CN107489395B - 井下智控式扩张封隔器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下智控式扩张封隔器，包括上接头和下接头，所述上接头固定连接有智控板(15)，封上主体(33)的一侧设有分别与智控板(15)连接的内腔压力计(47)、封上压力计(54)和管内压力计(55)，封上主体(33)内设有电动开关，控制胶筒内腔的进液与出液，封隔器内穿钢管电缆，两端伸出的钢管电缆设有锁紧和密封机构。该发明利用穿越电缆解决了自身的电源和数据传输问题，地面控制系统能控制封隔器座封和解封，及时采集上传扩张胶筒的内腔、地层和管内压力数据，简化了封隔器验封工序，提高了其它井下参数录取的准确性，将停注时层间防窜压差提高到15MPa以上，解决了采油井内的层间干扰，降低了井下事故的发生。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采机械技术领域，尤其是一种井下智控式扩张封隔器。
背景技术
目前，油田的分层注水、分层采油等工艺正朝着智能化方向发展，对产油量、地层压力、分层流量和温度等参数进行更精确的实时监测，可做出定量的精细分析，提高油田的开采水平。该工艺需在管柱及井下工具上置电缆，或采用无缆方式，将这些数据上传至地面；现配套的封隔器只进行了简单的结构改进即封隔器实现了电缆穿越，而封隔器自身的工作状况却不能检测上传，还需通过其他方式来验证，不能及时掌握地层封隔情况，影响了其他上传参数的真实性，即增加了生产成本，又与现有智能技术不配套。如专利：多功能扩张式封隔器(申请号201020274516.2)，其目的在于解决常规扩张式封隔器注水过程中由于停注或压力波动造成油管卸压解封的问题；并具有洗井、反憋压解封等功能。如专利：一种电缆穿越封隔器(申请号201520178905.8)，其目的是提供一种电缆穿越封隔器，实现井口控制系统与井下测调工具信号传输。上述两专利都有一共同特性：无法将封隔器自身的工作效果及状态参数及时采集上传。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井下智控式扩张封隔器，具有降低测试成本和井下参数录取准确性高的优点，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种井下智控式扩张封隔器，包括上接头1和下接头46，所述上接头1固定连接有智控板15，所述智控板15一端与上钢管电缆2连接、另一端与下钢管电缆53，上接头1与活塞头7螺纹密封连接，所述活塞头7与仓外壳11配合密封，所述仓外壳11与止转销8螺纹连接，所述活塞头7的偏空内穿有上钢管电缆2，所述上钢管电缆2的两端连接有密封压帽3，所述密封压帽3压紧锁环6与上钢管电缆2锁紧，所述上接头1与封上主体33螺纹密封连接，所述封上主体33的一侧设有低速电机12，低速电机12的连接线121与智控板15连接，所述低速电机12与动力套18通过驱动键16连接，所述动力套18的下端与轴阀22的上端插接，所述封上主体33的偏孔内依次放置有上弹簧25和活动套24，所述封上主体33与止动外套17螺纹连接，所述止动外套17的下端与丝套26插接，所述丝套26开设有出水口261，所述丝套26内置中弹簧27，所述封上主体33的一侧设有分别与智控板15连接的内腔压力计47、封上压力计54和管内压力计55，还包括所述封上主体(33)内的径向、轴向导压孔。
进一步地，所述封上主体33与内中管35螺纹连接，所述封上主体33与下接头46螺纹连接，所述封上主体33内中径与封中管38的上端螺纹连接，所述封上主体33与上护套39螺纹连接，上护套39的下侧设有扩张胶筒40，所述扩张胶筒40与下护套41螺纹连接，所述下护套41与下活塞43连接，所述下活塞43的下侧设置有护帽44，所述下接头46前端设有至少一个过线槽。
进一步地，下钢管电缆53经内中管35与封中管38的环空和下接头46上的过线槽伸出体外。
进一步地，所述轴阀22的一侧设置有限位环21，所述轴阀22与丝套26旋合，所述轴阀22的一侧设置有嘴座29；轴阀22包括下阀口221和外环软密封，所述嘴座(29)包括嘴座阀口291和嘴座内环面292。
进一步地，所述智控板15、内腔压力计47、封上压力计54、管内压力计55设置在所述扩张胶筒40及封上主体33的一侧的控制仓内。
