水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，包括中心管、膠筒、硫化上接頭、硫化下接頭、上接頭、下接頭、上外短筒、下外短筒，膠筒上壓套、膠筒下壓套，其還包括自鎖閥機(jī)構(gòu)及錐形單向閥機(jī)構(gòu)，自鎖閥機(jī)構(gòu)由自鎖閥及上滑套構(gòu)成，上滑套軸向套裝于硫化上接頭與上接頭之間，并位于中心管與上外短筒之間，上滑套上部與上外短筒之間滑動(dòng)套裝自鎖閥；錐形單向閥機(jī)構(gòu)由內(nèi)錐膠圈及下滑套構(gòu)成，下滑套軸向固裝于下接頭上部，并徑向套裝于中心管與下外短筒之間，內(nèi)錐膠圈套裝于中心管與下滑套之間，內(nèi)錐膠圈對(duì)應(yīng)于中心管所制的下進(jìn)液孔處。具有自鎖功能，可保證分層注水、分層壓裂、分層酸化、化堵、找漏、找竄、封竄、分層測(cè)試等作業(yè)可靠性。
【專利說明】水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于采油裝置的封隔器，特別是一種水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔 裝直。

【背景技術(shù)】
[0002] Κ344型封隔器是一種水力擴(kuò)張式封隔器，是油田分層注水的主要工具之一。其主 要由中心管、上接頭、下接頭、膠筒、浮動(dòng)頭構(gòu)成，在中心管上制有進(jìn)液孔。其座封原理為：地 面增壓泵將高壓液體泵入膠筒與中心管環(huán)空內(nèi)，使膠筒擴(kuò)張，實(shí)現(xiàn)座封。
[0003] 但傳統(tǒng)的Κ344型封隔器，在應(yīng)用過程中存在突出的缺陷，一是該類封隔器密封壓 差低，當(dāng)注水壓力達(dá)到12MPa以上時(shí)，膠筒易被擊穿，封隔器失去密封，使分層注水管柱失 效；二是注水井停注后，膠筒自然收縮解封，由于各注水層之間地層壓力的差異，導(dǎo)致高壓 層向低壓層竄流，嚴(yán)重影響分層注水效果。上述缺陷，使傳統(tǒng)K344型封隔器應(yīng)用范圍受到 較大限制，更不適應(yīng)注水工藝向高溫、高壓、高效發(fā)展的要求。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗 井封隔裝置，具有自鎖功能，可保證分層注水、分層壓裂、分層酸化、化堵、找漏、找竄、封竄、 分層測(cè)試等作業(yè)的可靠性。
[0005] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，包括中心管、膠筒、硫化上接頭、硫化 下接頭、上接頭、下接頭、上外短筒、下外短筒，膠筒上壓套、膠筒下壓套，在中心管外的中部 套裝膠筒，膠筒兩端制有硫化上接頭及硫化下接頭，中心管兩端固裝上接頭及下接頭，上接 頭與硫化上接頭之間固裝上外短筒及膠筒上壓套，下接頭與硫化下接頭之間安裝膠筒下壓 套及下外短筒，其特征在于：還包括自鎖閥機(jī)構(gòu)及錐形單向閥機(jī)構(gòu)，自鎖閥機(jī)構(gòu)由自鎖閥及 上滑套構(gòu)成，上滑套軸向套裝于硫化上接頭與上接頭之間，并位于中心管與上外短筒之間， 上滑套上部與上外短筒之間滑動(dòng)套裝自鎖閥，上滑套上部制有與中心管上進(jìn)液孔對(duì)應(yīng)的進(jìn) 液孔，自鎖閥的內(nèi)壁下部制有排液連通槽，自鎖閥上部及排液連通槽的兩端均安裝有密封 圈，上滑套上制有兩個(gè)排液孔，上外短筒上制有對(duì)應(yīng)自鎖閥底部的解封孔；錐形單向閥機(jī)構(gòu) 由內(nèi)錐膠圈及下滑套構(gòu)成，下滑套軸向固裝于下接頭上部，并徑向套裝于中心管與下外短 筒之間，內(nèi)錐膠圈套裝于中心管與下滑套之間，內(nèi)錐膠圈對(duì)應(yīng)于中心管所制的下進(jìn)液孔處。
