CN114165188B - 封隔器及封隔器的使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种封隔器及封隔器的使用方法，属于油气储存技术领域。本申请实施例提供的技术方案，通过在封隔器中设置两个齿的朝向相反的卡瓦，使得该封隔器可以牢固的卡止在套管的内壁上，避免其向上或向下松动，通过将胶筒组件的数量设置为至少两个，增大了胶筒组件相对于套筒内壁的摩擦力，至少两个胶筒组件共同起到封隔作用，通过卡瓦组件和胶筒组件的配合作用，提高了封隔器与套管之间的封隔效果；而且，通过在中心管的管壁上设置坐封孔，且用撞销封堵，在撞销被撞断之前，即使盐穴储气库中残留的液体析盐，也不会导致该坐封孔被堵塞。

Description

封隔器及封隔器的使用方法

技术领域

本申请涉及油气储存技术领域，特别涉及一种封隔器及封隔器的使用方法。

背景技术

天然气是一种重要的清洁能源，可以使用地下储气库进行储存。地下储气库具有多种形式，例如，废弃油藏型储气库或盐穴储气库等，在地下储气库中，通常使用封隔器来封堵储气库。

目前常用的封隔器被安装在储气库上的油套环空内，该封隔器内具有胶筒和卡瓦，该封隔器可以基于卡瓦与套管之间的摩擦力，通过胶筒的膨胀来坐封在油套环空内。

但是上述封隔器中胶筒的膨胀体积较小，在一些盐穴储气库中，由于在注气转换过程中压力波动较大，容易造成上述封隔器中的胶筒与套管之间密封不严。

发明内容

本申请实施例提供了一种封隔器及封隔器的使用方法，能够提高封隔器与套管之间的封隔效果。该技术方案如下：

一方面，提供了一种封隔器，该封隔器包括：上接头组件、至少两个胶筒组件、至少一个卡瓦组件、主体、下接头组件以及中心管；

该上接头组件套装在该中心管的顶部，该主体和该下接头组件套装在该中心管的底部，该至少两个胶筒组件和该至少一个卡瓦组件套装在该中心管的位于该上接头组件和该下接头组件之间的位置；

