CN108505965B

CN108505965B - 一种打压解封式水力膨胀封隔器及解封方法

Info

Publication number: CN108505965B
Application number: CN201810243604.7A
Authority: CN
Inventors: 杨新辉; 吕兆海; 郭辉; 李鑫; 景兴鹏; 庞涛; 杨建超
Original assignee: Xian Research Institute Co Ltd of CCTEG
Current assignee: Xian Research Institute Co Ltd of CCTEG
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: CN108505965A

Abstract

本发明涉及一种打压解封式水力膨胀封隔器及解封方法。包括：卸压孔，开孔于下接手上，并与中心管和胶筒之间的空隙连通；卸压阀，置于所述卸压孔内，其上端通过密封胶圈与卸压孔内腔形成密封结构，其下端通过承压剪切件固定在下接手上；其阀芯上设置有当承压剪切件断开时与外界连通的卸压导水槽。因此，本发明具有如下优点：1、结构简单，操作方便，提供了一种无需上提管柱就能完成解封水力膨胀封隔器的解封方式；2、卸压阀安装方便，可反复使用；3、采用打压解封式水力膨胀封隔器完成试井测试，可以选用抗拉强度小的测试油管；4、适用于中途测试、裸眼测试、套管测试。

Description

一种打压解封式水力膨胀封隔器及解封方法

技术领域

本发明涉及一种封隔器及解封方法，属于目标地层测试技术领域，具体涉及一种打压解封式水力膨胀封隔器及解封方法。

背景技术

通过对目标地层进行试井测试是获得地层参数的有效技术手段，试井测试过程中封隔器是保障测试顺利进行的重要井下仪器。现阶段，在对2000m以浅的地层进行试井时，水力膨胀封隔器因其结构简单、操作方便、成本较低等原因得到了广泛应用。

水力膨胀封隔器一般是通过以下几步进行操作的，见附图1：

(1)从测试管柱内投球或是投阀塞。

(2)当球或是阀塞座于球座或是阀座后，启动地面高压泵，向测试管柱内打压；压力经地面高压泵、高压管、井口装置、测试管柱、封隔器中心管到达球座或是阀座上；当压力达到设计值后，球座销钉剪断或者阀座打开，完成封隔器坐封动作。

(3)等待试井测试完成后，上提测试管柱封隔器中心管0.2-0.5m，解封销钉剪断，中心管上移，封隔器内的液体经导水槽流出，封隔器胶筒回缩，完成封隔器解封动作。

在实际操作的第(3)步中，封隔器经常无法正常解封。由于封隔器坐封后将封隔器下部地层和上部地层完全分隔，上提测试管柱时封隔器无法解封表现为：若是封隔器胶筒与井筒之间摩擦力较小，封隔器将延井筒随管柱提出地面后发生爆破，或是在上提过程中损坏；若是上部地层垮塌，掩埋封隔器，测试管柱将无法上提，封隔器无法解封，造成井内事故，严重时将导致井筒报废。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种打压解封式水力膨胀封隔器及解封方法。该封隔器及解封方法无需上提管柱，卸压阀安装方便，可反复使用，能应用于油气井、煤层气井试井测试，也可以用于井下封孔、井下压裂的领域。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种打压解封式水力膨胀封隔器，包括：

卸压孔，开孔于下接手上，并与中心管和胶筒之间的空隙连通；

卸压阀，置于所述卸压孔内，其上端通过密封胶圈与卸压孔内腔形成密封结构，其下端通过承压剪切件固定在下接手上；其阀芯上设置有当承压剪切件断开时与外界连通的卸压导水槽。

优选的，上述的一种打压解封式水力膨胀封隔器，所述承压剪切件包括：空心螺杆、销钉，所述空心螺杆上设置有槽口，销钉孔；所述导水槽在阀芯下移后与槽口连通，所述销钉设置于所述销钉孔内以固定所述卸压阀。

优选的，上述的一种打压解封式水力膨胀封隔器，还包括：中心管，其从上至下依次设置上接手；单向阀；胶筒；下接手；导水槽；扶正器；阀座；筛管。

优选的，上述的一种打压解封式水力膨胀封隔器，所述单向阀包括凡尔座，以及通过弹簧连接于凡尔座上的凡尔。

一种其于上述任一封隔器的解封方法，其特征在于包括：

卸压阀安装步骤，用于根据测试层位的深度，设定封隔器坐封压力，依据封隔器坐封压力，选用承压剪切件将卸压阀固定于下接手上；其中，所述承压剪切件承载压力高于封隔器坐封压力；

