本實(shí)用新型涉及石油和天然氣鉆完井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種井下坐封裝置及井下工具。

背景技術(shù)：

在石油和天然氣鉆完井行業(yè)中，為了進(jìn)行油氣開(kāi)采、地層水采集、二氧化碳封存或向井內(nèi)注入流體，層間隔離是一種必要的作業(yè)手段，而封隔器是極為常用的層間隔離工具。封隔器的種類(lèi)多樣，但一般均需要通過(guò)機(jī)械力或者液壓力以使得封隔組件實(shí)現(xiàn)坐封，從而達(dá)到密封隔離的目的。

蒸汽輔助重力泄油(SAGD)作為蒸汽驅(qū)的特殊形式，其整個(gè)實(shí)施過(guò)程中也需要進(jìn)行層間隔離。該技術(shù)一般是在接近油柱底部油水界面以上鉆一口水平生產(chǎn)井，蒸汽通過(guò)該井上方與前者相平行的第二口水平井或一系列垂直井持續(xù)注入，從而在生產(chǎn)井上方形成蒸汽室。蒸汽在注入上升過(guò)程中通過(guò)多孔介質(zhì)與冷油接觸，并逐漸冷凝，凝析水和被加熱的原油在重力驅(qū)替下泄向生產(chǎn)井并由生產(chǎn)井產(chǎn)出。雖然目前的層間隔離工具可以滿足施工要求隔離形成蒸汽室，但是，在操作過(guò)程中需要機(jī)械力或者液壓力進(jìn)行坐封和解封，如此相對(duì)而言增加了作業(yè)步驟，降低了作業(yè)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型實(shí)施例所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種井下坐封裝置及井下工具，其能夠在無(wú)機(jī)械力或液壓力的情況下實(shí)現(xiàn)坐封與解封。

本實(shí)用新型實(shí)施例的具體技術(shù)方案是：

一種井下坐封裝置，其包括：

管體，

設(shè)置在所述管體外的第一隔離機(jī)構(gòu)，所述第一隔離機(jī)構(gòu)包括套設(shè)在所述管體外的第一外管和第二外管、設(shè)置在所述第一外管與所述第二外管之間的第一柔性件、設(shè)置在所述第一外管、所述第二外管、所述第一柔性件與所述管體之間的相變材料，在相變材料的體積變化時(shí)，所述第一柔性件能夠在所述管體的徑向方向發(fā)生移動(dòng)。

優(yōu)選地，井下坐封裝置還包括：設(shè)置在所述管體外的第二隔離機(jī)構(gòu)，所述第二隔離機(jī)構(gòu)包括套設(shè)在所述管體外的第三外管和第四外管、設(shè)置在所述第三外管與所述第四外管之間的第二柔性件、設(shè)置在所述第三外管、所述第四外管、所述第二柔性件與所述管體之間的相變材料，在相變材料的體積變化時(shí)，所述第二柔性件能夠在所述管體的徑向方向發(fā)生移動(dòng)。

優(yōu)選地，所述相變材料為石蠟。

優(yōu)選地，所述第一隔離機(jī)構(gòu)和所述第二隔離機(jī)構(gòu)之間的所述管體上開(kāi)設(shè)有第一開(kāi)口。

優(yōu)選地，所述第一外管、所述第二外管、所述第一柔性件與所述管體之間具有第一環(huán)形空間，所述相變材料設(shè)置在所述第一環(huán)形空間中。

優(yōu)選地，第一隔離機(jī)構(gòu)還包括：設(shè)置在所述管體外的第一密封件和設(shè)置在所述管體外的第二密封件，所述第一密封件與所述第一外管的上端相抵以對(duì)所述第一外管的上端進(jìn)行限位，所述第二密封件與所述第二外管的下端相抵以對(duì)所述第二外管的下端進(jìn)行限位。

