CN106593348A - 一种辅助增压注蒸汽封隔器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及稠油井开采技术领域，特别涉及一种辅助增压注蒸汽封隔器。该装置的中心管上连接有封挡体，在中心管上端外凸台和封挡体之间安装有膨胀体，膨胀体外侧套设有胀锁环，夹层管置于封挡体下端并套装在中心管上，夹层管上端外侧丝扣连接提拉限位环，夹层管和提拉限位环通过解封剪钉固定在中心管上，夹层管侧壁安装槽内安装锁块。本发明实现了在注蒸汽高温高压环境下不随温度的变化、注蒸汽管柱伸缩而上下滑动，避免封隔器密封筒受损坏，密封效果好，油套环空密封强度大，能够在对注蒸汽管柱摩擦阻力大的大斜度井或水平井中使用。
Description
技术领域：
本发明涉及稠油井开采技术领域，特别涉及一种辅助增压注蒸汽封隔器。
背景技术：
在石油生产领域，注蒸汽封隔器是稠油开发中蒸汽吞吐、蒸汽驱、SAGD、火烧油层以及注蒸汽辅助热采配套工艺技术中不可缺少的井下工具，其质量的好坏直接影响稠油开发工艺措施的成败。经现场调研，绝大多数注蒸汽封隔器油套环空密封效果不好，主要有两大原因：首先非金属密封件材料随温度升高分子间距离逐渐增大，相互吸引力逐渐减弱，致使材料抗拉强度减弱，尤其在高温环境下材料抗拉强度迅速减弱，以致在高压力条件下密封件遭到破坏；其次是多数注蒸汽封隔器本身不带锚定结构，由于井内注蒸汽管柱在温度大幅波动情况下伸长或缩短导致注蒸汽封隔器密封件上下滑动与套管内壁摩擦而破坏。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是提供一种辅助增压注蒸汽封隔器，该装置实现了在注蒸汽高温高压环境下不随温度的变化、注蒸汽管柱伸缩而上下滑动，避免封隔器密封筒受损坏，密封效果好，油套环空密封强度大，能够在对注蒸汽管柱摩擦阻力大的大斜度井或水平井中使用。克服了现有注蒸汽封隔器在注蒸汽高温高压环境下随注蒸汽管柱伸缩而上下滑动，密封筒易受损坏，密封效果差，密封强度小的不足。
本发明所采取的技术方案是：一种辅助增压注蒸汽封隔器，包括中心管和下接头，中心管下端连接下接头；中心管上连接有封挡体，在中心管上端外凸台和封挡体之间安装有膨胀体，膨胀体外侧套设有胀锁环，夹层管置于封挡体下端并套装在中心管上，夹层管上端外侧丝扣连接提拉限位环，夹层管和提拉限位环通过解封剪钉固定在中心管上，夹层管侧壁安装槽内安装锁块，锁槽体外侧连接卡瓦座，锁槽体和卡瓦座通过锁块锁定在夹层管上，卡瓦座外侧丝扣连接提拉体，提拉体上端内台阶能够挂接在中心管上端外凸台上，提拉体内壁与胀锁环外壁接触时能够锁定，卡瓦座上安装有卡瓦，卡瓦下端凸起端焊接有分瓣托环，卡瓦下端设有锥体，锥体下端与密封筒相连接，密封筒下端与内缸套上端相连接，内缸套套装在夹层管外侧，内缸套仅能够相对夹层管上移，内缸套外侧套装有外缸套，外缸套上端内壁以丝扣套设在内缸套上端外壁并焊接密封，内缸套、外缸套和夹层管形成遇热膨胀液体腔，遇热膨胀液体腔内装有遇热膨胀液体，外缸套上端面开有注液孔并通过锥形塞密封焊接，夹层管下端与中心管之间通过密封机构密封，夹层管下端与连接体相连接，连接体通过锁栓锁定在下接头上，压栓套压住锁栓并通过防座封剪钉固定在连接体上，压栓套上端与外缸套相连接，连接体下端连接搪套。
卡瓦座下端内侧连接覆盖套。
胀锁环外壁带有锁紧齿，提拉体内壁设计有与胀锁环外壁锁紧齿相匹配的锁紧齿。
锥体下端与密封筒通过梯形扣相连接，密封筒下端与内缸套上端通过梯形扣相连接。
分瓣托环与卡瓦数量相同，分瓣托环在锥体外圆环槽里对接成圆环，分瓣托环能够随卡瓦向外扩张而扩张。
夹层管外侧依次套装挡环和自锁环，内缸套套装在夹层管外侧并通过挡环限位，内缸套下端内壁上设计有与自锁环外壁上锁紧齿相匹配的锁紧齿。
