CN111485849A - 套管液压封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种套管液压封隔器，包括：双流道短节，其上形成有不连通的双通道；内通道管，其上端连在双流道短节内并与双流道短节的其中一条通道连通；连接接头，其上端连接在双流道短节外；内中心管，其位于内通道管外侧并与内通道管形成内中心腔，其上端连接在连接接头内；坐封组件，其外接在内中心管上，在内中心腔的压力作用下实现坐封；进油管，其设在内通道管下端外侧，进油管的上端通过剪切套、剪切环和剪钉连接在内中心管下并分隔内中心腔；和下接头，其连接在进油管下并封隔进油管与内通道管形成的进油腔的下端。

Description

套管液压封隔器

技术领域

本发明涉及封隔器技术领域，特别涉及一种用于同井注采的套管液压封隔器。

背景技术

分层开采技术包括分层注水、分层采油和同井注采这三类开发工艺技术。分层注水技术是目前分层开发的主体技术。分层采油很难消除井底流压产生的层间干扰，现场不倾向于应用。而同井注采技术包括井下油水分离与回注(即井下同井注采)和同井抽注。同井抽注是指对于注水井，将采出水层的地层水注入其油层中。同井抽注适合海上、极地与旱区等特殊环境。

传统的井下同井注采是通过井下复杂装置将产出液进行一定程度的分离，再将分离后的含油污水回注地层。同一动力源带动注水-采油两台泵。实践中认为油粘度较高(＞5cP)时，分离效果难保证，回注污水水质和回注量监测难，向低渗层或未动用层注入时生产不可持续；井下设备有效期短，出砂或析蜡时更是如此。

此外，回注污水中含油，会减少产量或转化为不可动用的束缚油饱和度而造成储量浪费。

目前，国内的辽河、胜利、大庆等油田都有现场试验，试验含水都有不同程度下降，但是不提液的话，产量往往降低。但一旦提液，就会使注采失衡，影响邻井的产量，加之回注参数监测难，现实中的注采平衡实难做到，这是它难以推广的最重要因素。

因而，目前常用的套管封隔器仅有与油管连接一条通道，该通道只能作为注水或者采油通道。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种套管液压封隔器，该套管液压封隔器能够实现同井注采一体化，在该封隔器坐封后，存在注水和采油两条独立的流体通道，以改变现有注水技术。

为了实现以上发明目的，本发明提出了一种套管液压封隔器，包括：

双流道短节，其上形成有不连通的双通道；

内通道管，其上端连在双流道短节内并与双流道短节的其中一条通道连通；

连接接头，其上端连接在双流道短节外；

内中心管，其位于内通道管外侧并与内通道管形成内中心腔，其上端连接在连接接头内；

坐封组件，其外接在内中心管上，在内中心腔的压力作用下实现坐封；

进油管，其设在内通道管下端外侧，进油管的上端通过剪切套、剪切环和剪钉连接在内中心管下并分隔内中心腔；和

下接头，其连接在进油管下并封隔进油管与内通道管形成的进油腔的下端。

在一种实施方案中，所述双流道短节的中间设有开口向下的轴向盲孔，在轴向盲孔封堵端设有连通的径向通孔；所述双流道短节的上端两侧设有沿轴向向下延伸贯穿的弧形通孔，所述弧形通孔与径向通孔及轴向盲孔均不连通。

