CN106285552B - 自膨胀式热采裸眼金属封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自膨胀式热采裸眼金属封隔器，包括中心管以及中心管上下端分别连接的上接头和下接头，所述中心管外壁设置金属胶筒以及对金属胶筒进行施力坐封的施力机构，所述金属胶筒分为上中下三段设计，中段为圆弧筒设计，中段圆弧筒内腔填充橡胶材料。施力机构包括缸套、活塞、外筒，所述活塞上端与缸套之间的密闭空间设置热膨胀固体材料，活塞的下端抵接在压环的上端面。本发明采用金属和橡胶组合式胶筒，改变了以往金属膨胀密封性能差,以及橡胶材料在注汽井使用寿命短的问题,并采用热膨胀材料在高温下的膨胀力作为胶筒坐封动力,坐封方式简单有效，提高了热采水平井裸眼封隔器的可靠性，进一步完善了热采水平井完井工艺体系。

Description

自膨胀式热采裸眼金属封隔器

技术领域

本发明涉及封隔器，具体地说是一种自膨胀式热采裸眼金属封隔器。

背景技术

裸眼封隔器的封隔问题一直是困扰稠油水平井选择性完井及分段完井工艺实施的一大难题，热采水平井注汽时的高温成了制约裸眼封隔器的一大瓶颈。在注汽高温下，橡胶材料胶筒在很短时间内就会碳化失效，难以长时间的保持良好的密封性能，一旦失效就会造成分段注汽的失败，严重影响热采封隔器的效率。另外，我们现在使用的热采封隔器的坐封方式比较复杂，操作成本较高，施工比较繁琐，影响生产效率。

针对以上问题，本发明设计了一种全新结构的热采水平井完井的金属封隔器，该封隔器采用金属密封方式，延长了封隔器在井下的使用寿命。采用自膨胀坐封方式，操作简单，简化了施工程序。

经过检索，没有发现相同技术的公开文献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自膨胀式热采裸眼金属封隔器，采用金属和橡胶组合式胶筒，改变了以往金属膨胀密封性能差,以及橡胶材料在注汽井使用寿命短的问题,并采用热膨胀材料在高温下的膨胀力作为胶筒坐封动力,坐封方式简单有效，提高了热采水平井裸眼封隔器的可靠性，进一步完善了热采水平井完井工艺体系。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，自膨胀式热采裸眼金属封隔器，包括中心管以及中心管上下端分别连接的上接头和下接头，所述中心管外壁设置金属胶筒以及对金属胶筒进行施力坐封的施力机构，所述金属胶筒分为上中下三段设计，其中上、下段为圆柱筒设计，而中段为圆弧筒设计，中段圆弧筒内腔填充橡胶材料。

所述金属胶筒本身由胶筒本体以及包裹在胶筒本体外部的金属层外壳构成，所述中段圆弧筒的外壁设计为圆弧状，内壁则设计成向内侧旋转90度后的W形状。

所述金属胶筒内壁设置有隔热层材料。

所述施力机构包括缸套、活塞、外筒，所述外筒空套在中心管外部，外筒下端抵接在金属胶筒上端设置的压环上，外筒上端连接缸套，所述缸套、外筒、压环、中心管之间形成缸腔，缸腔内设置活塞，所述活塞上端与缸套之间的密闭空间设置热膨胀固体材料，活塞的下端抵接在压环的上端面。

所述缸套、活塞分别与中心管和外筒通过热密封材料进行密封。

所述外筒内部还设置由用来限制活塞上行的锁紧装置。

所述缸套与上接头之间还设置调节环，所述金属胶筒与下接头之间也设置有调节环。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用弹性金属和橡胶组合式胶筒，胶筒内有隔热材料，做到了金属耐高温和橡胶高弹性的有机结合。改变了以往针对裸眼封隔金属膨胀密封性能差,以及橡胶材料胶筒在注汽井使用寿命短的问题。

2、本发明采用自膨胀坐封方式，通过热膨胀材料在高温下产生的膨胀力作为胶筒坐封的动力，改变了以往采用的自封式记忆合金材料成本高，以及采用液压和机械坐封方式复杂的问题。

3、有效延长热采水平井裸眼封隔器使用寿命，降低生产成本，提高采收率，具有显著的经济效益和较大的推广应用空间。

附图说明

图1为本发明的自膨胀式热采裸眼金属封隔器的结构示意图。

图中：上接头1，调节环2，缸套3，活塞4，中心管5，外筒6，锁紧装置7，压环8，金属胶筒9,下接头10。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