優(yōu)選地，所述第一柔性件呈環(huán)狀，所述第一柔性件上端的外壁與所述第一外管下端的內(nèi)壁相抵，所述第一柔性件下端的外壁與所述第二外管上端的內(nèi)壁相抵。

優(yōu)選地，所述管體、所述第一外管和所述第二外管呈剛性。

優(yōu)選地，所述第三外管、所述第四外管、所述第二柔性件與所述管體之間具有第二環(huán)形空間，所述相變材料設(shè)置在所述第二環(huán)形空間中。

優(yōu)選地，第二隔離機(jī)構(gòu)還包括：設(shè)置在所述管體外的第三密封件和設(shè)置在所述管體外的第四密封件，所述第三密封件與所述第三外管的上端相抵以對(duì)所述第三外管的上端進(jìn)行限位，所述第四密封件與所述第四外管的下端相抵以對(duì)所述第四外管的下端進(jìn)行限位。

優(yōu)選地，所述第二柔性件呈環(huán)狀，所述第二柔性件上端的外壁與所述第三外管下端的內(nèi)壁相抵，所述第二柔性件下端的外壁與所述第四外管上端的內(nèi)壁相抵。

優(yōu)選地，所述第一隔離機(jī)構(gòu)位于所述第二隔離機(jī)構(gòu)的上方，所述第一隔離機(jī)構(gòu)上方的所述管體上開(kāi)設(shè)有第二開(kāi)口。

一種井下工具，所述井下工具中連接有如上述任一所述的井下坐封裝置。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案具有以下顯著有益效果：

本實(shí)用新型中的井下坐封裝置利用蒸汽驅(qū)中的蒸汽，使得相變材料在不同溫度下發(fā)生變化，導(dǎo)致相變材料的物理性質(zhì)發(fā)生變化而引起的體積變化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)坐封與解封，如此，無(wú)需提供機(jī)械力與液壓力，也無(wú)需額外的工具，從而避免潛在的施工風(fēng)險(xiǎn)，該坐封裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可有效提高作業(yè)效率。

附圖說(shuō)明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來(lái)限制本實(shí)用新型公開(kāi)的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對(duì)本實(shí)用新型的理解，并不是具體限定本實(shí)用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來(lái)實(shí)施本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中帶有井下坐封裝置的井下工具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中井下坐封裝置中第一隔離機(jī)構(gòu)處于未坐封狀態(tài)的局部示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中井下坐封裝置處于坐封狀態(tài)的局部示意圖。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中井下坐封裝置中第二隔離機(jī)構(gòu)處于未坐封狀態(tài)的局部示意圖。

以上附圖的附圖標(biāo)記：

1、管體；2、第一隔離機(jī)構(gòu)；21、第一外管；22、第二外管；23、第一柔性件；24、第一環(huán)形空間；25、第一密封件；26、第二密封件；3、第二隔離機(jī)構(gòu)；31、第三外管；32、第四外管；33、第二柔性件；34、第二環(huán)形空間；35、第三密封件；36、第四密封件；4、相變材料；5、第一開(kāi)口；6、第二開(kāi)口；7、第三開(kāi)口；8、井筒。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖和本實(shí)用新型具體實(shí)施方式的描述，能夠更加清楚地了解本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，僅用于解釋本實(shí)用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本實(shí)用新型的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本實(shí)用新型的范圍。需要說(shuō)明的是，當(dāng)元件被稱(chēng)為“設(shè)置于”另一個(gè)元件，它可以直接在另一個(gè)元件上或者也可以存在居中的元件。當(dāng)一個(gè)元件被認(rèn)為是“連接”另一個(gè)元件，它可以是直接連接到另一個(gè)元件或者可能同時(shí)存在居中元件。術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及類(lèi)似的表述只是為了說(shuō)明的目的，并不表示是唯一的實(shí)施方式。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本申請(qǐng)的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施方式的目的，不是旨在于限制本申請(qǐng)。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

