CN104110256B - 高温鉴剂验封器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及稠油蒸汽吞吐开采领域，特别涉及一种用于检验热采井封堵管柱密封效果时使用的高温鉴剂验封器。该高温鉴剂验封器包括中心管，中心管的外围设有储存腔，储存腔的腔体壁上设有鉴剂流出通道，高温鉴剂验封器还包括开关机构，鉴剂流出通道设置于储存腔腔体的上端和/或下端，开关机构为温控阀门，温控阀门包括内设有阀座、阀芯，阀芯的一端固连有温控变形件，阀芯受温控变形件受热张开驱动而在设定的正向移动行程上依次具有第一闭合位、开启位、第二闭合位，阀芯受温控变形件降温收缩驱动在设定的反向移动行程上从第二闭合位移动至开启位，温控阀门还包括锁止装置。本发明中的温控阀门在封隔器坐封时及油井放喷前处于关闭状态。

Description

高温鉴剂验封器

技术领域

本发明涉及稠油蒸汽吞吐开采领域，特别涉及一种用于检验热采井封堵管柱密封效果时使用的高温鉴剂验封器。

背景技术

申请号为201110316646.7的中国专利公开了一种鉴剂验封器，该验封器是一种利用验封鉴剂验封法检验封隔器的密封情况的装置，其工作原理是：将验封装置投入相应的封堵空间中，通过开关机构使储存腔内的验封鉴剂流入相应的封堵空间中，然后抽取相应位置处管柱中的液体并根据液体中的验封鉴剂浓度判断便可方便的判断相应封隔器封堵是否有效。然而该鉴剂验封器不适用于稠油热采井封堵管柱的验封，主要存在以下三点原因：1.该装置的开关机构是通过液压控制的，在封隔器坐封时利用液压开启开关并释放验封鉴剂，稠油热采井封隔器的胶筒在经受注汽高温后降温时最容易释封失效，因而在热采井放喷阶段取样检测判断管柱密封状况最为有效，所以检测放喷液体中验封鉴剂浓度的工序是在放喷时才能进行，不能在坐封时就将验封器打开，放喷工序距离坐封工序的时间较长，验封鉴剂在封隔器封堵所形成的堵水封闭区间内停留时间长，容易向地层大量扩散，会导致放喷液体中的验封鉴剂浓度降低，而会影响检测结果的准确性；2.所采用的验封鉴剂为硫氰酸氨，硫氰酸氨不耐高温，其在180℃左右会受热分解为氰化物，氰化物为剧毒物质且易潮解挥发，人体长期接触容易造成伤害；3.该装置所采用的密封圈在高温下会发生变形而密封失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开关机构在封隔器坐封过程中关闭的验封鉴剂封隔器，以解决现有技术中开关机构在封隔器坐封过程中开启使验封鉴剂释放而导致验封鉴剂在堵水封闭区间内停留时间长的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：高温鉴剂验封器，包括中心管，中心管的外围设有用于存储验封鉴剂的储存腔，储存腔的腔体壁上设有鉴剂流出通道，高温鉴剂验封器还包括用于控制鉴剂流出通道通断的开关机构，所述鉴剂流出通道设置于储存腔腔体的上端和/或下端，开关机构为温控阀门，所述温控阀门包括内设有与鉴剂流出通道相通的第一流通孔的阀座、与阀座配合开闭第一流通孔的阀芯，阀芯的一端固连有受热张开降温收缩的温控变形件，阀芯受温控变形件受热张开驱动而在设定的正向移动行程上依次具有第一闭合位、开启位、第二闭合位，阀芯受温控变形件降温收缩驱动在设定的反向移动行程上从第二闭合位移动至开启位，温控阀门还包括受重力作用或弹性力作用的锁止装置，锁止装置具有让开正向移动的阀芯的脱离位和与由第二闭合位运动至开启位的阀芯挡止配合的锁止位。

所述阀座为设置于储存腔的腔体的相应端部的且贴合于中心管外壁上的块状的密封件，阀芯为滑塞，温控变形件为热双金属片，第一流通孔设置于密封件上，第一流通孔沿上下方向延伸，密封件上开设有沿中心管的径向延伸的供滑塞插入的插入孔，定义滑塞靠近中心管的一端为内端、远离中心管的一端为外端，热双金属片的中部与滑塞的外端部固定连接，滑塞上开设有第二流通孔，热双金属片上对应开设有与第二流通孔的出口连通的第三流通孔，第二流通孔的入口在滑塞处于第一闭合位和第二闭合位时被密封件密封、在滑塞处于开启位时与第一流通孔连通。

