CN107859501B - 一种自膨胀卡封器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自膨胀卡封器，包括中心管、上固定箍、自膨胀胶筒、下固定箍和阀箍，所述中心管的顶端安装有接箍，中心管中间位置处的外表面包裹有玻璃纤维隔热层，所述玻璃纤维隔热层的外侧套接有自膨胀胶筒，自膨胀胶筒是采用氟橡胶与氟硅橡胶合成的复合材料，且在自膨胀胶筒中利用化学枝节法和物理共混法引入亲水和吸水基因分子。本发明由于自膨胀胶筒是采用氟橡胶与氟硅橡胶合成的复合材料，利用橡胶分子链中相关成分的浓度差产生的渗透压，使橡胶亲水基团吸收大量的油、水分子直至膨胀的极限，达到吸水平衡，又因为基团具有优异的保水性能，保证水分子在橡胶中不会析出，从而达到橡胶遇油遇水膨胀的特性，实现封隔的功能。

Description

一种自膨胀卡封器
技术领域
本发明涉及油田开采用辅助工具技术领域，具体为一种自膨胀卡封器。
背景技术
封隔器作为井下一种主要的分层工具，在油气井的分层开采中具有重要作用。传统的封隔器有支撑式、卡瓦式、皮碗式、水力扩张式、悬挂式等八种系列和多个种类，传统封隔器均是依赖外力，操作机械结构进行封隔器坐封，但是该类型封隔器在下井时，易出现砂卡、提前坐封等现象，风险高、可靠性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自膨胀卡封器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自膨胀卡封器，包括中心管、上固定箍、自膨胀胶筒、下固定箍和阀箍，所述中心管的顶端安装有接箍，中心管中间位置处的外表面包裹有玻璃纤维隔热层，所述玻璃纤维隔热层的外侧套接有自膨胀胶筒，自膨胀胶筒是采用氟橡胶与氟硅橡胶合成的复合材料，且在自膨胀胶筒中利用化学枝节法和物理共混法引入亲水和吸水基因分子，所述自膨胀胶筒上端的玻璃纤维隔热层外侧安装有上固定箍，自膨胀胶筒底端的玻璃纤维隔热层外侧安装有下固定箍，所述上固定箍和下固定箍内侧端的边缘处均匀设有弹性卡件，弹性卡件外表面的中间位置处设有卡槽，卡槽内安装有锁紧环，且锁紧环的厚度等于卡槽的深度，所述中心管的底端安装有阀箍，阀箍上安装有锁紧阀。
进一步的，所述玻璃纤维隔热层的高度等于上固定箍的高度与下固定箍的高度以及自膨胀胶筒高度之和。
进一步的，所述阀箍上方的中心管内部安装有过滤网。
进一步的，所述中心管的底端安装有短节，且短节的底端呈圆台状。
所述自膨胀胶筒包括以下重量份配比的原料：氟橡胶45-60份、氟硅橡胶30-40份、橡胶炭黑45-65份、偶氮二甲酰胺1-5份、氢氧化镁1-2份、松香季戊四醇脂3-9份、聚乙烯蜡3-7份、叔丁基过氧化二异丙苯1-5份。
本发明要解决的另一技术问题为提供一种自膨胀胶筒的制造方法，包括以下步骤：
1)取氟橡胶45-60份、氟硅橡胶30-40份、橡胶炭黑45-65份、偶氮二甲酰胺1-5份、氢氧化镁1-2份，送入到高温密炼机内，密炼时间为200s，密炼温度为90℃，制得混炼胶，备用；
2）取松香季戊四醇脂3-9份、聚乙烯蜡3-7份、叔丁基过氧化二异丙苯1-5份，依次投入到搅拌机内进行搅拌，搅拌时间设定为50min，制得混合均匀的混合物，备用；
3）将步骤2）制作得到的粉末加入到步骤1)制得的混炼胶中，并将高温密炼机的温度升高到110℃，然后保温100s，得到混合胶，将高温密炼机的温度升高到200℃，进行出胶后，在磨具中浇注，备用；
4）进行硫化处理后，静置，降至室温，制得自膨胀胶筒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由于采用特制的自膨胀胶筒，其通过氟橡胶与氟硅橡胶合成的复合材料，其具有耐油、耐水解、耐温、耐酸碱、耐化学药品的独特性，同时利用化学枝节法和物理共混法在橡胶中引入亲水、吸水基因分子，当自膨胀胶筒接触到油、水分子后，油、水分子通过橡胶中的毛细管道扩散到橡胶中，利用橡胶分子链中相关成分的浓度差产生的渗透压，使橡胶亲水基团吸收大量的油、水分子直至膨胀的极限，达到吸水平衡，又因为基团具有优异的保水性能，保证水分子在橡胶中不会析出，使橡胶的机械强度不会改变，从而达到橡胶遇油遇水膨胀的特性，实现封隔的功能，且区别与传统封隔器，避免了出现砂卡、提前坐封等现象，同时风险低、可靠性较高，通过在自膨胀胶筒的两端安装固定箍，且在固定箍上设置弹性卡件和锁紧环，提高了自膨胀胶筒固定的稳定性，避免脱落，实用性强，通过在中心管的底端安装带有锁紧阀的阀箍，便于分层下油、水的取样，使用方便。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的上固定箍结构示意图；