进一步地，所述转轴(48)的一侧设置有嘴阀座(49)；嘴阀座(49)包括阀球(50)、下弹簧51、支座52和外环软密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
该发明井下智控式扩张封隔器，利用穿越电缆解决了自身的电源和数据传输问题，地面控制系统能控制封隔器座封和解封，及时采集上传扩张胶筒的内腔、地层和管内压力数据，简化了封隔器验封工序，节约测试成本，提高了其它井下参数录取的准确性，将停注时层间防窜压差提高到15MPa以上，解决了采油井内的层间干扰，有效的遏制了地层的出砂量，减缓了地层坍塌、套管变形和管柱砂埋等问题的发生，降低了井下事故的发生。
附图说明
图1为本发明的封隔器结构示意图；
图2为本发明的C示意图；
图3为本发明的B-B剖视图；
图4为本发明的A-A展开图；
图5为本发明的电液开关示意图。
图中：1上接头、2上钢管电缆、3密封压帽、4第一密封圈、5第二密封圈、6锁环、7活塞头、8止转销、9第三密封圈、10第四密封圈、11仓外壳、12低速电机、121连接线、13螺栓、14环套、15智控板、16驱动键、17止动外套、18动力套、19第五密封圈、20第六密封圈、21限位环、22轴阀、221下阀口、222螺纹、23螺钉、24活动套、25上弹簧、26丝套、261出水口、27中弹簧、28第七密封圈、29嘴座、291嘴座阀口、292嘴座内环面、30第八密封圈、31第九密封圈、32第十密封圈、33封上主体、331径向进孔、332大导流孔、333小导流孔、334导压孔、335过线孔、336套导压孔、337套径向孔、338管导压孔、339管径向孔、34第十一密封圈、35内中管、36第十二密封圈、37第十三密封圈、38封中管、39上护套、40扩张胶筒、41下护套、42第十四密封圈、43下活塞、44护帽、45第十五密封圈、46下接头、47内腔压力计、471第一压力探头、472第一连接线、48转轴、481进出液孔、49嘴阀座、50阀球、51下弹簧、52支座、521中孔、53下钢管电缆、54封上压力计、541第二压力探头、542第二连接线、55管内压力计、551第三压力探头、552第三连接线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1-4，本发明实施例中，一种井下智控式扩张封隔器，包括上接头1和下接头46，上接头1固定连接有智控板15，智控板15与第一连接线472、第二连接线542、第三连接线552、电动开关连接线121、上钢管电缆2和下钢管电缆53等无缺陷连接，上接头1与活塞头7螺纹密封连接，活塞头7与封上主体33螺纹密封连接，活塞头7上设有第三密封圈9和第四密封圈10，活塞头7与仓外壳11配合密封，仓外壳11与止转销8螺纹连接，止转销8与活塞头7销接，活塞头7的偏空内穿有上钢管电缆2，上钢管电缆2的两端连接有密封压帽3，密封压帽3上设有第一密封圈4，上钢管电缆2上套设有第二密封圈5，密封压帽3压紧锁环6与上钢管电缆2锁紧，上接头1与封上主体33螺纹密封连接，仓外壳11的一侧设有低速电机12，低速电机12上连接有电动开关连接线121，低速电机12与动力套18通过驱动键16连接，动力套18的下端与轴阀22的上端插接，轴阀22在低速电机12驱动下运行时，下阀口221与嘴座阀口291接触即硬密封，轴阀22下端的第七密封圈28与嘴座内环面292接触时即配合密封，座封，地面发开启指令，轴阀22在低速电机12驱动上行阀开启，从油管内加压，动力液经径向进孔331、大导流孔332和小导流孔333进入扩张胶筒40的内腔，地面发关闭指令，封闭通道形成封闭压力腔，在封隔器主体内植入电动开关和压力传感元件、在封隔器主体的上端设置一控制仓，控制仓由上接头1、密封压帽3、活塞头7、止转销8、仓外壳11、封上主体33和密封圈等有序组合构成，在仓内安置智控板15、低速电机12、内腔压力计47、封上压力计54、管内压力计55和电源等电控元件，控制仓的两端设有通讯电缆，上端的电缆与智能工具连接或连接到井口，下端的电缆与智能工具连接，完成供电、获取电源和数据传输，在地面即控制扩张式封隔器的座封、解封和性能检测等，降低测试成本，保证了井下参数录取的准确性，解决了扩张式封隔