CN110242238A - 用于管道的内衬复合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于管道的内衬复合装置，包括圆柱筒体、引向头、压力控制连接器、环形密封组件、金属内衬管；圆柱筒体的一端用于注入压力液，径向上设置有若干个压力液注入孔道；另一端与引向头连接；压力控制连接器设置在圆柱筒体的中心孔道内，用于将中心孔道划分为第一压力液仓、第二压力液仓，并且通过孔道连通；还用于通过与圆柱筒体上配合设置的压力液注入孔道将第一压力液仓中的压力液注入到圆柱筒体的外部；环形密封组件套设在圆柱筒体的两侧；金属内衬管套设在环形密封组件和圆柱筒体之外。本发明结构简单、可靠、施工方便、作业成本低，无需火工品辅助，无需造价昂贵的零部件和辅助设施，无需大型水利压裂车。
Description
技术领域
本发明属于油田采油采气技术领域，具体涉及一种用于管道的内衬复合装置。
背景技术
在油气田开发生产过程中，随着生产时间的增加,各种地质因素和人工措施都会对井筒套管产生不同程度的影响，造成套管破漏、腐蚀穿孔，或者由于开采原因，需要封堵某一油气储层对应的井筒套管的射孔孔眼时，需要对井筒套管的局部区域进行封堵修补。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于管道的内衬复合装置。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种用于管道的内衬复合装置，该内衬复合装置应用在管道内，包括圆柱筒体、引向头、压力控制连接器、环形密封组件、金属内衬管；
所述圆柱筒体的一端用于注入压力液，所述圆柱筒体的径向上设置有若干个压力液注入孔道；所述圆柱筒体的另一端与引向头连接；
所述压力控制连接器设置在圆柱筒体的中心孔道内，用于将中心孔道划分为第一压力液仓、第二压力液仓，并且通过压力控制连接器上的孔道连通；还用于通过与圆柱筒体上配合设置的压力液注入孔道将第一压力液仓中的压力液注入到圆柱筒体的外部；
所述环形密封组件套设在圆柱筒体的两侧，用于在受到来自第一压力液仓、第二压力液仓的压力液的驱动后对金属内衬管的两端密封；
所述金属内衬管套设在环形密封组件和圆柱筒体之外，并且与圆柱筒体的外壁之间形成容纳压力液的腔体。
上述方案中，所述压力控制连接器包括圆柱形连接筒体、导向钢柱、剪切销，所述导向钢柱通过剪切销固定在圆柱形连接筒体面向圆柱筒体中注入压力液的一侧。
上述方案中，所述圆柱形连接筒体的轴向上设置连通第一压力液仓和第二压力液仓的第一压力液注入孔道，所述圆柱形连接筒体的径向上和圆柱筒体的径向上对应位置设置有连通的第二压力液注入孔道；所述导向钢柱上设置有能够与第二压力液注入孔道匹配的第三压力液注入孔道。
上述方案中，所述环形密封组件包括第一环形活塞、第一弹性密封圈、第二环形活塞、第二弹性密封圈，所述第一环形活塞的位移方向上设置第一弹性密封圈，所述第二环形活塞的位移方向上设置第二弹性密封圈。
上述方案中，还包括第一压环、第二压环，所述第一压环、第一弹性密封圈、第一环形活塞依次套设在圆柱筒体的一侧；所述第二环形活塞、第二弹性密封圈、第二压环依次套设在圆柱筒体的另一侧。
上述方案中，所述圆柱筒体一侧的径向设置第四压力液注入通道，所述第四压力液注入通道与第一压力液仓连通；所述圆柱筒体的另一侧的径向设置第五压力液注入通道，所述第五压力液注入通道与第二压力液仓连通。
上述方案中，所述第一环形活塞抵接第一弹性密封圈的端面的远端面和圆柱筒体之间形成第一环形活塞注液腔，所述第一环形活塞注液腔与第四压力液注入通道连通；所述第二环形活塞抵接第二弹性密封圈的端面的远端面和圆柱筒体之间形成第二环形活塞注液腔，所述第二环形活塞注液腔与第五压力液注入通道连通。