在一种实施方案中，在剪切环连接的剪销被剪断前，双流道短节的两个弧形通孔所在通道与内中心腔连通形成为坐封通道。

在一种实施方案中，在剪切环连接的剪销被剪断后，剪切环移动，所述进油管、内中心腔和双流道短节的两个弧形通孔连通形成为采油通道。

在一种实施方案中，所述坐封组件包括：

外中心管，其设在内中心管外且设有与内中心腔连通的传压孔；

活塞，其包括上下活塞且连接在外中心管外；

缸套，其套设在上下活塞外，且其上位于上下活塞之间形成有与外中心管的传压孔连通的活塞腔；

锁定件，其设在下活塞的下端与缸套之间的腔体内，并与下活塞通过坐封剪钉连接；

卡瓦机构，其套设在外中心管外侧，其上端活动连接在下活塞上，其下端固定在外中心管上。

在一种实施方案中，所述卡瓦机构包括：

卡瓦套；

上椎体，其设在卡瓦套与外中心管之间并与卡瓦套固定连接；所述上椎体的上端下方设有容纳活塞的下端的台肩；

卡瓦组，其形成为楔形，楔形朝向外中心管的一侧形成有锥面，其中上侧的锥面与上椎体下端的锥面相切；和

下椎体，其上端与卡瓦组下侧的锥面相切，且下椎体与外中心管固定连接。

在一种实施方案中，在内中心管靠近连接接头的一端外接有解封组件，所述解封组件包括：

平衡接头，其通过解封销钉连接到连接接头外；

芯套，其设在内中心管外，芯套的上端固定内接于平衡接头；

胶筒，其设在芯套外，且上端通过上导环连接平衡接头，下端连接有下导环；

释放爪，其连接在上活塞与内中心管之间；和

卸油套，其设在释放爪外侧，下端连接上活塞与缸套，上端连接芯套。

在一种实施方案中，需要坐封时，向油管内打压，压力由双流道短节的弧形通孔、内中心腔经传压孔传递到上活塞与下活塞之间的活塞腔，推动下活塞下移撑开卡瓦机构完成坐封，推动上活塞上移压缩胶筒。

在一种实施方案中，坐封完成后，从环空打压验封；验封后继续从油管正打压，憋压后剪断剪切环上的剪销，推动剪切环下行，使得进油管与内中心管、双流道短节的弧形通孔连通形成采油通道。

在一种实施方案中，需要解封时，通过丢手工具剪断解封销钉，平衡接头沿着连接接头的外表面上移释放胶筒压缩的能量，将管串向上提实现解封。

在一种实施方案中，环空打压坐封下部的封隔器后击落坐封工具，所述双流道短节的径向通孔、内通道管内部和下接头内部形成为注水通道。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

封隔器内形成有两条独立的通道，一条通道作为注水通道(环空注水)，一条通道作为采油通道(油管采油)，从而满足同井注采一体化工艺需要。另外，通过本发明的封隔器直接从下油管中部注水，而非侧面喷射等方式，改进了现有注水技术。进油管在下接头上方，在水压作用下向上经进油管和采油通道采出，能够提高采油效率和提高采油量。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的套管液压封隔器的结构示意图；

图2所示为图1中的双流道短节的E-E截面结构示意图；

图3所示为图1中的双流道短节的剖面结构示意图。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

发明人在发明过程中注意到，目前常用的套管封隔器仅有与油管连接一条通道，该通道只能作为注水或者采油通道。因而一般不能实现同井注采。

针对以上不足，本发明的实施例提出了一种液压封隔器，下面进行详细说明。

图1显示了本发明的液压封隔器的其中一种实施例的结构示意图。在该实施例中，本发明的液压封隔器主要包括：双流道短节2、连接接头3、内通道管21、内中心管20、解封组件、坐封组件、进油管25和下接头26。其中，双流道短节2上形成有不连通的双通道。内通道管21的上端连接在双流道短节2内并与双流道短节2的其中一条通道连通。内中心管20套设在内通道管21的外侧并与内通道管20形成内中心腔。内中心管20的上端连接在连接接头3内，内中心管20的下端通过剪切套22、剪切环23和剪销24连接进油管25并隔开进油管25的内通道。连接接头3的上端连接在双流道短节2外，连接接头3的下端内侧连接内中心管20。坐封组件外接在内中心管20上，在内中心腔的压力作用下实现坐封。进油管25设在内通道管21的下端外侧，进油管25的上端通过剪切套22、剪切环23和剪销24连接在内中心管20下并分隔内中心腔。下接头26连接在进油管25下并封隔进油管25与内通道管21形成的进油腔的下端。

在一个实施例中，如图1至图3所示，双流道短节2的中间设有开口向下的轴向盲孔2.1。在轴向盲孔2.1的封堵端(图3中为上端)设有连通的径向通孔2.2。双流道短节2的上端两侧各设有沿轴向向下延伸贯穿的弧形通孔2.3，该弧形通孔2.3与径向通孔2.2及轴向盲孔2.1均不连通。

在一个实施例中，如图1至图3所示，在剪切环23连接的剪销24被剪断前，双流道短节2的两个弧形贯穿孔2.3所在通道与内中心腔连通形成为坐封通道。

在一个实施例中，如图1至图3所示，在剪切环23连接的剪销24被剪断后，剪切环24移动。进油管25、内中心腔和双流道短节2的两个弧形通孔2.3连通形成为采油通道。

在一个实施例中，如图1至图3所示，双流道短节2的径向通孔2.2、内通道管21的内部和下接头26的内部形成为注水通道。内通道管21的内部和下接头26的内部主要是指其内的中空部。

也就是说，通过双流道短节2的双流道的转换作用，进油管25、内中心腔和双流道短节2的两个弧形通孔2.3连通为采油通道；内通道管20的内腔、双流道短节2的轴向盲孔2.1及径向通孔2.2所在通道连通为注水通道，从而实现同井注采。