封隔器坐封步骤，将封隔器随测试管柱下放到预定位置，启动地面高压泵，将测试管柱内的液体置换为测试用液，将阀塞座于阀座上，憋压；压力经地面高压泵，通过中心管上的凡尔进入胶筒使其膨胀，当压力达到设计值后，突然卸压，上提阀塞；凡尔闭塞使胶筒内部形成保压密闭系统，完成封隔器坐封动作；

封隔器解封步骤，试井测试结束后，将阀塞座于阀座上，通过地面高压泵打压，压力经过地面高压泵、高压管、井口装置、测试管柱、封隔器中心管、到达阀塞和阀座上，憋压；压力缓慢上升，当压力高于承载剪切件承载压力预设值时，承压剪切件被剪断；胶筒内的液体经卸压阀排出封隔器，胶筒自然收缩完成封隔器解封动作；

优选的，上述的解封方法，包括：利用地面钢丝绳投掷阀塞，阀塞座于阀座上后，憋压完成封隔器坐封和解封动作。

优选的，上述的解封方法，所述承压剪切件承载压力高于封隔器坐封压力3.0-5.0MPa。

优选的，上述的解封方法，还包括：

液体微循环步骤，卸压阀开启后，保持一定压力，管柱内的液体在一定的压力下经地面高压泵、管柱、封隔器、卸压孔或筛管、井筒、地面高压泵进行微循环。

优选的，上述的解封方法，用于煤层气井井下封孔、井下压裂。

优选的，上述的解封方法，用于油气井、煤层气井试井的中途测试、裸眼测试、套管测试。

因此，本发明具有如下优点：

1、结构简单，操作方便，提供了一种无需上提管柱就能完成解封水力膨胀封隔器的解封方式；

2、卸压阀安装方便，可反复使用；

3、采用打压解封式水力膨胀封隔器完成试井测试，可以选用抗拉强度小的测试油管；

4、适用于中途测试、裸眼测试、套管测试。

附图说明

图1为水力膨胀封隔器结构图；

图2为打压解封式水力膨胀封隔器结构图；

图3-1为卸压阀关闭状态示意图；

图3-2为卸压阀开启状态示意图；

图4-1为卸压孔剖面图；

图4-2为卸压孔横截面图；

图5-1为阀芯剖面图；

图5-2为阀芯横截面图；

图6-1为空心螺杆剖面图；

图6-2为空心螺杆横截面图；

图中：1—中心管；2—上接手；3—凡尔座；4—凡尔；5—弹簧；6—胶筒；7—下接手；8—导水槽；9—扶正器；10—阀座；11—筛管；12—卸压阀；13—卸压孔；14—密封胶圈；15—阀芯；16—卸压导水槽；17—销钉；18—空心螺杆；19—销钉孔；20—销钉孔；21—槽口。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实施例提供了一种打压解封式水力膨胀封隔器，包括中心管1；上接手2；凡尔座3；凡尔4；弹簧5；胶筒6；下接手7；导水槽8；扶正器9；阀座10；筛管11；卸压阀12；卸压孔13；密封胶圈14；阀芯15；卸压导水槽16；销钉17；空心螺杆18；销钉孔19；销钉孔20；槽口21。

所述胶筒6：外径应为70mm、80mm、90mm、105mm、115mm、196mm等；对应内径应为60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、165mm等；承载压力不小35.0MPa；膨胀系数不小于1.4；可充载油、水、泥浆等多种介质液体或混合液体。

所述卸压孔13：内径不大于10mm；卸压孔13中心线距下接手7半径的1/2处。

所述卸压阀12：密封胶圈14不少于两道；密封胶圈14与卸压孔13适度匹配。

所述卸压阀12：销钉17穿过销钉孔19和销钉孔20将阀芯15和空心螺杆18组合；空心螺杆18螺纹连接于下接手7上；通过空心螺杆18和销钉17将阀芯15固定在下接手7上。

