本發(fā)明涉及一種油田采油工藝裝置，特別涉及套管損壞、腐蝕穿孔導(dǎo)致的油層與水層聯(lián)通的油井隔采的工藝裝置，具體的說(shuō)，是一種油田隔采用長(zhǎng)膠筒封隔器。

背景技術(shù)：

隨著油田開(kāi)發(fā)時(shí)間的延續(xù)，井下套管因腐蝕等原因陸續(xù)出現(xiàn)套破，導(dǎo)致地層與油層聯(lián)通，影響了油田正常開(kāi)發(fā)甚至污染地層水源破壞環(huán)境，至目前中石油已累計(jì)超2萬(wàn)口套破井。對(duì)于套破井較常用的工藝有套管補(bǔ)貼、化學(xué)堵漏、二次固井、封隔器隔采等，其中封隔器隔采工藝簡(jiǎn)單、施工便利、成本低占到套破井治理的80％以上。目前用于隔采的封隔器主要有兩種，其一為傳統(tǒng)的Y111、Y211、Y341等常規(guī)隔采封隔器，其密封元件均采用壓縮式坐封壓縮行程短、壓縮比較小封隔效果差；其二為Y141、Y453、Y445等長(zhǎng)壽命隔采封隔器，此類封隔器需要配套專用坐封工具先行下入進(jìn)行坐封，然后下入采油管柱帶插管進(jìn)行對(duì)接后正常生產(chǎn)，需要起出時(shí)采用專用工具進(jìn)行鉆磨，施工工藝復(fù)雜、成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種適用于套管完井且儲(chǔ)層上部出水及套管破漏處出水的防倒灌隔采完井裝置，與常規(guī)隔水采油封隔器相比具有更長(zhǎng)的有效封隔面的油田隔采用長(zhǎng)膠筒封隔器。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種油田隔采用長(zhǎng)膠筒封隔器，至少包括上接頭、中心管、連接套、連接頭、活塞開(kāi)關(guān)、彈簧座套、中間膠筒組件、滑動(dòng)套、下接頭、坐封剪釘、球座，所述的中心管的上端連接有上接頭，中心管的下端連接有下接頭，中心管上自上而下依次套接有連接套、連接頭、彈簧座套、中間膠筒組件和滑動(dòng)套，連接套的上端與上接頭相連，連接套的下端與連接頭上端外圓面連接，連接頭下端內(nèi)圓面與活塞開(kāi)關(guān)相連接，連接頭下端外圓面與彈簧座套的上端內(nèi)圓面連接，彈簧座套的下端與中間膠筒組件上端連接，中間膠筒組件的下端與滑動(dòng)套相連，下接頭內(nèi)設(shè)置有定位臺(tái)階，定位臺(tái)階上固定有球座。

所述的中間膠筒組件包括上護(hù)套、上膠筒固定座、坐封膠筒、下護(hù)套和下膠筒固定座，所述的上護(hù)套的上端與彈簧座套螺紋連接，上護(hù)套的下端與上膠筒固定座螺紋連接，上膠筒固定座與下膠筒固定座之間硫化固定有坐封膠筒，下膠筒固定座的外圓與下護(hù)套的上端連接，下護(hù)套的下端與滑動(dòng)套螺紋連接。

所述的封膠筒內(nèi)套裝有鋼帶骨架，所述的鋼帶骨架的外圓表面硫化固定有長(zhǎng)度不小于1.5m的密封膠筒。

所述的活塞開(kāi)關(guān)與彈簧座套之間夾裝有復(fù)位彈簧。

所述的連接套與上接頭通過(guò)解封剪釘連接。

所述的連接頭內(nèi)設(shè)有內(nèi)部槽，內(nèi)部槽上裝有O型圈。

所述的活塞開(kāi)關(guān)上硫化有封口膠套，活塞開(kāi)關(guān)的內(nèi)部裝有密封圈。

所述的中心管的上端與上接頭之間通過(guò)螺紋連接，中心管的下端與下接頭之間通過(guò)螺紋連接；連接頭下端外圓面與彈簧座套的上端內(nèi)圓面通過(guò)螺紋連接。

