本發(fā)明涉及封隔器,具體地說(shuō)是一種自膨脹式熱采裸眼金屬封隔器。
背景技術(shù):
裸眼封隔器的封隔問(wèn)題一直是困擾稠油水平井選擇性完井及分段完井工藝實(shí)施的一大難題,熱采水平井注汽時(shí)的高溫成了制約裸眼封隔器的一大瓶頸。在注汽高溫下,橡膠材料膠筒在很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)碳化失效,難以長(zhǎng)時(shí)間的保持良好的密封性能,一旦失效就會(huì)造成分段注汽的失敗,嚴(yán)重影響熱采封隔器的效率。另外,我們現(xiàn)在使用的熱采封隔器的坐封方式比較復(fù)雜,操作成本較高,施工比較繁瑣,影響生產(chǎn)效率。
針對(duì)以上問(wèn)題,本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種全新結(jié)構(gòu)的熱采水平井完井的金屬封隔器,該封隔器采用金屬密封方式,延長(zhǎng)了封隔器在井下的使用壽命。采用自膨脹坐封方式,操作簡(jiǎn)單,簡(jiǎn)化了施工程序。
經(jīng)過(guò)檢索,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相同技術(shù)的公開(kāi)文獻(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種自膨脹式熱采裸眼金屬封隔器,采用金屬和橡膠組合式膠筒,改變了以往金屬膨脹密封性能差,以及橡膠材料在注汽井使用壽命短的問(wèn)題,并采用熱膨脹材料在高溫下的膨脹力作為膠筒坐封動(dòng)力,坐封方式簡(jiǎn)單有效,提高了熱采水平井裸眼封隔器的可靠性,進(jìn)一步完善了熱采水平井完井工藝體系。
為了達(dá)成上述目的,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案,自膨脹式熱采裸眼金屬封隔器,包括中心管以及中心管上下端分別連接的上接頭和下接頭,所述中心管外壁設(shè)置金屬膠筒以及對(duì)金屬膠筒進(jìn)行施力坐封的施力機(jī)構(gòu),所述金屬膠筒分為上中下三段設(shè)計(jì),其中上、下段為圓柱筒設(shè)計(jì),而中段為圓弧筒設(shè)計(jì),中段圓弧筒內(nèi)腔填充橡膠材料。
所述金屬膠筒本身由膠筒本體以及包裹在膠筒本體外部的金屬層外殼構(gòu)成,所述中段圓弧筒的外壁設(shè)計(jì)為圓弧狀,內(nèi)壁則設(shè)計(jì)成向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)90度后的W形狀。
所述金屬膠筒內(nèi)壁設(shè)置有隔熱層材料。
所述施力機(jī)構(gòu)包括缸套、活塞、外筒,所述外筒空套在中心管外部,外筒下端抵接在金屬膠筒上端設(shè)置的壓環(huán)上,外筒上端連接缸套,所述缸套、外筒、壓環(huán)、中心管之間形成缸腔,缸腔內(nèi)設(shè)置活塞,所述活塞上端與缸套之間的密閉空間設(shè)置熱膨脹固體材料,活塞的下端抵接在壓環(huán)的上端面。
所述缸套、活塞分別與中心管和外筒通過(guò)熱密封材料進(jìn)行密封。
所述外筒內(nèi)部還設(shè)置由用來(lái)限制活塞上行的鎖緊裝置。
所述缸套與上接頭之間還設(shè)置調(diào)節(jié)環(huán),所述金屬膠筒與下接頭之間也設(shè)置有調(diào)節(jié)環(huán)。
相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具有以下有益效果:
1、本發(fā)明采用彈性金屬和橡膠組合式膠筒,膠筒內(nèi)有隔熱材料,做到了金屬耐高溫和橡膠高彈性的有機(jī)結(jié)合。改變了以往針對(duì)裸眼封隔金屬膨脹密封性能差,以及橡膠材料膠筒在注汽井使用壽命短的問(wèn)題。
2、本發(fā)明采用自膨脹坐封方式,通過(guò)熱膨脹材料在高溫下產(chǎn)生的膨脹力作為膠筒坐封的動(dòng)力,改變了以往采用的自封式記憶合金材料成本高,以及采用液壓和機(jī)械坐封方式復(fù)雜的問(wèn)題。
3、有效延長(zhǎng)熱采水平井裸眼封隔器使用壽命,降低生產(chǎn)成本,提高采收率,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和較大的推廣應(yīng)用空間。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明的自膨脹式熱采裸眼金屬封隔器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中:上接頭1,調(diào)節(jié)環(huán)2,缸套3,活塞4,中心管5,外筒6,鎖緊裝置7,壓環(huán)8,金屬膠筒9,下接頭10。
