高溫鑒劑驗封器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及稠油蒸汽吞吐開采領(lǐng)域，特別涉及一種用于檢驗熱采井封堵管柱密封效果時使用的高溫鑒劑驗封器。該高溫鑒劑驗封器包括中心管，中心管的外圍設(shè)有儲存腔，儲存腔的腔體壁上設(shè)有鑒劑流出通道，高溫鑒劑驗封器還包括開關(guān)機構(gòu)，鑒劑流出通道設(shè)置于儲存腔腔體的上端和/或下端，開關(guān)機構(gòu)為溫控閥門，溫控閥門包括內(nèi)設(shè)有閥座、閥芯，閥芯的一端固連有溫控變形件，閥芯受溫控變形件受熱張開驅(qū)動而在設(shè)定的正向移動行程上依次具有第一閉合位、開啟位、第二閉合位，閥芯受溫控變形件降溫收縮驅(qū)動在設(shè)定的反向移動行程上從第二閉合位移動至開啟位，溫控閥門還包括鎖止裝置。本發(fā)明中的溫控閥門在封隔器坐封時及油井放噴前處于關(guān)閉狀態(tài)。
【專利說明】局溫鑒劑驗封器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及稠油蒸汽吞吐開采領(lǐng)域，特別涉及一種用于檢驗熱采井封堵管柱密封 效果時使用的高溫鑒劑驗封器。

【背景技術(shù)】
[0002] 申請?zhí)枮?01110316646. 7的中國專利公開了一種鑒劑驗封器，該驗封器是一種 利用驗封鑒劑驗封法檢驗封隔器的密封情況的裝置，其工作原理是：將驗封裝置投入相應(yīng) 的封堵空間中，通過開關(guān)機構(gòu)使儲存腔內(nèi)的驗封鑒劑流入相應(yīng)的封堵空間中，然后抽取相 應(yīng)位置處管柱中的液體并根據(jù)液體中的驗封鑒劑濃度判斷便可方便的判斷相應(yīng)封隔器封 堵是否有效。然而該鑒劑驗封器不適用于稠油熱采井封堵管柱的驗封，主要存在以下三點 原因：1.該裝置的開關(guān)機構(gòu)是通過液壓控制的，在封隔器坐封時利用液壓開啟開關(guān)并釋放 驗封鑒劑，稠油熱采井封隔器的膠筒在經(jīng)受注汽高溫后降溫時最容易釋封失效，因而在熱 采井放噴階段取樣檢測判斷管柱密封狀況最為有效，所以檢測放噴液體中驗封鑒劑濃度的 工序是在放噴時才能進行，不能在坐封時就將驗封器打開，放噴工序距離坐封工序的時間 較長，驗封鑒劑在封隔器封堵所形成的堵水封閉區(qū)間內(nèi)停留時間長，容易向地層大量擴散， 會導(dǎo)致放噴液體中的驗封鑒劑濃度降低，而會影響檢測結(jié)果的準確性；2.所采用的驗封鑒 劑為硫氰酸氨，硫氰酸氨不耐高溫，其在180°C左右會受熱分解為氰化物，氰化物為劇毒物 質(zhì)且易潮解揮發(fā)，人體長期接觸容易造成傷害；3.該裝置所采用的密封圈在高溫下會發(fā)生 變形而密封失效。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種開關(guān)機構(gòu)在封隔器坐封過程中關(guān)閉的驗封鑒劑封隔 器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)機構(gòu)在封隔器坐封過程中開啟使驗封鑒劑釋放而導(dǎo)致驗封鑒劑 在堵水封閉區(qū)間內(nèi)停留時間長的問題。