所述的滑動(dòng)套的內(nèi)圓槽內(nèi)裝有密封圈。

所述的球座通過(guò)坐封剪釘固定連接于下接頭的定位臺(tái)階處；球座上設(shè)置有鋼球，球座的外表面裝有密封圈。

本發(fā)明的有益效果：

第一、本發(fā)明所涉及的封隔器密封元件采用擴(kuò)張式坐封，在實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成坐封、生產(chǎn)的前提下，具有更長(zhǎng)的有效封隔面(密封膠筒可設(shè)計(jì)在1.5m以上)，大幅提高了封隔成功率；

第二、封隔器內(nèi)部無(wú)任何定位約束具有更長(zhǎng)的壓縮行程可獲得較大的壓縮比，足以保證密封單元充分坐封，密封效果好；

第三、該封隔器采用活塞開(kāi)關(guān)來(lái)控制鎖定(當(dāng)油管壓力大于5MPa時(shí)活塞開(kāi)關(guān)8開(kāi)啟)、中心管上的泄壓槽控制解封，內(nèi)部無(wú)定位液壓腔、自鎖機(jī)構(gòu)及解封機(jī)構(gòu)等，在實(shí)現(xiàn)無(wú)極差式自鎖的前提下極大地減小了設(shè)計(jì)加工難度，同時(shí)保證了封隔器本體強(qiáng)度，降低了后期解封打撈事故率；

第四、該封隔器無(wú)需井底支撐并且坐封不受套管接箍影響，可實(shí)現(xiàn)井筒內(nèi)任意位置的坐封、解封，井筒適應(yīng)性強(qiáng)；

第五、該封隔器首次打破了隔采類封隔器“密封單元+卡瓦”的設(shè)計(jì)常規(guī)，采用了坐封后長(zhǎng)的膠筒密封面(可達(dá)到1m以上)與套管摩擦力進(jìn)行錨定，去掉了解封時(shí)容易導(dǎo)致卡鉆風(fēng)險(xiǎn)的卡瓦，從設(shè)計(jì)源頭消除了安全隱患，極大地降低了解封打撈風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：

1、上接頭；2、中心管；3、解封剪釘；4、連接套；5、連接頭；6、O型圈封口；7、膠套；8、活塞開(kāi)關(guān)；9、復(fù)位彈簧；10、彈簧座套；11、上護(hù)套；12、上膠筒固定座；13、坐封膠筒；14、鋼帶骨架；15、密封膠筒；16、下護(hù)套；17、下膠筒固定座；18、滑動(dòng)套；19、密封圈；20、下接頭；21、鋼球；22、坐封剪釘；23球座。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1:

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種油田隔采用長(zhǎng)膠筒封隔器，至少包括上接頭1、中心管2、連接套4、連接頭5、活塞開(kāi)關(guān)8、彈簧座套10、中間膠筒組件、滑動(dòng)套18、下接頭20、坐封剪釘22、球座23，所述的中心管2的上端連接有上接頭1，中心管2的下端連接有下接頭20，中心管2上自上而下依次套接有連接套4、連接頭5、彈簧座套10、中間膠筒組件和滑動(dòng)套18，連接套4的上端與上接頭1相連，連接套4的下端與連接頭5上端外圓面連接，連接頭5下端內(nèi)圓面與活塞開(kāi)關(guān)8相連接，連接頭5下端外圓面與彈簧座套10的上端內(nèi)圓面連接，彈簧座套10的下端與中間膠筒組件上端連接，中間膠筒組件的下端與滑動(dòng)套18相連，下接頭20內(nèi)設(shè)置有定位臺(tái)階，定位臺(tái)階上固定有球座23。