[0007] 而且，所述的中心管所制的上進(jìn)液孔為徑向均布的一組上進(jìn)液孔，所述的中心管 所制的下進(jìn)液孔為均布的一組下進(jìn)液孔，在所述上進(jìn)液孔及下進(jìn)液孔外均安裝有防砂過濾 網(wǎng)。
[0008] 而且，所述的上外短筒下端與上滑套之間設(shè)置有徑向均布的一組剪釘。
[0009] 而且，所述的自鎖閥上端內(nèi)壁與上滑套外壁之間安裝有兩道0型圈。
[0010] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：
[0011] 1、本水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，具有座封即自鎖密閉的功能，停住或 釋放油管內(nèi)壓力，封隔器不會(huì)解封，膠筒依然處于擴(kuò)張密封油套環(huán)形空間的狀態(tài)，保持有效 分層。
[0012] 2、本水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，可重復(fù)座封，重復(fù)解封，即正注水座 封，反洗井解封，利用注水壓力也可座封、解封，不需泵車或其它輔助設(shè)備，解封壓力2MPa 左右，低壓解封，可避免因注水層地層壓力低，導(dǎo)致的解封困難，本封隔器的坐封、解封方 式，在深井、斜井、水平井中作業(yè)具有明顯優(yōu)勢(shì)。
[0013] 3、本水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，特別適合于機(jī)械坐封的封隔器不適宜 下入的斜井、水平井、套變井中使用，可一個(gè)或多個(gè)一起下入井中，兩個(gè)或兩個(gè)以上的封隔 器可被一次座封。
[0014] 4、本水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，自鎖閥密封可靠，由于自鎖閥在液缸 內(nèi)密閉移動(dòng)，自鎖閥開啟或關(guān)閉，洗井液中的臟物無法進(jìn)入自鎖閥密封段，因此始終保持密 封，中心管所制的上進(jìn)液孔及下進(jìn)液孔外均有防砂過濾網(wǎng)，可防止砂和臟物進(jìn)入膠筒內(nèi)腔 影響膠筒收縮，確保解封可靠。
[0015] 5、本水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，上外短筒與上滑套之間安裝有剪釘， 形成防卡解封機(jī)構(gòu)，從而具有雙重解封功能，除反循環(huán)洗井可解封外，當(dāng)反洗井不能解封時(shí) 可直接上提管柱解封，能有效避免砂卡管柱。
[0016] 6、本水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，采用了下外短筒可軸向位移的結(jié)構(gòu)， 可有效緩解膠筒擴(kuò)張時(shí)，膠筒肩部應(yīng)力集中，提高了膠筒的承壓能力，在高壓注水工況下， 膠筒不易損壞。
[0017] 7、本水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，耐溫、耐壓等級(jí)高，耐溫120°C，特殊要 求可達(dá)150°C。密封壓差為25MPa_50MPa，滿足大多注水井和作業(yè)工藝的技術(shù)要求。
[0018] 8、本水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，與常規(guī)膠筒比較，本封隔器增加了膠 筒的長度和厚度，膠筒擴(kuò)張時(shí)與套管內(nèi)表面密封段較長，坐封壓力對(duì)膠筒內(nèi)表面積所產(chǎn)生 的正壓力大幅提高，從而大幅提高了封隔器的密封壓差和抗蠕動(dòng)性能。
[0019] 9、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，有自鎖功能，可保證分層注水、分層壓裂、分層 酸化、化堵、找漏、找竄、封竄、分層測(cè)試等作業(yè)的可靠性，是一種具有較高創(chuàng)新性的封隔器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2為圖1的上段的放大圖；
