CN113847018A - 用于封隔地层的一般试采工具 - Google Patents

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Abstract

一种用于封隔地层的一般试采工具，涉及油田试采技术领域，包括中心管和胶筒，胶筒套在中心管外侧，胶筒的上下两端与中心管的外壁密封配合，胶筒内侧留有内压压力腔，中心管的管壁上与内压压力腔对应设置有贯通的割缝，割缝将内压压力腔和中心管内部空间连通；胶筒，进一步包括主体部和支撑结构，支撑结构进一步包括滑环部和支撑部，主体部的两端与中心管的外壁密封连接，滑环部套在中心管的外侧并与中心管的外壁过盈配合，所述支撑部的两端分别与滑环部的外侧和主体部的内侧连接；所述支撑部均为环状结构，并且该环状结构的壁厚小于其轴向尺寸。本发明在胶筒的内侧设置了支撑结构，大幅增加了地层封隔工具承受层间压差的能力。

Description

用于封隔地层的一般试采工具
技术领域
本发明属于油田试采技术领域，尤其涉及一种用于封隔地层的一般试采工具。
背景技术
所谓一般试采工具，是指油田试采过程中用到的基础必要工具。其中，用于地层封堵的一般试采工具是一种重要类型。目前，试油试采领域使用的地层封堵工具要求可多次重复使用，因此大多使用膨胀式胶筒实现地层的封隔，但受结构所限，这种胶筒的承受层间压差的能力较差，难以满足试油试采过程中的多种需求，因此，有必要设计一种承压能力更强的地层封隔工具。
发明内容
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种用于封隔地层的一般试采工具。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种用于封隔地层的一般试采工具，包括中心管和胶筒，胶筒套在中心管外侧，胶筒的上下两端与中心管的外壁密封配合，胶筒内侧留有内压压力腔，中心管的管壁上与内压压力腔对应设置有贯通的割缝，割缝将内压压力腔和中心管内部空间连通；
胶筒，进一步包括主体部和支撑结构，支撑结构进一步包括滑环部和支撑部，其中，主体部的两端与中心管的外壁密封连接，滑环部套在中心管的外侧并与中心管的外壁过盈配合，所述支撑部的两端分别与滑环部的外侧和主体部的内侧连接；
所述支撑部均为环状结构，并且该环状结构的壁厚小于其轴向尺寸；
由一个滑环部和一个支撑部组成的支撑结构共有两套，两套支撑结构对称设置在胶筒中间横切面的上下两侧；两个支撑部之间的距离等于支撑部壁厚的二倍；
两个滑环部、两个支撑部、中心管及所述胶筒的主体部合围成外压压力腔，胶筒的主体部上加工有用于连通所述外压压力腔和胶筒外部空间的平衡孔；
所述支撑结构将胶筒内部隔出上下两个内压压力腔，对应地，所述割缝有上下两处，两处割缝的轴向位置分别与上下两个内压压力腔对应。
作为优选方案，所述的两个支撑部的内侧分别加工有至少两个横截面为等腰梯形的环形槽，并在相邻两个环形槽之间形成横截面也为等腰梯形的环形凸起，当两个支撑部在压力作用下支起并相互贴合后，两个支撑部上环形槽和环形凸起相互楔入。
作为优选方案，所述胶筒上端的内外两侧分别设置有上衬套和上箍套，上衬套通过螺纹固定连接在上箍套的内侧，并将胶筒的上端夹紧固定；所述胶筒下端的内外两侧分别设置有下衬套和下箍套，下衬套通过螺纹固定连接在下箍套的内侧，并将胶筒的下端夹紧固定；
所述中心管的上下两端分别固定连接有上接头和下接头，所述上箍套的上端固定连接在上接头的下端，所述下箍套的下端套在下接头的外侧，下箍套和下接头之间设有弹簧，下箍套在弹簧的弹力作用下始终保持向下靠近下接头的运动趋势。
本发明的有益效果为：
本发明在胶筒的内侧设置了支撑结构，使用前，支撑结构收缩在胶筒和中心管之间的环形空间内，打压后，支撑结构在压力作用下翻转90度并相互抵靠，从而对胶筒主体部的中央进行支撑，在上下两个内压压力腔内的压力作用下，两个支撑部被强力压紧，从而在胶筒的主体部内侧提供了强大的支撑力，这种支撑力大幅增加了地层压力从胶筒和井壁之间通过的难度，从而大幅增加了地层封隔工具承受层间压差的能力。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是图1中胶筒中部的局部放大图；
图3是图1所示结构打压胀封后的结构示意图；
图4是图3中胶筒中部的局部放大图；
图5是胶筒的第二种实施例的结构示意图；
图6是图5所示结构打压胀封后的结构示意图。
图中：1、上接头，2、上箍套，3、上衬套，4、主体部，5、割缝，6、中心管，7、滑环部，8、支撑部，9、平衡孔，10、下箍套，11、下衬套，12、弹簧，13、下接头，14、环形凸起，15、环形槽，16、内压压力腔，17、外压压力腔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步描述：
