CN103775022B - 一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种首次高压坐封以后可低压重复坐封的多功能封隔器，它由上接头、中心管和下接头通过螺纹连接而成，本发明通过采用首次高压坐封、正常工作过程中可以低压重复坐封的方案，使扩张式封隔器能够与水力卡瓦类管柱锚定工具、插管连接器配套使用，从根本上消除当压力、温度波动时上部管柱蠕动对下部封隔器胶筒造成的危害，该封隔器能够实现防碰挂、防中途坐封、首次高压坐封以后可低压重复坐封、油管卸压不解封、大通道洗井、有效密封段长、上提解封等多种功能，能对套管变形井、套管腐蚀井、套管破损井和裸眼井，特别是碳酸盐岩油藏超深裸眼井层段之间进行有效封隔，实施分层注水、找堵水、酸化压裂、注气掺稀等油田开发过程中的挖潜措施。

Description

一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器

技术领域

本发明涉及一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器，属油田开发过程中的井下工具技术领域。

背景技术

为了对套管变形井、套管腐蚀井、套管破损井和裸眼井，特别是对碳酸盐岩油藏超深裸眼井层段之间进行有效封隔，实施找堵水、酸化压裂、分层注水、注气掺稀等增产措施，要求封隔器具有以下功能：

⑴、能避免出现中途坐封的现象，下井安全；

⑵、能与管柱锚定工具、插管连接器配套使用，克服超深井管柱蠕动现象对胶筒的损坏；

⑶、胶筒有效密封段长，能对特殊井段进行有效密封；

⑷、油管卸压后封隔器不解封；

⑸、能满足大通道洗井要求；

⑹、能满足重复坐封的要求；

⑺、能满足安全解封起出管柱的要求。

常规压缩式封隔器的胶筒短、洗井通道小，如Y341封隔器、Y241封隔器，在套管变形井、套管腐蚀井、套管破损井和裸眼井中无法严密贴合井壁实现密封，也无法满足大通道洗井要求。

自膨胀封隔器主要有遇油膨胀和遇水膨胀两种类型，该类封隔器可自动膨胀，施工工艺简单，由于其膨胀率高，因而能实现无间隙挤压式填充封隔，适用于不规则井眼以及裸眼井，但该封隔器属于永久封隔，管柱无法正常起出，给随后的换封带来隐患。

常规K344扩张式封隔器，主要由上接头、中心管、胶筒和下接头组成，工作原理是利用胶筒内外压差作用实现坐封，具有坐封压力低、密封段长、洗井通道大、可重复坐封的优点，不足之处一是由于坐封压力低，容易出现下井中途坐封的现象；二是在超深井中当管柱锚定工具的启动工作压力大于K344的坐封压力时，K344封隔器在管柱锚定前就坐封了，管柱蠕动容易损害胶筒，井越深、温差压差越大，损害越明显；三是当油管压力低于胶筒内压时，胶筒卸压解封，不能实现稳定密封。

曾有技术人员在K44封隔器胶筒的进水口处安装单向阀，能实现油管压力低于胶筒内压时不解封，但也正是由于单向阀的作用，不能实现重复坐封，也牺牲了K341的大通道洗井功能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器，该多功能封隔器在首次坐封时采用高压坐封方式，在正常工作过程中采用可以低压重复坐封方式，确保扩张式封隔器在下井过程中不出现中途坐封现象，也可保证扩张式封隔器与水力卡瓦类管柱锚定工具、插管连接器配套使用时，后于水力卡瓦类管柱锚定工具锚定坐封，从根本上消除当注水压力、温度波动时上部管柱蠕动对下部封隔器胶筒造成的危害，且当正常注水、施工时，胶筒在坐封活塞和弹簧的作用下始终保持扩张坐封状态；当洗井时，胶筒在洗井活塞的作用下能够卸压回收解封，进行大通道洗井；当恢复正常注水、施工时，胶筒又能在低压下重复坐封工作。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种首次高压坐封以后可低压重复坐封的多功能封隔器，它由上接头、防碰挂环、解封销钉、上连接体、中心管、滤网连接体、洗井活塞、下连接体、坐封活塞、弹簧、首次坐封销钉、首次坐封滑套、胶筒金属管接头、密封胶筒总成、活动头和下接头构成，上接头、中心管和下接头从上至下依次通过螺纹连接，构成工具的承载主体；上接头的外面套装有上连接体，上接头和上连接体之间通过解封销钉连接固定，上连接体的下部通过螺纹依次套接有滤网连接体、下连接体、胶筒金属管接头、密封胶筒总成和活动头，防碰挂环通过螺纹装接在上接头的上端部，其特征在于：

所述的中心管的外壁与下连接体的内壁构成一环形腔体，下连接体的内壁上制作有密封座，密封座将环形腔体分隔成上下两部分，上部分内装有洗井活塞，下部分内从上至下依次装有坐封活塞、弹簧和首次坐封滑套，弹簧置于首次坐封滑套与中心管构成的环形腔体内，首次坐封滑套与下连接体通过首次坐封销钉定位安装，洗井活塞和坐封活塞之间的中心管上制作有进水口。

