CN114439406A - 一种用于封隔器的胶筒和封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于封隔器的胶筒和封隔器，该胶筒包括整体式筒状的内层和设置在内层的外侧的筒状的分解层，分解层通过割线被分为多个独立的块件，块件的内侧固定设置在内层上，该胶筒具有能依据不规则裸眼井筒进行适应膨胀的特点，以解决裸眼封隔器密封不严的问题。

Description

一种用于封隔器的胶筒和封隔器

技术领域

本发明涉及油气田生产装置技术领域，具体涉及一种胶筒和封隔器，尤其是适用于裸眼封隔。

背景技术

裸眼完井是套管下至生产层顶部进行固井，生产层段裸露的完井方法，其优点是生产层裸露面积大，油、气流入井内的阻力小，配合裸眼分段压裂可以为气井获得更高的产能。

在该完井方法实施中，经常要用到裸眼封隔器。目前，常用的裸眼封隔器包括扩张式裸眼封隔器、遇油膨胀式裸眼封隔器等。但不管是哪一类封隔器，都要求裸眼井段尽量平整光滑、圆度较高，只有这样才能保证胶皮均匀膨胀后与裸眼岩壁紧密接触，且各个点的胶皮与岩壁的接触力也保持相对一致，达到密封承压的要求。一旦井眼不规则，出现径向上圆度不高或轴向上直径不一致的情况，就会出现有些部位胶皮已经压紧，有些部位胶皮未与岩壁接触的“架桥”现象，进而导致裸眼封隔器密封不严或密封力不够，造成封隔失效。正是因为这样，裸眼完井技术也一直未能在各大油气田进行推广。

由此，需要发明一种胶筒和封隔器以解决裸眼井壁不规则导致的封隔器密封失效的问题。

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，本发明提出了一种胶筒和封隔器。该胶筒具有分解层，相对于整体式的胶筒结构具有更好的独立性的变形而适应裸眼井壁，以解决裸眼封隔器密封不严的问题。

根据本发明的一方面，提出了一种用于封隔器的胶筒，其包括：

整体式筒状的内层，

设置在内层的外侧的筒状的分解层，分解层通过割线被分为多个独立的块件，块件的内侧固定设置在内层上。

在一个实施例中，在分解层的展开平面上，割线的两端终止于分解层的边缘，割线中的至少一个不是直线。

在一个实施例中，在分解层的展开平面上，在轴向方向和周向方向上，割线均为波形线以使得块件呈梅花矩阵式分布。

在一个实施例中，在分解层的外侧还设置有整体式筒状的包覆层。

根据本发明的另一方面，提供一种封隔器，包括筒状的主体和套设在主体的外壁上的封隔组件，其中，封隔组件具有：

上述的胶筒，

位于胶筒的径向内侧的促动装置，促动装置能分散性施力于胶筒使得块件独立性变形而进行适应性地封隔。

在一个实施例中，促动装置包括：

套设在主体的外壁上的并位于胶筒的内侧的支撑筒，支撑筒上构造有径向的通孔，

设置在支撑筒上的多个促动件，促动件构造为顶伸杆，顶伸杆能与块件对应式设置，顶伸杆的内端插入式设置在通孔内，当顶伸杆受到径向力时能沿着通孔径向向外移动而顶伸胶筒。

在一个实施例中，在顶伸杆延伸出通孔的外壁的外端设置顶伸头，顶伸头延伸到内层中。

在一个实施例中，在顶伸杆的外周壁与通孔的内壁之间设置用于防止顶伸杆回退的棘齿结构。

在一个实施例中，在本体的下端的内腔中设置有用于封堵本体的内腔的球座，通孔构造为与本体的内腔连通，且在顶伸杆与通孔之间设置移动密封件，在本体的周壁上设置用于连通通孔和本体的内腔的连通孔，连通孔的截面面积小于通孔的截面面积。

在一个实施例中，在顶伸杆的内端设置径向延伸的盲孔，盲孔与相对应的连通孔位置匹配。

与现有技术相比，本发明的优点在于，在使用过程中，该胶筒具有能依据不规则裸眼井筒进行适应膨胀的特点，以解决裸眼封隔器密封不严的问题。

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显示了根据本发明的一个实施例的封隔器；

图2为来自图1的A-A剖面图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的促动装置处放大图；

图4显示了根据本发明的一个实施例的胶筒展开图。

在附图中，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

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1显示了根据本发明的封隔器。如图1所示，该封隔器100包括主体1和封隔组件2。其中，主体1为筒状，主要起到连接和支撑作用。封隔组件2套设在主体1的外壁上，主要起到封隔作用。并且，封隔组件2具有胶筒21。胶筒21能弹性变形，用于在需要封隔时抵接在被封隔的例如裸眼井壁上，以起到密封作用。如图4所示，胶筒21包括整体式筒状的内层211和设置在内层211的外侧的筒状的分解层212。内层211设置在最内侧，用于保证胶筒21的内腔的完整性，用于形成诸如憋压腔等结构。另外，该内层211还起到支撑分解层212的作用。分解层212通过割线213被分为多个独立的块件214。块件214的内侧固定设置在内层211上。也就是说，分解层212并不是整体式的筒状件，在该胶筒21不论应用于憋压式封隔，还是如本申请下文所述的机械式封隔，各块件214均相对变形独立，产生差异化的运动，从而更好的适应于表面高低不平的眼井，尤其是裸眼井。

