CN109826588B - 一种简易修复式注水井封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田开采设备技术领域，且公开了一种简易修复式注水井封隔器，包括中心管，所述中心管的上端设有上接头，所述上接头的下端设有密封头，所述中心管的外部活动套接有位于上接头下方的滑管。上层注水压力优先作用在上活塞胶体上，推动上活塞胶体向下移动，上活塞胶体推动上压件向下移动，挤压头向特制胶筒内部移动，将特制胶筒撑开，特制胶筒径向变形，增加特制胶筒与套管内壁之间的作用力，使特制胶筒向下运动的阻力增加，进而减小特制胶筒对普通胶筒的挤压力，使普通胶筒不会在套管的内部滑动，实现特制胶筒与套管之间的作用力随上层注水压力的增加而增大的目的，增加封隔器移动的难度，降低封隔失效的几率。

Description

一种简易修复式注水井封隔器

技术领域

本发明涉及油气田开采设备技术领域，具体为一种简易修复式注水井封隔器。

背景技术

在油田开采过程中，需要通过专门的注水井向油藏中注入大量水，保持或恢复油层压力，使油藏有较强的驱动力，以提高油藏的开采速度和采收率，通常在注油井内壁密封安装有套管，井口安装有控制装置、管柱悬挂装置，管柱悬挂装置的底部安装有管柱，管柱的相应部位安装有封隔器，利用封隔器将套管与管柱之间的环形空间密封住，实现分层注水，现有的封隔器主要由上下接头、上下胶筒座、中心管、胶筒、卡瓦、扶正器等组成，如图1所示，安装时，首先将封隔器连在管柱一端，拨动滑环销钉处于短轨道位置之后开始下井，下到预定位置后，先上提管柱，依靠扶正器与套管内壁之间的摩擦力辅助座封，后下放管柱使滑环销钉由短轨道换入长轨道，继续下放，锥体撑开卡瓦，卡住套管壁，再下放，剪断销钉，管柱压缩胶筒，胶筒径向和轴向变形将管柱与套管之间的环形空间密封住，实现封隔。但是现有的封隔器在使用过程中仍然存在以下问题：

1、封隔器座封之后，胶筒与套管内壁之间的作用力固定不变，不能随上层注水压力的增加而增大，在分层注水过程中，上层注水压力与下层注水压力存在压力差，当上层注水压力高于下层注水压力时，封隔器受到向下的推力，推力大于卡瓦与套管内壁之间的作用力和胶筒与套管内壁之间的作用力之和时，封隔器下移，拉伸管柱，频繁停开井时，管柱受力频繁蠕动，使胶筒异常变形，造成封隔失效。

2、封隔器座封之后，卡瓦与套管内壁之间的作用力固定不变，不能随下层注水压力的增加而增大，当上层注水压力低于下层注水压力时，封隔器受到向上的推力，推力大于卡瓦与套管内壁之间的作用力和胶筒与套管内壁之间的作用力之和时，封隔器上移，使管柱产生胡克效应，螺旋弯曲缩短，胶筒异常变形，造成封隔失效。

针对上述问题，本发明提供一种简易修复式注水井封隔器。

发明内容

本发明提供了一种简易修复式注水井封隔器，该简易修复式注水井封隔器能够将封隔器上层注水压力转换成胶筒与套管内壁之间的作用力，将封隔器下层注水压力转换成卡瓦与套管内壁之间的作用力，增加封隔器移动的难度，降低封隔失效的几率。