根据图1，自膨胀式热采裸眼金属封隔器，包括中心管5以及中心管上下端分别连接的上接头1和下接头10，所述中心管外壁设置金属胶筒9以及对金属胶筒进行施力坐封的施力机构，所述金属胶筒9分为上中下三段设计，其中上、下段为圆柱筒设计，而中段为圆弧筒设计，中段圆弧筒内腔填充橡胶材料。

施力机构包括缸套3、活塞4、外筒6，所述外筒空套在中心管外部，外筒下端抵接在金属胶筒上端设置的压环8上，外筒上端连接缸套，所述缸套、外筒、压环、中心管之间形成缸腔，缸腔内设置活塞4，所述活塞上端与缸套之间的密闭空间设置热膨胀固体材料，活塞的下端抵接在压环的上端面。外筒内部还设置由用来限制活塞上行的锁紧装置7。

金属胶筒本身由胶筒本体以及包裹在胶筒本体外部的金属层外壳构成。金属胶筒内壁设置有隔热层材料。所述缸套、活塞分别与中心管和外筒通过热密封材料进行密封。缸套与上接头之间还设置调节环2，金属胶筒与下接头之间也设置有调节环。

上接头1和下接头10上下分别连接套管，上接头1与调节环2相连，缸套3和活塞4通过丝扣连接在外筒6的两端，缸套3、活塞4分别与中心管5和外筒6通过热密封材料进行密封，缸套3和活塞4之间的密闭空间里装有热膨胀固体。在热采进行注汽时，井下温度不断地升高，当温度升高到气化点时，热膨胀固体气化，所产生的膨胀力推动活塞4下行，推动挤压下端的压环8，压环接着挤压金属胶筒9，金属胶筒9的中间段外部设计为弧形,内部设计为向内侧旋转90度后的“W”形结构，弧形中间段内腔填有橡胶材料。压环挤压时，由于胶筒端部没有压缩空间，使得胶筒的中间段部位受到压缩，带有金属薄壁的橡胶压缩变形，从而完成胶筒的坐封。装有橡胶材料的中间段部位具备良好的弹性，提高了裸眼封隔的可靠性，金属胶筒9中间部位的弧形腔填充橡胶材料的结构保证了坐封过程中受力的均匀，金属胶筒9内壁的隔热层保证了橡胶材料不会因注汽高温而碳化失效。外筒6上装有锁紧装置7，锁紧装置7通过锁块完成对活塞4的锁紧功能。金属胶筒9完成坐封的同时活塞4也被锁住，一直保持对胶筒的压缩状态，从而实现此封隔器的永久坐封。

综上所述，本发明所设计的自膨胀式热采裸眼金属封隔器首先是通过在金属胶筒的内壁设置隔热层，在中间部位的内部充填橡胶，以提高热采封隔器的密封性能和使用寿命。其次，采用自膨胀方式进行坐封，通过热膨胀材料遇热产生的膨胀力推动活塞压缩胶筒坐封，坐封方式简单安全可靠，克服了现有封隔器结构复杂，尺寸较长，坐封方式繁琐的不足。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (1)

1.自膨胀式热采裸眼金属封隔器，包括中心管以及中心管上下端分别连接的上接头和下接头，其特征在于，所述中心管外壁设置金属胶筒以及对金属胶筒进行施力坐封的施力机构，所述金属胶筒分为上中下三段设计，其中上、下段为圆柱筒设计，而中段为圆弧筒设计，中段圆弧筒内腔填充橡胶材料；所述金属胶筒本身由胶筒本体以及包裹在胶筒本体外部的金属层外壳构成，所述中段圆弧筒的外壁设计为圆弧状，内壁则设计成向内侧旋转90度后的W形状；所述金属胶筒内壁设置有隔热层材料；

所述施力机构包括缸套、活塞、外筒，所述外筒空套在中心管外部，外筒下端抵接在金属胶筒上端设置的压环上，外筒上端连接缸套，所述缸套、外筒、压环、中心管之间形成缸腔，缸腔内设置活塞，所述活塞上端与缸套之间的密闭空间设置热膨胀固体材料，活塞的下端抵接在压环的上端面；所述缸套、活塞分别与中心管和外筒通过热密封材料进行密封，所述外筒内部还设置有用来限制活塞上行的锁紧装置，所述缸套与上接头之间还设置调节环，所述金属胶筒与下接头之间也设置有调节环。