上述方案中，所述圆柱筒体与第一压环的端面抵接；所述引向头与第二压环的端面抵接。
上述方案中，所述第一弹性密封圈、第二弹性密封圈分别与金属内衬管的内壁两端抵接。
上述方案中，所述金属内衬管的两端端面分别与第一压环和第二压环的端面抵接。
与现有技术相比，本发明结构简单、可靠、施工方便、作业成本低，无需火工品辅助，无需造价昂贵的零部件和辅助设施，无需大型水利压裂车。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种用于管道的内衬复合装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供一种用于管道的内衬复合装置在应用中的结构示意图；
图3为本发明实施例提供一种用于管道的内衬复合装置对金属内衬管两端密封后的结构示意图；
图4为本发明实施例提供一种用于管道的内衬复合装置对整个金属内衬管密封后的结构示意图。
其中，1-管道、2-圆柱筒体、3-引向头、4-压力控制连接器、5-环形密封组件、6-金属内衬管、21-第一压力液仓、22-第二压力液仓、23-第四压力液注入孔道、24-第五压力液注入孔道、25-上接头、26-第一空心钢柱、27-第一中间接头、28-第二空心钢柱、29-第二中间接头、30-第三空心钢柱、61-腔体、41-圆柱形连接筒体、42-导向钢柱、43-剪切销、411-第一压力液注入孔道、412-第二压力液注入孔道、421-第三压力液注入孔道、51第一环形活塞、52-第一弹性密封圈、53-第二环形活塞、54-第二弹性密封圈、55-第一压环、56-第二压环、511-第一环形活塞注液腔、531-第二环形活塞注液腔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种用于管道的内衬复合装置，该内衬复合器应用在管道1内，如图1所示，该内衬复合装置应用在管道1内，包括圆柱筒体2、引向头3、压力控制连接器4、环形密封组件5、金属内衬管6；
所述圆柱筒体2的一端用于注入压力液，所述圆柱筒体2的径向上设置有若干个压力液注入孔道；所述圆柱筒体2的另一端与引向头3连接；
所述压力控制连接器4设置在圆柱筒体2的中心孔道内，用于将中心孔道划分为第一压力液仓21、第二压力液仓22，并且通过压力控制连接器4上的孔道连通；还用于通过与圆柱筒体2上配合设置的压力液注入孔道将第一压力液仓21中的压力液注入到圆柱筒体2的外部；
所述环形密封组件5套设在圆柱筒体2的两侧，用于在受到来自第一压力液仓21、第二压力液仓22的压力液的驱动后对金属内衬管6的两端密封；
所述金属内衬管6套设在环形密封组件5和圆柱筒体2之外，并且与圆柱筒体2的外壁之间形成容纳压力液的腔体61。
这样，压力液通过圆柱筒体2的一端注入后，位于第一压力液仓21和第二压力液仓22的压力液通过压力液注入孔道驱动环形密封组件5位移，实现环形密封组件5的轴向压缩和径向膨胀，对金属内衬管6的内壁两端进行挤压，使得金属内衬管6的两端产生塑性变形，贴附在管道1的内壁，进而实现金属内衬管6两端的耐高压密封，之后，所述第一压力液仓21内的压力液对压力控制连接器4继续施加压力，所述压力控制连接器4受到的压力超过设定压力值后，连通第一压力液仓21、压力控制连接器4和腔体61的压力液注入孔道打开，压力液注入到腔体61内，所述腔体61内的压力液对金属内衬管6的内壁均匀施加压力，使得金属内衬管6产生塑性变形，最终整个金属内衬管6的外壁紧密贴附在管道1的内壁，随之，停止圆柱筒体2一端的压力液注入，释放压力，所述环形密封组件5复位，撤出本发明，而金属内衬管6仍旧保持不动，实现封堵补贴。