在一个实施例中，在分解层212的展开平面上，割线213的两端终止于分解层的边缘，割线213中的至少一个不是直线。例如，在轴向上，割线213可以为互相平行的多个折线、波浪线、圆弧曲线等。而在周向上，该割线213也可以是互相平行的多个折线、波浪线、圆弧曲线等。这种设置情况能使得块件214不为长方形，且各块件214的边能与其相邻的块件214的边彼此相互深入，避免尤其在轴向方向上于割线213处产生直线式的通槽，从而增加封隔安全性。

优选地，如图4所示，在分解层212的展开平面上，在轴向方向和周向方向上，割线均为波形线以使得块件214呈梅花矩阵式分布。在封隔操作过程中，这种设置方式等保证块件214变形后与其周边的块件214更好的互相作用，进而保证封隔效果。

在一个实施例中，在分解层212的外侧还设置有整体式筒状的包覆层215。该包覆层215整体套接在块件214的外侧，用于保护块件214，尤其避免杂质等进入到割线213处，进而保证密封效果。

封隔组件2还包括促动装置22。促动装置22位于胶筒21的径向内侧。根据本申请的促动装置22能分散性施力于胶筒21上，而使得胶筒21分解式变形而进行适应性地封隔。由此，在本申请的封隔器100中，胶筒21与促动装置22彼此配合，进一步地使得胶筒21能分散性变形，避免了现有技术中的胶筒整体式变形，而是能够适应裸眼井壁的自身光滑度等特性而变形，从而达到更好的封隔效果。正是该该封隔器100的这种特性，使得其尤其适用于裸眼井，但是本申请并不限定其的使用范围，也就是说，该封隔器100也可以应用于需要封隔的套管井筒。

在一个实施例中，促动装置22包括支撑筒221和促动件222。其中，支撑筒221套设在主体1的外壁上，并位于胶筒21的内侧，主要起到支撑作用。促动件222设置在支撑筒221上。并且，该促动件222与块件213位置相对式设置。该促动件222构造为能在力的作用下相对于支撑筒221径向移动，而顶伸式施力于胶筒21并促动胶筒21变形，从而起到封隔作用。

在一个具体的实施例中，支撑筒221上构造有径向的通孔223，如图2、3所示。促动件222构造为顶伸杆并插入式设置在通孔223内。各块件214的大体中心处分别与对应的顶伸杆对应式设置，当顶伸杆受到径向力时，能沿着通孔223径向向外移动而顶伸胶筒21，从而施力于块件214以实现独立性变形进而保证分散性封隔。

优选地，在顶伸杆延伸出通孔223的外壁的外端设置顶伸头224。在初始状态下，该顶伸头224凸出于通孔223的内腔，用于保证顶伸杆能更好地在通孔223内移动。同时，该顶伸头224的截面面积相对变大，则可以适当增加顶伸面积，保证顶伸强度。优选地，顶伸头224的外端壁上设置有摩擦纹。这种设置能增加顶伸头224与胶筒21的摩擦强度，保证顶伸牢固度和稳定性。当然，顶伸头224还可以插入到内层211中，用于固定顶伸杆与内层211，使得两者互相限定，并保证施力位置的精准性。需要说明的是，图1给出了顶伸头224接触式连接内层211的实施例，而图2给出了顶伸头224嵌入到内层211的实施例。

另外，在顶伸杆的外周壁与通孔223的内壁之间设置用于防止顶伸杆回退的棘齿结构225。该棘齿结构225能允许顶伸杆相对于通孔223径向向外移动，也能防止顶伸杆回退，进而保证封隔封隔效果和可靠性。

在一个实施例中，在本体1的下端的内腔中设置有球座11，用于封堵本体1的内腔。也就是说，在向本体1的内腔中投入球3后，该本体1的内腔被封堵，从而可以通过泵送压裂液的方式促动封隔器100坐封。通孔223构造为与本体1的内腔连通，且在顶伸杆与通孔223之间设置移动密封件226。在向本体1的内腔中泵送压力液，该压力液可以作用到顶伸杆的径向内端，从而促动顶伸杆相对于通孔223径向向外移动。

为了保证压力液的连通效果，在本体1的壁上设置用于连通通孔223和本体1的内腔的连通孔12。也就是说，该连通孔12为位置匹配通孔223式设置在本体1上的径向孔。优选地，连通孔12的截面面积小于通孔223的截面面积，这种设置能保证在两者之间产生节流压差，从而具有更大的力作用在顶伸杆的径向内端以更好的促动其径向运动。