每两个相邻的胶筒组件之间具有一个卡瓦组件；

每个卡瓦组件包括：依次布置的上锥体、上卡瓦、下卡瓦、下锥体、上卡瓦架、下卡瓦架；

该上卡瓦和该下卡瓦的外壁上具有朝向相反的齿；

该上卡瓦架通过第一剪钉连接在该上锥体，该下卡瓦架通过第二剪钉连接在该下锥体；

该上锥体的底部具有向外的第一斜面，该第一斜面用于在该上锥体向下移动时向外挤压该上卡瓦；

该下锥体的顶部具有向外的第二斜面，该第二斜面用于在该下锥体向上移动时向外挤压该下卡瓦；

该中心管上还设有至少两个坐封孔，该坐封孔内设有撞销，该撞销的一端凸出于该中心管的内壁。

在一种可能设计中，该上接头组件包括：上接头、第一O形圈和上通径环；

该上接头的底端连接该上通径环，该上通径环的底端连接该卡瓦组件；

该第一O形圈位于该上接头与该中心管之间。

在一种可能设计中，该胶筒组件包括胶筒和骨架，该骨架位于该胶筒的内壁上，该骨架采用蛔形结构。

在一种可能设计中，该胶筒组件还包括：两个保护环和两个密封环；

该两个密封环分别设置于该胶筒的上下两端，该两个保护环分别与该两个密封环相连。

在一种可能设计中，该骨架与该中心管之间具有第二O形圈。

在一种可能设计中，该上卡瓦和该下卡瓦之间通过弹性件连接。

在一种可能设计中，该下接头组件包括：下接头、限位环和剪切环；

该限位环连接于该主体的底部，该下接头套装在该中心管的底部；

该剪切环位于该限位环和该下接头之间。

在一种可能设计中，该上锥体的内壁和该中心管的外壁之间通过第三剪钉连接。

在一种可能设计中，该撞销的内部为中空结构。

一方面，提供了一种封隔器的使用方法，该方法包括：

将封隔器下入油套环空内的预设位置；

向该封隔器内投入胶塞，使该胶塞的底部卡止于中心管内的撞销上；

向该胶塞施加第一预设压力，使该胶塞带动中心管向下移动，使封隔器的胶筒扩张至套筒的内壁上，且上卡瓦和下卡瓦卡止在套筒内壁上；

向该胶塞施加第二预设压力，使该胶塞剪断撞销后继续向下移动至坐落接头上。

本申请实施例提供的技术方案，通过在封隔器中设置两个齿的朝向相反的卡瓦，使得该封隔器可以牢固的卡止在套管的内壁上，避免其向上或向下松动，通过将胶筒组件的数量设置为至少两个，增大了胶筒组件相对于套筒内壁的摩擦力，至少两个胶筒组件共同起到封隔作用，通过卡瓦组件和胶筒组件的配合作用，提高了封隔器与套管之间的封隔效果；而且，通过在中心管的管壁上设置坐封孔，且用撞销封堵，在撞销被撞断之前，即使盐穴储气库中残留的液体析盐，也不会导致该坐封孔被堵塞。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种封隔器的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的图1中A-A截面的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种封隔器的局部结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种封隔器的胶筒组件2的骨架22的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种封隔器的局部结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种封隔器的使用方法的流程图。

附图中的各零件的标号说明如下：

1-上接头组件；

11-上接头；

12-第一O形圈；

13-上通径环；

2-胶筒组件；

21-胶筒；

22-骨架；

23-保护环；

231-上环；

232-下环；

24-密封环；

3-卡瓦组件；

31-上锥体；

32-上卡瓦；

33-下卡瓦；

34-下锥体；

35-上卡瓦架；

36-下卡瓦架；

4-主体；

41-锁筒；

42-下通径环；

43-锁环室；

44-锁环；

45-外筒；

46-卡圈；

47-堵头；

48-活塞；

5-下接头组件；

51-下接头；

52-限位环；

53-剪切环；

6-中心管；

61-坐封孔；

62-撞销；

71-第一剪钉；

72-第二剪钉；

73-第二O形圈；

74-弹性件；

75-第三剪钉。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1是本申请实施例提供的封隔器的结构示意图，图2是本申请实施例提供的图1中A-A截面的结构示意图，请参见图1和图2，该封隔器包括：上接头组件1、至少两个胶筒组件2、至少一个卡瓦组件3、主体4、下接头组件5以及中心管6；该上接头组件1套装在该中心管6的顶部，该主体4和该下接头组件5套装在该中心管6的底部，该至少两个胶筒组件2和该至少一个卡瓦组件3套装在该中心管6的位于该上接头组件1和该下接头组件5之间的位置；每两个相邻的胶筒组件2之间具有一个卡瓦组件3；每个卡瓦组件3包括：依次布置的上锥体31、上卡瓦32、下卡瓦33、下锥体34、上卡瓦架35、下卡瓦架36；该上卡瓦32和该下卡瓦33的外壁上具有朝向相反的齿；该上卡瓦架35通过第一剪钉71连接在该上锥体31，该下卡瓦架36通过第二剪钉72连接在该下锥体34；该上锥体31的底部具有向外的第一斜面，该第一斜面用于在该上锥体31向下移动时向外挤压该上卡瓦32；该下锥体34的顶部具有向外的第二斜面，该第二斜面用于在该下锥体34向上移动时向外挤压该下卡瓦33；该中心管6上还设有至少两个坐封孔61，该坐封孔61内设有撞销62，该撞销62的一端凸出于该中心管6的内壁。

对于盐穴储气库，需要通过注排和注采过程进行天然气的储存和采出。其中，注排过程包括注气和排液，具体地，由于在盐穴储气库的成型过程中，需要使用液体对地层施加压力来造腔，造腔完成后，液体也会存留在腔体中，在需要储气时，可以通过将封隔器下入油套环空，使封隔器与下侧的尾管连接，在封隔器内部和尾管内部形成流通通道，而后通过该通道向储气库的底部泵入高压天然气，来驱替液体，也即是，注气和排液过程是同时进行的。在注排过程完成后，进行丢手，在丢手后，进行注采过程，也即是继续进行注气，之后将存储于盐穴储气库中的天然气采出，以供使用。

由于注排过程中，封隔器所在的油套环空中具有较大的压力，因此，封隔器的密封性能尤为重要。

在上述封隔器中，上接头组件1、胶筒组件2和卡瓦组件3的整体、主体4和下接头组件5由上到下依次布置，且套装在中心管6外。其中，上接头组件1用于连接用于下放封隔器以及向下打压的其他管体和泵等；胶筒组件2用于在扩张后坐封在套管的内壁上，从而实现封隔器上侧与下侧之间的密封；卡瓦组件3用于锚定在套管的内壁上，以防止封隔器在高压作用下向上或向下移动。主体4中的锁筒41通过向上移动，可以挤压胶筒组件2，使胶筒组件2坐封；下接头组件5用于连接盐穴储气库中的封隔器下侧的尾管。