本发明提供如下技术方案：一种简易修复式注水井封隔器，包括中心管，所述中心管的上端设有上接头，所述上接头的下端设有密封头，所述中心管的外部活动套接有位于上接头下方的滑管，所述滑管的上端设有密封管，所述密封管的上端与密封头连接，所述滑管的外部设有限位圈，所述滑管的外部设有位于限位圈下方的上活塞胶体，所述中心管的外部活动套接有位于滑管下方的上压件，所述中心管的外部活动套接有位于上压件下方的特制胶筒，所述中心管的外部活动套接有位于特制胶筒下方的普通胶筒，所述中心管的外部设有位于普通胶筒下方的椎体，所述中心管的外部设有位于椎体下方的卡瓦，所述中心管的外部设有位于卡瓦下方的变轨护套，所述中心管的外部活动套接有位于变轨护套下方的下压件，所述下压件的上端设有触发套，所述中心管的外部活动套接有位于下压件下方的活动管，所述活动管的外部设有下活塞胶体，所述活动管的外部设有位于下活塞胶体下方的定位圈，所述中心管的外部设有位于活动管下方的扶正器，所述中心管的外部设有位于扶正器上方的密封件，所述密封件的上端设有波纹管，所述波纹管的上端与活动管的下端连接，所述中心管的下端设有下接头。

进一步的，所述上压件包括压环，所述压环的上方面开设有空腔，所述压环的上方面设有挤压头，所述空腔内腔的上方面开设有通孔，所述通孔的内径值与挤压头的内径值相同，所述压环和挤压头均与中心管活动套接。

进一步的，所述空腔的内径值大于滑管的外径值。

进一步的，所述挤压头上端的外径值大于其下端的外径值。

进一步的，所述特制胶筒上端的内径值大于特制胶筒下端的内径值。

进一步的，所述下压件的下方开设有压缩腔，所述压缩腔的内径值大于活动管的外径值。

本发明具备以下有益效果：

1、通过上活塞胶体与上压件的相对移动对上活塞胶体进行挤压，上活塞胶体受压径向变形将滑管与套管之间的环形空间密封住，使上层注水压力优先作用在上活塞胶体上，推动上活塞胶体向下移动，上活塞胶体推动上压件向下移动，挤压头向特制胶筒内部移动，将特制胶筒撑开，特制胶筒径向变形，增加特制胶筒与套管内壁之间的作用力，使特制胶筒向下运动的阻力增加，进而减小特制胶筒对普通胶筒的挤压力，使普通胶筒不会在套管的内部滑动，实现特制胶筒与套管之间的作用力随上层注水压力的增加而增大的目的，增加封隔器移动的难度，降低封隔失效的几率。

2、通过变轨护套推动下压件向下滑动，使下压件向下移动并对下活塞胶体进行挤压，下活塞胶体径向形变，将中心管与活动管之间的环形空间密封住，通过密封件与波纹管的配合将活动管与中心管之间的间隙密封住，下层注水压力作用在下活塞胶体上时，下活塞胶体受到向上的推力，通过下压件和变轨护套力传导的作用，使卡瓦的基座向上滑动，椎体与卡瓦基座之间的距离减小，卡瓦的撑开度增加，卡瓦与套管内壁之间的作用力增加，实现卡瓦与套管内壁之间的作用力随下层注水压力的增加而增大的目的，增加封隔器移动的难度，降低封隔失效的几率。

附图说明

图1为现有封隔器结构示意图；

图2为本发明结构示意图；

图3为图2的正视图；

图4为图2中上压件的内部结构示意图。

图中：1-中心管，2-上接头，3-密封头，4-滑管，5-密封管，6-限位圈，7-上活塞胶体，8-上压件，801-压环，802-空腔，803-挤压头，804-通孔，9-特制胶筒，10-普通胶筒，11-椎体，12-卡瓦，13-变轨护套，14-下压件，15-触发套，16-活动管，17-下活塞胶体，18-定位圈，19-扶正器，20-密封件，21-波纹管，22-下接头。