所述锁止装置为受重力作用并沿竖向导向设置于插入孔中的挡球，挡球支撑于滑塞上部而处于解锁位、挡球落入滑塞内端部与中心管外周之间的位置而处于锁止位。

所述密封件由聚四氟乙烯材料制成。

所述储存腔内装有验封鉴剂，所述验封鉴剂为固态氯化钠。

所述热双金属片与滑塞通过焊接连接实现固连，滑塞由紫铜制成。

中心管的上端固设有上接头、下端固设有下接头，中心管的上、下端与相应的接头之间设置有第一铜环，储存腔腔体的上端和下端均设置有四个沿中心管周向对称分布的鉴剂流出通道，设置于储存腔的腔体的上端部与下端部的密封件分别为上密封件、下密封件，密封件与相应的接头之间设有压环，压环的内周面与中心管的外周面之间设置有高温密封圈，热双金属片的上端和下端分别通过螺钉与相应的接头和储存腔腔体的相应端部固连。

中心管的外围设置有验封鉴剂储存套，验封鉴剂存储套的上、下端设有连接套，连接套与验封鉴剂存储套之间设置有第二铜环，所述储存腔由中心管、验封鉴剂储存套和连接套围设而成，连接套具有与密封件密封配合的端面，所述鉴剂流出通道设置于相应的连接套上，热双金属片的上端和下端分别通过螺钉与相应的接头和相应的连接套固连。

所述滑塞与密封件之间设置有在滑塞受到热双金属片的施加力超过设定拉力时剪断的剪钉。

本发明的有益效果：本发明的开关机构为温控阀门，在使用过程中，当温度上升时，温控变形件带动阀芯由第一闭合位向第二闭合位运动，温控阀门处于关闭状态；注汽结束后井下温度降低， 温控变形件带动阀芯由第二闭合位向开启位运动，阀芯处于开启位时，锁止装置处于锁止位，锁止装置阻止阀芯向第一闭合位运动，温控阀门被开启，验封鉴剂可以由储存腔流出并流入待验封的封隔器所形成的封堵空间中，放喷时在井口取样检测，若检测出验封鉴剂浓度比原井中验封鉴剂浓度高出一倍以上，说明验封鉴剂通过封堵管柱进入生产层，被放喷至井口，证明封堵管柱封隔器封堵失效，反之，当封隔器均封堵有效，无泄漏，则验封器中释放的验封鉴剂就不会随生产井液出现在井口取样样本中，检测出的验封鉴剂浓度与原井中验封鉴剂浓度相比不会发生明显变化，以此作为判断依据。由此可知，本发明中的温控阀门在封隔器坐封过程中关闭，本发明解决了现有技术中开关机构在封隔器坐封过程中开启使验封鉴剂释放而导致验封鉴剂在堵水封闭区间内停留时间长的问题。

进一步的， 密封件采用聚四氟乙烯材料制成，聚四氟乙烯材料的摩擦系数极低且具有润滑作用，可以较少滑塞与密封件之间的摩擦力；聚四氟乙烯材料具有耐高温的特性，密封件在冷热状态下均密封可靠。因此，本装置应用于稠油热采井封堵管柱的验封时，提高了验封的准确性。

进一步的，验封鉴剂氯化钠的热化学性质稳定，不会因高温造成热分解或与井下其他物质发生化学反应；氯化钠无毒性，通过检测油样中氯离子浓度变化程度，判断管柱密封状况，选用鉴剂成本低，检测方便，因此，本装置可以用于稠油热采井封堵管柱的验封。

进一步的，滑塞与密封件之间设置有剪钉，当热双金属片产生的热推力大于销钉剪切力和滑塞与密封件之间的摩擦力之和时，剪钉被剪断，热双金属片采可以带动滑塞向外运动，因此，提高了本发明的适用温度。

附图说明

图1是本发明的高温鉴剂验封器的实施例1的结构示意图；

图2是本发明的高温鉴剂验封器的实施例1的使用状态图。

具体实施方式

本发明的高温鉴剂验封器的实施例1，如图1-2所示：高温鉴剂验封器，包括中心管8，中心管8的内径为95mm，中心管8的外围设有用于存储验封鉴剂的储存腔10，储存腔10内装有验封鉴剂，该验封鉴剂为固态氯化钠。储存腔10的腔体壁上设有供验封鉴剂流入待验封的封隔器所形成的封堵空间的鉴剂流出通道101，鉴剂流出通道101设置于储存腔10腔体的上端和下端，开关机构为温控阀门，温控阀门包括内设有与鉴剂流出通道相通的第一流通孔的阀座、与阀座配合开闭第一流通孔的阀芯，阀芯的一端固连有受热张开降温收缩的温控变形件，阀芯受温控变形件受热张开驱动而在设定的正向移动行程上依次具有第一闭合位、开启位、第二闭合位，阀芯受温控变形件降温收缩驱动在设定的反向移动行程上从第二闭合位移动至开启位，温控阀门还包括受重力作用或弹性力作用的锁止装置，锁止装置具有让开正向移动的阀芯的脱离位和与由第二闭合位运动至开启位的阀芯挡止配合的锁止位。