优选地，在顶伸杆的内端设置径向延伸的盲孔227。盲孔227与相对应的连通孔12位置匹配。通过这种设置由连通孔12流向通孔223的液体绝大部分进入到盲孔227处。一方面，这种方式能有效避免液体进入到顶伸杆与通孔223的内壁之间，使得移动密封件226的密封压力比较小；另一方面，这种方式能保证压力液更好的作用在顶伸杆上，从而保证顶伸效果。

在结构上，在本体1的外壁上设置周向的槽13。封隔组件2嵌入到槽13内。胶筒21可以构造为由橡胶材料制成的胶皮套。且胶筒21的轴向两端与槽13的壁密封式固定连接。这种槽13式的设置方式能很好的保护处于其中的封隔组件2，且结构简单。在初始状态下，该封隔组件2完全嵌入到槽13中，以使得其外壁不凸出本体1的外壁，从而保证封隔器100的顺利下入，避免封隔弹性件21收到剐蹭受伤。优选地，胶筒21的密封承压可靠的弹性形变量大于棘齿结构225的进尺级差，保证内部压力卸载后，棘齿结构225微小回退后，胶筒21密封的可靠性

该封隔器100还包括上接头5和下接头6。其中，上接头5设置在本体1的上端。下接头6设置在本体1的下端。上接头5和下接头6均起到连接作用，用于将该封隔器100设置在管串上。

下面根据图1到3详细叙述封隔器100的使用方法。

该封隔器100设置到管串上，并被下入到井筒中。

在需要封隔时，先向管串内投球3。被送入的球3坐落在球座11处，用于封堵了主体1的内腔。

然后，向管串内泵送压力液，并在本体1的内腔中憋压。压力液通过连通孔12流向通孔223，且绝大多数作用在盲孔227处。在压力作用下，顶伸杆在通孔223的内腔进行径向移动，以顶伸胶筒21。在顶伸过程中，胶筒21外侧的井筒的壁可能不光滑，但是，通过多个顶伸杆分散的施力，加上块件214的独立性变形使得弹性封隔器21分解式变形，更好的适用井筒的壁。也就是说，根据井筒的壁的高低不同，顶伸杆能适应性的延伸不同的长度，而块件214相对独立以支持各种匹配的顶伸杆的伸出运动，使得胶筒21的不同部位的变形可以不同，从而达到各处均有好的密封效果，进而使得封隔器的整体的密封效果满足使用要求。

本申请中，方位用语“上”、“下”均以封隔器100工作时的地层为参照。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于封隔器的胶筒，其特征在于，包括：

整体式筒状的内层，

设置在所述内层的外侧的筒状的分解层，所述分解层通过割线被分为多个独立的块件，所述块件的内侧固定设置在所述内层上。

2.根据权利要求1所述的胶筒，其特征在于，在所述分解层的展开平面上，所述割线的两端终止于所述分解层的边缘，所述割线中的至少一个不是直线。

3.根据权利要求2所述的胶筒，其特征在于，在所述分解层的展开平面上，在轴向方向和周向方向上，所述割线均为波形线以使得所述块件呈梅花矩阵式分布。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的胶筒，其特征在于，在所述分解层的外侧还设置有整体式筒状的包覆层。

5.一种封隔器，其特征在于，包括筒状的主体和套设在所述主体的外壁上的封隔组件，其中，所述封隔组件具有：

根据权利要求1到4中任一项所述的胶筒，

位于所述胶筒的径向内侧的促动装置，所述促动装置能分散性施力于所述胶筒使得所述块件独立性变形而进行适应性地封隔。

6.根据权利要求6所述的封隔器，其特征在于，所述促动装置包括：

套设在所述主体的外壁上的并位于所述胶筒的内侧的支撑筒，所述支撑筒上构造有径向的通孔，

设置在所述支撑筒上的多个促动件，所述促动件构造为顶伸杆，所述顶伸杆能与所述块件对应式设置，所述顶伸杆的内端插入式设置在所述通孔内，当所述顶伸杆受到径向力时能沿着所述通孔径向向外移动而顶伸所述胶筒。

7.根据权利要求6所述的封隔器，其特征在于，在所述顶伸杆延伸出所述通孔的外壁的外端设置顶伸头，所述顶伸头延伸到所述内层中。

8.根据权利要求6或7所述的封隔器，其特征在于，在所述顶伸杆的外周壁与所述通孔的内壁之间设置用于防止所述顶伸杆回退的棘齿结构。

9.根据权利要求6或7所述的封隔器，其特征在于，在所述本体的下端的内腔中设置有用于封堵所述本体的内腔的球座，所述通孔构造为与所述本体的内腔连通，且在所述顶伸杆与所述通孔之间设置移动密封件，在所述本体的周壁上设置用于连通所述通孔和所述本体的内腔的连通孔，所述连通孔的截面面积小于所述通孔的截面面积。

10.根据权利要求9所述的封隔器，其特征在于，在所述顶伸杆的内端设置径向延伸的盲孔，所述盲孔与相对应的所述连通孔位置匹配。

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