具體實(shí)施方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明及技術(shù)內(nèi)容,配合附圖說(shuō)明如下,然而附圖僅提供參考與說(shuō)明之用,并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。
根據(jù)圖1,自膨脹式熱采裸眼金屬封隔器,包括中心管5以及中心管上下端分別連接的上接頭1和下接頭10,所述中心管外壁設(shè)置金屬膠筒9以及對(duì)金屬膠筒進(jìn)行施力坐封的施力機(jī)構(gòu),所述金屬膠筒9分為上中下三段設(shè)計(jì),其中上、下段為圓柱筒設(shè)計(jì),而中段為圓弧筒設(shè)計(jì),中段圓弧筒內(nèi)腔填充橡膠材料。
施力機(jī)構(gòu)包括缸套3、活塞4、外筒6,所述外筒空套在中心管外部,外筒下端抵接在金屬膠筒上端設(shè)置的壓環(huán)8上,外筒上端連接缸套,所述缸套、外筒、壓環(huán)、中心管之間形成缸腔,缸腔內(nèi)設(shè)置活塞4,所述活塞上端與缸套之間的密閉空間設(shè)置熱膨脹固體材料,活塞的下端抵接在壓環(huán)的上端面。外筒內(nèi)部還設(shè)置由用來(lái)限制活塞上行的鎖緊裝置7。
金屬膠筒本身由膠筒本體以及包裹在膠筒本體外部的金屬層外殼構(gòu)成。金屬膠筒內(nèi) 壁設(shè)置有隔熱層材料。所述缸套、活塞分別與中心管和外筒通過(guò)熱密封材料進(jìn)行密封。缸套與上接頭之間還設(shè)置調(diào)節(jié)環(huán)2,金屬膠筒與下接頭之間也設(shè)置有調(diào)節(jié)環(huán)。
上接頭1和下接頭10上下分別連接套管,上接頭1與調(diào)節(jié)環(huán)2相連,缸套3和活塞4通過(guò)絲扣連接在外筒6的兩端,缸套3、活塞4分別與中心管5和外筒6通過(guò)熱密封材料進(jìn)行密封,缸套3和活塞4之間的密閉空間里裝有熱膨脹固體。在熱采進(jìn)行注汽時(shí),井下溫度不斷地升高,當(dāng)溫度升高到氣化點(diǎn)時(shí),熱膨脹固體氣化,所產(chǎn)生的膨脹力推動(dòng)活塞4下行,推動(dòng)擠壓下端的壓環(huán)8,壓環(huán)接著擠壓金屬膠筒9,金屬膠筒9的中間段外部設(shè)計(jì)為弧形,內(nèi)部設(shè)計(jì)為向內(nèi)側(cè)旋轉(zhuǎn)90度后的“W”形結(jié)構(gòu),弧形中間段內(nèi)腔填有橡膠材料。壓環(huán)擠壓時(shí),由于膠筒端部沒(méi)有壓縮空間,使得膠筒的中間段部位受到壓縮,帶有金屬薄壁的橡膠壓縮變形,從而完成膠筒的坐封。裝有橡膠材料的中間段部位具備良好的彈性,提高了裸眼封隔的可靠性,金屬膠筒9中間部位的弧形腔填充橡膠材料的結(jié)構(gòu)保證了坐封過(guò)程中受力的均勻,金屬膠筒9內(nèi)壁的隔熱層保證了橡膠材料不會(huì)因注汽高溫而碳化失效。外筒6上裝有鎖緊裝置7,鎖緊裝置7通過(guò)鎖塊完成對(duì)活塞4的鎖緊功能。金屬膠筒9完成坐封的同時(shí)活塞4也被鎖住,一直保持對(duì)膠筒的壓縮狀態(tài),從而實(shí)現(xiàn)此封隔器的永久坐封。
綜上所述,本發(fā)明所設(shè)計(jì)的自膨脹式熱采裸眼金屬封隔器首先是通過(guò)在金屬膠筒的內(nèi)壁設(shè)置隔熱層,在中間部位的內(nèi)部充填橡膠,以提高熱采封隔器的密封性能和使用壽命。其次,采用自膨脹方式進(jìn)行坐封,通過(guò)熱膨脹材料遇熱產(chǎn)生的膨脹力推動(dòng)活塞壓縮膠筒坐封,坐封方式簡(jiǎn)單安全可靠,克服了現(xiàn)有封隔器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,尺寸較長(zhǎng),坐封方式繁瑣的不足。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例,非用以限定本發(fā)明的專(zhuān)利范圍,其他運(yùn)用本發(fā)明的專(zhuān)利精神的等效變化,均應(yīng)俱屬本發(fā)明的專(zhuān)利范圍。