所述卸压阀12：其承载压力不小35.0MPa。

所述卸压阀12：其卸载压力应比封隔器坐封压力高3.0-5.0MPa；卸载压力通过销钉17的外径、材质进行调整。

结合附图2详细说明：

1、根据测试层位的深度，设定封隔器坐封压力。

2、依据封隔器坐封压力，选用销钉17，卸压阀12卸载压力应比封隔器坐封压力高3.0-5.0MPa。

3、安装卸压阀12；必要时可连接相关管汇、高压设备进行地面卸载压力检测。

4、将封隔器随测试管柱下放到预定位置。

5、启动地面高压泵，将测试管柱内的液体置换为测试用液。

6、用地面钢丝绳投掷阀塞，将阀塞座于阀座10上，憋压；压力经地面高压泵、高压管、井口装置、测试管柱、封隔器中心管1、中心管导孔、凡尔4、胶筒6内腔；当压力达到设计值后，突然卸压，上提阀塞；在弹簧5的作用下，凡尔4回位到凡尔座3，胶筒6内部形成保压密闭系统，完成封隔器坐封动作。

7、等待试井测试结束后，用钢丝绳投掷阀塞，将阀塞座于阀座10上。

8、通过地面高压泵打压，压力经过地面高压泵、高压管、井口装置、测试管柱、封隔器中心管1、到达阀塞和阀座10上，憋压。

9、压力缓慢上升，当压力高于封隔器坐封压力3.0-5.0MPa时，销钉17被剪断；胶筒6内的液体经卸压孔13与阀芯15直接的空隙、导水槽16排出封隔器，胶筒自然收缩完成封隔器解封动作。

10、保持一定的压力，液体可经地面高压泵、高压管、井口装置、测试管柱、封隔器、卸压阀13或筛管11、井筒循环至地面。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种打压解封式水力膨胀封隔器，其特征在于，包括：

卸压孔(13)，开孔于下接手(7)上，并与中心管(1)和胶筒(6)之间的空隙连通；

卸压阀(12)，置于所述卸压孔(13)内，其上端通过密封胶圈(14)与卸压孔(13)内腔形成密封结构，其下端通过承压剪切件固定在下接手(7)上；其阀芯(15)上设置有当承压剪切件断开时与外界连通的卸压导水槽(16)。

2.根据权利要求1所述的一种打压解封式水力膨胀封隔器，其特征在于，所述承压剪切件包括：空心螺杆(18)、销钉(17)，所述空心螺杆(18)上设置有槽口(21)，销钉孔(20)；所述导水槽(16)在阀芯(15)下移后与槽口(21)连通，所述销钉(17)设置于所述销钉孔(20)内以固定所述卸压阀(12)。

3.根据权利要求1所述的一种打压解封式水力膨胀封隔器，其特征在于，中心管(1)从上至下依次设置上接手(2)；单向阀；胶筒(6)；下接手(7)；导水槽(8)；扶正器(9)；阀座(10)；筛管(11)。

4.根据权利要求3所述的一种打压解封式水力膨胀封隔器，其特征在于，所述单向阀包括凡尔座(3)，以及通过弹簧(5)连接于凡尔座(3)上的凡尔(4)。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述封隔器的解封方法，其特征在于包括：

卸压阀安装步骤，用于根据测试层位的深度，设定封隔器坐封压力，依据封隔器坐封压力，选用承压剪切件将卸压阀(12)固定于下接手(7)上；其中，所述承压剪切件承载压力高于封隔器坐封压力；

封隔器坐封步骤，将封隔器随测试管柱下放到预定位置，启动地面高压泵，将测试管柱内的液体置换为测试用液，将阀塞座于阀座(10)上，憋压；压力经地面高压泵，通过中心管上的凡尔进入胶筒(6)使其膨胀，当压力达到设计值后，突然卸压，上提阀塞；凡尔闭塞使胶筒(6)内部形成保压密闭系统，完成封隔器坐封动作；

封隔器解封步骤，试井测试结束后，将阀塞座于阀座(10)上，通过地面高压泵打压，压力经过地面高压泵、高压管、井口装置、测试管柱、封隔器中心管(1)、到达阀塞和阀座(10)上，憋压；压力缓慢上升，当压力高于承压剪切件压力预设值时，承压剪切件被剪断；胶筒(6)内的液体经卸压阀排出封隔器，胶筒自然收缩完成封隔器解封动作。

6.根据权利要求5所述的解封方法，其特征在于，包括：利用地面钢丝绳投掷阀塞，阀塞座于阀座上后，憋压完成封隔器坐封和解封动作。

7.根据权利要求5所述的解封方法，其特征在于，所述承压剪切件承载压力高于封隔器坐封压力3.0-5.0MPa。

8.根据权利要求5所述的解封方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求5所述的解封方法，其特征在于，用于煤层气井井下封孔、井下压裂。

10.根据权利要求5所述的解封方法，其特征在于，用于油气井、煤层气井试井的中途测试、裸眼测试、套管测试。