在一个实施例中，如图1所示，坐封组件主要包括：外中心管11、上活塞10、下活塞13、缸套12、锁定件14和卡瓦机构。其中，外中心管11设在内中心管20外且设有与内中心腔连通的传压孔；活塞包括上活塞10和下活塞13，上活塞10和下活塞13均连接在外中心管11外。缸套12套设在上活塞10和下活塞13外，且位于上活塞10和下活塞13之间形成有与外中心管11的传压孔连通的活塞腔。锁定件14设在下活塞13的下端与缸套12之间的腔体内，并与下活塞13通过坐封剪钉15连接。卡瓦机构套设在外中心管11的外侧，其中卡瓦机构的上端(指上椎体17)活动连接在下活塞13上，卡瓦机构的下端(指下椎体19)固定在外中心管11上。

在一个实施例中，如图1所示，卡瓦机构主要包括：卡瓦套16、上椎体17、卡瓦组18和下椎体19。卡瓦套16紧靠缸套12和锁定件14的下端设置。上椎体17设在卡瓦套16与外中心管11之间并与卡瓦套16固定连接。上椎体17的上端下方设有容纳下活塞13的下端的台肩。卡瓦组16形成为楔形，楔形朝向外中心管11的一侧形成有锥面，上侧的锥面与上椎体17下端的锥面相切。下椎体19的上端与卡瓦组18的下侧锥面相切，且下椎体19与外中心管11固定连接。

在一个实施例中，如图1所示，在内中心管20靠近连接接头3的一端(图中为上端)外接有解封组件。该解封组件主要包括：平衡接头5、芯套7、胶筒6、释放爪8和卸油套9。平衡接头5通过解封销钉4连接到连接接头3的外台肩处。芯套7设在内中心管11外，芯套7的上端递交在平衡接头5的下端内侧台肩处；芯套7的下端连接到卸油套9的内表面。胶筒6套设在芯套7的外表面，且上端通过上导环的台肩抵接平衡接头5，胶筒6的下端通过下导环的台肩面抵接卸油套9。释放爪8通过台肩面连接在上活塞10与内中心管11之间。卸油套9套设在释放爪8的外侧，卸油套9的下端连接上活塞10与缸套12，卸油套9的上端通过台肩连接芯套7与胶筒6的下导环。

在一个实施例中，如图1所示，需要坐封时，向油管内打压，压力由双流道短节2的弧形通孔2.3、内中心腔经传压孔传递到上活塞10与下活塞13之间的活塞腔，推动下活塞13下移撑开卡瓦机构完成坐封，同时推动上活塞10上移压缩胶筒6。

在一个实施例中，如图1所示，坐封完成后，从环空打压验封。验封后继续从油管正打压，憋压到设定值后剪断剪切环23上的剪销24，推动剪切环23下行，使得进油管25与内中心管、双流道短节2的弧形通孔2.3连通形成采油通道。经环空和注水通道往地层注水打压，压力上升后，地层中的油液析出并经采油通道和上端的油管被采出。

在一个实施例中，如图1所示，采油结束，要提出管串需要先对坐封的管串进行解封。解封时，通过丢手工具剪断解封销钉4，平衡接头5沿着连接接头的外表面上移释放胶筒6压缩的能量，将管串向上提出实现解封。

在一个优选的实施例中，如图1所示，在双流道短节2的上端旋接有上接头1，双流道短节2的下端内部旋接内通道管21，双流道短节2的下端外部旋接连接接头3。内通道管21的中部外套接剪切环23，内通道管21的下端外套接下接头26。剪切环23外套接剪切套22，剪切套22上部与内中心管20旋接，下部与进油套25旋接。进油套25的下端与下接头26旋接。连接接头3的下端内部旋接内中心管20，下端外部套接平衡接头5，并用解封销钉4将两者连接。胶筒6套于芯套7上，芯套7套于内中心管20外，芯套7的上端与平衡接头5旋接。上、下导环分别顶触在胶筒6上、下两侧，上导环与平衡接头5旋接，下导环与泄油套9旋接，泄油套9下依次旋接缸套12、锁定件14和卡瓦组18。缸套12内设置有上活塞10，下活塞13和释放爪8，释放爪8上部与芯套7旋接，下部与外中心管11旋接。卡瓦组18通过上椎体17、下椎体18固定在卡瓦16内，整体包套在外中心管11上。

在一个优选的实施例中，如图1所示，使用时，该双通道套管液压封隔器坐验封完后存在注水与采油两条独立的通道，可实现环空注水、油管采油。该封隔器油管正打压即可进行坐封，压力由双流道短节2轴向上的两个弧形通孔2.3传至内通道管21与内中心管20的环形空间即内中心腔，再由内中心管20上的传压孔传至上下活塞10、13。压力推动上活塞10向上运动压缩胶筒6，下活塞13向下运动撑开卡瓦组19。坐封完后，环空打压进行验封，验封合格后，油管正打压剪断剪切环23上的剪销24，推动剪切环23下行，打开采油通道——油管内部→双流道短节2轴向上的两个弧形通孔2.3→内通道管21与内中心管21的环形空间即内中心腔→内通道管21与剪切套22的环形空间→内通道管21与进油管25的环形空间→进油管25径向通孔→油层，采油时，油液的流通方向则是从油层的油液经进油管25流向油管。

