CN1330205A - 温控热膨胀式封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明为油田用封隔器。为油田分层采油、压裂、酸化、化学堵水防沙试油等工艺专用工具。密封动力部分主要由膨胀反应缸和胶筒组成。由膨胀反应缸内填充物反应产生膨胀动力,使得胶筒膨胀,从而达到封闭作用。本封隔器具有制造工艺简单、密封可靠、解封简便,可重复使用等优点。

Description

温控热膨胀式封隔器

本发明涉及油田井下作业常用封隔专用工具。

目前，我国已普遍推广使用的封隔器主要有支撑式、卡瓦式、水力压缩式，水力扩张式、水力密闭式和由记忆合金等组成的热力自封式等几种类型。这些封隔器在井下作业过程中，各自占有一定的优势，但又各有不足，如支撑式、卡瓦式等存在有不能多极使用，又需依靠卡瓦或井底的支撑点来完成密封工作。水力压缩式、水力扩张式、水力密闭式封隔器，不仅封隔器本身制造工艺复杂，在作业时还必须依靠地面上的专用设备加压来完成密封工作。由记忆合金等组成热力自封式，因受温差所限，应用范围较窄。

本发明简化了封隔器制造与作业的程序，取消了地面压力摇控，可不配合卡瓦等专用工具，可单独多次重复使用。如配合卡瓦等专用工具又可作为丢手封隔器使用。即使在套管变形的情况下，本发明的封隔仍能良好的密封油管与套管之间的环形空间，且不影响中心管通径。本发明还具有适用不同工作环境温度的特点，在50℃至200℃之间任何一个温度段的油井都可以调节使用。

本发明是利用石蜡熔化后体积膨胀做动力来完成封隔作用的。目前国内工厂已能生产出多个熔点不同的石蜡品种。此材料在低温高温的情况下，物理性能十分可靠，对熔点温度敏感，而且价格低廉易得。

石蜡是一种低熔点的固体材料，当环境温度高于其熔点时，石蜡由固态转换成液态，体积膨胀，最大可以得到一个100比120的高膨胀量，此时，如果温度再升高，它的膨胀比值几乎不再变化。另外，石蜡由液态冷却在未完全成为固态时，可搅拌成膏状物体。而此时体积缩小接近固态时的体积。

本发明正是利用石蜡这些特点制造完成的。在中心管外缘安装了一个装载石蜡的膨胀反应缸。反应缸与上部的耐高温、耐高压的高弹性胶筒外部连接密封，内部通过过流孔道相通。

使用时，将液态石蜡搅拌冷却至膏状后，注入膨胀反应缸内。因反应缸内的温度较低，注入膏状石蜡迅速冷却至固态，这样就得一个十分充实的固态膨胀原体。当封隔器在井下得到一个与注入反应缸内石蜡熔点相同或高于其熔点的温度时，固体石蜡反应成液态，经过流孔道进入胶筒，迫使胶筒向处扩张；起到密封油管和套管之间环形空间的密封作用。

由于本封隔器胶筒向外的扩张力，是来自于自身的不可逆的热膨胀力，又兼具液体不可压缩的特点。因此，在座封时，可以不受井内压力的影响，起到可靠的座封目的。

本发明封隔器在解封时有两种方式。

1、注水降温解封法：在封隔器座封时如需解封，只需通过油管向井内注水降温，在封隔器中心管遇冷后，便带动反应缸内的石蜡不断凝结收缩，胶筒则靠自身弹性和井内压力回缩，直至胶筒回缩复位。

2、正向旋转上提解封法：在封隔器座封的情况下如需解封，将油管向上提住，正时针缓慢旋转油管封隔器便能顺利解封。因本封隔器的上接头与封隔器中心管，用的反向方形丝扣相连接，当油管带动上接头正向旋转并上提时，上接头则上移，与胶筒上压盖脱离，胶筒便在内部压力与井内压力的驱使下随上接头上移，并拉动胶筒滑套上移把胶筒拉长，使胶筒直径变细，以达到完全可靠的解封目的，保证封隔器在随油管取出时不受阻。因上接头在解封旋转过程中能旋转至与胶管滑套和中心管锁紧，所以又可带动下极封隔器的上接头旋转解封。