在本实施例中，阀座为设置于储存腔的腔体的相应端部的且贴合于中心管外壁上的块状的密封件，密封件由聚四氟乙烯材料制成，阀芯为滑塞6，温控变形件为热双金属片13，第一流通孔102设置于密封件上，第一流通孔102沿上下方向延伸，密封件上开设有沿中心管8的径向延伸的供滑塞6插入的插入孔，定义滑塞6靠近中心管8的一端为内端、远离中心管8的一端为外端，热双金属片13的中部与滑塞6的外端部固定连接，热双金属片13与滑塞6通过焊接连接实现固连，滑塞6上开设有第二流通孔103，热双金属片13上对应开设有与第二流通孔103的出口连通的第三流通孔，第二流通孔103的入口在滑塞6处于第一闭合位和第二闭合位时被密封件密封、在滑塞6处于开启位时与第一流通孔102连通。在本实施例中，锁止装置为受重力作用并沿竖向导向设置于插入孔中的挡球5，挡球5支撑于滑塞6内端上部而处于解锁位、挡球5落入滑塞6内端部与中心管外周之间的位置而处于锁止位。

在本实施例中，中心管8的上端固设有上接头1、下端固设有下接头16，中心管8的上、下端与相应的接头之间设置有第一铜环3，储存腔10腔体的上端和下端均设置有四个沿中心管8周向对称分布的鉴剂流出通道101，设置于储存腔10的腔体的上端部与下端部的密封件分别为上密封件7、下密封件14，密封件与相应的接头之间设有压环4，压环4的内周面与中心管8的外周面之间设置有高温密封圈15，热双金属片13的上端和下端分别通过螺钉2与相应的接头和储存腔10腔体的相应端部固连。中心管8与上、下接头的固连形式为丝扣连接。中心管8的外围设置有验封鉴剂储存套11，验封鉴剂存储套11的上、下端设有连接套9，连接套9与验封鉴剂存储套11之间设置有第二铜环12，储存腔10由中心管8、验封鉴剂储存套和连接套9围设而成，连接套9具有与密封件密封配合的端面，鉴剂流出通道101设置于相应的连接套9上，热双金属片13的上端和下端分别通过螺钉2与相应的接头和相应的连接套9固连。验封鉴剂存储套11的上、下端与相应的连接套9的连接方式为丝扣连接。滑塞6与密封件之间设置有在滑塞6受到热双金属片13的施加力超过设定拉力时剪断的剪钉。滑塞的材质为紫铜。

中心管的内径为95mm，配套在下返开采封堵管柱中，可以实现抽稠泵通过封堵管柱进入生产层，并可以实现洗井、测压、冲砂等辅助措施。因此，本装置应用于稠油热采井封堵管柱的验封时，提高了验封的准确性。

本发明的实施例1的使用过程：将高温鉴剂验封器20连接到堵水管柱的上封隔器17和下封隔器18之间，当管柱下到施工位置后，从油管19的内打油压，坐封上封隔器17和下封隔器18，此时高温鉴剂验封器20的开关处于关闭状态。当油井注汽井下温度升高且高于一定温度时，热双金属片13产生的热推力大于销钉剪切力和滑塞6与密封件之间的摩擦力之和时，热双金属片13带动滑塞6沿中心管8径向向外移动，温度升高至300℃左右，滑塞6移动至最大行程，此时上密封件7和下密封件14将相应滑塞6的第二流通孔103封闭，温控阀门仍处于关闭状态，挡球5失去滑塞6支撑，落入滑塞6让出的空间内；注汽结束井下温度降低，热双金属片13带动滑塞6沿中心管8径向向内移动，直到滑塞6的外端部被挡球5挡止时而停止移动，挡球5与滑塞6和中心管8挡止配合，此时滑塞6的第二流通孔103的入口与密封件的第一流通孔102连通进而与储存腔10的腔体壁上鉴剂流出通道101连通，开关被开启，验封鉴剂可以由储存腔10流出，经由鉴剂流出通道101、第一流通孔102、第二流通孔103、热双金属片13上的第三流通孔流入待验封的封隔器所形成的封堵空间中，放喷时在井口取样检测，若检测出验封氯离子浓度比原井中氯离子浓度高出一倍以上，说明验封鉴剂通过封堵管柱进入生产层，被放喷至井口，证明封堵管柱封隔器封堵失效，反之，当封隔器均封堵有效，无泄漏，则验封器中释放的验封鉴剂就不会随生产井液出现在井口取样样本中，检测出的氯离子浓度与原井中氯离子浓度相比不会发生明显变化，以此作为判断依据。

