CN116104442A - 一种扩张式裸眼封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扩张式裸眼封隔器，包括套设在一起的外套筒和内管体，所述内管体内限定有第一通道，所述外套筒和内管体之间具有活塞腔，所述活塞腔内设置有活塞，在活塞的第一端设置有连通第一通道和活塞腔的进液孔，以及设置在活塞远离进液孔的一端的外筒体上的连通内腔的胶筒。在活塞的轴向中部设置有连通胶筒的第一通孔，在内管体的外壁上设置有连接第一通道的第二通孔，所述第一通孔和第二通孔能够连通从而形成能够连通所述第一通道和胶筒内腔的第二通道。所述活塞能够在活塞腔内移动从而使其具有初始隔断第二通道的第一位置，以及使得第二通道保持畅通的第二位置，和重新隔断第二通道的第三位置。

Description

一种扩张式裸眼封隔器

技术领域

本发明涉及油田开采领域，具体涉及一种扩张式裸眼封隔器。

背景技术

在石油开采过程中，裸眼分段压裂技术是常用的技术之一。这种技术能够提高单井产量，是实现单井上产的有效工艺之一。而在裸眼分段压裂工艺中，封隔器是最常用的井下设备之一，主要分为压缩式裸眼封隔器和扩张式封隔器。

相较于压缩式裸眼封隔器，扩张式封隔器扩张比更大、密封段更长、井眼不规则适应性更强，在裸眼分层中具备更大的优势。为避免压封隔器提前胀封和实现有效的层间分隔，注液阀必须实现打开和关闭功能。同时也需要防止胶筒二次胀封，从而保证封隔器的密封性能和可靠性。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种扩张式裸眼封隔器。本发明的扩张式裸眼封隔器能够避免压封隔器提前胀封，同时实现有效的层间分隔，而且能防止胶筒二次胀封。

根据本发明，提供了一种扩张式裸眼封隔器，包括：套设在一起的外套筒和内管体，所述内管体内限定有流体流通的第一通道，所述外套筒和内管体之间具有活塞腔，所述活塞腔内设置有活塞，在所述活塞的第一端设置有连通所述第一通道和活塞腔的进液孔，以及设置在外套筒外壁上的胶筒。在所述活塞的轴向中部设置有连通所述胶筒的第一通孔，在所述内管体的外壁上设置有连接所述第一通道的第二通孔，所述第一通孔和第二通孔能够连通从而形成能够连通所述第一通道和胶筒内腔的第二通道。

所述活塞能够在活塞腔内移动从而使得所述活塞具有初始隔断第二通道的第一位置，以及使得所述第二通道保持畅通的第二位置，和重新隔断第二通道的第三位置。

在一个优选的实施例中，在所述活塞和外套筒的内壁之间还设置有能够分别使所述活塞固定在第一位置和第二位置上的可被切断的第一固定件和第二固定件。

在一个优选的实施例中，在所述活塞上设置有具有一定长度的凹槽，所述第二固定件伸入所述凹槽内，使得所述第二固定件能在所述凹槽相对于活塞移动。

在一个优选的实施例中，所述第一固定件和第二固定件设置为剪切销钉，所述第二固定件的剪切力设置为大于第一固定件的剪切力。

在一个优选的实施例中，所述第二固定件设置为能够在所述活塞从第一位置运动到第二位置后抵接在所述凹槽的侧壁上。

在一个优选的实施例中，在所述活塞与外套筒的径向间具有第一间隙，所述第一通孔和胶筒通过所述第一间隙相连通。

在一个优选的实施例中，在所述活塞远离所述进液孔的一端的端部还设置有使所述活塞保持在第三位置的卡簧。

在一个优选的实施例中，在所述活塞与外套筒之间还具有分别与所述进液孔和第二通道相隔断的第二间隙，在所述外套筒的外壁上设置有与所述第二间隙相连通的泄压孔。

在一个优选的实施例中，在所述活塞靠近内筒体的一侧的内壁上还设置有密封件，所述密封件设置为当所述活塞位于第三位置时处于第一通孔和第二通孔的轴向之间。

在一个优选的实施例中，在所述外套筒的内壁上设置有多个第一固定件和第二固定件，所述的多个第一固定件和第二固定件在所述外套筒的内壁上均匀地相间布置。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了根据本发明的一个实施例的扩张式裸眼封隔器的示意图。