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：高溫鑒劑驗封器，包括中心管，中 心管的外圍設(shè)有用于存儲驗封鑒劑的儲存腔，儲存腔的腔體壁上設(shè)有鑒劑流出通道，高溫 鑒劑驗封器還包括用于控制鑒劑流出通道通斷的開關(guān)機構(gòu)，所述鑒劑流出通道設(shè)置于儲存 腔腔體的上端和/或下端，開關(guān)機構(gòu)為溫控閥門，所述溫控閥門包括內(nèi)設(shè)有與鑒劑流出通 道相通的第一流通孔的閥座、與閥座配合開閉第一流通孔的閥芯，閥芯的一端固連有受熱 張開降溫收縮的溫控變形件，閥芯受溫控變形件受熱張開驅(qū)動而在設(shè)定的正向移動行程上 依次具有第一閉合位、開啟位、第二閉合位，閥芯受溫控變形件降溫收縮驅(qū)動在設(shè)定的反向 移動行程上從第二閉合位移動至開啟位，溫控閥門還包括受重力作用或彈性力作用的鎖止 裝置，鎖止裝置具有讓開正向移動的閥芯的脫離位和與由第二閉合位運動至開啟位的閥芯 擋止配合的鎖止位。
[0005] 所述閥座為設(shè)置于儲存腔的腔體的相應(yīng)端部的且貼合于中心管外壁上的塊狀的 密封件，閥芯為滑塞，溫控變形件為熱雙金屬片，第一流通孔設(shè)置于密封件上，第一流通孔 沿上下方向延伸，密封件上開設(shè)有沿中心管的徑向延伸的供滑塞插入的插入孔，定義滑塞 靠近中心管的一端為內(nèi)端、遠離中心管的一端為外端，熱雙金屬片的中部與滑塞的外端部 固定連接，滑塞上開設(shè)有第二流通孔，熱雙金屬片上對應(yīng)開設(shè)有與第二流通孔的出口連通 的第三流通孔，第二流通孔的入口在滑塞處于第一閉合位和第二閉合位時被密封件密封、 在滑塞處于開啟位時與第一流通孔連通。
[0006] 所述鎖止裝置為受重力作用并沿堅向?qū)蛟O(shè)置于插入孔中的擋球，擋球支撐于滑 塞上部而處于解鎖位、擋球落入滑塞內(nèi)端部與中心管外周之間的位置而處于鎖止位。
[0007] 所述密封件由聚四氟乙烯材料制成。
[0008] 所述儲存腔內(nèi)裝有驗封鑒劑，所述驗封鑒劑為固態(tài)氯化鈉。
[0009] 所述熱雙金屬片與滑塞通過焊接連接實現(xiàn)固連，滑塞由紫銅制成。
[0010] 中心管的上端固設(shè)有上接頭、下端固設(shè)有下接頭，中心管的上、下端與相應(yīng)的接頭 之間設(shè)置有第一銅環(huán)，儲存腔腔體的上端和下端均設(shè)置有四個沿中心管周向?qū)ΨQ分布的鑒 劑流出通道，設(shè)置于儲存腔的腔體的上端部與下端部的密封件分別為上密封件、下密封件， 密封件與相應(yīng)的接頭之間設(shè)有壓環(huán)，壓環(huán)的內(nèi)周面與中心管的外周面之間設(shè)置有高溫密封 圈，熱雙金屬片的上端和下端分別通過螺釘與相應(yīng)的接頭和儲存腔腔體的相應(yīng)端部固連。
[0011] 中心管的外圍設(shè)置有驗封鑒劑儲存套，驗封鑒劑存儲套的上、下端設(shè)有連接套，連 接套與驗封鑒劑存儲套之間設(shè)置有第二銅環(huán)，所述儲存腔由中心管、驗封鑒劑儲存套和連 接套圍設(shè)而成，連接套具有與密封件密封配合的端面，所述鑒劑流出通道設(shè)置于相應(yīng)的連 接套上，熱雙金屬片的上端和下端分別通過螺釘與相應(yīng)的接頭和相應(yīng)的連接套固連。
[0012] 所述滑塞與密封件之間設(shè)置有在滑塞受到熱雙金屬片的施加力超過設(shè)定拉力時 剪斷的剪釘。