CN104265233B - 隔膜扩张式封隔器 - Google Patents

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王毅
曹邦元
王岩鹏
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    • E21B33/00Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/10Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
    • E21B33/12Packers; Plugs
    • E21B33/126Packers; Plugs with fluid-pressure-operated elastic cup or skirt

Abstract

本发明涉及一种隔膜扩张式封隔器,其特征是:上接头一端中心螺纹连接有中心管,所述上接头外圆周螺接有外筒,所述中心管上套装有固定套,所述固定套下端连接有密封胶筒,所述密封胶筒和下接头连接,所述上接头内腔设有座封隔膜,所述外筒下端设有解封隔膜,所述固定套与外筒之间设有控制滑套,所述中心管与固定套之间、控制滑套中间段与固定套之间以及密封胶筒与中心管之间分别设有扩张密封胶筒的压力液空间。有益效果:采用隔膜结构,使井筒液体和压力液分开,防止腐蚀和结垢造成封隔器解封困难或失效。采用控制滑套与单向阀组合设计,油管内压力降低后依然座封可靠,还可以防止内压波动造成封隔器意外解封。

Description

隔膜扩张式封隔器
技术领域
[0001]本发明属于油田的井下封隔器,尤其涉及一种适用于油田原油开采和注水工艺的隔膜扩张式封隔器。
背景技术
[0002]封隔器是油田原油开采和注水工艺中常用的一种井下工具。油管和套管之间的环形空间通过密封胶筒分隔开来,以便于开采不同地层的原油和将高压水注入特定的地层来驱动原油流动(俗称座封)。现有的封隔器按密封时密封胶筒变形方式不同,分为压缩式封隔器和扩张式封隔器。压缩式封隔器主要依靠连接油管的上提下放机械运动,将密封胶筒进行轴向压缩,使密封胶筒外径扩大实现封隔功能;扩张式封隔器主要利用高压液体使密封胶筒内部压力增大产生变形,外径增大,实现封隔功能。压缩式封隔器需要利用大型的设备对整个油管柱提升下放,作业成本高。扩张式封隔器利用油田现有的工艺管线或栗车即可完成座封解封过程,因而应用广泛。但是,由于扩张式封隔器大部分没有自锁功能,井筒内压力波动时会造成意外解封。更为严重的问题是:井筒内液体一般是污水、地层液或油水混合液,对封隔器内部零件腐蚀严重。由于长期在井下液体中工作,内部零件各表面容易结垢,经过长期的腐蚀和结垢后,内部零件失效或相对运动受阻,造成封隔器解封困难或不能解封。因此,施工现场只能采用增加提拉力进行破坏性解封,导致密封胶筒脱落在井底,打捞困难,作业费用高。专利申请号:201320760366.X公开了一种扩张式封隔器,上接头的下部与内管的上部连接,密封胶筒上接头、扩张密封胶筒、密封胶筒下接头连接成一体后套装在内管上,密封胶筒上接头的上部与上接头的下部连接,内管的下部与连接头的上部连接,使密封胶筒下接头的下部套在连接头上,连接头的下部与下接头的上部连接,连接头的侧边设有联通孔,联通孔将扩张密封胶筒的内腔与连接头的内部联通,在连接头的下部与下接头的上部连接前,连接头的下部内放置筛管,在密封胶筒下接头的下部内螺纹上连接挡帽,挡帽的内径小于连接头的上部直径,筛管上开有筛缝,筛缝将内管与联通孔联通,筛管的下部被下接头的内部台肩限位,筛管上开有筛缝,可以阻挡砂子和杂物,注入通道不会被砂子和杂物堵塞,密封胶筒可以正常扩张和收缩。该项技术仍然不能解决封隔器内部零件的腐蚀和结垢问题。油田原油开采亟待研发一种使井筒液与压力液用隔膜分开的封隔器,可以避免封隔器内部零件的腐蚀和结垢,延长封隔器使用寿命。
发明内容
[0003]本发明是为了克服现有技术中的不足,提供一种隔膜扩张式封隔器,将压力通过无腐蚀性压力液来扩张密封胶筒,实现封隔功能,井筒液与压力液通过隔膜分开,可以避免封隔器内部零件的腐蚀和结垢,延长封隔器使用寿命。
[0004]本发明为实现上述目的,通过以下技术方案实现,一种隔膜扩张式封隔器,其特征是:包括上接头、座封隔膜、固定套、控制滑套、外筒、中心管和密封胶筒,所述上接头一端中心螺纹连接有中心管,所述上接头外圆周螺接有外筒,所述中心管上套装有固定套,所述固定套下端连接有密封胶筒,所述密封胶筒和下接头连接,所述上接头、外筒、中心管、密封胶筒和下接头依次连接构成封隔器主体;所述上接头内腔设有座封隔膜,座封隔膜内充满压力液,所述上接头右端头设有轴向与外筒内腔连通的油道,所述外筒后端设有解封隔膜,解封隔膜与外筒之间的空腔内充满压力液;所述固定套与外筒之间设有控制滑套,所述控制滑套两端与固定套呈滑动密封,所述中心管与固定套之间、控制滑套中间段与固定套之间以及密封胶筒与中心管之间分别设有扩张密封胶筒的压力液空间,所述固定套径向设有与扩张密封胶筒的压力液空间连通的左、右油道;所述外筒后端头轴向设有与解封隔膜内腔连通的油道。