為了使得在蒸汽輔助重力泄油(SAGD)的過(guò)程中避免使用機(jī)械力或者液壓力就能夠?qū)Σ僮鬟^(guò)程中使用的封隔器進(jìn)行坐封和解封，在本申請(qǐng)中提供了一種井下坐封裝置，該井下坐封裝置能夠在無(wú)機(jī)械力或液壓力的情況下實(shí)現(xiàn)坐封與解封的功能。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例中帶有井下坐封裝置的井下工具的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例中井下坐封裝置中第一隔離機(jī)構(gòu)2處于未坐封狀態(tài)的局部示意圖，如圖1、圖2所示，本申請(qǐng)中的井下坐封裝置包括：管體1，設(shè)置在管體1外的第一隔離機(jī)構(gòu)2，第一隔離機(jī)構(gòu)2包括套設(shè)在管體1外的第一外管21和第二外管22、設(shè)置在第一外管21與第二外管22之間的第一柔性件23、設(shè)置在第一外管21、第二外管22、第一柔性件23與管體1之間的相變材料4，在相變材料4的體積變化時(shí)，第一柔性件23能夠在管體1的徑向方向發(fā)生移動(dòng)。

該井下坐封裝置可以通過(guò)在蒸汽輔助重力泄油(SAGD)的過(guò)程中的高溫蒸汽使得管體1外的相變材料4受熱發(fā)生膨脹，進(jìn)而使得第一外管21和第二外管22之間的第一柔性件23發(fā)生形變凸起向外，如此，第一柔性件23的凸起處與井壁緊貼，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)層間隔離。

為了更好的了解本實(shí)用新型中的井下坐封裝置，下面將對(duì)其做進(jìn)一步解釋和說(shuō)明。如圖1所示，管體1沿其軸線方向延伸，大致可以呈圓管狀，其內(nèi)部具有一沿其軸線方向延伸的流道，以通入相應(yīng)流體。

如圖2所示，第一隔離機(jī)構(gòu)2設(shè)置在管體1外，第一隔離機(jī)構(gòu)2包括套設(shè)在管體1外的第一外管21和第二外管22、設(shè)置在第一外管21與第二外管22之間的第一柔性件23、設(shè)置在第一外管21、第二外管22、第一柔性件23與第一管體1之間的相變材料4。

在本實(shí)施方式中，第一外管21套設(shè)在管體1外，第二外管22套設(shè)在管體1外，第一外管21與第二外管22之間具有一定的距離，如此，第一柔性件23設(shè)置在第一外管21與第二外管22之間。第一柔性件23可以呈環(huán)狀，其可以為一彈性圓管，第一柔性件23上端的外壁與第一外管21下端的內(nèi)壁相抵，第一柔性件23下端的外壁與第二外管22上端的內(nèi)壁相抵。第一外管21、第二外管22、第一柔性件23與管體1之間具有第一環(huán)形空間24，相變材料4設(shè)置在第一環(huán)形空間24中。相變材料4可從一種相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N相，轉(zhuǎn)變物理性質(zhì)的過(guò)程稱(chēng)為相變過(guò)程，這時(shí)相變材料4將吸收或釋放大量的潛熱。固相有一定的形狀和體積，而液相有一定的體積但必須置于一定的空間中。相變材料4可以為石蠟，當(dāng)從固相熔化變成液相的時(shí)候，體積可以增長(zhǎng)20％。雖然石蠟可單獨(dú)使用，但為了改變石蠟的熔點(diǎn)，同時(shí)也可以添加其它組分，所以根據(jù)其他組分的比例，可以調(diào)節(jié)相變材料4石蠟的特定熔點(diǎn)，以適應(yīng)特定的作業(yè)。石蠟在井下條件下保持固態(tài)，而當(dāng)注入蒸汽時(shí)，溫度升高而融化，體積發(fā)生變化增大，進(jìn)而以使柔性件向徑向方向發(fā)生移動(dòng)或凸起。為了保證第一柔性件23的凸起，管體1、第一外管21和第二外管22均呈剛性。