所述压力控制连接器4包括圆柱形连接筒体41、导向钢柱42、剪切销43，所述导向钢柱42通过剪切销43固定在圆柱形连接筒体41面向圆柱筒体2中注入压力液的一侧。
所述圆柱形连接筒体41的轴向上设置连通第一压力液仓21和第二压力液仓22的第一压力液注入孔道411，所述圆柱形连接筒体41的径向上和圆柱筒体2的径向上对应位置设置有连通的第二压力液注入孔道412；所述导向钢柱42上设置有能够与第二压力液注入孔道412匹配的第三压力液注入孔道421。
所述第一压力液注入孔道411与第三压力液注入孔道421为错位孔，所述第一压力液注入孔道411始终与第一压力液仓21和第二压力液仓22保持连通。
所述第一压力液仓21内压力液对导向钢柱42施加压力，该压力超过剪切销43的设定压力值后，所述剪切销43断开，这时，所述导向钢柱43向右位移，直至在圆柱形连接筒体41的限位下无法移动时，所述第三压力液注入孔道421与第二压力液注入孔道412打开，位于第一压力液仓21中的压力液通过打开的压力液注入孔道注入到腔体61内。
只有在环形密封组件5的轴向压缩和径向膨胀达到极限后，所述导向钢柱42受到的压力才可能超过剪切销43的设定压力值，所以这就保证只有在金属内衬管6的内壁两端密封之后，才会对金属内衬管6进行封堵补贴。
所述环形密封组件5包括第一环形活塞51、第一弹性密封圈52、第二环形活塞53、第二弹性密封圈54，所述第一环形活塞51的位移方向上设置第一弹性密封圈52，所述第二环形活塞53的位移方向上设置第二弹性密封圈54。
还包括第一压环55、第二压环56，所述第一压环55、第一弹性密封圈52、第一环形活塞51依次套设在圆柱筒体2的一侧；所述第二环形活塞53、第二弹性密封圈54、第二压环56依次套设在圆柱筒体2的另一侧。
所述圆柱筒体2一侧的径向设置第四压力液注入通道23，所述第四压力液注入通道23与第一压力液仓21连通；所述圆柱筒体2的另一侧的径向设置第五压力液注入通道24，所述第五压力液注入通道24与第二压力液仓22连通。
所述第一环形活塞51抵接第一弹性密封圈52的端面的远端面和圆柱筒体2之间形成第一环形活塞注液腔511，所述第一环形活塞注液腔511与第四压力液注入通道23连通；所述第二环形活塞53抵接第二弹性密封圈54的端面的远端面和圆柱筒体2之间形成第二环形活塞注液腔531，所述第二环形活塞注液腔531与第五压力液注入通道24连通。
所述第一压力液仓21内的压力液通过第四压力液注入通道23注入到第一环形活塞注液腔511中，推动第一环形活塞51向左位移；同样地，所述第二压力液仓22内的压力液通过第五压力液注入通道24注入到第二环形活塞注液腔531中，推动第二环形活塞53向右位移。
所述第一弹性密封圈52、第二弹性密封圈54分别与金属内衬管65的内壁两端抵接。
所述金属内衬管6的两端端面分别与第一压环55和第二压环56的端面抵接。
所述第一压力液仓21中的压力液通过第四压力液注入孔道23注入到第一环形活塞注液腔511中，并且驱动第一环形活塞51向左位移，所述第一环形活塞51对第一弹性密封圈52传递向左的压力，同样地，所述第二压力液仓22中的压力液通过第五压力液注入孔道24注入到第二环形活塞注液腔531中，并且驱动第二环形活塞53向右位移，所述第二环形活塞53对第二弹性密封圈54传递向右的压力，这样，所述第一弹性密封圈52和第二弹性密封圈54分别受到压力后产生轴向压缩和径向膨胀，最终，实现金属内衬管6内壁两端的耐高压密封。