图2为图1所示的扩张式裸眼封隔器沿A-A’面的剖切示意图。

图3为图1所示的扩张式裸眼封隔器处于坐封状态的示意图。

图4为图1所示的扩张式裸眼封隔器坐封完成后的示意图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。在本文中，用语“左侧”和“右侧”分别指靠近上接头和远离上接头的一侧。

图1显示了根据本发明的一个实施例的扩张式裸眼封隔器100。如图1所示，所述的扩张式裸眼封隔器100包括外套筒10，在所述外套筒10的第一端11处设置有上接头12。同时，在所述外套筒10内还限定有内腔15，在所述内腔15内设置有内管体20，所述管体20内限定有供井下流体流通的第一通道25。

如图1所示，在所述外套筒10和内管体20的径向间设置有活塞腔30，在所述活塞腔30内设置有活塞35，所述活塞35能够在外力作用下在所述活塞腔30内沿轴向运动。

同时，在靠近所述活塞35的第一端351的内筒体10的外壁上还设置有进液孔32。所述第一通道25通过进液孔32与所述活塞腔30相连通，使得高压流体能够通过所述进液孔32进入所述活塞腔30内，并推动所述活塞35向远离所述第一端351的第一方向移动。

如图1所示，在所述活塞35的轴向中部设置有第一通孔42，在所述内管体20的外壁上设置有连通所述第一通道25的第二通孔44。所述第一通孔42和第二通孔44能够连通从而形成能够连通所述第一通道25的第二通道40，使得第一通道25内的流体能够通过所述第二通道40流入外套筒10中。

同时，在所述外套筒10内还设置有胶筒(未示出)。所述胶筒布置在所述活塞35远离进液口32的一侧。在所述活塞35与外套筒10的径向间具有第一间隙19，所述第一通孔42和胶筒通过所述第一间隙19相连通。由此，当第一通孔42和第二通孔44相连通时，位于第一通道25内的高压流体能够依次经过第二通孔44、第一通孔42和第一间隙19到达胶筒内部，从而支撑胶筒膨胀，产生封隔效果。

如图1所示，当本发明的扩张式裸眼封隔器100处于初始状态时，所述第一通孔42位于第二通孔44的左侧，由此隔断所述第一通孔42和第二通孔44。此时所述活塞35处于切断所述第二通道40的第一位置。

在所述外套筒10的内壁上还设置有第一固定件52和第二固定件54。所述第一固定件52和第二固定件54例如可以是剪切销钉，所述第二固定件54的剪切力大于第一固定件52的剪切力。同时，在所述活塞35的外壁上还设置有凹槽354。并且，所述凹槽354具有一定的长度，使得所述第二固定件54能够在所述凹槽354内沿轴向移动。

而当本发明的扩张式裸眼封隔器100处于初始状态时，所述第二固定件54伸入所述凹槽354内并抵接在所述凹槽354的右侧的侧壁上。容易理解，所述第一固定件52能够固定所述活塞35和外套筒10的相对位置，使得所述活塞35被固定在所述第一位置处。而当所述第一固定件52被剪断时，由于第二固定件54与所述凹槽354右侧的侧壁相抵接，因此所述活塞只能向右侧移动，直至所述第二固定件54抵接在所述凹槽354的左侧的侧壁上，随后第二固定件54能够起到固定作用，防止所述活塞35继续向右移动。

图2为图1所示的扩张式裸眼封隔器100沿A-A’面的剖切示意图。如图2所示，在一个优选的实施例中，所述第一固定件52和第二固定件54设置为多个。所述的多个第一固定件52和第二固定件54在所述外套筒的内壁上均匀地相间布置。通过这种设置，可以增加所述第一固定件52和第二固定件54的稳定性和可靠性。同时，所述第二固定件54的剪切力设置为大于第一固定件52的剪切力，由此防止第二固定件54在第一固定件52剪断时一同被剪断。