為了保證第一環(huán)形空間24密封性，如圖2所示第一隔離機(jī)構(gòu)2還包括：設(shè)置在管體1外的第一密封件25和設(shè)置在管體1外的第二密封件26，第一密封件25與第一外管21的上端相抵以對(duì)第一外管21的上端進(jìn)行限位，第二密封件26與第二外管22的下端相抵以對(duì)第二外管22的下端進(jìn)行限位。

在使用時(shí)，帶有井下坐封裝置的井下工具下至井筒8中，下入過(guò)程中井下坐封裝置處于未膨脹狀態(tài)，如圖2所示，此時(shí)相變材料4石蠟為固相，因此第一柔性件23處于未膨脹或未凸起狀態(tài)。當(dāng)井下工具下至預(yù)定深度，且通過(guò)井下工具向井下注入蒸汽使得井下溫度上升的時(shí)候，相變材料4石蠟熔化，導(dǎo)致體積增大，圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例中井下坐封裝置處于坐封狀態(tài)的局部示意圖，如圖3所示，由于管體1、第一外管21和第二外管22不膨脹，第一環(huán)形空間24中的相變材料4石蠟體積的增大迫使第一柔性件23徑向向外膨脹或凸起，進(jìn)而使其與井壁密封接觸，可承受一定的壓力，從而將第一柔性件23上下的空間隔離開(kāi)來(lái)，實(shí)現(xiàn)了層間隔離的目的。當(dāng)蒸汽停止注入，管體1內(nèi)的溫度下降至相變材料4的熔點(diǎn)以下時(shí)，相變材料4石蠟會(huì)冷卻收縮，體積減小，再次成為固相，從而第一柔性件23也會(huì)收縮，從而第一隔離機(jī)構(gòu)2上下區(qū)域再次連通，井下工具可起至地面，或根據(jù)需要可再次在井筒8中定位。通過(guò)利用注入蒸汽的熱量使得井下坐封裝置坐封和解封，無(wú)需額外的工具坐封和解封，尤其是在蒸汽輔助重力泄油作業(yè)中消除了額外工具損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例中井下坐封裝置中第二隔離機(jī)構(gòu)3處于未坐封狀態(tài)的局部示意圖。如圖1、圖4所示，井下坐封裝置還包括：設(shè)置在管體1外的第二隔離機(jī)構(gòu)3，第二隔離機(jī)構(gòu)3包括套設(shè)在管體1外的第三外管31和第四外管32、設(shè)置在第三外管31與第四外管32之間的第二柔性件33、設(shè)置在第三外管31、第四外管32、第二柔性件33與第一管體1之間的相變材料4，在相變材料4的體積變化時(shí)，第二柔性件33能夠在管體1的徑向方向發(fā)生移動(dòng)。

在本實(shí)施方式中，如圖1、圖4所示，第三外管31、第四外管32、第二柔性件33與管體1之間具有第二環(huán)形空間34，相變材料4設(shè)置在第二環(huán)形空間34中。為了保證第二柔性件33的凸起，管體1、第三外管31和第四外管32均呈剛性。

第三外管31與第四外管32之間具有一定的距離，如此，第二柔性件33設(shè)置在第三外管31與第四外管32之間。第二柔性件33呈環(huán)狀，第二柔性件33上端的外壁與第三外管31下端的內(nèi)壁相抵，第二柔性件33下端的外壁與第四外管32上端的內(nèi)壁相抵。

為了保證第二環(huán)形空間34密封性，第二隔離機(jī)構(gòu)3還包括：設(shè)置在管體1外的第三密封件35和設(shè)置在管體1外的第四密封件36，第三密封件35與第三外管31的上端相抵以對(duì)第三外管31的上端進(jìn)行限位，第四密封件36與第四外管32的下端相抵以對(duì)第四外管32的下端進(jìn)行限位。