在本发明的应用过程中，所述圆柱形筒体2可以采用本领域技术人员常规选择的套筒、缸筒、空心钢柱、中心钢柱等等同的部件使用，可以由一个或者多个组成。
以所述圆柱形筒体2包括上接头25、第一空心钢柱26、第一中间接头27、第二空心钢柱28、第二中间接头29、第三空心钢柱30为例。
本发明实施例提供一种用于管道的内衬复合装置，该内衬复合器应用在管道1内，如图2所示，包括上接头25、第一空心钢柱26、第一中间接头27、第二空心钢柱28、第二中间接头29、第三空心钢柱30、引向头3、压力控制连接器4、环形密封组件5、金属内衬管6；
所述上接头25、第一空心钢柱26、第二空心钢柱28、第三空心钢柱30和引向头3依次连接；
所述第一空心钢柱26和第二空心钢柱28之间设置压力控制连接器4，并且两者之间通过第一中间接头27连接；
所述第二空心钢柱28和第三空心钢柱30之间通过第二中间接头29连接；
所述环形密封组件5的一部分套设在第一空心钢柱26的外部，另一部分套设在第二空心钢柱28的外部；
所述金属内衬管6套设在环形密封组件5外，并且与第一中间接头27、第二空心钢柱28、第二中间接头29之间形成容纳压力液的腔体61。
所述第一空心钢柱26的径向上设置第四压力液注入孔道23，所述第四压力液注入通道23与第一压力液仓21连通；所述第三空心钢柱30的径向上设置第五压力液注入孔道24，所述第五压力液注入通道24与第二压力液仓22连通。
所述压力控制连接器4包括圆柱形连接筒体41、导向钢柱42、剪切销43，所述导向钢柱42通过剪切销43固定在圆柱形连接筒体41面向圆柱筒体2中注入压力液的一侧；
所述圆柱形连接筒体41的轴向上设置连通第一压力液仓21和第二压力液仓22的第一压力液注入孔道411，所述圆柱形连接筒体41的径向上和第一中间接头27的径向上对应位置设置有连通的第二压力液注入孔道412；所述导向钢柱42上设置有能够与第二压力液注入孔道412匹配的第三压力液注入孔道421。
所述第一压力液注入孔道411与第三压力液注入孔道421为错位孔，所述第一压力液注入孔道411始终与第一压力液仓21和第二压力液仓22保持连通。
所述第一压力液仓21内压力液对导向钢柱42施加压力，在该压力超过剪切销43的设定压力值后，所述剪切销43断开，这时，所述导向钢柱43向右位移，直至在圆柱形连接筒体41的限位下无法移动时，所述第三压力液注入孔道421与第二压力液注入孔道412打开，所述第一压力液仓21内的压力液通过打开的压力液注入通道注入到腔体61内。
只有在环形密封组件5的径向膨胀和轴向压缩达到极限后，所述导向钢柱42受到的压力才可能超过剪切销43的设定压力值，所以这就保证只有在金属内衬管6的内壁两端密封后，才会对金属内衬管6进行封堵补贴。
所述环形密封组件5包括第一环形活塞51、第一弹性密封圈52、第二环形活塞53、第二弹性密封圈54，所述第一环形活塞51的位移方向上设置第一弹性密封圈52，所述第二环形活塞53的位移方向上设置第二弹性密封圈54。
还包括第一压环55、第二压环56，所述第一压环55、第一弹性密封圈52、第一环形活塞51依次套设在圆柱筒体2的一侧；所述第二环形活塞53、第二弹性密封圈54、第二压环56依次套设在圆柱筒体2的另一侧。
所述第一环形活塞51抵接第一弹性密封圈52的端面的远端面和圆柱筒体2之间形成第一环形活塞注液腔511，所述第一环形活塞注液腔511与第四压力液注入通道23连通；所述第二环形活塞53抵接第二弹性密封圈54的端面的远端面和圆柱筒体2之间形成第二环形活塞注液腔531，所述第二环形活塞注液腔531与第五压力液注入通道24连通。