图3为本发明的下固定箍结构示意图。
图中：1-接箍；2-中心管；3-上固定箍；4-弹性卡件；5-玻璃纤维隔热层；6-自膨胀胶筒；7-锁紧环；8-下固定箍；9-阀箍；10-短节；11-锁紧阀；12-过滤网。
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1
请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种自膨胀卡封器，包括中心管2、上固定箍3、自膨胀胶筒6、下固定箍8和阀箍9，所述中心管2的顶端安装有接箍1，中心管2中间位置处的外表面包裹有玻璃纤维隔热层5，所述玻璃纤维隔热层5的外侧套接有自膨胀胶筒6，自膨胀胶筒6是采用氟橡胶与氟硅橡胶合成的复合材料，且在自膨胀胶筒6中利用化学枝节法和物理共混法引入亲水和吸水基因分子，所述自膨胀胶筒6上端的玻璃纤维隔热层5外侧安装有上固定箍3，自膨胀胶筒6底端的玻璃纤维隔热层5外侧安装有下固定箍8，玻璃纤维隔热层5的高度等于上固定箍3的高度与下固定箍8的高度以及自膨胀胶筒6高度之和，所述上固定箍3和下固定箍8内侧端的边缘处均匀设有弹性卡件4，弹性卡件4外表面的中间位置处设有卡槽，卡槽内安装有锁紧环7，且锁紧环7的厚度等于卡槽的深度，所述中心管2的底端安装有阀箍9，阀箍9上安装有锁紧阀11，阀箍9上方的中心管2内部安装有过滤网12，中心管2的底端安装有短节10，且短节10的底端呈圆台状。
所述自膨胀胶筒包括以下重量份配比的原料：氟橡胶45份、氟硅橡胶30份、橡胶炭黑45份、偶氮二甲酰胺1份、氢氧化镁1份、松香季戊四醇脂3份、聚乙烯蜡3份、叔丁基过氧化二异丙苯1份。
本发明要解决的另一技术问题为提供一种自膨胀胶筒的制造方法，包括以下步骤：
1)取氟橡胶45份、氟硅橡胶30份、橡胶炭黑45份、偶氮二甲酰胺1份、氢氧化镁1份，送入到高温密炼机内，密炼时间为200s，密炼温度为90℃，制得混炼胶，备用；
2）取松松香季戊四醇脂3份、聚乙烯蜡3份、叔丁基过氧化二异丙苯1份，依次投入到搅拌机内进行搅拌，搅拌时间设定为50min，制得混合均匀的混合物，备用；
3）将步骤2）制作得到的粉末加入到步骤1)制得的混炼胶中，并将高温密炼机的温度升高到110℃，然后保温100s，得到混合胶，将高温密炼机的温度升高到200℃，进行出胶后，在磨具中浇注，备用；
4）进行硫化处理后，静置，降至室温，制得自膨胀胶筒。
工作原理：当进行分段完井、封隔水层、分层注水、分层采油、裸眼井的固井和完井、智能完井、辅助固井和防砂等作业时，将卡封器固定在分层位置处，由于自膨胀胶筒6是采用氟橡胶与氟硅橡胶合成的复合材料，其具有耐油、耐水解、耐温、耐酸碱、耐化学药品的独特性，同时利用化学枝节法和物理共混法在橡胶中引入亲水、吸水基因分子，当自膨胀胶筒6接触到油、水分子后，油、水分子通过橡胶中的毛细管道扩散到橡胶中，利用橡胶分子链中相关成分的浓度差产生的渗透压，使橡胶亲水基团吸收大量的油、水分子直至膨胀的极限，达到吸水平衡，又因为基团具有优异的保水性能，保证水分子在橡胶中不会析出，使橡胶的机械强度不会改变，从而达到橡胶遇油遇水膨胀的特性，在自膨胀胶筒6膨胀的同时，玻璃纤维隔热层5会阻隔油、水中的热量传递至中心管2上，保证了中心管的使用寿命，当需要对分层下方空间进行取样时，可通过打开阀箍9上的锁紧阀11进行油、水的导出。
实施例2