遇热膨胀液体为乙醇或正辛烷。
密封机构包括膨胀石墨密封环和压环，夹层管与中心管之间安装膨胀石墨密封环，夹层管下端内壁丝扣连接压环，压环套装在中心管上，夹层管带动压环将膨胀石墨密封环挤压实现膨胀石墨密封环密封夹层管与中心管之间间隙。
提拉体和搪套的外径大于其它部件外径。
本发明的有益效果是：本发明在注蒸汽高温高压环境下不随温度的变化、注蒸汽管柱伸缩而上下滑动，避免封隔器密封筒受损坏，密封效果好，油套环空密封强度大，能够在对注蒸汽管柱摩擦阻力大的大斜度井或水平井中使用。
附图说明：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中M处提拉体与胀锁环分离状态示意图。
图3为图1中M处提拉体与胀锁环接触状态示意图。
图4为图1中N处辅助增压注蒸汽封隔器未被座封时与注蒸汽井套管内壁位置状态示意图。
图5为图1中N处辅助增压注蒸汽封隔器完全座封时与注蒸汽井套管内壁位置状态示意图。
具体实施方式：
如图1所示，一种辅助增压注蒸汽封隔器，包括中心管1和下接头29，中心管1下端连接下接头29；中心管1上连接有封挡体4，在中心管1上端外凸台和封挡体4之间安装有膨胀体2，膨胀体2外侧套设有胀锁环3，夹层管8置于封挡体4下端并套装在中心管1上，夹层管8上端外侧丝扣连接提拉限位环7，夹层管8和提拉限位环7通过解封剪钉6固定在中心管1上，夹层管8侧壁安装槽内安装锁块10，锁槽体9外侧连接卡瓦座11，锁槽体9和卡瓦座11通过锁块10锁定在夹层管8上，卡瓦座11外侧丝扣连接提拉体5，提拉体5上端内台阶能够挂接在中心管1上端外凸台上，提拉体5内壁与胀锁环3外壁接触时能够锁定，卡瓦座11上安装有卡瓦13，卡瓦13下端凸起端焊接有分瓣托环14，卡瓦13下端设有锥体15，锥体15下端与密封筒16相连接，密封筒16下端与内缸套18上端相连接，内缸套18套装在夹层管8外侧，内缸套18仅能够相对夹层管8上移，内缸套18外侧套装有外缸套21，外缸套21上端内壁以丝扣套设在内缸套18上端外壁并焊接密封，内缸套18、外缸套21和夹层管8形成遇热膨胀液体腔，遇热膨胀液体腔内装有遇热膨胀液体，外缸套21上端面开有注液孔并通过锥形塞17密封焊接，夹层管8下端与中心管1之间通过密封机构密封，夹层管8下端与连接体24相连接，连接体24通过锁栓27锁定在下接头29上，压栓套25压住锁栓27并通过防座封剪钉26固定在连接体24上，压栓套25上端与外缸套21相连接，连接体24下端连接搪套28。
卡瓦座11下端内侧连接覆盖套12。
胀锁环3外壁带有锁紧齿，提拉体5内壁设计有与胀锁环3外壁锁紧齿相匹配的锁紧齿。
锥体15下端与密封筒16通过梯形扣相连接，密封筒16下端与内缸套18上端通过梯形扣相连接。密封筒16与两端部件以梯形扣连接，增强抗翻转能力，提高辅助增压注蒸汽封隔器耐上下压强度。
分瓣托环14与卡瓦13数量相同，分瓣托环14在锥体15外圆环槽里对接成圆环，分瓣托环14能够随卡瓦13向外扩张而扩张。
夹层管8外侧依次套装挡环19和自锁环20，内缸套18套装在夹层管8外侧并通过挡环19限位，内缸套18下端内壁上设计有与自锁环20外壁上锁紧齿相匹配的锁紧齿。
遇热膨胀液体为乙醇或正辛烷。
密封机构包括膨胀石墨密封环22和压环23，夹层管8与中心管1之间安装膨胀石墨密封环22，夹层管8下端内壁丝扣连接压环23，压环23套装在中心管1上，夹层管8带动压环23将膨胀石墨密封环22挤压实现膨胀石墨密封环22密封夹层管8与中心管1之间间隙。
提拉体5和搪套28的外径大于其它部件外径。