在一個(gè)更為優(yōu)選地實(shí)施方式中，如圖1所示，第一隔離機(jī)構(gòu)2位于第二隔離機(jī)構(gòu)3的上方，第一隔離機(jī)構(gòu)2和第二隔離機(jī)構(gòu)3之間的管體1上開(kāi)設(shè)有第一開(kāi)口5。在本實(shí)施方式中，第一隔離機(jī)構(gòu)2與第二隔離機(jī)構(gòu)3能夠?qū)⒕?中隔離出三個(gè)區(qū)域空間。在向管體1中通入蒸汽的過(guò)程中，蒸汽從第一開(kāi)口5處流出至第一隔離機(jī)構(gòu)2與第二隔離機(jī)構(gòu)3之間的井筒8中，如此可以便于第一隔離機(jī)構(gòu)2與第二隔離機(jī)構(gòu)3升溫，進(jìn)而使得第一隔離機(jī)構(gòu)2與第二隔離機(jī)構(gòu)3中的相變材料4變成液態(tài)，第一隔離機(jī)構(gòu)2與第二隔離機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)坐封。

當(dāng)然的，如圖1所示，在第一隔離機(jī)構(gòu)2上方的管體1上也可以開(kāi)設(shè)有第二開(kāi)口6。該第二開(kāi)口6可以便于第一隔離機(jī)構(gòu)2升溫，進(jìn)而使得第一隔離機(jī)構(gòu)2中的相變材料4變成液態(tài)，第一隔離機(jī)構(gòu)2實(shí)現(xiàn)坐封。如果管體1或井下工具的最下端為密封狀態(tài)，為了保證蒸汽流入管體1與井筒8之間，在第一隔離機(jī)構(gòu)2下方的管體1上也可以開(kāi)設(shè)有第三開(kāi)口7。該第三開(kāi)口7可以便于第二隔離機(jī)構(gòu)3升溫，最終便于第二隔離機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)坐封。

在本申請(qǐng)中還提出了一種井下工具，井下工具中連接有如上述的任一井下坐封裝置。

本說(shuō)明書(shū)中的上述各個(gè)實(shí)施方式均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施方式之間相同相似部分相互參照即可，每個(gè)實(shí)施方式重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施方式不同之處。

披露的所有文章和參考資料，包括專(zhuān)利申請(qǐng)和出版物，出于各種目的通過(guò)援引結(jié)合于此。描述組合的術(shù)語(yǔ)“基本由…構(gòu)成”應(yīng)該包括所確定的元件、成分、部件或步驟以及實(shí)質(zhì)上沒(méi)有影響該組合的基本新穎特征的其他元件、成分、部件或步驟。使用術(shù)語(yǔ)“包含”或“包括”來(lái)描述這里的元件、成分、部件或步驟的組合也想到了基本由這些元件、成分、部件或步驟構(gòu)成的實(shí)施方式。這里通過(guò)使用術(shù)語(yǔ)“可以”，旨在說(shuō)明“可以”包括的所描述的任何屬性都是可選的。

多個(gè)元件、成分、部件或步驟能夠由單個(gè)集成元件、成分、部件或步驟來(lái)提供。另選地，單個(gè)集成元件、成分、部件或步驟可以被分成分離的多個(gè)元件、成分、部件或步驟。用來(lái)描述元件、成分、部件或步驟的公開(kāi)“一”或“一個(gè)”并不說(shuō)為了排除其他的元件、成分、部件或步驟。

以上所述僅為本實(shí)用新型的幾個(gè)實(shí)施方式，雖然本實(shí)用新型所揭露的實(shí)施方式如上，但所述內(nèi)容只是為了便于理解本實(shí)用新型而采用的實(shí)施方式，并非用于限定本實(shí)用新型。任何本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型所揭露的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施方式的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化，但本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍，仍須以所附權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。