器在下井过程中胶筒中途座封、座封后自锁和洗井解封的问题，与配水工具配套使用时，配水器携水嘴下井，解决多个井下智能工具的数据与封隔器自检数据共享及传输问题；轴阀22设置为软硬组合密封、延长了使用寿命，增加了密封的可靠性，解决了常规封隔工具承受层间压差小且不稳定等问题，使停注时层间防窜压差从现有的2MPa以内，提高到15MPa以上，动力套18上设有第五密封圈19，轴阀22的一侧设置有限位环21，限位环21采用螺钉23固定，轴阀22套设有第七密封圈28与丝套26旋合，轴阀22的一侧设置有嘴座29，嘴座29上设有第八密封圈30，轴阀22包括下阀口221和螺纹222，嘴座29包括嘴座阀口291和嘴座内环面292，低速电机12套有环套14采用螺栓13固定在封上主体33上，封上主体33的偏孔内依次放置有上弹簧25和活动套24，封上主体33与止动外套17螺纹连接，止动外套17内置动力套18，止动外套17上设有第六密封圈20，止动外套17的下端与丝套26插接，丝套26开设有出水口261，丝套26内置中弹簧27，封上主体33上设有第九密封圈31和第十密封圈32，封上主体33与内中管35螺纹连接，内中管35上设有第十一密封圈34和第十五密封圈45，封上主体33与下接头46螺纹连接，封上主体33内中经与封中管38的上端螺纹连接，封中管38端部设置第十二密封圈36密封，封上主体33与上护套39螺纹连接，上护套39端部设置第十三密封圈37密封，上护套39的一侧设有扩张胶筒40，封中管38与扩张胶筒40形成一密闭的空间，扩张胶筒40与下护套41螺纹连接，下护套41与下活塞43连接，下活塞43与下护套41的连接面设置有第十四密封圈42，下活塞43的一侧设置有护帽44，封上主体33包括径向进孔331、大导流孔332、小导流孔333、导压孔334、过线孔335、套导压孔336、套径向孔337、管导压孔228和管径向孔339，封上主体33内设置多个与中轴线平行的水道、与中轴线垂直的径向孔，第一压力探头471经导压孔334采集扩张胶筒40的内腔压力数据，第二压力探头541经套导压孔336和套径向孔337采集封上地层压力；第三压力探头551经管导压孔338和管径向孔339采集管内注入压力，导压孔334连接有内腔压力计47、封上压力计54和管内压力计55，内腔压力计47包括第一压力探头471和第一连接线472，封上压力计54包括第二压力探头541和第二连接线542，管内压力计55包括第三压力探头551和第三连接线552，过线孔335内穿下钢管电缆53，在封隔器的主体内植入电动开关用于控制封隔器的座封与解封，压力传感元件采集封隔器胶筒内腔、油管内和油套压力，用于诊断封隔情况，控制仓用于安置微型控制线路板、内腔压力计47、封上压力计54、管内压力计55、低速电机12和电源等，保证电气元件与高压介质隔离，座封，电动开关开启，从油管内加压，动力液经径向进孔331、大导流孔332、小导流孔333进入扩张胶筒40的内腔使胶筒膨胀，电动开关关闭，扩张胶筒40的内腔形成一封闭腔，内压保持自锁；洗井解封时：电动开关开启，扩张胶筒40的内腔与油管内联通，井口油管卸压即封隔器解封；控制仓内的内腔压力计47、封上压力计54和管内压力计55实时采集或存储扩张胶筒40的内腔压力、油管内压和封上地层压力数据，经上钢管电缆2等上传到地面控制系统，通过分析、对比内腔压力的变化情况及时诊断封隔器的封隔状态；下钢管电缆53保证下端电控工具的通讯及供电正常,该发明井下智控式扩张封隔器，利用穿越电缆解决了自身的电源和数据传输问题，地面控制系统能控制封隔器座封和解封，及时采集上传扩张胶筒40的内腔、地层和管内压力数据，简化了封隔器验封工序，节约测试成本，提高了其它井下参数录取的准确性，将停注时层间防窜压差提高到15MPa以上，解决了采油井内的层间干扰，有效的遏制了地层的出砂量，减缓了地层坍塌、套管变形和管柱砂埋等问题的发生，降低了井下事故的发生。