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的開關(guān)機構(gòu)為溫控閥門，在使用過程中，當(dāng)溫度上升 時，溫控變形件帶動閥芯由第一閉合位向第二閉合位運動，溫控閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；注汽 結(jié)束后井下溫度降低，溫控變形件帶動閥芯由第二閉合位向開啟位運動，閥芯處于開啟位 時，鎖止裝置處于鎖止位，鎖止裝置阻止閥芯向第一閉合位運動，溫控閥門被開啟，驗封鑒 劑可以由儲存腔流出并流入待驗封的封隔器所形成的封堵空間中，放噴時在井口取樣檢 測，若檢測出驗封鑒劑濃度比原井中驗封鑒劑濃度高出一倍以上，說明驗封鑒劑通過封堵 管柱進入生產(chǎn)層，被放噴至井口，證明封堵管柱封隔器封堵失效，反之，當(dāng)封隔器均封堵有 效，無泄漏，則驗封器中釋放的驗封鑒劑就不會隨生產(chǎn)井液出現(xiàn)在井口取樣樣本中，檢測出 的驗封鑒劑濃度與原井中驗封鑒劑濃度相比不會發(fā)生明顯變化，以此作為判斷依據(jù)。由此 可知，本發(fā)明中的溫控閥門在封隔器坐封過程中關(guān)閉，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)機構(gòu) 在封隔器坐封過程中開啟使驗封鑒劑釋放而導(dǎo)致驗封鑒劑在堵水封閉區(qū)間內(nèi)停留時間長 的問題。
[0014] 進一步的，密封件采用聚四氟乙烯材料制成，聚四氟乙烯材料的摩擦系數(shù)極低且 具有潤滑作用，可以較少滑塞與密封件之間的摩擦力；聚四氟乙烯材料具有耐高溫的特性， 密封件在冷熱狀態(tài)下均密封可靠。因此，本裝置應(yīng)用于稠油熱采井封堵管柱的驗封時，提高 了驗封的準確性。
[0015] 進一步的，驗封鑒劑氯化鈉的熱化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不會因高溫造成熱分解或與井下 其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；氯化鈉無毒性，通過檢測油樣中氯離子濃度變化程度，判斷管柱密 封狀況，選用鑒劑成本低，檢測方便，因此，本裝置可以用于稠油熱采井封堵管柱的驗封。
[0016] 進一步的，滑塞與密封件之間設(shè)置有剪釘，當(dāng)熱雙金屬片產(chǎn)生的熱推力大于銷釘 剪切力和滑塞與密封件之間的摩擦力之和時，剪釘被剪斷，熱雙金屬片采可以帶動滑塞向 外運動，因此，提高了本發(fā)明的適用溫度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的高溫鑒劑驗封器的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的高溫鑒劑驗封器的實施例1的使用狀態(tài)圖。

【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明的高溫鑒劑驗封器的實施例1，如圖1-2所示：高溫鑒劑驗封器，包括中心 管8,中心管8的內(nèi)徑為95_，中心管8的外圍設(shè)有用于存儲驗封鑒劑的儲存腔10,儲存腔 10內(nèi)裝有驗封鑒劑，該驗封鑒劑為固態(tài)氯化鈉。儲存腔10的腔體壁上設(shè)有供驗封鑒劑流 入待驗封的封隔器所形成的封堵空間的鑒劑流出通道101，鑒劑流出通道101設(shè)置于儲存 腔10腔體的上端和下端，開關(guān)機構(gòu)為溫控閥門，溫控閥門包括內(nèi)設(shè)有與鑒劑流出通道相通 的第一流通孔的閥座、與閥座配合開閉第一流通孔的閥芯，閥芯的一端固連有受熱張開降 溫收縮的溫控變形件，閥芯受溫控變形件受熱張開驅(qū)動而在設(shè)定的正向移動行程上依次具 有第一閉合位、開啟位、第二閉合位，閥芯受溫控變形件降溫收縮驅(qū)動在設(shè)定的反向移動行 程上從第二閉合位移動至開啟位，溫控閥門還包括受重力作用或彈性力作用的鎖止裝置， 鎖止裝置具有讓開正向移動的閥芯的脫離位和與由第二閉合位運動至開啟位的閥芯擋止 配合的鎖止位。