具体地，由于该上卡瓦32和该下卡瓦33的外壁上具有朝向相反的齿，例如，上卡瓦32的外壁上具有向上倾斜的齿，下卡瓦33的外壁上具有向下倾斜的齿，向上倾斜的齿可以在上卡瓦32相对于套管内壁有向上移动趋势时提供较大的摩擦力，因此，可以在封隔器锚定后防止封隔器向上移动；向下倾斜的齿可以在下卡瓦33相对于套管内壁有向下移动趋势时提供较大的摩擦力，因此，可以在封隔器锚定后防止封隔器向下移动。

在中心管6内设置的撞销62可以被胶塞剪断，从而使胶塞从中心管6中滑下，落在坐落接头上，在此之前，由于坐封孔61被撞销62封堵，即使盐穴储气库中残留的液体析盐，也不会导致盐堵塞该坐封孔61。

下面对该装置的工作原理进行描述：

将封隔器下入油套环空内的预设位置；向该封隔器内投入胶塞，使该胶塞的底部卡止于中心管6内的撞销62上；向该胶塞施加第一预设压力，使该胶塞带动中心管6向下移动，使封隔器的胶筒21扩张至套筒的内壁上，且上卡瓦32和下卡瓦33卡止在套筒内壁上；向该胶塞施加第二预设压力，使该胶塞剪断撞销62后继续向下移动至坐落接头上。

本申请实施例提供的装置，通过在封隔器中设置两个齿的朝向相反的卡瓦，使得该封隔器可以牢固的卡止在套管的内壁上，避免其向上或向下松动，通过将胶筒组件2的数量设置为至少两个，增大了胶筒组件2相对于套筒内壁的摩擦力，至少两个胶筒组件2共同起到封隔作用，通过卡瓦组件3和胶筒组件2的配合作用，提高了封隔器与套管之间的封隔效果；而且，通过在中心管6的管壁上设置坐封孔61，且用撞销62封堵，在撞销62被撞断之前，即使盐穴储气库中残留的液体析盐，也不会导致该坐封孔61被堵塞。

下面对该装置各部分结构及工作原理进行详述：

在一种可能设计中，该上接头组件1包括：上接头11、第一O形圈12和上通径环13；该上接头11的底端连接该上通径环13，该上通径环13的底端连接该卡瓦组件3；该第一O形圈12位于该上接头11与该中心管6之间。

其中，上接头11的上端通过内螺纹与其他管体连接，下端的内壁连接中心管6，且上接头11的下端的外壁具有台阶形结构，以使上通径环13可以套装该上接头11的下端。而位于上接头11和中心管6之间的第一O形圈12用于对两者之间的缝隙进行密封以及增加两者之间的摩擦力，增加该封隔器长期密封的可靠性。具体的，该第一O形圈12可以是由橡胶材料制成，上接头11或中心管6上相应位置可以设有与第一O形圈12形状适配的沟槽，以便该第一O形圈12的安装。

图3是本申请实施例提供的一种封隔器的局部结构示意图，请参见图3，在一种可能设计中，该胶筒组件2包括胶筒21和骨架22，该骨架22位于该胶筒21的内壁上，该骨架22采用蛔形结构。

其中，该骨架22用于支撑胶筒21，蛔形结构的骨架22的截面形状如图4所示，图4是本申请实施例提供的一种封隔器的胶筒组件2的骨架22的结构示意图，上述结构的胶筒组件2扩张直径大，增大抗压能力，同等压差下，膨胀体积提高了60％，解决了注采气转换过程中因压力波动及管柱蠕动，导致封隔器失效的难题。

在一种可能设计中，该胶筒组件2还包括：两个保护环23和两个密封环24；该两个密封环24分别设置于该胶筒21的上下两端，该两个保护环23分别与该两个密封环24相连。

上述结构中的密封环24与保护环23等结构配合使用，增加了封隔器在长期密封使用过程中的可靠性。

上述结构中的保护环23用于与套管接触，防止密封元件被挤出，并可减少气体对胶筒21的冲蚀。每个保护环23的截面可以是三角形，从而与密封环24和其他相邻的结构相适配。每个保护环23可以是整体型结构，也可以是由上环231和下环232拼接而成，在上环231和下环232之间通过卡止结构连接，这种结构便于该保护环23的安装和拆卸。