所述的坐封活塞上装有异形密封件、O型密封圈，首次坐封滑套上装有O型密封圈，洗井活塞上装有O型密封圈，洗井活塞的下端制怍有洗井笔尖钥匙。

该首次高压坐封以后可低压重复坐封的多功能封隔器在首次坐封时采用高压坐封，在正常工作过程中重复坐封时采用低压坐封。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

本发明能够实现首次高压坐封后正常工作过程中可以低压重复坐封的功能，从而能够确保扩张式封隔器在下井过程中不出现中途坐封现象，也可保证扩张式封隔器与水力卡瓦类管柱锚定工具、插管连接器配套使用时，后于水力卡瓦类管柱锚定工具锚定坐封，从根本上消除当注水压力、温度波动时上部管柱蠕动对下部封隔器胶筒造成的危害。而且，通过在增加坐封活塞的同时，增加洗井活塞，改变了常规扩张式封隔器的压力分布，使扩张式封隔器在油管压力大于套压的正常注水、施工时，胶筒在坐封活塞和弹簧的作用下始终保持扩张坐封状态；当套压大于油管压力即洗井时，胶筒在洗井活塞的作用下能够卸压回收解封，进行大通道洗井；当恢复油管压力大于套压即正常注水、施工时，胶筒又能在低压下重复坐封，继承了K44封隔器的诸多优点。同时，这种特殊的压力分布方式，能够保证正常注水时在封隔器上下层间存在较大压差的情况下封隔器不解封，避免出现Y341、Y241类可洗井封隔器在上下层间存在较大压差的情况下洗井通道打开以致于层间窜通的现象。本发明适用于套管变形井、套管腐蚀井、套管破损井和裸眼井的有效封隔，特别是对碳酸盐岩油藏超深裸眼井层段之间进行有效封隔，实施分层注水、找堵水、酸化压裂、注气掺稀等油田开发过程中的挖潜措施。

附图说明

图1为一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器的结构示意图；

图2为一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器的上部分结构示意图；

图3为一种首次高压坐封后可低压重复坐封的多功能封隔器的下部分结构示意图。

图中：1、上接头，1-1、限位台阶，2、防碰挂环，3、解封销钉，4、上连接体，4-1、限位台阶，5、中心管，5-1、进水口，5-2、变径卸压台阶，6、滤网连接体，6-1、洗井进水口，7、洗井活塞，7-1、O型密封圈，7-2、洗井笔尖钥匙，8、下连接体，8-1、密封座，9、坐封活塞，9-1、异形密封件，9-2、O型密封圈，10、弹簧，11、首次坐封销钉，12、首次坐封滑套，12-1、O型密封圈，13、胶筒金属管接头，13-1、O型密封圈，14、密封胶筒总成，14-1、上金属接头，14-2、胶筒，14-3、钢带，14-4、下金属接头，15、活动头，15-1、O型密封圈，16、下接头。

具体实施方式

下面结合附图对该首次高压坐封以后可低压重复坐封的多功能封隔器进行具体的描述如下，以用于注水井为例。

该首次高压坐封以后可低压重复坐封的多功能封隔器由上接头1、限位台阶1-1、防碰挂环2、解封销钉3、上连接体4、限位台阶4-1、中心管5、进水口5-1、变径卸压台阶5-2、滤网连接体6、洗井进水口6-1、洗井活塞7、密封圈7-1、洗井笔尖钥匙7-2、下连接体8、密封座8-1、坐封活塞9、异形密封件9-1、密封圈9-2、弹簧10、首次坐封销钉11、首次坐封滑套12、密封圈12-1、胶筒金属管接头13、密封圈13-1、密封胶筒总成14、上金属接头14-1、胶筒14-2、钢带14-3、下金属接头14-4、活动头15、密封圈15-1、下接头16构成。上接头1、中心管5和下接头16从上至下依次通过螺纹连接，构成工具的承载主体；上接头1的外面套装有上连接体4，上接头1和上连接体4之间通过解封销钉3连接固定，上连接体4的下部通过螺纹依次套接有滤网连接体6、下连接体8、胶筒金属管接头13、密封胶筒总成14和活动头15，防碰挂环2通过螺纹装接在上接头1的上端部。

所述的中心管5的外壁与下连接体8的内壁构成一环形腔体，下连接体8的内壁上制作有密封座8-1，密封座8-1将环形腔体分隔成上下两部分，上部分内装有洗井活塞7，下部分内从上至下依次装有坐封活塞9、弹簧10和首次坐封滑套12，弹簧10置于首次坐封滑套12与中心管5构成的环形腔体内，首次坐封滑套12与下连接体8通过首次坐封销钉11定位安装，洗井活塞7和坐封活塞9之间的中心管5上制作有进水口5-1。所述的坐封活塞9上装有异形密封件9-1、O型密封圈9-2，首次坐封滑套12上装有O型密封圈12-1，洗井活塞7上装有O型密封圈7-1，洗井活塞7的下端制怍有洗井笔尖钥匙7-2（参见附图1～3）。