[0005]所述左、右油道之间设有中间油道,所述中间油道上设有保持压力的单向阀。
[0006]所述上接头轴向的油道数量为1-3个。
[0007]有益效果:与现有技术相比,本发明采用隔膜结构,使井筒液体和压力液分开,防止腐蚀和结垢造成封隔器解封困难或失效。采用控制滑套与单向阀设计,防止内压降低后封隔器意外解封。将井筒液与压力液用隔膜分开,避免了封隔器内部零件的腐蚀和结垢,延长封隔器使用寿命,消除了封隔器解封困难的问题,使解封变得简单、成本低。
附图说明
[0008]图1是本发明结构示意图。
[0009]图中:I一上接头;2—座封隔膜;3—油道;4一固定套,4-1-左油道、4-2-右油道,4_3-中间油道,4-4-单向阀;5-油道,6-下接头,7—控制滑套;8—外筒;9一解封隔膜;10—中心管;11一胶筒。
具体实施方式
[0010]以下结合较佳实施例,对依据本发明提供的具体实施方式详述如下:实施例
[0011]详见附图,一种隔膜扩张式封隔器,包括上、下接头1、6、座封隔膜2、固定套4、控制滑套7、外筒8、中心管10和密封胶筒11,上接头I的一端与井筒管柱(图中未示)连接,下接头另一端连接井筒管柱,所述上接头一端中心螺纹连接有中心管,所述上接头外圆周螺纹连接有外筒,所述中心管上套装有固定套4,所述固定套下端连接有密封胶筒11,所述密封胶筒和下接头6连接,所述上接头、外筒、中心管、密封胶筒和下接头依次连接构成封隔器主体;所述上接头内腔设有座封隔膜2,座封隔膜内充满压力液,所述上接头右端头轴向设有与外筒内腔连通的油道3,所述上接头轴向的油道数量为1-3个。所述外筒后端设有解封隔膜9,解封隔膜与外筒之间的空腔内充满压力液;所述固定套与外筒之间设有控制滑套,所述控制滑套两端与固定套呈滑动密封,所述中心管与固定套之间、控制滑套中间段与固定套之间以及密封胶筒与中心管之间分别设有扩张密封胶筒的压力液空间,所述固定套径向设有与扩张密封胶筒的压力液空间连通的左、右油道4-1、4-2;所述外筒后端头轴向设有与解封隔膜内腔连通的油道5。所述左、右油道之间设有中间油道4-3,所述中间油道上设有保持压力的单向阀4-4。
[0012] 工作原理:
[0013]座封隔膜及解封隔膜用来隔离井内的污水,防止封隔器零件内部结垢或腐蚀现象的发生。座封隔膜及解封隔膜的腔内部充压力液,代替污水进行座封或解封。
[0014] 1、座封过程
[0015]管柱内部打压,座封隔膜变形,压力液推动控制滑套向下运动,左油道4-1与右油道4-2断开,压力液通过中间油道4-3和右油道4-2进入密封胶筒内腔,密封胶筒扩张实现座封。由于中间油道4-3中单向阀的作用,可以实现保压,即使管柱内压力降低也不会解封,使座封更可靠。座封简单可靠。只需用现场注水管线或栗车打压即可实现座封,作业简单。由于压力液有单流阀控制,不会因为井筒内压力变化而影响座封效果。
[0016] 2、解封过程
[0017]管柱外部与套管之间的环形空间打压,解封隔膜变形,压力液推动控制滑套向上运动,左油道4-1与右油道4-2连通,油通过左油道4-1与右油道4-2流出密封胶筒内腔,密封胶筒在外压作用下收缩,完成解封。
[0018]解封时只需向管柱与套管间的环空打压即可解封,而且可以轻松实现逐级解封,即上层封隔器解封后压力往下层封隔器传递,从而实现逐级解封。可以大通道洗井和反复座封。解封后封隔器和套管之间环空很大,可以很方便的洗井,洗井完成后可以反复座封,比不能反复座封的封隔器,作业成本大幅降低。
[0019]上述参照实施例对该一种隔膜扩张式封隔器进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明专利总体构思下的变化和修改,应属本发明专利的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种隔膜扩张式封隔器,其特征是:包括上接头、座封隔膜、固定套、控制滑套、外筒、中心管和密封胶筒,所述上接头一端中心螺纹连接有中心管,所述上接头外圆周螺接有外筒,所述中心管上套装有固定套,所述固定套下端连接有密封胶筒,所述密封胶筒和下接头连接,所述上接头、外筒、中心管、密封胶筒和下接头依次连接构成封隔器主体;所述上接头内腔设有座封隔膜,座封隔膜内腔充满压力液,所述上接头右端头轴向设有与外筒内腔连通的油道,所述外筒下端设有解封隔膜,解封隔膜与外筒之间的空腔内充满压力液;所述固定套与外筒之间设有控制滑套,所述控制滑套两端与固定套呈滑动密封,所述中心管与固定套之间、控制滑套中间段与固定套之间以及密封胶筒与中心管之间分别设有扩张密封胶筒的压力液空间,所述固定套径向设有与扩张密封胶筒的压力液空间连通的左、右油道;所述外筒下端头轴向设有与解封隔膜内腔连通的油道。
2.根据权利要求1所述的隔膜扩张式封隔器,其特征是:所述左、右油道之间设有中间油道,所述中间油道上设有保持压力的单向阀。
3.根据权利要求1所述的隔膜扩张式封隔器,其特征是:所述上接头轴向的油道数量为卜3个。
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