CN108661594A - 火驱封隔器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种火驱封隔器，包括：中心管，其外套设有相连接的缸套和膨胀管，缸套和膨胀管与中心管之间分别形成第一环腔和第二环腔；套设在中心管外且容置在第一环腔中的堵头和活塞，堵头位于活塞的下方，堵头外壁以及活塞靠近下端的外壁与缸套的内壁密封贴合，从而活塞的下端与中心管的外壁、缸套的内壁以及堵头的上端之间形成密封腔，密封腔中容置有膨胀剂；套设在中心管外且容置在第二环腔中的锥体，所外壁顶触在膨胀管的内壁，且锥体的下端顶固在活塞的上端。本发明实施例的火驱封隔器能够适用于火驱分层开发中，并可以利用井下高温实现坐封。
Description
技术领域
本发明涉及火驱工艺设备技术领域，尤其涉及一种火驱封隔器。
背景技术
本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
火驱作为接替蒸汽开发的一种行之有效的工艺，目前被广泛的运用于稠油开采中。目前，实施火驱工艺常采用笼统方式火驱，受油层非均质及周边采出影响，造成火驱局部突进、井段动用不均。
为了解决上述问题，提出了油井分层火驱技术。其中，封隔器是实施分层火驱的重要的工具，其主要功能是将产层和施工层相互隔开，以达到防止层与层之间流体和压力的干扰。封隔器的优劣主要表现在密封性上，并且，随着火驱的进行，井筒中的温度随之大幅升高。如何利用这样高温环境实现封隔器的坐封，以及，满足封隔器在该高温环境下的使用需求，是亟待解决的技术问题。
如公告号为CN206071529U或者CN206071523U提供的用于火驱的封隔器，其大致的发明构思是利用膨胀剂在高温环境下膨胀来实现坐封。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种火驱封隔器，其能够适用于火驱分层开发中，并可以利用井下高温实现坐封。
为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
一种火驱封隔器，包括：中心管；套设在所述中心管外的缸套，所述缸套与所述中心管之间形成有第一环腔；
套设在所述中心管外的膨胀管，所述膨胀管的下端与所述缸套的上端相连接，所述膨胀管与所述中心管之间形成有第二环腔；套设在所述中心管外且容置在所述第一环腔中的堵头和活塞，所述堵头位于所述活塞的下方，所述堵头的外壁以及所述活塞靠近下端的外壁与所述缸套的内壁密封贴合，从而所述活塞的下端与所述中心管的外壁、所述缸套的内壁以及所述堵头的上端之间形成密封腔，所述密封腔中容置有膨胀剂；套设在所述中心管外且容置在所述第二环腔中的锥体，所述锥体的外壁顶触在所述膨胀管的内壁，且所述锥体的下端顶固在所述活塞的上端。
优选地，所述堵头的内壁和外壁分别设置有第一密封件和第二密封件，所述第一密封件和第二密封件分别与所述中心管的外壁和所述缸套的内壁之间密封接触。
优选地，所述中心管的下端连接有下接头，所述堵头通过连接套与所述下接头固定连接。
优选地，所述下接头靠近上端的外壁沿径向向外延伸形成止挡部，所述连接套的下端沿径向向内弯折形成挂接部，所述挂接部顶固在所述止挡部的下端面。
优选地，所述缸套靠近下端的外壁与所述堵头的外壁固定连接，其上端插设在所述第二环腔的下端开口中。
优选地，所述缸套的上端向内弯折形成弯折部，所述弯折部与所述缸套的接合处形成有止挡台阶；
所述弯折部插设在所述第二环腔的下端开口中，所述膨胀管的下端顶固在所述止挡台阶上，所述弯折部的内壁压合在所述活塞的外壁上。
优选地，所述锥体与所述弯折部的上端之间间隔设置，从而在所述锥体的下端与所述弯折部的上端、所述活塞的外壁以及所述膨胀管的内壁之间形成有第三环腔；所述锥体中沿轴向设置有多个孔道，多个所述孔道连通所述第一环腔和第三环腔。
优选地，所述锥体靠近上端的部分外壁向下倾斜形成有导斜面，所述导斜面连同所述锥体的外壁顶触在所述膨胀管的内壁上。
优选地，所述中心管的上端连接有上接头，所述上接头插设在所述第二环腔的上端开口中，所述膨胀管与所述上接头固定连接。
优选地，所述中心管位于所述第二环腔中的外壁形成有凸起，所述中心管外从上至下依次套设有位于所述第二环腔中的压紧环、石墨环和挡圈，所述挡圈顶固在所述凸起上。