本發(fā)明所述的封隔器密封元件采用擴(kuò)張式坐封，實(shí)現(xiàn)了一趟管柱完成坐封、生產(chǎn)，極大地簡(jiǎn)化了施工工藝；生產(chǎn)只需將該封隔器配接在油田采油管柱中即可，其管柱可設(shè)計(jì)為(自井口至井下)：油管+抽油泵+過(guò)流過(guò)壓固定閥+油管+本設(shè)計(jì)長(zhǎng)膠筒封隔器+油管+眼管+尾管+死堵，其中原泵固定閥需要更換為過(guò)流過(guò)壓固定閥(可過(guò)流、過(guò)壓)，正常下鉆至設(shè)計(jì)位置連接油管掛即可，油管打壓，當(dāng)壓力至5MPa時(shí)封隔器啟動(dòng)、10MPa時(shí)封隔器坐封、15MPa時(shí)坐封剪釘422剪斷，鋼球421與球座423落入尾管，下抽油泵、抽油桿并碰泵，此時(shí)過(guò)流過(guò)壓固定閥坐落在球座上，安裝采油井口及抽油機(jī)后即可開(kāi)始正常采油，該封隔器上端的連接套4通過(guò)解封剪釘3與上接頭1螺紋連接，當(dāng)需要打撈時(shí)剪斷解封剪釘，通過(guò)繼續(xù)上提上接頭1，即可將該長(zhǎng)膠筒封隔器隨采油管柱被起出，完成檢泵或打撈作業(yè)。

實(shí)施例2:

在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種油田隔采用長(zhǎng)膠筒封隔器，至少包括上接頭1、中心管2、連接套4、連接頭5、活塞開(kāi)關(guān)8、彈簧座套10、中間膠筒組件、滑動(dòng)套18、下接頭20、坐封剪釘22、球座23，所述的中心管2的上端通過(guò)螺紋連接有上接頭1，中心管2的下端通過(guò)螺紋連接有下接頭20，中心管2上自上而下依次套接有連接套4、連接頭5、彈簧座套10、中間膠筒組件和滑動(dòng)套18，所述的連接套4與上接頭1通過(guò)解封剪釘3連接，連接套4的下端與連接頭5上端外圓面連接，連接頭5內(nèi)設(shè)有內(nèi)部槽，內(nèi)部槽上裝有O型圈6，連接頭5下端內(nèi)圓面與活塞開(kāi)關(guān)8相連接，連接頭5下端外圓面與彈簧座套10的上端內(nèi)圓面通過(guò)螺紋連接，所述的活塞開(kāi)關(guān)8上硫化有封口膠套7，活塞開(kāi)關(guān)8的內(nèi)部裝有密封圈，活塞開(kāi)關(guān)8與彈簧座套10之間夾裝有復(fù)位彈簧9，彈簧座套10的下端與中間膠筒組件上端連接，中間膠筒組件的下端與滑動(dòng)套18相連，所述的滑動(dòng)套18的內(nèi)圓槽內(nèi)裝有密封圈19，下接頭20內(nèi)設(shè)置有定位臺(tái)階，所述的球座23通過(guò)坐封剪釘22固定連接于下接頭20的定位臺(tái)階處，且坐封剪釘22的下端頂在球座上；所述的球座23上設(shè)置有鋼球21，球座23的外表面裝有密封圈。

所述的中間膠筒組件包括上護(hù)套11、上膠筒固定座12、坐封膠筒13、下護(hù)套16和下膠筒固定座17，所述的上護(hù)套11的上端與彈簧座套10螺紋連接，上護(hù)套11的下端與上膠筒固定座12螺紋連接，上膠筒固定座12與下膠筒固定座17之間硫化固定有坐封膠筒13，所述的封膠筒13內(nèi)套裝有鋼帶骨架14，所述的鋼帶骨架14的外圓表面硫化固定有密封膠筒15，下膠筒固定座17的外圓與下護(hù)套16的上端連接，下護(hù)套16的下端與滑動(dòng)套18螺紋連接。