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。

请参阅图1-4，一种简易修复式注水井封隔器，包括中心管1，所述中心管1的上端设有上接头2，所述上接头2的下端设有密封头3，所述中心管1的外部活动套接有位于上接头2下方的滑管4，所述滑管4的上端设有密封管5，对滑管4与中心管1之间的缝隙进行密封，使上层注水压力不会穿过滑管4与中心管1之间的缝隙对普通胶筒10进行挤压，所述密封管5的上端与密封头3连接，所述滑管4的外部设有限位圈6，所述滑管4的外部设有位于限位圈6下方的上活塞胶体7，所述中心管1的外部活动套接有位于滑管4下方的上压件8，所述中心管1的外部活动套接有位于上压件8下方的特制胶筒9，所述中心管1的外部活动套接有位于特制胶筒9下方的普通胶筒10，所述中心管1的外部设有位于普通胶筒10下方的椎体11，所述中心管1的外部设有位于椎体11下方的卡瓦12，所述中心管1的外部设有位于卡瓦12下方的变轨护套13，所述中心管1的外部活动套接有位于变轨护套13下方的下压件14，所述下压件14的上端设有触发套15，所述中心管1的外部活动套接有位于下压件14下方的活动管16，所述活动管16的外部设有下活塞胶体17，所述活动管16的外部设有位于下活塞胶体17下方的定位圈18，所述中心管1的外部设有位于活动管16下方的扶正器19，所述中心管1的外部设有位于扶正器19上方的密封件20，所述密封件20紧密套设在中心管1的外部，将波纹管21的下端密封住，所述密封件20的上端设有波纹管21，对活动管16与中心管1之间的缝隙进行密封，使下层注水压力不会穿过活动管16与中心管1之间的缝隙对普通胶筒10进行挤压，所述波纹管21的上端与活动管16的下端连接，所述中心管1的下端设有下接头22。

进一步的，所述上压件8包括压环801，所述压环801的上方面开设有空腔802，所述压环801的上方面设有挤压头803，所述空腔802内腔的上方面开设有通孔804，所述通孔804的内径值与挤压头803的内径值相同，所述压环801和挤压头803均与中心管1活动套接。

进一步的，所述空腔802的内径值大于滑管4的外径值，使空腔802可以与滑管4活动套接，确保上压件8能够将上活塞胶体7压变形，使上活塞胶体7径向变形将滑管4与套管内壁之间的环形空间密封住，进而使上活塞胶体7具有活塞的功能，保证上活塞胶体7在上层注水压力的作用下运动。

进一步的，所述挤压头803上端的外径值大于其下端的外径值，使挤压头803向下移动时，特制胶筒9更容易径向形变，增加特制胶筒9与套管内壁之间的作用力，使特制胶筒9向下运动的阻力增加，进而减小特制胶筒9对普通胶筒10的挤压力，使普通胶筒10不会在套管的内部滑动，降低封隔失败的几率。

进一步的，所述特制胶筒9上端的内径值大于特制胶筒9下端的内径值，使挤压头803准确快速的进入特制胶筒9的内部，确保上压件8对特制胶筒9的作用力主要用于让特制胶筒9径向变形，减小特制胶筒9轴向受到的作用力，使特制胶筒9对普通胶筒10的作用力不足以推动普通胶筒10向下运动，降低封隔失败的几率。

进一步的，所述下压件14的下方开设有压缩腔，所述压缩腔的内径值大于活动管16的外径值，使下压件14可以与活动管16活动套接，确保下压件14能够将下活塞胶体17压变形，下活塞胶体17径向变形将滑管4与套管内壁之间的环形空间密封住，进而使下活塞胶体17具有活塞的功能，保证下活塞胶体17在下层注水压力的作用下运动，为增加卡瓦12的撑开度提供动力。

安装时，首先将下管柱与下接头22连接，并拨动滑环销钉处于短轨道位置，然后在扶正器19的轴心与注水井轴心重合的状态下将下管柱放进注水井中并缓慢向下放，然后将上管柱与上接头2连接，在上接头2的轴心与注水井轴心重合的状态下缓慢下放，封隔器下到预定位置之后，上提上管柱，后下放下管柱使滑环销钉由短轨道换入长轨道，继续下放，变轨护套13推动下压件14向下移动，下压件14推动下活塞胶体17向下移动到最低点之后对下活塞胶体17进行挤压，下活塞胶体17径向变形将活动管16与套管之间的环形空间密封住，然后椎体11向下移动并将卡瓦12撑开，卡瓦12卡住套管壁，实现锚定，继续下放上管柱，剪断销钉，管柱压缩普通胶筒10、特制胶筒9、上活塞胶体7，然后普通胶筒10、特制胶筒9径向形变将中心管1与套管之间的环形空间密封住，上活塞胶体7径向变形将滑管4与套管间的环形空间密封住。