请参阅图1-3，本发明提供的一种实施例：一种自膨胀卡封器，包括中心管2、上固定箍3、自膨胀胶筒6、下固定箍8和阀箍9，所述中心管2的顶端安装有接箍1，中心管2中间位置处的外表面包裹有玻璃纤维隔热层5，所述玻璃纤维隔热层5的外侧套接有自膨胀胶筒6，自膨胀胶筒6是采用氟橡胶与氟硅橡胶合成的复合材料，且在自膨胀胶筒6中利用化学枝节法和物理共混法引入亲水和吸水基因分子，所述自膨胀胶筒6上端的玻璃纤维隔热层5外侧安装有上固定箍3，自膨胀胶筒6底端的玻璃纤维隔热层5外侧安装有下固定箍8，玻璃纤维隔热层5的高度等于上固定箍3的高度与下固定箍8的高度以及自膨胀胶筒6高度之和，所述上固定箍3和下固定箍8内侧端的边缘处均匀设有弹性卡件4，弹性卡件4外表面的中间位置处设有卡槽，卡槽内安装有锁紧环7，且锁紧环7的厚度等于卡槽的深度，所述中心管2的底端安装有阀箍9，阀箍9上安装有锁紧阀11，阀箍9上方的中心管2内部安装有过滤网12，中心管2的底端安装有短节10，且短节10的底端呈圆台状。
所述自膨胀胶筒包括以下重量份配比的原料：氟橡胶60份、氟硅橡胶40份、橡胶炭黑65份、偶氮二甲酰胺5份、氢氧化镁2份、松香季戊四醇脂9份、聚乙烯蜡7份、叔丁基过氧化二异丙苯5份。
本发明要解决的另一技术问题为提供一种自膨胀胶筒的制造方法，包括以下步骤：
1)取氟橡胶60份、氟硅橡胶40份、橡胶炭黑65份、偶氮二甲酰胺5份、氢氧化镁2份，送入到高温密炼机内，密炼时间为200s，密炼温度为90℃，制得混炼胶，备用；
2）取松香季戊四醇脂9份、聚乙烯蜡7份、叔丁基过氧化二异丙苯5份，依次投入到搅拌机内进行搅拌，搅拌时间设定为50min，制得混合均匀的混合物，备用；
3）将步骤2）制作得到的粉末加入到步骤1)制得的混炼胶中，并将高温密炼机的温度升高到110℃，然后保温100s，得到混合胶，将高温密炼机的温度升高到200℃，进行出胶后，在磨具中浇注，备用；
4）进行硫化处理后，静置，降至室温，制得自膨胀胶筒。
工作原理：当进行分段完井、封隔水层、分层注水、分层采油、裸眼井的固井和完井、智能完井、辅助固井和防砂等作业时，将卡封器固定在分层位置处，由于自膨胀胶筒6是采用氟橡胶与氟硅橡胶合成的复合材料，其具有耐油、耐水解、耐温、耐酸碱、耐化学药品的独特性，同时利用化学枝节法和物理共混法在橡胶中引入亲水、吸水基因分子，当自膨胀胶筒6接触到油、水分子后，油、水分子通过橡胶中的毛细管道扩散到橡胶中，利用橡胶分子链中相关成分的浓度差产生的渗透压，使橡胶亲水基团吸收大量的油、水分子直至膨胀的极限，达到吸水平衡，又因为基团具有优异的保水性能，保证水分子在橡胶中不会析出，使橡胶的机械强度不会改变，从而达到橡胶遇油遇水膨胀的特性，在自膨胀胶筒6膨胀的同时，玻璃纤维隔热层5会阻隔油、水中的热量传递至中心管2上，保证了中心管的使用寿命，当需要对分层下方空间进行取样时，可通过打开阀箍9上的锁紧阀11进行油、水的导出。
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。

Claims (1)

1.一种自膨胀卡封器，包括中心管(2)、上固定箍(3)、自膨胀胶筒(6)、下固定箍(8)和阀箍(9)，其特征在于：所述中心管(2)的顶端安装有接箍(1)，中心管(2)中间位置处的外表面包裹有玻璃纤维隔热层(5)，所述玻璃纤维隔热层(5)的外侧套接有自膨胀胶筒(6)，自膨胀胶筒(6)是采用氟橡胶与氟硅橡胶合成的复合材料，且在自膨胀胶筒(6)中利用化学枝节法和物理共混法引入亲水和吸水基因分子，所述自膨胀胶筒(6)上端的玻璃纤维隔热层(5)外侧安装有上固定箍(3)，自膨胀胶筒(6)底端的玻璃纤维隔热层(5)外侧安装有下固定箍(8)，所述上固定箍(3)和下固定箍(8)内侧端的边缘处均匀设有弹性卡件(4)，弹性卡件(4)外表面的中间位置处设有卡槽，卡槽内安装有锁紧环(7)，且锁紧环(7)的厚度等于卡槽的深度，所述中心管(2)的底端安装有阀箍(9)，阀箍(9)上安装有锁紧阀(11)； 所述玻璃纤维隔热层(5)的高度等于上固定箍(3)的高度与下固定箍(8)的高度以及自膨胀胶筒(6)高度之和； 所述阀箍(9)上方的中心管(2)内部安装有过滤网(12)； 所述中心管(2)的底端安装有短节(10)，且短节(10)的底端呈圆台状，所述自膨胀胶筒包括以下重量份配比的原料：氟橡胶45-60份、氟硅橡胶30-40份、橡胶炭黑45-65份、偶氮二甲酰胺1-5份、氢氧化镁1-2份、松香季戊四醇脂3-9份、聚乙烯蜡3-7份、叔丁基过氧化二异丙苯1-5份。
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