本發(fā)明的組裝過(guò)程為：先將連接套4從中心管2上部套裝，然后把上接頭1與中心管2螺紋連接，對(duì)齊連接套4與上接頭1的剪釘孔后旋入解封剪釘3；先將O型圈6裝入連接頭5的內(nèi)部槽，然后再將連接頭5從中心管2下部套裝并與連接套4螺紋連接；封口膠套7被硫化在活塞開(kāi)關(guān)8上，先在活塞開(kāi)關(guān)8內(nèi)部裝上密封圈然后從中心管2下部套裝，滯后再依次從中心管2下部套裝復(fù)位彈簧9、彈簧座套10，并將彈簧座套10與連接頭5螺紋連接，此時(shí)完成上部分安裝。

先將鋼帶骨架14(一般約為100片左右)按照順序逐一在圓筒狀工裝(與坐封膠筒13等外徑)外圓處布置好并用橡膠條捆綁，然后在兩端處進(jìn)行焊接；將坐封膠筒13(未冷卻)硫化在上膠筒固定座12與下膠筒固定座17上，然后將焊接好的鋼帶骨架14套裝入坐封膠筒13，最后再分別將上護(hù)套11與上膠筒固定座12、下護(hù)套16與下膠筒固定座17螺紋連接；等待坐封膠筒13冷卻后再將密封膠筒15硫化在鋼帶骨架14外圓表面對(duì)應(yīng)的位置，此時(shí)完成中間膠筒組件的安裝。

先在球座23外表面裝上密封圈，然后從下接頭20內(nèi)孔裝入至定位臺(tái)階處，然后將坐封剪釘22從下接頭20孔內(nèi)旋入直至頂在球座23外表面槽內(nèi)，此時(shí)完成下部分安裝。

在彈簧座套10外螺紋根部裝入密封圈后再將安裝好的膠筒組件從中心管2下部套裝，并將上護(hù)套11與彈簧座套10螺紋連接；先在滑動(dòng)套18的內(nèi)圓槽內(nèi)裝入密封圈19、外螺紋根部裝入密封圈，然后再?gòu)闹行墓?下部套裝并與下護(hù)套16螺紋連接；最后將下接頭20與中心管2螺紋連接并從中心管2上部放入鋼球即完成所有安裝過(guò)程。

本發(fā)明的工作機(jī)理如下(以5¹/₂〞油管完井的套破井施工為例)：

1、正常下鉆

該封隔器主要用于油田套破井隔水采油，其完井管柱可設(shè)計(jì)為(自井口至井下)：油管+抽油泵+過(guò)流過(guò)壓固定閥+油管+本設(shè)計(jì)長(zhǎng)膠筒封隔器+油管+眼管+尾管+死堵，其中原泵固定閥需要更換為過(guò)流過(guò)壓固定閥(可過(guò)流、過(guò)壓)，正常下鉆至設(shè)計(jì)位置連接油管掛即可。

2、坐封封隔器

油管內(nèi)打壓，當(dāng)加壓達(dá)到5MPa時(shí)，活塞開(kāi)關(guān)8被液壓力推動(dòng)壓縮復(fù)位彈簧9向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)封口膠套7也隨活塞開(kāi)關(guān)8離開(kāi)錐形孔槽，液體依次通過(guò)活塞開(kāi)關(guān)8與彈簧座套10間隙及彈簧座套10與中心管2間隙進(jìn)入中間膠筒組件，致使坐封膠筒13、鋼帶骨架14、密封膠筒15一起鼓脹，然后帶動(dòng)下護(hù)套16、下膠筒固定座17、滑動(dòng)套18向上不斷滑移；隨著壓力的逐漸升高密封膠筒15不斷膨脹最終緊貼套管內(nèi)壁，當(dāng)壓力達(dá)到10MPa時(shí)完成坐封；此時(shí)繼續(xù)提高壓力，當(dāng)壓力至15MPa時(shí)坐封剪釘22剪斷，鋼球21與球座23落入尾管，此時(shí)油管瞬間壓力降低，表明工具完全坐封。

3、正常采油

下抽油桿并碰泵，此時(shí)過(guò)流過(guò)壓固定閥坐落在球座上(相當(dāng)于常規(guī)固定閥)，安裝采油井口及抽油機(jī)后即可開(kāi)始正常采油，下部油層的油經(jīng)眼管進(jìn)入油管通過(guò)本設(shè)計(jì)長(zhǎng)膠筒封隔器后進(jìn)入抽油泵被采出，本設(shè)計(jì)長(zhǎng)膠筒封隔器位置處的油套環(huán)空被完全隔開(kāi)實(shí)現(xiàn)了正常采油。