[0019] 在本實施例中，閥座為設(shè)置于儲存腔的腔體的相應(yīng)端部的且貼合于中心管外壁上 的塊狀的密封件，密封件由聚四氟乙烯材料制成，閥芯為滑塞6,溫控變形件為熱雙金屬片 13,第一流通102孔設(shè)置于密封件上，第一流通孔102沿上下方向延伸，密封件上開設(shè)有沿 中心管8的徑向延伸的供滑塞6插入的插入孔，定義滑塞6靠近中心管8的一端為內(nèi)端、遠 離中心管8的一端為外端，熱雙金屬片13的中部與滑塞6的外端部固定連接，熱雙金屬片 13與滑塞6通過焊接連接實現(xiàn)固連，滑塞6上開設(shè)有第二流通孔103,熱雙金屬片13上對 應(yīng)開設(shè)有與第二流通孔103的出口連通的第三流通孔，第二流通孔103的入口在滑塞6處 于第一閉合位和第二閉合位時被密封件密封、在滑塞6處于開啟位時與第一流通孔102連 通。在本實施例中，鎖止裝置為受重力作用并沿堅向?qū)蛟O(shè)置于插入孔中的擋球5,擋球5 支撐于滑塞6內(nèi)端上部而處于解鎖位、擋球5落入滑塞6內(nèi)端部與中心管外周之間的位置 而處于鎖止位。
[0020] 在本實施例中，中心管8的上端固設(shè)有上接頭1、下端固設(shè)有下接頭16,中心管8 的上、下端與相應(yīng)的接頭之間設(shè)置有第一銅環(huán)3,儲存腔10腔體的上端和下端均設(shè)置有四 個沿中心管8周向?qū)ΨQ分布的鑒劑流出通道101，設(shè)置于儲存腔10的腔體的上端部與下端 部的密封件分別為上密封件7、下密封件14,密封件與相應(yīng)的接頭之間設(shè)有壓環(huán)4,壓環(huán)4的 內(nèi)周面與中心管8的外周面之間設(shè)置有高溫密封圈15,熱雙金屬片13的上端和下端分別通 過螺釘2與相應(yīng)的接頭和儲存腔10腔體的相應(yīng)端部固連。中心管8與上、下接頭的固連形 式為絲扣連接。中心管8的外圍設(shè)置有驗封鑒劑儲存套11，驗封鑒劑存儲套11的上、下端 設(shè)有連接套9,連接套9與驗封鑒劑存儲套11之間設(shè)置有第二銅環(huán)12,儲存腔10由中心管 8、驗封鑒劑儲存套和連接套9圍設(shè)而成，連接套9具有與密封件密封配合的端面，鑒劑流出 通道101設(shè)置于相應(yīng)的連接套9上，熱雙金屬片13的上端和下端分別通過螺釘2與相應(yīng)的 接頭和相應(yīng)的連接套9固連。驗封鑒劑存儲套11的上、下端與相應(yīng)的連接套9的連接方式 為絲扣連接。滑塞6與密封件之間設(shè)置有在滑塞6受到熱雙金屬片13的施加力超過設(shè)定 拉力時剪斷的剪釘?；牟馁|(zhì)為紫銅。
[0021] 中心管的內(nèi)徑為95_，配套在下返開采封堵管柱中，可以實現(xiàn)抽稠泵通過封堵管 柱進入生產(chǎn)層，并可以實現(xiàn)洗井、測壓、沖砂等輔助措施。因此，本裝置應(yīng)用于稠油熱采井封 堵管柱的驗封時，提高了驗封的準確性。
[0022] 本發(fā)明的實施例1的使用過程：將高溫鑒劑驗封器20連接到堵水管柱的上封隔 器17和下封隔器18之間，當(dāng)管柱下到施工位置后，從油管19的內(nèi)打油壓，坐封上封隔器 17和下封隔器18,此時高溫鑒劑驗封器20的開關(guān)處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)油井注汽井下溫度升 高且高于一定溫度時，熱雙金屬片13產(chǎn)生的熱推力大于銷釘剪切力和滑塞6與密封件之間 的摩擦力之和時，熱雙金屬片13帶動滑塞6沿中心管8徑向向外移動，溫度升高至300°C 