因本发明涉及两种解封方式，在制造工艺和使用方面有两种不同的方法。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是注水降温解封法的封隔器示意图

图2是上提旋转解封法的封隔器示意图

如发明专利附图(1)所示：本封隔器的特点是在中心管5外缘安装了一个膨胀反应缸10，膨胀反应缸10的内壁与中心管5外缘之间留有一填装石蜡的空间。胶筒6的安装：上端用用上接头2压紧在中心管上，下端与膨胀反应缸上端结合旋紧下接头11。将膨胀反应缸上端与胶筒下端结合面压紧密封。将制成膏状的石蜡通过注入孔8压注进膨胀反应缸内，再用罗钉将注入孔堵死。

它的工作流程是：当封隔器在油管的带动下，进入井内，随进入井内的深度增加，井内的温度也在不断升高，在达到预定深度和温度段时，封隔器内石蜡，便转换成液态，体积膨胀。膨胀的液体经胶筒6与膨胀反应缸10连接处的过流孔道7进入胶筒内部，迫使胶筒6向外扩张座封。因地下是一个恒温环境，不受季节变化的影响，给本发明的温控封隔器带来了良好座封条件。

本封隔器在座封的情况下如需解封时，可采用向井内注水降温的方法，它的工作流程是：当在井内正常温度下座封的封隔器，受注水降温的影响，封隔器所感应到的温度低于膨胀反应缸内的膨胀体石蜡熔点温度时，膨胀反应缸内的石蜡经过流孔道7回到膨胀反应缸内，胶筒在自身的弹性和井内压力的作用下，收缩复位，此种封隔器在胶筒不受异物损害的情况下，可多次重复使用。

如图2所示，此种封隔器的座封原理与注水降温解封法的封隔器是相同的，在本说明书的上一节以详细叙述过。所不同的是在上接头2的下方安装了一个与中心管5用反向方形丝扣相连接的解封及锁紧丝套3，解封丝套3的下方又与胶筒上提滑套4相连接。利用此种装置在封隔器座封的情况下如需解封，只须正时针旋转油管1，封隔器胶筒便能与套管9脱离顺利解封。因油管旋转时带动了封隔器上接头2及解封丝套3，解封丝套3再与中心管5连接的反向方形丝扣的作用下上移，而锁紧解封丝套3下方的胶筒6在内部压力和井内压力的作用下紧随锁紧解封丝套上移，当胶筒6的内部压力与井内压力平衡时不在上移，而仍在旋转上移的锁紧解封丝套与胶筒上滑套4此时正好接触上，从而拉动胶筒滑套4上移把胶筒6拉长，使直径变细，以达到解封的目的。在油管旋转的带动下解封丝套3，旋转至上死点时，便与胶筒上提滑套、中心管锁紧，带动下接头11旋转，以驱动下一级封隔器解封。

将提到地面上的封隔器加温超过膨胀反应缸内石蜡熔点20℃以上时，保持30分钟，将下接头固定住，反向旋紧解封锁紧丝套，将胶筒压缩至膨胀状态后，将封隔器上接头向上竖直放置，自然降温。使胶筒内部的石蜡通过过流孔道7回到反应缸10内，胶筒便在自身弹性作用下复位，可以再次利用。

Claims (4)

1、一种油田井下作业用封隔器，由胶筒6、膨胀反应缸10和解封锁紧丝套3构成，其特征是：在胶筒下端有一过流孔道与膨胀反应缸相通。

2、根据权利要求1所述封隔器装置，其特征是：膨胀反应缸填充物为石蜡，是封隔器胶筒扩张力的来源，能适应井内50℃至200℃的环境温度。

3、根据权利要求1所述，其特征是：根据井下实际作业条件要求，可在石蜡变成液态时，加入一定比例的铝粉、铜粉等导热介质，加快热传导速度，从而控制石蜡由液态至固态，由固态至液态的反应时间。

4、根据权利要求1所述，采用了解封锁紧丝套3与中心管5反向方形丝扣连接，在油管1带动上接头2正转情况下，驱使解封锁紧丝套上移，并拉动胶筒上提滑套，使胶筒变细。

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