[0022] 圖3為圖2的A部放大圖；
[0023] 圖4為圖1的下段的放大圖。
[0024] 附圖標(biāo)記說明：
[0025] 1-上接頭、2-上外短筒、3-自鎖閥、4-剪釘、5-上壓帽、6-上滑套、7-膠筒上壓套、 8_硫化上接頭、9-膠筒、10-中心管、11-膠筒下壓套、12-硫化下接頭、13-下外短筒、14-0 型密封圈、15-下滑套、16-0型密封圈、17-內(nèi)錐膠圈、18-下接頭、19-下壓帽、20-定位釘、 21-0型密封圈、22-防砂過濾網(wǎng)、23-0型密封圈、24-0型密封圈、25-0型密封圈、26-密封 圈、27-0型密封圈、28-0型密封圈、29-下進(jìn)液孔、30-0型密封圈、31-上進(jìn)液孔、32-上滑套 進(jìn)液孔、33-排液孔、34-排液連通槽、35-解封孔、36-排液間隙。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定 性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0027] -種水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，包括中心管10、膠筒9、硫化上接頭8、 硫化下接頭12、上接頭1、下接頭18、上外短筒2、下外短筒13,膠筒上壓套7、膠筒下壓套 11，在中心管外的中部套裝膠筒，膠筒兩端制有硫化上接頭及硫化下接頭，中心管兩端通過 絲扣固裝上接頭及下接頭，上接頭與硫化上接頭之間固裝上外短筒及膠筒上壓套，上接頭 下部外壁與上外短筒上部內(nèi)壁絲扣連接，膠筒上壓套絲扣連接于上外短筒下部。上外短筒 下端固裝有上壓帽5。下接頭與硫化下接頭之間安裝膠筒下壓套及下外短筒，下接頭上端外 部通過定位釘20固裝一下壓帽19,下外短筒套裝于中心管下端外部。
[0028] 本封隔器的創(chuàng)新之處在于：還包括自鎖閥機(jī)構(gòu)及錐形單向閥機(jī)構(gòu)。
[0029] 其中，自鎖閥機(jī)構(gòu)由自鎖閥3及上滑套6構(gòu)成，上滑套軸向套裝于硫化上接頭與上 接頭之間，并徑向位于中心管與上外短筒之間，上滑套內(nèi)壁與中心管外壁之間有排液間隙 36。上滑套上部與上外短筒之間滑動(dòng)套裝自鎖閥，上滑套上部制有與中心管上進(jìn)液孔31對(duì) 應(yīng)的上滑套進(jìn)液孔32,自鎖閥的內(nèi)壁下部制有排液連通槽34。自鎖閥上部的內(nèi)壁安裝有兩 道0型密封圈23。自鎖閥上部的外壁安裝有兩道0型密封圈24。自鎖閥的排液連通槽的 兩端均安裝有密封圈26。上滑套上制有兩個(gè)排液孔33,上外短筒上制有對(duì)應(yīng)自鎖閥底部的 解封孔35。
[0030] 錐形單向閥機(jī)構(gòu)由內(nèi)錐膠圈17及下滑套15構(gòu)成，下滑套軸向固裝于下接頭上部， 并徑向套裝于中心管與下外短筒之間，內(nèi)錐膠圈套裝于中心管與下滑套之間，內(nèi)錐膠圈對(duì) 應(yīng)于中心管所制的下進(jìn)液孔29處。
[0031] 中心管所制的上進(jìn)液孔為徑向均布的一組上進(jìn)液孔，所述的中心管所制的下進(jìn)液 孔為均布的一組下進(jìn)液孔，在所述上進(jìn)液孔及下進(jìn)液孔外均安裝有防砂過濾網(wǎng)22。中心管 內(nèi)兩個(gè)進(jìn)液孔外設(shè)計(jì)有兩個(gè)防砂過濾網(wǎng)，封隔器座封及注水時(shí)，粒徑大于〇. 2_的砂粒及 贓物不能進(jìn)入封隔器內(nèi)腔，封隔器解封時(shí)，確保膠筒內(nèi)腔無雜物回縮可靠。
[0032] 上外短筒下端與上滑套之間設(shè)置有徑向均布的一組剪釘4。本封隔器不僅從油套 環(huán)空加液壓，反洗井可以解封，也可直接上提管柱解封，具備雙重解封的功能。