在本发明的其它实施例中，鉴剂流出通道还可以仅设置于储存腔腔体的上端或下端，温控阀门与鉴剂流出通道一一对应。

在本发明的其它实施例中，验封鉴剂还可以为硫氰酸氨水溶液。

在本发明的其它实施例中，密封件还也可以为橡胶材料制成或其它的耐高温材料制成。

在本发明的其它实施例中，验封鉴剂存储套与连接套还可以为一体结构。

在本发明的其它实施例中，热双金属片与滑塞还可以通过螺钉连接。

在本发明的其它实施例中，锁止装置还可以受弹性力作用的弹簧机构，弹簧机构包括弹簧和设置于弹簧一端的挡止件，阀座上开设有插装弹簧的安装槽，弹簧被压缩时挡止件插装于安装槽而处于脱离位，弹簧复位时挡止件伸出安装槽而处于锁止位。

在本发明的其它实施例中，温控变形件还可以为受热张开降温收缩的温控金属板。

Claims (9)

1.高温鉴剂验封器，包括中心管，中心管的外围设有用于存储验封鉴剂的储存腔，储存腔的腔体壁上设有鉴剂流出通道，高温鉴剂验封器还包括用于控制鉴剂流出通道通断的开关机构，其特征在于：所述鉴剂流出通道设置于储存腔腔体的上端和/或下端，开关机构为温控阀门，所述温控阀门包括内设有与鉴剂流出通道相通的第一流通孔的阀座、与阀座配合开闭第一流通孔的阀芯，阀芯的一端固连有受热张开降温收缩的温控变形件，阀芯受温控变形件受热张开驱动而在设定的正向移动行程上依次具有第一闭合位、开启位、第二闭合位，阀芯受温控变形件降温收缩驱动在设定的反向移动行程上从第二闭合位移动至开启位，温控阀门还包括受重力作用或弹性力作用的锁止装置，锁止装置具有让开正向移动的阀芯的脱离位和与由第二闭合位运动至开启位的阀芯挡止配合的锁止位。

2.根据权利要求1所述的高温鉴剂验封器，其特征在于：所述阀座为设置于储存腔的腔体的相应端部的且贴合于中心管外壁上的块状的密封件，阀芯为滑塞，温控变形件为热双金属片，第一流通孔设置于密封件上，第一流通孔沿上下方向延伸，密封件上开设有沿中心管的径向延伸的供滑塞插入的插入孔，定义滑塞靠近中心管的一端为内端、远离中心管的一端为外端，热双金属片的中部与滑塞的外端部固定连接，滑塞上开设有第二流通孔，热双金属片上对应开设有与第二流通孔的出口连通的第三流通孔，第二流通孔的入口在滑塞处于第一闭合位和第二闭合位时被密封件密封、在滑塞处于开启位时与第一流通孔连通。

3.根据权利要求2所述的高温鉴剂验封器，其特征在于：所述锁止装置为受重力作用并沿竖向导向设置于插入孔中的挡球，挡球支撑于滑塞上部而处于解锁位、挡球落入滑塞内端部与中心管外周之间的位置而处于锁止位。

4.根据权利要求2所述的高温鉴剂验封器，其特征在于：所述密封件由聚四氟乙烯材料制成。

5.根据权利要求1所述的高温鉴剂验封器，其特征在于：所述储存腔内装有验封鉴剂，所述验封鉴剂为固态氯化钠。

6.根据权利要求2所述的高温鉴剂验封器，其特征在于：所述热双金属片与滑塞通过焊接连接实现固连，滑塞由紫铜制成。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的高温鉴剂验封器，其特征在于：中心管的上端固设有上接头、下端固设有下接头，中心管的上、下端与相应的接头之间设置有第一铜环，储存腔腔体的上端和下端均设置有四个沿中心管周向对称分布的鉴剂流出通道，设置于储存腔的腔体的上端部与下端部的密封件分别为上密封件、下密封件，密封件与相应的接头之间设有压环，压环的内周面与中心管的外周面之间设置有高温密封圈，热双金属片的上端和下端分别通过螺钉与相应的接头和储存腔腔体的相应端部固连。

8.根据权利要求7所述的高温鉴剂验封器，其特征在于：中心管的外围设置有验封鉴剂储存套，验封鉴剂存储套的上、下端设有连接套，连接套与验封鉴剂存储套之间设置有第二铜环，所述储存腔由中心管、验封鉴剂储存套和连接套围设而成，连接套具有与密封件密封配合的端面，所述鉴剂流出通道设置于相应的连接套上，热双金属片的上端和下端分别通过螺钉与相应的接头和相应的连接套固连。

9.根据权利要求2所述的高温鉴剂验封器，其特征在于：所述滑塞与密封件之间设置有在滑塞受到热双金属片的施加力超过设定拉力时剪断的剪钉。