实施例一：
如图1所示，本发明包括中心管6和胶筒，胶筒套在中心管6外侧，胶筒的上下两端与中心管6的外壁密封配合，胶筒内侧留有内压压力腔16，中心管6的管壁上与内压压力腔16对应设置有贯通的割缝5，割缝5将内压压力腔16和中心管6内部空间连通。以上是现有技术中已经存在的结构，在此不再赘述。
如图1和图2所示，本发明的创新之处主要在于对胶筒结构的改进。本发明中，胶筒，进一步包括主体部4和支撑结构，支撑结构进一步包括滑环部7和支撑部8，其中，主体部4的两端与中心管6的外壁密封连接，此为现有技术中的常规设计，通过胶筒与中心管6的过盈配合即可实现，在此不再赘述。所述滑环部7套在中心管6的外侧并与中心管6的外壁过盈配合，目的是实现滑环部7在中心管6上的滑动密封。所述支撑部8的两端分别与滑环部7的外侧和主体部4的内侧连接；所述支撑部8均为环状结构，并且该环状结构的壁厚小于其轴向尺寸；
如图1和图2所示，由一个滑环部7和一个支撑部8组成的支撑结构共有两套，两套支撑结构对称设置在胶筒中间横切面的上下两侧；两个支撑部8之间的距离等于支撑部8壁厚的二倍。
如图1和图2所示，两个滑环部7、两个支撑部8、中心管6及所述胶筒的主体部4合围成外压压力腔17，胶筒的主体部4上加工有用于连通所述外压压力腔17和胶筒外部空间的平衡孔9，外压压力腔17和平衡孔9的设置，使得两个支撑部8之间的压力与外界连通，使每个支撑部8的两侧均存在巨大压力差，实现将两个支撑部8压紧在一起，而只有将两个支撑部8压紧在一起，才能使支撑部8提供强有力的支撑。
所述支撑结构将胶筒内部隔出上下两个内压压力腔16，对应地，所述割缝5有上下两处，两处割缝5的轴向位置分别与上下两个内压压力腔16对应。
本发明的工作原理如下：
下井前，本发明如图1所示，图中，胶筒的主体部4和支撑部8均处于自然收缩状态。下放至井下预定位置后，向中心管6内注入高压水后，高压水通过中心管6上的割缝5进入上下两个内压压力腔16，胶筒的主体部4在压力作用下直径增大并贴附在井壁上，实现对地层的封隔，同时，由于胶筒由橡胶制成，作为胶筒的一部分，滑环部7和支撑部8的材质也是橡胶，因此，在压力作用下，支撑部8上连接在滑环部7上的一端连同滑环部7一同向胶筒的中间横切面靠拢，最终，两个支撑部8均翻转90度并相互贴合，达到胶筒的最终胀封状态，两个支撑部8贴合后的位置状态如图3或图4所示。胶筒胀封后，虽然，支撑部8是由材质较软的橡胶制成，但由于两个支撑部8被上下两侧的高压强力夹紧，并具有向外延展的趋势，从而在胶筒的主体部4内侧提供了强大的支撑力，这种支撑力大幅增加了地层压力从胶筒和井壁之间通过的难度，从而大幅增加了地层封隔工具承受层间压差的能力。
另外，支撑结构可对胶筒的主体部4施加牵引力，从而使胶筒受压膨胀的阻力增大，但胶筒坐封后，为了保证胶筒承压能力所需提供的打压压力不会增加，即不会增加胶筒的坐封压力，因此，本发明在不增加坐封压力的情况下，可有效防止下井过程中胶筒受井下压力波动而不受控胀封。
解封时，中心管6及内压压力腔16内的压力卸除，井下外压力经过所述平衡孔9进入外压压力腔17，从而将两个支撑部8推回，使胶筒恢复至如图1所示的坐封前状态，以便下次继续使用。
如图1和图3所示，作为优选方案，所述胶筒上端的内外两侧分别设置有上衬套3和上箍套2，上衬套3通过螺纹固定连接在上箍套2的内侧，并将胶筒的上端夹紧固定；所述胶筒下端的内外两侧分别设置有下衬套11和下箍套10，下衬套11通过螺纹固定连接在下箍套10的内侧，并将胶筒的下端夹紧固定；所述中心管6的上下两端分别固定连接有上接头1和下接头13，所述上箍套2的上端固定连接在上接头1的下端，所述下箍套10的下端套在下接头13的外侧，下箍套10和下接头13之间设有弹簧12，下箍套10在弹簧12的弹力作用下始终保持向下靠近下接头13的运动趋势。
上述结构中，胶筒的上端与中心管6固定密封连接，胶筒的下端与中心管6滑动密封连接并通过弹簧12向胶筒下端施加方向向下的持续牵引力，从而减少胶筒胀封过程中的阻力，从而变相降低坐封压力，改善坐封性能。
实施例二：
如图5和图6所示，本实施例与实施例一的区别在于，所述的两个支撑部8的内侧分别加工有至少两个横截面为等腰梯形的环形槽15，并在相邻两个环形槽15之间形成横截面也为等腰梯形的环形凸起14，当两个支撑部8在压力作用下支起并相互贴合后，两个支撑部8上环形槽15和环形凸起14相互楔入。从工程力学原理方面说，环形槽15和环形凸起14的设置不但可以增加两个支撑部8承压后的支撑刚度，还能增加支撑部8承压后向外延展的能力，从而使胶筒适应不同规格的井筒。