所述第一弹性密封圈52、第二弹性密封圈54分别与金属内衬管65的内壁两端抵接。
所述金属内衬管6的两端端面分别与第一压环55和第二压环56的端面抵接。
所述第一压力液仓21中的压力液通过第四压力液注入孔道23注入到第一环形活塞注液腔511中，并且驱动第一环形活塞51向左位移，所述第一环形活塞51对第一弹性密封圈52传递向左的压力，同样地，所述第二压力液仓22中的压力液通过第五压力液注入孔道24注入到第二环形活塞注液腔531中，并且驱动第二环形活塞53向右位移，所述第二环形活塞53对第二弹性密封圈54传递向右的压力，这样，所述第一弹性密封圈52和第二弹性密封圈54受到压力后产生轴向压缩和径向膨胀，最终，实现金属内衬管6两端两端的密封。
本发明实施例的工作过程如下：
(1)驱动压力的产生：
井上设备通过上接头25向第一压力液仓21注入压力液，所述第一压力液仓21内的压力液通过压力控制连接器4的第一压力液注入孔道411也注入到第二压力液仓22，在所述上接头25持续注入压力液的作用下，所述第一压力液仓21和第二压力液仓22内的压力液，产生驱动压力F；
所述第一压力液仓21内压力液通过第四压力液注入孔道23注入到第一环形活塞注液腔511，对所述第一环形活塞51传递压力，使得第一环形活塞51向左位移；所述第二压力液仓22内压力液通过第五压力液注入孔道24注入到第二环形活塞注液腔531，对所述第二环形活塞53传递压力，使得第二环形活塞53向右位移。
(2)金属内衬管6的两端密封过程：
如图3所示，本发明的驱动压力产生后，在第三压力液注入孔道421和第二压力液注入孔道412没有对准并且未打开的工况下，用于密封金属内衬管6的两端的环形密封组件5优先自动启动。
随着所述第一环形活塞51向左位移，将压力传递给第一弹性密封圈52，所述第二环形活塞53向右位移，将压力传递给第二弹性密封圈54；在驱动压力F的持续作用下，所述第一弹性密封圈52和第二弹性密封圈54的轴向宽度变小，所述第一弹性密封圈52和第二弹性密封圈54向径向膨胀，分别对金属内衬管6的内壁两端进行挤压，使得金属内衬管6的内壁两端产生塑性变形，挤压到管道1的内壁，实现对金属内衬管6两端内壁的耐高压密封。
当所述第一弹性密封圈52和第二弹性密封圈54的轴向压缩变形达到设计要求的变形量时，也即保证了设计要求的密封耐压水平；
(3)金属内衬管6的封堵补贴过程：
如图4所示，所述金属内衬管6两端内壁的耐高压密封完成后，所述第一压力液仓21内压力液对导向钢柱42继续施加压力，该压力超过剪切销43的设定压力值后，所述剪切销43断开，这时，所述导向钢柱43向右位移，直至在圆柱形连接筒体41的限位下无法移动时，所述第三压力液注入孔道421与第二压力液注入孔道412对准并且打开，位于第一压力液仓21中压力液通过打开的压力液注入通道注入到腔体61内。
所述腔体61内的压力液对金属内衬管6的内壁均匀施加压力，使金属内衬管6产生塑性变形，整个金属内衬管6的外壁紧密挤压在管道1的内壁，实现封堵补贴。
此时，整个金属内衬管6都已经产生了塑性变形，紧密复合到管道1的内壁，完成了封堵补贴过程。
(4)本发明的撤回过程：
在所述金属内衬管6完成封堵补贴之后，井上设备停止通过上接头25向第一压力液仓21注入压力液，释放压力，本发明就处于泄压状态；
所述第一环形活塞51和第二环形活塞52向初始位置退回，所述第一弹性密封圈52和第二弹性密封圈54在失去第一环形活塞51和第二环形活塞52的压力后，逐步复位，这样，所述第一弹性密封圈52和第二弹性密封圈54脱离金属内衬管6的两端之后，本发明处于复原状态，这时，可以将本发明撤回。