在一种可能设计中，密封环24上具有小孔，保护环23上有与该小孔适配的缺口，用于两者之间的相互连接。

在一种可能设计中，该骨架22与该中心管6之间具有第二O形圈73，用于增加骨架22与中心管6之间密封的可靠性、

在一种可能设计中，该上卡瓦32和该下卡瓦33之间通过弹性件74连接，该弹性件74的拉伸方向沿中心管6的径向方向，该弹性件74的内部与的外部边缘与上卡瓦32和下卡瓦33的外壁均连接，用于在上卡瓦32和下卡瓦33被推动向外时随之被拉伸，在上卡瓦32和下卡瓦33不再受到外界压力时，弹性件74依靠自身的弹性力将上卡瓦32和下卡瓦33收回。在一种可能设计中，该弹性件74可以是锥弹簧。

图5是本申请实施例提供的一种封隔器的局部结构示意图，请参见图5，在一种可能设计中，该下接头组件5包括：下接头51、限位环52和剪切环53；该限位环52连接于该主体4的底部，该下接头51套装在该中心管6的底部；该剪切环53位于该限位环52和该下接头51之间。

下接头51与中心管6之间可以是通过螺纹连接，该剪切环53用于解封，具体地，通过提供向上的拉力剪断剪切环53，继续上提，胶筒21旁通通道开启，有助于胶筒21的回收，继而胶筒21回弹，卡瓦回缩，完成封隔器的解封。

在一种可能设计中，该上锥体31的内壁和该中心管6的外壁之间通过第三剪钉75连接。

该第三剪钉75被剪断之后，上锥体31和中心管6不再相连，中心管6可以相对于上锥体31上下移动，从而便于后续的丢手过程。

在一种可能设计中，该撞销62的内部为中空结构，从而便于通过控制撞销62的壁厚来控制撞销62能够承受的最大剪切力，以便在操作过程中通过控制胶塞对撞销62的冲击力来控制撞销62是否内撞断。

在一种可能设计中，主体4包括：在外层，由上到下依次设置的下通径环42、锁环室43、锁环44和外筒45；在内层，由上到下依次设置的锁筒41、卡圈46、堵头47和活塞48。其中，锁筒41和中心管6之间、锁筒41和外筒45之间、堵头47和中心管6之间、堵头47和外筒45之间均设有O形圈和承托环，从而加强密封效果。下通径环42与锁环室43之间通过第四剪钉76连接，活塞48底部通过螺钉连接限位环52。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。

本申请实施例提供的装置，通过在封隔器中设置两个齿的朝向相反的卡瓦，使得该封隔器可以牢固的卡止在套管的内壁上，避免其向上或向下松动，通过将胶筒组件2的数量设置为至少两个，增大了胶筒组件2相对于套筒内壁的摩擦力，至少两个胶筒组件2共同起到封隔作用，通过卡瓦组件3和胶筒组件2的配合作用，提高了封隔器与套管之间的封隔效果；而且，通过在中心管6的管壁上设置坐封孔61，且用撞销62封堵，在撞销62被撞断之前，即使盐穴储气库中残留的液体析盐，也不会导致该坐封孔61被堵塞。

图6是本申请实施例提供的一种封隔器的使用方法的流程图，请参见图6，一方面，提供了一种封隔器的使用方法，该方法包括：

601、将封隔器下入油套环空内的预设位置。

该预设位置为尾管的上方一定高度处，以便与尾管相连接，以便后续采用液压坐封方式使该封隔器坐封在套管内。

602、向该封隔器内投入胶塞，使该胶塞的底部卡止于中心管6内的撞销62上。

在该步骤中，通过控制胶塞的下放速度，控制胶塞对撞销62的撞击力度，避免撞销62被剪断。该胶塞可以是泵入胶塞，也就是通过泵的打压被送到设计深度的。

603、向该胶塞施加第一预设压力，使该胶塞带动中心管6向下移动，使封隔器的胶筒21扩张至套筒的内壁上，且上卡瓦32和下卡瓦33卡止在套筒内壁上。

在上述第一预设压力作用下，锁环室43上的第四剪钉76被剪断，下通径环42与锁环室43之间相对移动，锁筒41和下通径环42向上移动，挤压胶筒21，胶筒21逐渐胀开。且胶塞带动中心管6和上锥体31下移，剪断上卡瓦架35和上锥体31之间的第一剪钉71、下卡瓦架36和下锥体34之间的第二剪钉72，从而使上锥体31向下移动，将上卡瓦32向外推动，下锥体34相对于下卡瓦33向上移动，将下卡瓦33向外推动，从而实现坐封和锚定，该第一预设压力可以根据上述需要设定。