本发明实施例的火驱封隔器，通过在缸套与中心管之间形成的第一环腔中设置堵头和活塞，并在堵头与活塞、中心管以及缸套之间限定出来的密封腔中填充容置遇热会发生体积膨胀的膨胀剂。当本发明实施例的火驱封隔器随油管管柱下入到井筒中时，井筒中的高温使得膨胀剂被加热发生体积膨胀，密封腔中的压强增大，从而活塞被推动上行，活塞进而推动锥体向上移动。如此，锥体挤胀膨胀管，使得膨胀管发生径向膨胀，坐封在套管的内壁上。由此可见，本发明实施例的火驱封隔器，其能够适用于火驱分层开发中，并可以利用井下高温实现坐封。当完成分层开发后，上提油管，膨胀管失去支撑发生凹陷变形，即可实现解封。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施例包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：
图1为本发明实施例的火驱封隔器的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明实施例提供了一种火驱封隔器，其可以包括：中心管1；套设在中心管1外的缸套2，缸套2与中心管1之间形成有第一环腔101；套设在中心管1外的膨胀管3，其下端与缸套2的上端相连接，膨胀管3与中心管1之间形成有第二环腔102；套设在中心管1外且容置在第一环腔101中的堵头4和活塞5，堵头4位于活塞5的下方，堵头4的外壁以及活塞5靠近下端的外壁与缸套2的内壁密封贴合，从而活塞5的下端与中心管1的外壁、缸套2的内壁以及堵头4的上端之间形成密封腔6，密封腔6中容置有膨胀剂；套设在中心管1外且容置在第二环腔102中的锥体7，锥体7的外壁顶触在膨胀管3的内壁，且锥体7的下端顶固在活塞5的上端。
本发明实施例的火驱封隔器，通过在缸套2与中心管1之间形成的第一环腔101中设置堵头4和活塞5，并在堵头4与活塞5、中心管1以及缸套2之间限定出来的密封腔6中填充容置遇热会发生体积膨胀的膨胀剂。当本发明实施例的火驱封隔器随油管管柱下入到井筒中时，井筒中的高温使得膨胀剂被加热发生体积膨胀，密封腔6中的压强增大，从而活塞5被推动上行，活塞5进而推动锥体7向上移动。如此，锥体7挤胀膨胀管3，使得膨胀管3发生径向膨胀，坐封在套管的内壁上。由此可见，本发明实施例的火驱封隔器，其能够适用于火驱分层开发中，并可以利用井下高温实现坐封。当完成分层开发后，上提油管，膨胀管3失去支撑发生凹陷变形，即可实现解封。
在本实施例中，中心管1的上端和下端分别连接有上接头8和下接头9，通过上接头8和下接头9，实现中心管1与油管的连接，亦即实现本发明实施例的火驱封隔器与油管的连接。
其中，堵头4可以通过连接套10与下接头9固定连接。具体的，连接套10呈两端开口的圆筒状，其上端套设在堵头4的外壁上(优选通过螺纹方式与堵头4相固定)，其下端沿径向向内弯折形成挂接部1001，下接头9靠近上端的外壁沿径向向外延伸形成止挡部901，挂接部1001顶固在止挡部901的下端面，籍此实现对堵头4的固定。
上接头8插设在第二环腔102的上端开口中，膨胀管3与上接头8可以通过剪切销11固定连接。进一步地，中心管1位于第二环腔102中的外壁形成有凸起103，中心管1外从上至下依次套设有位于第二环腔102中的压紧环12、石墨环13和挡圈14，挡圈14顶固在凸起103上，从而实现对第二环腔102的密封，以及密封中心管1与膨胀管3之间的间隙。
在本实施例中，堵头4大致可呈两端开口的圆筒状，其内壁和外壁分别设置有第一密封件15和第二密封件16，第一密封件15和第二密封件16分别与中心管1的外壁和缸套2的内壁之间密封接触，从而形成密封腔6。
第一密封件15和第二密封件16的设置方式可以为，堵头4的内壁和外壁分别形成有第一凹槽和第二凹槽，第一密封件15和第二密封件16均分别可以包括设置在第一凹槽和第二凹槽中的密封挡圈，以及设置在密封挡圈中分密封胶圈。
活塞5以可移动的方式套设在中心管1外，其靠近下端的内壁和外壁也设置有密封件17，密封件17的具体形式以及设置方式，可参照上文描述，本发明在此不作赘述。
缸套2靠近下端的外壁与堵头4的外壁固定连接，其上端可以插设在第二环腔102的下端开口中。具体的，缸套2的上端向内弯折形成弯折部201，弯折部201与缸套2的接合处形成有止挡台阶202。并且，弯折部201插设在第二环腔102的下端开口中，膨胀管3的下端顶固在止挡台阶202上，弯折部201的内壁压合在活塞5的外壁上。