操作过程：用油管与其它工具连接依次下入井中，各工具的电缆无缺陷连接，并连出井口与地面控制系统连接，保持供电及通讯正常；下井时：电动开关处于关闭状态，使封中管38与扩张胶筒40等形成的密闭空间不进液，保证其不座封；座封，地面发开启指令，电动开关开启，从油管内加压，动力液进入扩张胶筒40的内腔，封隔器座封；地面再发关闭指令，电动开关关闭，扩张胶筒40的内腔形成一封闭腔，始终保持座封；洗井解封时，地面再发开启指令，电动开关开启，扩张胶筒40的内腔与油管内联通，井口油管卸压即封隔器解封，控制仓内的内腔压力计47，实时采集或存储扩张胶筒40的内腔压力数据，由上钢管电缆2等上传到地面控制系统，通过分析、对比内腔压力的变化情况及时诊断封隔器的封隔状态，下钢管电缆53与下端电控工具的电缆相连，保持通讯或供电。
实施例二
请参阅图5，动力套18的下端与转轴48的上端插接，转轴48上设有进出液孔481，转轴48的一侧设置有嘴阀座49，嘴阀座49上设有阀球50，阀球50通过下弹簧51连接在支座52上，支座52开设有中孔521。
操作过程：用油管与其它工具连接依次下入井中，各工具的电缆无缺陷连接，并连出井口与地面控制系统连接，保持供电及通讯正常；下井时，电动开关处于收缩状态，嘴阀座49内置阀球50在下弹簧51的作用下始终关闭，若油套与管内形成压差力大于下弹簧51的弹力时封隔器座封，地面发电动开关伸出指令，使球阀处于开启状态，套管加液油套平衡，封隔器解封，座封，地面发开启指令，电动开关处于收缩状态，从油管内加压，动力液进入扩张胶筒40的内腔，封隔器座封；停止加压，嘴阀座49内置阀球50在下弹簧51的作用下迅速关闭，扩张胶筒40的内腔形成一封闭腔，始终保持座封状态；洗井解封时，地面发电动开关伸出指令、扩张胶筒40的内腔与油管内联通，井口油管卸压即封隔器解封，控制仓内的内腔压力计47，实时采集或存储扩张胶筒40的内腔压力数据，由上钢管电缆2等上传到地面控制系统，通过分析、对比内腔压力的变化情况及时诊断封隔器的封隔状态，下钢管电缆53与下端电控工具的电缆相连，保持通讯或供电。
综上所述：该发明井下智控式扩张封隔器，利用穿越电缆解决了自身的电源和数据传输问题，地面控制系统能控制封隔器座封和解封，及时采集上传扩张胶筒40的内腔、地层和管内压力数据，简化了封隔器验封工序，节约测试成本，提高了其它井下参数录取的准确性，将停注时层间防窜压差提高到15MPa以上，解决了采油井内的层间干扰，有效的遏制了地层的出砂量，减缓了地层坍塌、套管变形和管柱砂埋等问题的发生，降低了井下事故的发生。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (3)
1.一种井下智控式扩张封隔器，包括上接头(1)和下接头(46)，其特征在于：所述上接头(1)固定连接有智控板(15)，所述智控板(15)的一端与上钢管电缆(2)连接，智控板(15)的另一端与下钢管电缆(53)连接，上接头(1)与活塞头(7)螺纹密封连接，所述活塞头(7)与仓外壳(11)配合密封，所述仓外壳(11)与止转销(8)螺纹连接，所述活塞头(7)的偏空内穿有上钢管电缆(2)，所述上钢管电缆(2)的两端连接有密封压帽(3)，所述密封压帽(3)压紧锁环(6)与上钢管电缆(2)锁紧，所述上接头(1)与封上主体(33)螺纹密封连接，所述封上主体(33)的一侧设有低速电机(12)，低速电机(12)的连接线(121)与智控板(15)连接，所述低速电机(12)与动力套(18)通过驱动键(16)连接，所述动力套(18)的下端与轴阀(22)的上端插接，所述封上主体(33)的偏孔内依次放置有上弹簧(25)和活动套(24)，所述封上主体(33)与止动外套(17)螺纹连接，所述止动外套(17)的下端与丝套(26)插接，所述丝套(26)开设有出水口(261)，所述丝套(26)内置中弹簧(27)，所述封上主体(33)的一侧设有分别与智控板(15)连接的内腔压力计(47)、封上压力计(54)和管内压力计(55)，还包括所述封上主体(33)内的径向导压孔和轴向导压孔。
2.根据权利要求1所述的一种井下智控式扩张封隔器，其特征在于：下钢管电缆(53)经内中管(35)与封中管(38)的环空和下接头(46)上的过线槽伸出体外。
3.根据权利要求1所述的一种井下智控式扩张封隔器，其特征在于：所述轴阀(22)的一侧设置有限位环(21)，所述轴阀(22)与丝套(26)旋合，所述轴阀(22)的另一侧设置有嘴座(29)；轴阀(22)包括下阀口(221)和外环软密封，所述嘴座(29)包括嘴座阀口(291)和嘴座内环面(292)。
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