图3为图1所示的扩张式裸眼封隔器100处于坐封状态的示意图。如图3所示，当所述第一固定件52被剪断，所述活塞35移动至所述第二固定件54抵接在与所述凹槽354左侧的侧壁的位置处时，所述第二通孔44移动至与第一通孔42相对应的位置处。此时第一通道25内的高压流体能够依次通过第二通孔44、第一通孔42和第一间隙19流至活塞35右侧的胶筒处。

随后，在高压流体的支撑下，所述胶筒会发生膨胀进而封隔外套筒10与井壁之间的环形空间。此时在第二固定件54的固定下，所述活塞35处于使得所述第二通道40保持畅通的第二位置。

图4为图1所示的扩张式裸眼封隔器100坐封完成后的示意图。如图4所示，当所述环形空间被胶筒封隔后，随着活塞35左侧的压力继续增大，所述第二固定件54会被剪断。此时在活塞35左侧的流体压力下，所述活塞35会继续向右侧移动，直至位于所述第二通孔44移动至所述第一通孔42的左侧。此时所述第一通孔42和第二通孔44之间的连通被切断，所述第二通道40重新被封闭。此时所述活塞35处于切断第二通道40的第三位置处。

如图4所示，在一个优选的实施例中，在所述活塞35远离所述进液孔32的一端的端部还设置有使所述活塞35保持在第三位置的卡簧60。

具体地，在所述活塞腔30远离所述进液孔32的一端的腔体上构造有台阶部(未示出)，所述台阶部右侧的腔体直径大于左侧的腔体直径。当所述活塞35处于第一位置时，所述第三固定件60处于所述台阶部左侧的活塞腔30内。当所述活塞35移动至第三位置时，所述第三固定件60能够到达所述台阶部的右侧，从而使得所述第三固定件60弹开并与所述台阶部形成约束，从而固定所述活塞35继续运动。

通过所述第三固定件60能够防止所述扩张式裸眼封隔器100在封隔完成后所述活塞35向左回退，从而导致所述第二通道重新连通，位于外套筒10外壁上的胶筒出现二次胀封或失封的现象。有助于提高本发明的扩张式裸眼封隔器100的封隔稳定性。

同时，在所述活塞35靠近内筒体20的一侧的内壁上还设置有密封件358。所述密封件358例如可以是密封圈。所述密封件358构造为当所述活塞35位于第三位置时处于第一通孔42和第二通孔44的轴向之间。而当所述密封件358处于此位置时，能够密封所述内管体20与活塞35径向间的微细间隙，防止流体从第二通孔44经这一微细间隙流至第一通孔42处，由此提高活塞35封闭所述第二通道的可靠性。

而在本发明的扩张式裸眼封隔器100的其他必要位置处同样设置有密封件358，这里不在进行详述。

除此以外，如图1所示，在所述活塞35与外套筒10之间还设置有第二间隙70。所述第二间隙70分别与所述进液孔32和第二通道40相隔断。同时，的在所述外套筒10的外壁上设置有与所述第二间隙70相连通的泄压孔75。在所述活塞35向右移动的过程中，所述泄压孔75能够实现所述活塞腔30与外套筒10外部空间之间的流体交换，保持所述活塞腔30各处的气压平衡，防止所述外套筒10和内管体20之间的空腔形成为死腔。通过这种设置，可以防止所述活塞35移动过程中在所述活塞腔30内形成局部高压，阻碍活塞35的正常移动。

以下简述根据本发明的扩张式裸眼封隔器100的工作过程。

本发明的扩张式裸眼封隔器100用于连接在井下油管之间，随着油管一同下入油井之中。当进行裸眼分段压裂作业，需要封隔油井时，首先向井内注入高压流体，随后流体会依次经过井下油管、第一通道25和进液孔32进入所述活塞腔30内。