在一个优选的实施例中，如图1所示，一般会设置有上部封隔器和下部封隔器，上部封隔器连接在上油管下端，下端封隔器设在采油层下部、位于注水层上方，环空打压坐封下部的封隔器后击落坐封工具，打开注水通道——油套与油管之间的环空→双流道短2的径向通孔2.2→双流道短节2轴向盲孔2.1→内通道管21内部→下接头26内部→下部油管内部→注水层段，从而改变现有注水技术。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种套管液压封隔器，其特征在于，包括：

双流道短节，其上形成有不连通的双通道；

内通道管，其上端连在双流道短节内并与双流道短节的其中一条通道连通；

连接接头，其上端连接在双流道短节外；

内中心管，其位于内通道管外侧并与内通道管形成内中心腔，其上端连接在连接接头内；

坐封组件，其外接在内中心管上，在内中心腔的压力作用下实现坐封；

进油管，其设在内通道管下端外侧，进油管的上端通过剪切套、剪切环和剪钉连接在内中心管下并分隔内中心腔；和

下接头，其连接在进油管下并封隔进油管与内通道管形成的进油腔的下端。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述双流道短节的中间设有开口向下的轴向盲孔，在轴向盲孔封堵端设有连通的径向通孔；所述双流道短节的上端两侧设有沿轴向向下延伸贯穿的弧形通孔，所述弧形通孔与径向通孔及轴向盲孔均不连通。

3.根据权利要求2所述的封隔器，其特征在于，在剪切环连接的剪销被剪断前，双流道短节的两个弧形通孔所在通道与内中心腔连通形成为坐封通道。

4.根据权利要求2或3所述的封隔器，其特征在于，在剪切环连接的剪销被剪断后，剪切环移动，所述进油管、内中心腔和双流道短节的两个弧形通孔连通形成为采油通道。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的封隔器，其特征在于，所述坐封组件包括：

外中心管，其设在内中心管外且设有与内中心腔连通的传压孔；

活塞，其包括上下活塞且连接在外中心管外；

缸套，其套设在上下活塞外，且其上位于上下活塞之间形成有与外中心管的传压孔连通的活塞腔；

锁定件，其设在下活塞的下端与缸套之间的腔体内，并与下活塞通过坐封剪钉连接；

卡瓦机构，其套设在外中心管外侧，其上端活动连接在下活塞上，其下端固定在外中心管上。

6.根据权利要求5所述的封隔器，其特征在于，所述卡瓦机构包括：

卡瓦套；

上椎体，其设在卡瓦套与外中心管之间并与卡瓦套固定连接；所述上椎体的上端下方设有容纳活塞的下端的台肩；

卡瓦组，其形成为楔形，楔形朝向外中心管的一侧形成有锥面，其中上侧的锥面与上椎体下端的锥面相切；和

下椎体，其上端与卡瓦组下侧的锥面相切，且下椎体与外中心管固定连接。

7.根据权利要求6所述的封隔器，其特征在于，在内中心管靠近连接接头的一端外接有解封组件，所述解封组件包括：

平衡接头，其通过解封销钉连接到连接接头外；

芯套，其设在内中心管外，芯套的上端固定内接于平衡接头；

胶筒，其设在芯套外，且上端通过上导环连接平衡接头，下端连接有下导环；

释放爪，其连接在上活塞与内中心管之间；和

卸油套，其设在释放爪外侧，下端连接上活塞与缸套，上端连接芯套。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的封隔器，其特征在于，需要坐封时，向油管内打压，压力由双流道短节的弧形通孔、内中心腔经传压孔传递到上活塞与下活塞之间的活塞腔，推动下活塞下移撑开卡瓦机构完成坐封，推动上活塞上移压缩胶筒。

9.根据权利要求8所述的封隔器，其特征在于，坐封完成后，从环空打压验封；验封后继续从油管正打压，憋压后剪断剪切环上的剪销，推动剪切环下行，使得进油管与内中心管、双流道短节的弧形通孔连通形成采油通道。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的封隔器，其特征在于，需要解封时，通过丢手工具剪断解封销钉，平衡接头沿着连接接头的外表面上移释放胶筒压缩的能量，将管串向上提实现解封。

11.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，环空打压坐封下部的封隔器后击落坐封工具，所述双流道短节的径向通孔、内通道管内部和下接头内部形成为注水通道。

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