的剪銷壓力打開施工閥。高壓液體經(jīng)過施工閥作用到鎖緊閥開啟閥芯27，剪斷鎖緊閥銷釘31，通道打開，高壓液體經(jīng)過常開式限壓閥進(jìn)入膠筒8，使膠筒8膨脹并貼擠井壁。當(dāng)膠筒8內(nèi)壓力達(dá)到某一限定值時(shí)，限壓閥銷釘36剪斷，限壓閥閥芯32將進(jìn)入膠筒8的通道關(guān)閉。至此，新型平衡壓差式套管外封隔器完成坐封，套管外環(huán)空被膠筒8可靠封隔。泄壓后或在膠筒8失效情況下，鎖緊閥關(guān)閉閥芯26在彈簧25作用下自動關(guān)閉進(jìn)入膠筒8 的通道，確保套管柱試壓合格。
權(quán)利要求1.一種平衡壓差式套管外封隔器，包括接箍(2)，接箍(2)上端連接護(hù)絲(1)，接箍(2)下端連接提升短節(jié)(3)，其特征在于所述的提升短節(jié)(3)下端連接閥體(4)，閥體(4)壁上的通孔內(nèi)由外向內(nèi)依次設(shè)有蓋板(39)、閥環(huán)體(38)及斷裂桿(5)，斷裂桿(5)延伸至閥體(4)內(nèi)，閥體(4)的閥孔內(nèi)設(shè)有施工閥、鎖緊閥及限壓閥，閥體(4)外壁沿周向上均勻分布有扶正塊(6)，閥體(4)下端連接有中心管(9)，中心管(9)下端連接有膠筒接箍(11)及短節(jié)(12)，中心管(9)外壁套有膠筒(8)，膠筒(8)兩端分別嵌進(jìn)膠筒接頭(40)上的燕尾槽中，膠筒(8)上下端外壁分別套有支撐環(huán)(7)，支撐環(huán)(7)卡在膠筒接頭(40)的臺肩上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平衡壓差式套管外封隔器，其特征在于施工閥閥孔下部外壁開有一槽，槽內(nèi)裝有外壁開進(jìn)液孔的彈簧套(23);彈簧套(23)內(nèi)裝有彈簧(22)，上部裝有帶孔的彈簧座(21)，槽用蓋板蓋封后與閥環(huán)體(38)外壁焊接；施工閥中的閥芯(19)裝入閥孔，將閥芯(19)最下部頂?shù)綇椈勺?21)上，閥芯(19)的下部有兩個(gè)密封圈(20)，在閥環(huán)體(38)的外壁對應(yīng)閥芯(19)兩個(gè)密封圈之間開有流道，流道用蓋板蓋封后與閥環(huán)體 (38)外壁焊接；閥芯(19)上端安裝有彈簧(18)、單流閥芯(17)、單流閥座(15)，單流閥座(15)下端套有密封圈(16)，單流閥座(15)上端通過施工閥銷釘(13)與施工閥壓帽(14)連接，施工閥壓帽(14)與施工閥閥孔的上部通過螺紋連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平衡壓差式套管外封隔器，其特征在于鎖緊閥閥孔下端的關(guān)閉閥芯(26 )套有密封圈(24)和彈簧(25 )，關(guān)閉閥芯(26 )的上端安裝有開啟閥芯(27 )，開啟閥芯(27)上裝有密封圈(28)，開啟閥芯(27)上端套有剪銷帽(29)，剪銷帽(29)通過鎖緊閥銷釘(31)與鎖緊閥壓帽(30)連接，鎖緊閥壓帽(30)與鎖緊閥閥孔的上部通過螺紋連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平衡壓差式套管外封隔器，其特征在于限壓閥閥孔內(nèi)設(shè)有限壓閥芯(32)，限壓閥芯(32)與閥孔內(nèi)壁接觸面之間設(shè)有密封圈(33)，限壓閥芯(32)上方設(shè)有剪銷帽(34)，剪銷帽(34)通過限壓閥銷釘(36)與限壓閥壓帽(35)連接，限壓閥壓帽(35)與限壓閥閥孔的上部通過螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平衡壓差式套管外封隔器，其特征在于斷裂桿(5)上套有密封圈(37)與閥環(huán)體(38)密封連接，其外焊接蓋板(39)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平衡壓差式套管外封隔器，其特征在于膠筒(8)內(nèi)部設(shè)有簾布(41)，膠筒(8 )兩端嵌進(jìn)膠筒接頭(43 )上的燕尾槽中，并通過繩索(42 )與膠筒接頭(40 )纏繞連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的平衡壓差式套管外封隔器，其特征在于膠筒(8)兩側(cè)的膠筒接頭(40)通過螺栓(10)分別與閥體(4)及膠筒接箍(11)連接。
專利摘要一種平衡壓差式套管外封隔器。該平衡壓差式套管外封隔器，包括接箍，接箍上端連接護(hù)絲，接箍下端連接提升短節(jié)，所述的提升短節(jié)下端連接閥體，閥體壁上的通孔內(nèi)由外向內(nèi)依次設(shè)有蓋板、閥環(huán)體及斷裂桿，斷裂桿延伸至閥體內(nèi)，閥體的閥孔內(nèi)設(shè)有施工閥、鎖緊閥及限壓閥，閥體外壁沿周向上均勻分布有扶正塊，閥體下端連接有中心管，中心管下端連接有膠筒接箍及短節(jié)，中心管外壁套有膠筒，膠筒兩端分別嵌進(jìn)膠筒接頭上的燕尾槽中，膠筒上下端外壁分別套有支撐環(huán)，支撐環(huán)卡在膠筒接頭的臺肩上。該封隔器安裝便捷，有效發(fā)揮了套管外封隔器的作用。
文檔編號E21B43/12GK202707015SQ20122018670
公開日2013年1月30日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者劉玉民, 楊智光, 許國林, 韓海生 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 大慶石油管理局