左右，滑塞6移動至最大行程，此時上密封件7和下密封件14將相應(yīng)滑塞6的第二流通孔 103封閉，溫控閥門仍處于關(guān)閉狀態(tài)，擋球5失去滑塞6支撐，落入滑塞6讓出的空間內(nèi)；注 汽結(jié)束井下溫度降低，熱雙金屬片13帶動滑塞6沿中心管8徑向向內(nèi)移動，直到滑塞6的 外端部被擋球5擋止時而停止移動，擋球5與滑塞6和中心管8擋止配合，此時滑塞6的第 二流通孔103的入口與密封件的第一流通孔102連通進而與儲存腔10的腔體壁上鑒劑流 出通道101連通，開關(guān)被開啟，驗封鑒劑可以由儲存腔10流出，經(jīng)由鑒劑流出通道101、第一 流通孔102、第二流通孔103、熱雙金屬片13上的第三流通孔流入待驗封的封隔器所形成的 封堵空間中，放噴時在井口取樣檢測，若檢測出驗封氯離子濃度比原井中氯離子濃度高出 一倍以上，說明驗封鑒劑通過封堵管柱進入生產(chǎn)層，被放噴至井口，證明封堵管柱封隔器封 堵失效，反之，當(dāng)封隔器均封堵有效，無泄漏，則驗封器中釋放的驗封鑒劑就不會隨生產(chǎn)井 液出現(xiàn)在井口取樣樣本中，檢測出的氯離子濃度與原井中氯離子濃度相比不會發(fā)生明顯變 化，以此作為判斷依據(jù)。
[0023] 在本發(fā)明的其它實施例中，鑒劑流出通道還可以僅設(shè)置于儲存腔腔體的上端或下 端，溫控閥門與鑒劑流出通道一一對應(yīng)。
[0024] 在本發(fā)明的其它實施例中，驗封鑒劑還可以為硫氰酸氨水溶液。
[0025] 在本發(fā)明的其它實施例中，密封件還也可以為橡膠材料制成或其它的耐高溫材料 制成。
[0026] 在本發(fā)明的其它實施例中，驗封鑒劑存儲套與連接套還可以為一體結(jié)構(gòu)。
[0027] 在本發(fā)明的其它實施例中，熱雙金屬片與滑塞還可以通過螺釘連接。
[0028] 在本發(fā)明的其它實施例中，鎖止裝置還可以受彈性力作用的彈簧機構(gòu)，彈簧機構(gòu) 包括彈簧和設(shè)置于彈簧一端的擋止件，閥座上開設(shè)有插裝彈簧的安裝槽，彈簧被壓縮時擋 止件插裝于安裝槽而處于脫離位，彈簧復(fù)位時擋止件伸出安裝槽而處于鎖止位。
[0029] 在本發(fā)明的其它實施例中，溫控變形件還可以為受熱張開降溫收縮的溫控金屬 板。
【權(quán)利要求】
1. 高溫鑒劑驗封器，包括中心管，中心管的外圍設(shè)有用于存儲驗封鑒劑的儲存腔，儲存 腔的腔體壁上設(shè)有鑒劑流出通道，高溫鑒劑驗封器還包括用于控制鑒劑流出通道通斷的開 關(guān)機構(gòu)，其特征在于：所述鑒劑流出通道設(shè)置于儲存腔腔體的上端和/或下端，開關(guān)機構(gòu)為 溫控閥門，所述溫控閥門包括內(nèi)設(shè)有與鑒劑流出通道相通的第一流通孔的閥座、與閥座配 合開閉第一流通孔的閥芯，閥芯的一端固連有受熱張開降溫收縮的溫控變形件，閥芯受溫 控變形件受熱張開驅(qū)動而在設(shè)定的正向移動行程上依次具有第一閉合位、開啟位、第二閉 合位，閥芯受溫控變形件降溫收縮驅(qū)動在設(shè)定的反向移動行程上從第二閉合位移動至開啟 位，溫控閥門還包括受重力作用或彈性力作用的鎖止裝置，鎖止裝置具有讓開正向移動的 閥芯的脫離位和與由第二閉合位運動至開啟位的閥芯擋止配合的鎖止位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫鑒劑驗封器，其特征在于：所述閥座為設(shè)置于儲存腔的 腔體的相應(yīng)端部的且貼合于中心管外壁上的塊狀的密封件，閥芯為滑塞，溫控變形件為熱 