使用时，用注蒸汽管柱(隔热油管)连接辅助增压注蒸汽封隔器下入注蒸汽井中。下井过程避免不了摩擦、遇阻或卡在套管内壁缩径、损坏之处，需要上提下放注蒸汽管柱。提拉体5和搪套28外径大于其它元件外径，除具有使辅助增压注蒸汽封隔器在井中扶正居中作用外，还具有将其所受的摩擦力和卡阻力通过与其相连的元件传递给中心管1，中心管1与注蒸汽管柱连接，达到辅助增压注蒸汽封隔器所受阻力由注蒸汽管柱承担，对其它元件和结构具有保护作用。
到达目的地后安装注汽井口和连接地面管线，由地面蒸汽锅炉向井内注蒸汽管柱注入高温蒸汽，当高温蒸汽不断流过辅助增压注蒸汽封隔器中心管1时，各个部件都逐渐升温。膨胀体2受热膨胀，鼓动胀锁环3外壁锁紧齿和提拉体5内壁锁紧齿相互咬合。当其温度小于180摄氏度时胀锁环3外壁锁紧齿和提拉体5内壁锁紧齿处于分离状态(如图2所示)，温度大于200摄氏度时胀锁环3外壁锁紧齿和提拉体5内壁锁紧齿处于咬合状态(如图3所示)。
内缸套18、外缸套21和夹层管8形成的环形遇热膨胀液体腔中的遇热膨胀液体开始随温度升高而膨胀，腔内膨胀压力促使内缸套18、外缸套21和压栓套25产生沿夹层管8外缘向上移动趋势，当腔内膨胀压力没达到剪断防座封剪钉26时，辅助增压注蒸汽封隔器未被座封，此时与注蒸汽井套管内壁位置状态分离(如图4所示)；当腔内膨胀压力达到剪断防座封剪钉26时，推动内缸套18、外缸套21、压栓套25以及密封筒16、锥体15沿夹层管8外缘向上移动，由于卡瓦座11和锁槽体9被锁块10固定在夹层管8上，因而下端焊有分瓣托环14的卡瓦13在锥体15上移过程中沿着卡瓦座11和锥体15斜面上的斜槽向外扩张，直至卡瓦13卡在注蒸汽井套管内壁上，进而继续挤压密封筒16，直到与注蒸汽井套管内壁完全密封(如图5所示)；内缸套18向上移动时其内壁锁紧齿与固定在夹层管8外壁的自锁环20外壁锁紧齿咬合实行自锁；以上动作完成即为辅助增压注蒸汽封隔器完全座封。
当正常工作时，来自辅助增压注蒸汽封隔器下油套环空压力作用在密封筒16上，而密封筒16被随卡瓦13向外扩张的圆环形分瓣托环14支撑着，此处的分瓣托环14弥补非金属材料的密封筒16在高温高压环境下耐压强度迅速减弱而遭到破坏的缺陷，同时提高密封筒16耐下压强度。来自辅助增压注蒸汽封隔器上油套环空压力经由密封筒16和与密封筒16依次相连的内缸套18、自锁环20、夹层管8传递给固定在中心管1上的解封剪钉6，同时也通过与夹层管8依次相连的锁块10、锁槽体9、卡瓦座11以及提拉体5、胀锁环3、封挡体4传递给中心管1，减轻了决定着承受上油套环空压力大小的解封剪钉6承受的载荷；实际工作中解封剪钉6的剪切力不宜过大，防止该工具解封打捞困难，因此该结构间接地提高了耐上压强度。
解封打捞时，注蒸汽动作停止，井下温度逐渐下降，当井内温度小于180摄氏度时，胀锁环3外壁锁紧齿和提拉体5内壁锁紧齿处于分离状态(如图2所示)，锁栓27不在已上移的压栓套25内壁下，给中心管1施加一定载荷剪断解封剪钉6上提。上提过程中相继发生锁栓27向外被挤出下接头29外壁带倒角的圆周槽；中心管1上部外凸台挂上提拉体5上端内台阶，带动与提拉体5相连的卡瓦座11、锁槽体9向上移动，直至锁槽体9内壁凸台挂上提拉限位环7，锁块10在夹层管8上的圆周矩形槽里向内被挤出由锁槽体9和卡瓦座11共同形成的凹槽，同时与卡瓦座11内壁相连的覆盖套12上移覆盖住夹层管8上的锁块10安装槽，防止上提过程中锁块10向外滑落掉入封隔器与注蒸汽井套管内壁之间卡井；卡瓦13随着卡瓦座11上移而向内收缩，脱离注蒸汽井套管内壁；密封筒16在与其依次相连的元件上移带动下向内收缩，甚至恢复原状；解封动作完成，继续上提注蒸汽管柱即可打捞出辅助增压注蒸汽封隔器。