[0033] 上外短筒上端內(nèi)壁與上接頭外壁之間設(shè)置有兩個(gè)0型密封圈21。中心管外壁與上 滑套內(nèi)壁之間設(shè)置有〇型密封圈25。下外短筒上端內(nèi)壁與膠筒上壓套下端外壁之間設(shè)置 有0型密封圈14。下滑套外壁與下外短筒之間設(shè)置有兩道0型密封圈16。下接頭與下外 短筒之間設(shè)置有兩道0型密封圈。中心管下端外壁與下接頭內(nèi)壁之間設(shè)置有兩道0型密封 圈30。膠筒下壓套與硫化下接頭之間設(shè)置有0型密封圈28。硫化上接頭上端外壁與內(nèi)滑 套之間設(shè)置有〇型密封圈27。
[0034] 由于自鎖閥排液連通槽兩側(cè)的〇形圈在高溫高壓工況下，封隔器解封時(shí)，該兩個(gè) 〇形圈容易產(chǎn)生高速過孔，突然減壓，導(dǎo)致〇形圈表面會(huì)出現(xiàn)凹坑、開裂，從而失去密封性 能，自鎖閥也就失去自鎖功能，本封隔器采用了自鎖閥雙圈過孔技術(shù)，兩個(gè)圈了采用不同的 材質(zhì)，不同的公差配合，合理的溝槽及位置設(shè)計(jì)，解決了密封圈在高溫、高壓工況下高速過 孔，突然減壓的技術(shù)難題。
[0035] 本水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置的工作原理為：
[0036] 座封：從油管內(nèi)加液壓，高壓液體從封隔器中心管下部所制的下進(jìn)液孔進(jìn)入，推開 內(nèi)錐膠圈，依靠液體的壓力使內(nèi)錐膠圈發(fā)生徑向變形，進(jìn)入中心管外徑與膠筒內(nèi)徑之間的 空腔。與此同時(shí)高壓液體從中心管上部所制的上進(jìn)液孔進(jìn)入，推動(dòng)自鎖閥下行，此時(shí)自鎖閥 內(nèi)壁所制的排液連通槽處于不導(dǎo)通狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)閉中心管外徑與膠筒內(nèi)徑之間排液間 隙即空腔的出口，使空腔成為一個(gè)密閉的空間，自鎖閥機(jī)構(gòu)處于鎖緊狀態(tài)。繼續(xù)加液壓，高 壓液體只能推動(dòng)膠筒徑向擴(kuò)張直至密封油管與套管的環(huán)形空間。停止加壓并去掉油管內(nèi)壓 力，內(nèi)錐膠圈依靠自身彈性徑向回彈，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)瞬間關(guān)閉，高壓液體只能進(jìn)不能出。本封隔 器所獨(dú)有的結(jié)構(gòu)和自鎖閥將鎖緊和保持座封力，膠筒不再收縮，從而始終處于密封油管與 套管環(huán)形空間的狀態(tài)。
[0037]解封：
[0038] 從套管加液壓，高壓液體從封隔器上部的上外短筒所制的解封孔進(jìn)入，推動(dòng)自鎖 閥上行，自鎖閥下端內(nèi)壁所制的排液連通槽將上滑套所制的兩個(gè)排液孔進(jìn)行連通，此時(shí)中 心管與膠筒之間的排液間隙與中心管的上進(jìn)液孔實(shí)現(xiàn)連通，從而解除鎖緊狀態(tài)，打開空腔 出口。此時(shí)，密閉空間內(nèi)的高壓液體從中心管的上進(jìn)液孔釋壓，膠筒收縮，封隔器解封過程 完成。
[0039]洗井：
[0040] 在封隔器解封狀態(tài)下反洗井，洗井液從油、套管環(huán)空進(jìn)入，洗井壓力低，排量大，洗 井液從分注管柱底部進(jìn)入油管內(nèi)上返，洗井干凈徹底。洗凈結(jié)束后，從油管內(nèi)加液壓或直接 注水，封隔器即可重新座封。
[0041] 本封隔器是一種座封即可自鎖密閉，能重復(fù)座封，重復(fù)解封，可反循環(huán)洗井的水力 擴(kuò)張自鎖密閉式封隔器。
[0042] 使用本封隔器時(shí)的下井操作注意事項(xiàng)：
[0043] 1、封隔器下井前用相應(yīng)通井規(guī)通井，在封隔器坐封井段用套管刮削器對(duì)套管進(jìn)行 刮削作業(yè)。