在整个撤回的过程中，因为所述金属内衬管6已经发生了塑性变形膨胀，所以即使撤回本发明，所述金属内衬管6依然保持紧密复合在管道1的内壁。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于管道的内衬复合装置，该内衬复合装置应用在管道内，其特征在于，包括圆柱筒体、引向头、压力控制连接器、环形密封组件、金属内衬管；
所述圆柱筒体的一端用于注入压力液，所述圆柱筒体的径向上设置有若干个压力液注入孔道；所述圆柱筒体的另一端与引向头连接；
所述压力控制连接器设置在圆柱筒体的中心孔道内，用于将中心孔道划分为第一压力液仓、第二压力液仓，并且通过压力控制连接器上的孔道连通；还用于通过与圆柱筒体上配合设置的压力液注入孔道将第一压力液仓中的压力液注入到圆柱筒体的外部；
所述环形密封组件套设在圆柱筒体的两侧，用于在受到来自第一压力液仓、第二压力液仓的压力液的驱动后对金属内衬管的两端密封；
所述金属内衬管套设在环形密封组件和圆柱筒体之外，并且与圆柱筒体的外壁之间形成容纳压力液的腔体。
2.根据权利要求1所述的用于管道的内衬复合装置，其特征在于，所述压力控制连接器包括圆柱形连接筒体、导向钢柱、剪切销，所述导向钢柱通过剪切销固定在圆柱形连接筒体面向圆柱筒体中注入压力液的一侧。
3.根据权利要求2所述的用于管道的内衬复合装置，其特征在于，所述圆柱形连接筒体的轴向上设置连通第一压力液仓和第二压力液仓的第一压力液注入孔道，所述圆柱形连接筒体的径向上和圆柱筒体的径向上对应位置设置有连通的第二压力液注入孔道；所述导向钢柱上设置有能够与第二压力液注入孔道匹配的第三压力液注入孔道。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于管道的内衬复合装置，其特征在于，所述环形密封组件包括第一环形活塞、第一弹性密封圈、第二环形活塞、第二弹性密封圈，所述第一环形活塞的位移方向上设置第一弹性密封圈，所述第二环形活塞的位移方向上设置第二弹性密封圈。
5.根据权利要求4所述的用于管道的内衬复合装置，其特征在于，还包括第一压环、第二压环，所述第一压环、第一弹性密封圈、第一环形活塞依次套设在圆柱筒体的一侧；所述第二环形活塞、第二弹性密封圈、第二压环依次套设在圆柱筒体的另一侧。
6.根据权利要求5所述的用于管道的内衬复合装置，其特征在于，所述圆柱筒体一侧的径向设置第四压力液注入通道，所述第四压力液注入通道与第一压力液仓连通；所述圆柱筒体的另一侧的径向设置第五压力液注入通道，所述第五压力液注入通道与第二压力液仓连通。
7.根据权利要求6所述的用于管道的内衬复合装置，其特征在于，所述第一环形活塞抵接第一弹性密封圈的端面的远端面和圆柱筒体之间形成第一环形活塞注液腔，所述第一环形活塞注液腔与第四压力液注入通道连通；所述第二环形活塞抵接第二弹性密封圈的端面的远端面和圆柱筒体之间形成第二环形活塞注液腔，所述第二环形活塞注液腔与第五压力液注入通道连通。
8.根据权利要求7所述的用于管道的内衬复合装置,其特征在于，所述圆柱筒体与第一压环的端面抵接；所述引向头与第二压环的端面抵接。
9.根据权利要求8所述的用于管道的内衬复合装置，其特征在于，所述第一弹性密封圈、第二弹性密封圈分别与金属内衬管的内壁两端抵接。
10.根据权利要求9所述的用于管道的内衬复合装置，其特征在于，所述金属内衬管的两端端面分别与第一压环和第二压环的端面抵接。
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