当高压流体进入所述活塞腔30后，在液体压力作用下，所述第一固定件52会被剪断，随后活塞35会向右移动，直至所述活塞35从所述第一位置到达第二位置处。此时所述第一通孔42运动至和第二通孔44对应连通的位置处，所述第二通道40被打开。当所述第二通道40被打开后，第一通道25内的高压流体便能够通过第二通道25到达胶筒中，支撑胶筒胀开直至所述胶筒封隔外套筒10外侧的环形空间，胶筒坐封完成。

当胶筒坐封完成后，随着活塞35左侧的压力继续增大，所述第二固定件54会被剪断，随后所述活塞35会在流体压力作用下向右移动至第三位置处，此时第二通道40会被重新封闭。当所述活塞35移动至第三位置后，所述第三固定件60会弹开，从而重新固定所述活塞35的位置。至此，整个扩张式裸眼封隔器100的封隔作业完成。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扩张式裸眼封隔器(100)，包括：

套设在一起的外套筒(10)和内管体(20)，所述内管体内限定有流体流通的第一通道(25)，所述外套筒和内管体之间具有活塞腔(30)，所述活塞腔内设置有活塞(35)，在所述活塞的第一端设置有连通所述第一通道和活塞腔的进液孔(32)，以及，

设置在所述活塞远离进液孔的一端的外筒体上的连通所述内腔的胶筒，

在所述活塞的轴向中部设置有连通所述胶筒内腔的第一通孔(42)，在所述内管体的外壁上设置有连接所述第一通道的第二通孔(44)，所述第一通孔和第二通孔能够连通从而形成能够连通所述第一通道和胶筒内腔的第二通道(40)，

所述活塞能够在活塞腔内移动从而使得所述活塞具有初始隔断第二通道的第一位置，以及使得所述第二通道保持畅通的第二位置，和重新隔断第二通道的第三位置。

2.根据权利要求1所述的扩张式裸眼封隔器(100)，其特征在于，在所述活塞和外套筒的内壁之间还设置有能够分别使所述活塞固定在第一位置和第二位置上的可被切断的第一固定件(52)和第二固定件(54)。

3.根据权利要求2所述的扩张式裸眼封隔器(100)，其特征在于，在所述活塞上设置有具有一定长度的凹槽(354)，所述第二固定件伸入所述凹槽内，使得所述第二固定件能够在所述凹槽相对于活塞移动。

4.根据权利要求3所述的扩张式裸眼封隔器(100)，其特征在于，所述第一固定件和第二固定件设置为剪切销钉，所述第二固定件的剪切力设置为大于第一固定件的剪切力。

5.根据权利要求4所述的扩张式裸眼封隔器(100)，其特征在于，所述第二固定件设置为能够在所述活塞从第一位置运动到第二位置后抵接在所述凹槽的侧壁上。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的扩张式裸眼封隔器(100)，其特征在于，在所述活塞与外套筒的径向间具有第一间隙(19)，所述第一通孔和胶筒通过所述第一间隙相连通。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的扩张式裸眼封隔器(100)，其特征在于，在所述活塞远离所述进液孔的一端的端部还设置有使所述活塞保持在第三位置的卡簧(60)。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的扩张式裸眼封隔器(100)，其特征在于，在所述活塞与外套筒之间还具有分别与所述进液孔和第二通道相隔断的第二间隙(70)，在所述外套筒的外壁上设置有与所述第二间隙相连通的泄压孔(75)。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的扩张式裸眼封隔器，其特征在于，在所述活塞靠近内筒体的一侧的内壁上还设置有密封件(358)，所述密封件设置为当所述活塞位于第三位置时处于第一通孔和第二通孔的轴向之间。

10.根据权利要求2-5中任一项所述的扩张式裸眼封隔器，其特征在于，在所述外套筒的内壁上设置有多个第一固定件和第二固定件，所述的多个第一固定件和第二固定件沿周向均匀地相间布置。

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