[0044] 2、封隔器卡點(diǎn)位置應(yīng)避開套管接箍。
[0045] 3、下封隔器管柱操作平穩(wěn)，下放速度均勻，嚴(yán)格控制下鉆速度，直井段控制在10m/ min，斜井段和水平井段控制在5m/min，防止封隔器在下井過程中損壞。
[0046] 4、如遇封隔器下井中途坐封，不得強(qiáng)行上提管柱，應(yīng)向油套環(huán)空加液壓，反循環(huán)洗 井，使封隔器解封后，方能繼續(xù)上提管柱，避免封隔器在下井過程中損壞。
[0047] 5、封隔器坐封時(shí)，首先，從油管內(nèi)加液壓緩慢升壓至6MPa，停泵穩(wěn)壓2min，然后持 續(xù)升壓，每次增壓2MPa，停泵穩(wěn)壓2min，當(dāng)壓力升至12MPa后，停泵穩(wěn)壓5min，無壓降即完成 座封過程。
[〇〇48] 盡管為說明目的公開的本實(shí)用新型的實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以 理解，在不脫離本實(shí)用新型及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可 能的，因此本實(shí)用新型的范圍不局限于實(shí)施例和附圖所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1. 一種水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，包括中心管、膠筒、硫化上接頭、硫化下 接頭、上接頭、下接頭、上外短筒、下外短筒，膠筒上壓套、膠筒下壓套，在中心管外的中部套 裝膠筒，膠筒兩端制有硫化上接頭及硫化下接頭，中心管兩端固裝上接頭及下接頭，上接頭 與硫化上接頭之間固裝上外短筒及膠筒上壓套，下接頭與硫化下接頭之間安裝膠筒下壓套 及下外短筒，其特征在于：還包括自鎖閥機(jī)構(gòu)及錐形單向閥機(jī)構(gòu)，自鎖閥機(jī)構(gòu)由自鎖閥及上 滑套構(gòu)成，上滑套軸向套裝于硫化上接頭與上接頭之間，并位于中心管與上外短筒之間，上 滑套上部與上外短筒之間滑動(dòng)套裝自鎖閥，上滑套上部制有與中心管上進(jìn)液孔對(duì)應(yīng)的進(jìn)液 孔，自鎖閥的內(nèi)壁下部制有排液連通槽，自鎖閥上部及排液連通槽的兩端均安裝有密封圈， 上滑套上制有兩個(gè)排液孔，上外短筒上制有對(duì)應(yīng)自鎖閥底部的解封孔；錐形單向閥機(jī)構(gòu)由 內(nèi)錐膠圈及下滑套構(gòu)成，下滑套軸向固裝于下接頭上部，并徑向套裝于中心管與下外短筒 之間，內(nèi)錐膠圈套裝于中心管與下滑套之間，內(nèi)錐膠圈對(duì)應(yīng)于中心管所制的下進(jìn)液孔處。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，其特征在于：所述的 中心管所制的上進(jìn)液孔為徑向均布的一組上進(jìn)液孔，所述的中心管所制的下進(jìn)液孔為均布 的一組下進(jìn)液孔，在所述上進(jìn)液孔及下進(jìn)液孔外均安裝有防砂過濾網(wǎng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，其特征在于：所述的 上外短筒下端與上滑套之間設(shè)置有徑向均布的一組剪釘。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力擴(kuò)張自鎖密閉式可洗井封隔裝置，其特征在于：所述的 自鎖閥上端內(nèi)壁與上滑套外壁之間安裝有兩道〇型圈。
【文檔編號(hào)】E21B33/126GK203867512SQ201420246679
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】張兵, 曹幫元, 孫曉康, 安豐論, 賈博 申請(qǐng)人:天津市濱海新區(qū)龍新石油機(jī)械制造有限公司