通过使缸套2的上端形成弯折部201，依靠弯折部201和缸套2在接合处形成的止挡台阶202与膨胀管3的顶固作用，实现两者的定位和固定。并且，通过使得弯折部201压合活塞5，也可以对活塞5的移动起到导向和限位的作用。
锥体7靠近上端的部分外壁向下倾斜形成有导斜面701，导斜面701连同锥体7的外壁顶触在膨胀管3的内壁上。如此，锥体7大致形成上小下大的锥状结构，从而其上行时可以挤胀膨胀管3，实现膨胀坐封。
进一步的，锥体7与弯折部201的上端之间间隔设置，从而在锥体7的下端与弯折部201的上端、活塞5的外壁以及膨胀管3的内壁之间形成有第三环腔18。锥体7中沿轴向设置有多个孔道702，多个孔道702连通第一环腔101和第三环腔18。
通过设置连通第一环腔101和第三环腔18的多个孔道702，可以在活塞5推动锥体7上行挤压第一环腔101的过程中，使得第一环腔101中由于体积逐渐缩小而导致的逐渐增大的压强，通过多个孔道702泄入第三环腔18中，从而保证锥体7的顺利上行。
在本实施例中，膨胀管3由耐温可达600℃以上的黄铜材料制成，从而满足井筒中超高温的密封要求。
此外，膨胀管3位于第二环腔102中的内壁设置有肉厚部301，锥体7顶触在肉厚部301上。具体的，该肉厚部301可以为膨胀管3的壁厚沿径向向内增大形成的。通过设置肉厚部301，可以缩小膨胀管3与中心管1之间的间隙，压缩锥体7的通过空间，从而可大大提高膨胀管3的膨胀速度和效率。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (10)
1.一种火驱封隔器，其特征在于，包括：
中心管；
套设在所述中心管外的缸套，所述缸套与所述中心管之间形成有第一环腔；
套设在所述中心管外的膨胀管，所述膨胀管的下端与所述缸套的上端相连接，所述膨胀管与所述中心管之间形成有第二环腔；
套设在所述中心管外且容置在所述第一环腔中的堵头和活塞，所述堵头位于所述活塞的下方，所述堵头的外壁以及所述活塞靠近下端的外壁与所述缸套的内壁密封贴合，从而所述活塞的下端与所述中心管的外壁、所述缸套的内壁以及所述堵头的上端之间形成密封腔，所述密封腔中容置有膨胀剂；
套设在所述中心管外且容置在所述第二环腔中的锥体，所述锥体的外壁顶触在所述膨胀管的内壁，且所述锥体的下端顶固在所述活塞的上端。
2.如权利要求1所述的火驱封隔器，其特征在于，所述堵头的内壁和外壁分别设置有第一密封件和第二密封件，所述第一密封件和第二密封件分别与所述中心管的外壁和所述缸套的内壁之间密封接触。
3.如权利要求1所述的火驱封隔器，其特征在于，所述中心管的下端连接有下接头，所述堵头通过连接套与所述下接头固定连接。
4.如权利要求3所述的火驱封隔器，其特征在于，所述下接头靠近上端的外壁沿径向向外延伸形成止挡部，所述连接套的下端沿径向向内弯折形成挂接部，所述挂接部顶固在所述止挡部的下端面。
5.如权利要求1所述的火驱封隔器，其特征在于，所述缸套靠近下端的外壁与所述堵头的外壁固定连接，其上端插设在所述第二环腔的下端开口中。
6.如权利要求1所述的火驱封隔器，其特征在于，所述缸套的上端向内弯折形成弯折部，所述弯折部与所述缸套的接合处形成有止挡台阶；
所述弯折部插设在所述第二环腔的下端开口中，所述膨胀管的下端顶固在所述止挡台阶上，所述弯折部的内壁压合在所述活塞的外壁上。
7.如权利要求6所述的火驱封隔器，其特征在于，所述锥体与所述弯折部的上端之间间隔设置，从而在所述锥体的下端与所述弯折部的上端、所述活塞的外壁以及所述膨胀管的内壁之间形成有第三环腔；所述锥体中沿轴向设置有多个孔道，多个所述孔道连通所述第一环腔和第三环腔。
8.如权利要求1所述的火驱封隔器，其特征在于，所述锥体靠近上端的部分外壁向下倾斜形成有导斜面，所述导斜面连同所述锥体的外壁顶触在所述膨胀管的内壁上。
9.如权利要求1所述的火驱封隔器，其特征在于，所述中心管的上端连接有上接头，所述上接头插设在所述第二环腔的上端开口中，所述膨胀管与所述上接头固定连接。
10.如权利要求1所述的火驱封隔器，其特征在于，所述中心管位于所述第二环腔中的外壁形成有凸起，所述中心管外从上至下依次套设有位于所述第二环腔中的压紧环、石墨环和挡圈，所述挡圈顶固在所述凸起上。
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