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种辅助增压注蒸汽封隔器，包括中心管(1)和下接头(29)，中心管(1)下端连接下接头(29)；其特征在于：中心管(1)上连接有封挡体(4)，在中心管(1)上端外凸台和封挡体(4)之间安装有膨胀体(2)，膨胀体(2)外侧套设有胀锁环(3)，夹层管(8)置于封挡体(4)下端并套装在中心管(1)上，夹层管(8)上端外侧丝扣连接提拉限位环(7)，夹层管(8)和提拉限位环(7)通过解封剪钉(6)固定在中心管(1)上，夹层管(8)侧壁安装槽内安装锁块(10)，锁槽体(9)外侧连接卡瓦座(11)，锁槽体(9)和卡瓦座(11)通过锁块(10)锁定在夹层管(8)上，卡瓦座(11)外侧丝扣连接提拉体(5)，提拉体(5)上端内台阶能够挂接在中心管(1)上端外凸台上，提拉体(5)内壁与胀锁环(3)外壁接触时能够锁定，卡瓦座(11)上安装有卡瓦(13)，卡瓦(13)下端凸起端焊接有分瓣托环(14)，卡瓦(13)下端设有锥体(15)，锥体(15)下端与密封筒(16)相连接，密封筒(16)下端与内缸套(18)上端相连接，内缸套(18)套装在夹层管(8)外侧，内缸套(18)仅能够相对夹层管(8)上移，内缸套(18)外侧套装有外缸套(21)，外缸套(21)上端内壁以丝扣套设在内缸套(18)上端外壁并焊接密封，内缸套(18)、外缸套(21)和夹层管(8)形成遇热膨胀液体腔，遇热膨胀液体腔内装有遇热膨胀液体，外缸套(21)上端面开有注液孔并通过锥形塞(17)密封焊接，夹层管(8)下端与中心管(1)之间通过密封机构密封，夹层管(8)下端与连接体(24)相连接，连接体(24)通过锁栓(27)锁定在下接头(29)上，压栓套(25)压住锁栓(27)并通过防座封剪钉(26)固定在连接体(24)上，压栓套(25)上端与外缸套(21)相连接，连接体(24)下端连接搪套(28)。
2.按照权利要求1所述的辅助增压注蒸汽封隔器，其特征在于：所述卡瓦座(11)下端内侧连接覆盖套(12)。
3.按照权利要求1所述的辅助增压注蒸汽封隔器，其特征在于：所述胀锁环(3)外壁带有锁紧齿，提拉体(5)内壁设计有与胀锁环(3)外壁锁紧齿相匹配的锁紧齿。
4.按照权利要求1所述的辅助增压注蒸汽封隔器，其特征在于：所述锥体(15)下端与密封筒(16)通过梯形扣相连接，密封筒(16)下端与内缸套(18)上端通过梯形扣相连接。
5.按照权利要求1所述的辅助增压注蒸汽封隔器，其特征在于：所述分瓣托环(14)与卡瓦(13)数量相同，分瓣托环(14)在锥体(15)外圆环槽里对接成圆环，分瓣托环(14)能够随卡瓦(13)向外扩张而扩张。
6.按照权利要求1所述的辅助增压注蒸汽封隔器，其特征在于：所述夹层管(8)外侧依次套装挡环(19)和自锁环(20)，内缸套(18)套装在夹层管(8)外侧并通过挡环(19)限位，内缸套(18)下端内壁上设计有与自锁环(20)外壁上锁紧齿相匹配的锁紧齿。
7.按照权利要求1所述的辅助增压注蒸汽封隔器，其特征在于：所述遇热膨胀液体为乙醇或正辛烷。
8.按照权利要求1所述的辅助增压注蒸汽封隔器，其特征在于：所述密封机构包括膨胀石墨密封环(22)和压环(23)，夹层管(8)与中心管(1)之间安装膨胀石墨密封环(22)，夹层管(8)下端内壁丝扣连接压环(23)，压环(23)套装在中心管(1)上，夹层管(8)带动压环(23)将膨胀石墨密封环(22)挤压实现膨胀石墨密封环(22)密封夹层管(8)与中心管(1)之间间隙。
9.按照权利要求1所述的辅助增压注蒸汽封隔器，其特征在于：所述提拉体(5)和搪套(28)的外径大于其它部件外径。
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2017
- 2017-02-08 CN CN201710069270.1A patent/CN106593348B/zh active Active
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