工作时，注水时，封隔器上层注水压力优先作用在上活塞胶体7上，水压力推动上活塞胶体7向下移动，上活塞胶体7推动上压件8向下移动，空腔802向特制胶筒9内部移动，将特制胶筒9撑开，特制胶筒9径向变形，增加特制胶筒9与套管内壁之间的作用力，使特制胶筒9向下运动的阻力增加，进而减小特制胶筒9对普通胶筒10的挤压力，使普通胶筒10不会在套管的内部滑动，封隔器下层注水压力作用在下活塞胶体17上，下活塞胶体17受到向上的推力，通过下压件14和变轨护套13力传导的作用，为卡瓦12提供一个向上的推力，使卡瓦12的基座向上滑动，椎体11与卡瓦12基座之间的距离减小，卡瓦12的撑开度增加，进而增加卡瓦12与套管内壁之间的作用力，使封隔器移动的难度增加，降低封隔失效的几率。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语″包括″、″包含″或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种简易修复式注水井封隔器，包括中心管（1），其特征在于：所述中心管（1）的上端设有上接头（2），所述上接头（2）的下端设有密封头（3），所述中心管（1）的外部活动套接有位于上接头（2）下方的滑管（4），所述滑管（4）的上端设有密封管（5），所述密封管（5）的上端与密封头（3）连接，所述滑管（4）的外部设有限位圈（6），所述滑管（4）的外部设有位于限位圈（6）下方的上活塞胶体（7），所述中心管（1）的外部活动套接有位于滑管（4）下方的上压件（8），所述中心管（1）的外部活动套接有位于上压件（8）下方的特制胶筒（9），所述中心管（1）的外部活动套接有位于特制胶筒（9）下方的普通胶筒（10），所述中心管（1）的外部设有位于普通胶筒（10）下方的椎体（11），所述中心管（1）的外部设有位于椎体（11）下方的卡瓦（12），所述中心管（1）的外部设有位于卡瓦（12）下方的变轨护套（13），所述中心管（1）的外部活动套接有位于变轨护套（13）下方的下压件（14），所述下压件（14）的上端设有触发套（15），所述中心管（1）的外部活动套接有位于下压件（14）下方的活动管（16），所述活动管（16）的外部设有下活塞胶体（17），所述活动管（16）的外部设有位于下活塞胶体（17）下方的定位圈（18），所述中心管（1）的外部设有位于活动管（16）下方的扶正器（19），所述中心管（1）的外部设有位于扶正器（19）上方的密封件（20），所述密封件（20）的上端设有波纹管（21），所述波纹管（21）的上端与活动管（16）的下端连接，所述中心管（1）的下端设有下接头（22）。

2.根据权利要求1所述的一种简易修复式注水井封隔器，其特征在于：所述上压件（8）包括压环（801），所述压环（801）内设有空腔（802），所述压环（801）的下方设有挤压头（803），所述空腔（802）与挤压头（803）连通，空腔（802）与挤压头（803）连接端的内径值与挤压头（803）的内径值相同，所述压环（801）和挤压头（803）均与中心管（1）活动套接。

3.根据权利要求2所述的一种简易修复式注水井封隔器，其特征在于：所述空腔（802）的内径值大于滑管（4）的外径值。

4.根据权利要求2所述的一种简易修复式注水井封隔器，其特征在于：所述挤压头（803）上端的外径值大于其下端的外径值。

5.根据权利要求1所述的一种简易修复式注水井封隔器，其特征在于：所述特制胶筒（9）上端的内径值大于特制胶筒（9）下端的内径值。

6.根据权利要求1所述的一种简易修复式注水井封隔器，其特征在于：所述下压件（14）的下方开设有压缩腔，所述压缩腔的内径值大于活动管（16）的外径值。

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