604、向该胶塞施加第二预设压力，使该胶塞剪断撞销62后继续向下移动至坐落接头上。

在该步骤中，胶塞的底部的密封环24与该坐落接头接触，形成密封，完成丢手。

本申请实施例提供的方法，通过在封隔器中设置两个齿的朝向相反的卡瓦，使得该封隔器可以牢固的卡止在套管的内壁上，避免其向上或向下松动，通过将胶筒组件2的数量设置为至少两个，增大了胶筒组件2相对于套筒内壁的摩擦力，至少两个胶筒组件2共同起到封隔作用，通过卡瓦组件3和胶筒组件2的配合作用，提高了封隔器与套管之间的封隔效果；而且，通过在中心管6的管壁上设置坐封孔61，且用撞销62封堵，在撞销62被撞断之前，即使盐穴储气库中残留的液体析盐，也不会导致该坐封孔61被堵塞。

上述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种封隔器，其特征在于，所述封隔器包括：上接头组件（1）、至少两个胶筒组件（2）、至少一个卡瓦组件（3）、主体（4）、下接头组件（5）以及中心管（6）；

所述上接头组件（1）套装在所述中心管（6）的顶部，所述主体（4）和所述下接头组件（5）套装在所述中心管（6）的底部，所述至少两个胶筒组件（2）和所述至少一个卡瓦组件（3）套装在所述中心管（6）的位于所述上接头组件（1）和所述下接头组件（5）之间的位置；

所述胶筒组件（2）包括胶筒（21）和骨架（22），所述骨架（22）位于所述胶筒（21）的内壁上，所述骨架（22）采用蛔形结构；所述胶筒组件（2）还包括：两个保护环（23）和两个密封环（24）；所述两个密封环（24）分别设置于所述胶筒（21）的上下两端，所述两个保护环（23）分别与所述两个密封环（24）相连；所述骨架（22）与所述中心管（6）之间具有第二O形圈（73）；

每两个相邻的胶筒组件（2）之间具有一个卡瓦组件（3）；

每个卡瓦组件（3）包括：依次布置的上锥体（31）、上卡瓦架（35）、上卡瓦（32）、下卡瓦（33）、下卡瓦架（36）、下锥体（34）；

所述上卡瓦（32）和所述下卡瓦（33）的外壁上具有朝向相反的齿；

所述上卡瓦架（35）通过第一剪钉（71）连接在所述上锥体（31），所述下卡瓦架（36）通过第二剪钉（72）连接在所述下锥体（34）；

所述上锥体（31）的底部具有向外的第一斜面，所述第一斜面用于在所述上锥体（31）向下移动时向外挤压所述上卡瓦（32）；

所述下锥体（34）的顶部具有向外的第二斜面，所述第二斜面用于在所述下锥体（34）向上移动时向外挤压所述下卡瓦（33）；

所述中心管（6）上还设有至少两个坐封孔（61），所述坐封孔（61）内设有撞销（62），所述撞销（62）的一端凸出于所述中心管（6）的内壁。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述上接头组件（1）包括：上接头（11）、第一O形圈（12）和上通径环（13）；

所述上接头（11）的底端连接所述上通径环（13），所述上通径环（13）的底端连接所述卡瓦组件（3）；

所述第一O形圈（12）位于所述上接头（11）与所述中心管（6）之间。

3.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述上卡瓦（32）和所述下卡瓦（33）之间通过弹性件（74）连接。

4.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述下接头组件（5）包括：下接头（51）、限位环（52）和剪切环（53）；

所述限位环（52）连接于所述主体（4）的底部，所述下接头（51）套装在所述中心管（6）的底部；

所述剪切环（53）位于所述限位环（52）和所述下接头（51）之间。

5.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述上锥体（31）的内壁和所述中心管（6）的外壁之间通过第三剪钉（75）连接。

6.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述撞销（62）的内部为中空结构。

7.一种封隔器的使用方法，其特征在于，所述方法包括：

将封隔器下入油套环空内的预设位置，所述封隔器是指如权利要求1至6中任一项所述的封隔器；

向所述封隔器内投入胶塞，使所述胶塞的底部卡止于中心管（6）内的撞销（62）上；

向所述胶塞施加第一预设压力，使所述胶塞带动中心管（6）向下移动，使封隔器的胶筒（21）扩张至套筒的内壁上，且上卡瓦（32）和下卡瓦（33）卡止在套筒内壁上；

向所述胶塞施加第二预设压力，使所述胶塞剪断撞销（62）后继续向下移动至坐落接头上。