雙金屬片，第一流通孔設(shè)置于密封件上，第一流通孔沿上下方向延伸，密封件上開設(shè)有沿中 心管的徑向延伸的供滑塞插入的插入孔，定義滑塞靠近中心管的一端為內(nèi)端、遠離中心管 的一端為外端，熱雙金屬片的中部與滑塞的外端部固定連接，滑塞上開設(shè)有第二流通孔，熱 雙金屬片上對應(yīng)開設(shè)有與第二流通孔的出口連通的第三流通孔，第二流通孔的入口在滑塞 處于第一閉合位和第二閉合位時被密封件密封、在滑塞處于開啟位時與第一流通孔連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫鑒劑驗封器，其特征在于：所述鎖止裝置為受重力作用 并沿堅向?qū)蛟O(shè)置于插入孔中的擋球，擋球支撐于滑塞上部而處于解鎖位、擋球落入滑塞 內(nèi)端部與中心管外周之間的位置而處于鎖止位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫鑒劑驗封器，其特征在于：所述密封件由聚四氟乙烯材 料制成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫鑒劑驗封器，其特征在于：所述儲存腔內(nèi)裝有驗封鑒劑， 所述驗封鑒劑為固態(tài)氯化鈉。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫鑒劑驗封器，其特征在于：所述熱雙金屬片與滑塞通過 焊接連接實現(xiàn)固連，滑塞由紫銅制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項所述的高溫鑒劑驗封器，其特征在于：中心管的上端固 設(shè)有上接頭、下端固設(shè)有下接頭，中心管的上、下端與相應(yīng)的接頭之間設(shè)置有第一銅環(huán)，儲 存腔腔體的上端和下端均設(shè)置有四個沿中心管周向?qū)ΨQ分布的鑒劑流出通道，設(shè)置于儲存 腔的腔體的上端部與下端部的密封件分別為上密封件、下密封件，密封件與相應(yīng)的接頭之 間設(shè)有壓環(huán)，壓環(huán)的內(nèi)周面與中心管的外周面之間設(shè)置有高溫密封圈，熱雙金屬片的上端 和下端分別通過螺釘與相應(yīng)的接頭和儲存腔腔體的相應(yīng)端部固連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高溫鑒劑驗封器，其特征在于：中心管的外圍設(shè)置有驗封鑒 劑儲存套，驗封鑒劑存儲套的上、下端設(shè)有連接套，連接套與驗封鑒劑存儲套之間設(shè)置有第 二銅環(huán)，所述儲存腔由中心管、驗封鑒劑儲存套和連接套圍設(shè)而成，連接套具有與密封件密 封配合的端面，所述鑒劑流出通道設(shè)置于相應(yīng)的連接套上，熱雙金屬片的上端和下端分別 通過螺釘與相應(yīng)的接頭和相應(yīng)的連接套固連。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高溫鑒劑驗封器，其特征在于：所述滑塞與密封件之間設(shè)置 有在滑塞受到熱雙金屬片的施加力超過設(shè)定拉力時剪斷的剪釘。
【文檔編號】E21B47/11GK104110256SQ201310490110
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】陳俊國, 楊冰, 彭元東, 王志清, 楊康敏, 王小勇 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司河南油田分公司石油工程技術(shù)研究院