4、檢泵或打撈

需要檢泵或打撈時(shí)，卸掉抽油機(jī)及采油井口，起出抽油桿，然后上提采油管柱先剪斷解封剪釘3，然后繼續(xù)上提此時(shí)上接頭1、中心管2不斷向上移動(dòng)，當(dāng)中心管2下部泄壓槽通過(guò)密封圈19并進(jìn)入滑動(dòng)套18下步內(nèi)孔后中間膠筒組件內(nèi)部壓力被卸掉，坐封膠筒13、鋼帶骨架14、密封膠筒15一起回縮，當(dāng)中心管2上部外表面臺(tái)階運(yùn)行至連接套4內(nèi)部臺(tái)階處時(shí)，帶動(dòng)連接套4、連接頭5、彈簧座套10、復(fù)位彈簧9、活塞開(kāi)關(guān)8、封口膠套7、上護(hù)套11、上膠筒固定座12、坐封膠筒13、鋼帶骨架14、密封膠筒15、下護(hù)套16、下膠筒固定座17、滑動(dòng)套18一起上行，實(shí)現(xiàn)了解封封隔器全過(guò)程，本設(shè)計(jì)長(zhǎng)膠筒封隔器隨采油管柱被起出，完成檢泵或打撈作業(yè)。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種適用于套管完井且儲(chǔ)層上部出水及套管破漏處出水的防倒灌隔采完井裝置，具體是針對(duì)油田套破井隔水采油而設(shè)計(jì)的一種長(zhǎng)膠筒封隔器，該封隔器與油田桿式抽油泵采油工藝相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成坐封、生產(chǎn)，并首次將擴(kuò)張式封隔器應(yīng)用在隔采，與常規(guī)隔水采油封隔器相比具有更長(zhǎng)的有效封隔面，大幅提高了封隔成功率，需要井筒作業(yè)時(shí)上提管柱即可進(jìn)行解封打撈。

該封隔器具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明所涉及的封隔器密封元件采用擴(kuò)張式坐封，在實(shí)現(xiàn)一趟管柱完成坐封、生產(chǎn)的前提下，具有更長(zhǎng)的有效封隔面(密封膠筒15可設(shè)計(jì)在1.5m以上)，大幅提高了封隔成功率；2、封隔器內(nèi)部無(wú)任何定位約束具有更長(zhǎng)的壓縮行程可獲得較大的壓縮比，足以保證密封單元充分坐封，密封效果好；3、該封隔器采用活塞開(kāi)關(guān)來(lái)控制鎖定(當(dāng)油管壓力大于5MPa時(shí)活塞開(kāi)關(guān)8開(kāi)啟)、中心管上的泄壓槽控制解封，內(nèi)部無(wú)定位液壓腔、自鎖機(jī)構(gòu)及解封機(jī)構(gòu)等，在實(shí)現(xiàn)無(wú)極差式自鎖的前提下極大地減小了設(shè)計(jì)加工難度，同時(shí)保證了封隔器本體強(qiáng)度，降低了后期解封打撈事故率；4、該封隔器無(wú)需井底支撐并且坐封不受套管接箍影響，可實(shí)現(xiàn)井筒內(nèi)任意位置的坐封、解封，井筒適應(yīng)性強(qiáng)；5、該封隔器首次打破了隔采類封隔器“密封單元+卡瓦”的設(shè)計(jì)常規(guī)，采用了坐封后長(zhǎng)的膠筒密封面(可達(dá)到1m以上)與套管摩擦力進(jìn)行錨定，去掉了解封時(shí)容易導(dǎo)致卡鉆風(fēng)險(xiǎn)的卡瓦，從設(shè)計(jì)源頭消除了安全隱患，極大地降低了解封打撈風(fēng)險(xiǎn)。