该首次高压坐封以后可低压重复坐封的多功能封隔器的工作过程如下：

工具下井时，上部防碰挂环2和下接头16可有效防止碰挂对胶筒造成的伤伤害。

工具下到目的层段后首次坐封时，油管内打压，高压水从中心管5上的进水口5-1进入到中心管5与下连接体8构成的腔体内，向上推动洗井活塞7上行遇阻，向下则可推动坐封活塞9和首次坐封滑套12下行，剪断首次坐封销钉11，同时压缩弹簧10，高压水随后进入到胶筒内，胶筒扩张坐封；当油管内压力下降时，油压小于胶筒内压，在弹簧10的作用下，坐封活塞9上行坐在密封座8-1上，由于异形密封件9-1的密封作用，胶筒不解封；当洗井时，套压大于油压，高压水从洗井进水口6-1进入到滤网连接体6与中心管5构成的环形空腔内，推动洗井活塞7向下移动，在洗井笔尖钥匙7-2的推动作用下，异形密封件9-1随坐封活塞9向下移动脱离密封座8-1，胶筒内的高压水从进水口5-1泄到油管中，胶筒收缩解封，油套环形空间通道打开，能进行大通道大排量洗井；当恢复油管压力大于套压即正常注水时，高压水从中心管5上的进水口5-1进入到中心管5与下连接体8构成的腔体内，推动坐封活塞9下行，压缩弹簧10，高压水随后进入到胶筒内，胶筒再次扩张坐封，与首次坐封时不同的是，不用再克服解封销钉的剪切力，所以，首次坐封压力高于重复坐封的压力，即在首次坐封时采用高压坐封，在正常工作过程中重复坐封时采用低压坐封；而且根据实际需要，可以设计首次坐封压力、洗井压力和重复坐封压力的大小。

解封时，上提管柱，在坐封胶筒的作用下，上接头1带动中心管5相对于上连接体4向上移动，剪断解封销钉3，直到限位台阶1-1与限位台阶4-1扣接到一起，同时，活动头15也随上连接体4向下移动，直到变径卸压台阶5-2的下部，由于变径卸压台阶5-2下部中心管的外径比其上部的小，这时置于活动头15上的O型密封圈15-1就失去了密封作用，封隔器胶筒卸压解封。

以上所述只是本发明的较佳实施例而已，上述举例说明不对本发明的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本发明技术方案的范围内，而不背离本发明的实质和范围。

Claims (3)

1.一种首次高压坐封以后可低压重复坐封的多功能封隔器，它由上接头（1）、防碰挂环（2）、解封销钉（3）、上连接体（4）、中心管（5）、滤网连接体（6）、洗井活塞（7）、下连接体（8）、坐封活塞（9）、弹簧（10）、首次坐封销钉（11）、首次坐封滑套（12）、胶筒金属管接头（13）、密封胶筒总成（14）、活动头（15）和下接头（16）构成，上接头（1）、中心管（5）和下接头（16）从上至下依次通过螺纹连接，构成工具的承载主体；上接头（1）的外面套装有上连接体（4），上接头（1）和上连接体（4）之间通过解封销钉（3）连接固定，上连接体（4）的下部通过螺纹依次套接有滤网连接体（6）、下连接体（8）、胶筒金属管接头（13）、密封胶筒总成（14）和活动头（15），防碰挂环（2）通过螺纹装接在上接头（1）的上端部，其特征在于：

所述的中心管（5）的外壁与下连接体（8）的内壁构成一环形腔体，下连接体（8）的内壁上制作有密封座（8-1），密封座（8-1）将环形腔体分隔成上下两部分，上部分内装有洗井活塞（7），下部分内从上至下依次装有坐封活塞（9）、弹簧（10）和首次坐封滑套（12），弹簧（10）置于首次坐封滑套（12）与中心管（5）构成的环形腔体内，首次坐封滑套（12）与下连接体（8）通过首次坐封销钉（11）定位安装，洗井活塞（7）和坐封活塞（9）之间的中心管（5）上制作有进水口（5-1）。

2.根据权利要求1所述的一种首次高压坐封以后可低压重复坐封的多功能封隔器，其特征在于：所述的坐封活塞（9）上装有异形密封件（9-1）、O型密封圈（9-2），首次坐封滑套（12）上装有O型密封圈（12-1），洗井活塞（7）上装有O型密封圈（7-1），洗井活塞（7）的下端制作有洗井笔尖钥匙（7-2）。

3.根据权利要求1所述的一种首次高压坐封以后可低压重复坐封的多功能封隔器，其特征在于：在首次坐封时采用高压坐封，在正常工作过程中重复坐封时采用低压坐封。