Claims (3)

1.一种用于封隔地层的一般试采工具，包括中心管(6)和由橡胶制成的胶筒，胶筒套在中心管(6)外侧，胶筒的上下两端与中心管(6)的外壁密封配合，胶筒内侧留有内压压力腔(16)，中心管(6)的管壁上与内压压力腔(16)对应设置有贯通的割缝(5)，割缝(5)将内压压力腔(16)和中心管(6)内部空间连通，其特征在于：
胶筒，进一步包括主体部(4)和支撑结构，支撑结构进一步包括滑环部(7)和支撑部(8)，其中，主体部(4)的两端与中心管(6)的外壁密封连接，滑环部(7)套在中心管(6)的外侧并与中心管(6)的外壁过盈配合，所述支撑部(8)的两端分别与滑环部(7)的外侧和主体部(4)的内侧连接；
所述支撑部(8)均为环状结构，并且该环状结构的壁厚小于其轴向尺寸；
由一个滑环部(7)和一个支撑部(8)组成的支撑结构共有两套，两套支撑结构对称设置在胶筒中间横切面的上下两侧；两个支撑部(8)之间的距离等于支撑部(8)壁厚的二倍；
两个滑环部(7)、两个支撑部(8)、中心管(6)及所述胶筒的主体部(4)合围成外压压力腔(17)，胶筒的主体部(4)上加工有用于连通所述外压压力腔(17)和胶筒外部空间的平衡孔(9)；
所述支撑结构将胶筒内部隔出上下两个内压压力腔(16)，对应地，所述割缝(5)有上下两处，两处割缝(5)的轴向位置分别与上下两个内压压力腔(16)对应。
2.根据权利要求1所述的一种用于封隔地层的一般试采工具，其特征在于：所述的两个支撑部(8)的内侧分别加工有至少两个横截面为等腰梯形的环形槽(15)，并在相邻两个环形槽(15)之间形成横截面也为等腰梯形的环形凸起(14)，当两个支撑部(8)在压力作用下支起并相互贴合后，两个支撑部(8)上环形槽(15)和环形凸起(14)相互楔入。
3.根据权利要求1所述的一种用于封隔地层的一般试采工具，其特征在于：所述胶筒上端的内外两侧分别设置有上衬套(3)和上箍套(2)，上衬套(3)通过螺纹固定连接在上箍套(2)的内侧，并将胶筒的上端夹紧固定；所述胶筒下端的内外两侧分别设置有下衬套(11)和下箍套(10)，下衬套(11)通过螺纹固定连接在下箍套(10)的内侧，并将胶筒的下端夹紧固定；
所述中心管(6)的上下两端分别固定连接有上接头(1)和下接头(13)，所述上箍套(2)的上端固定连接在上接头(1)的下端，所述下箍套(10)的下端套在下接头(13)的外侧，下箍套(10)和下接头(13)之间设有弹簧(12)，下箍套(10)在弹簧(12)的弹力作用下始终保持向下靠近下接头(13)的运动趋势。
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