CN204113204U - 水平井封隔器 - Google Patents

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陈曙光
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张建
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苏建
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本实用新型公开了一种水平井封隔器,它包括中心管的前端与一上接头相固定连接,中心管的后端与一下接头相固定连接;缸套套设在中心管外,缸套的前端与上接头相固定连接,缸套与中心管之间形成一环形空间,缸套的后部设置有一能自前至后单向开启的单向阀;活塞能滑动的位于环形空间内且用于将环形空间分隔为相隔离的前部空间和后部空间,中心管上开设有一与前部空间相连通的液压流道孔,后部空间内填充有扩张液;胶筒组件包括从前至后依次套设在中心管外的上胶筒座、胶筒、下胶筒座,胶筒的本体内开设有一填充空间,该填充空间内充有填充物。本实用新型中的水平井封隔器封隔结构简单、易于封隔。

Description

水平井封隔器
技术领域
[0001] 本实用新型关于一种在油田水平井完井中封隔油、气、水层的封堵工具,尤其涉及一种水平井封隔器。
背景技术
[0002] 封隔器是一种安全可靠、成本低廉、功能齐全、适用范围广的井下封堵工具,它被广泛应用于油田完井中。油田完井是指裸眼井钻达设计井深后,使井底和油层以一定结构连通起来的一种工艺。对于低渗透率的生产层的油井或地层压力较低的裸眼井,完井时还需进行增产措施。其中一种措施就是采用套管外封隔器,套管外封隔器是管外封隔器完井方法的一种,它能够依靠管外封隔实施层段的分离,便于以后的油田的注水开发。
[0003]目前在作业中使用的套管外封隔器可以采用遇油膨胀式封隔器。对于遇油膨胀式封隔器来讲,在其坐封过程中必须保证满足要求的油量,遇油膨胀式封隔器内部的膨胀部件才能涨封进行分隔,而在客观条件下,油田开发后期的低渗透水平井或地层压力较低的裸眼井中油量非常少,无法满足遇油膨胀式封隔器的油量要求,这导致需要从地面循环柴油进行供给才能保证遇油膨胀式封隔器的正常工作,如此一来存在以下问题:一是从地面进行循环柴油存在安全隐患;二是额外耗油量高,成功率低,额外增加了成本,降低了经济收益。
实用新型内容
[0004] 本实用新型克服了上述现有技术的不足之处,提供了一种水平井封隔器,该种水平井封隔器的结构简单,易于封隔。
[0005] 本实用新型的具体技术方案是:
[0006] 一种水平井封隔器,其特征在于,它包括:
[0007] 中心管,所述中心管沿其自身轴线方向具有前后两端,所述中心管的前端与一上接头相固定连接,所述中心管的后端与一下接头相固定连接;
[0008] 缸套,其套设在所述中心管外,所述缸套的前端与所述上接头相固定连接,所述缸套与所述中心管之间形成一环形空间,所述缸套的后部设置有一能自前至后单向开启的单向阀;
[0009] 活塞,其能滑动的位于所述环形空间内且用于将所述环形空间分隔为相隔离的前部空间和后部空间,所述中心管上开设有一与所述前部空间相连通的液压流道孔,所述后部空间内填充有扩张液;
[0010] 胶筒组件,其包括从前至后依次套设在所述中心管外的上胶筒座、胶筒、下胶筒座,所述胶筒包括本体、向所述上胶筒座延伸的第一延伸部以及向所述下胶筒座延伸的第二延伸部,所述上胶筒座用于将所述第一延伸部抵住,所述下胶筒座用于将所述第二延伸部抵住,所述本体内开设有一填充空间,所述填充空间内填充有填充物,在所述胶筒组件与所述中心管之间形成有一用于将所述填充空间与所述单向阀相导通的通道。
[0011] 优选地,所述单向阀包括具有一流道的凡尔座、位于所述流道中的单流凡尔和位于所述单流凡尔后部的弹簧,所述弹簧的一端与所述单流凡尔相连接,所述弹簧的另一端与所述上胶筒座相抵住,在所述弹簧的作用下,所述单流凡尔具有至少两个工作位置,在第一个工作位置时,所述单流凡尔用于将所述流道封闭;在第二个工作位置时,所述单流凡尔用于将所述流道开启。
[0012] 优选地,所述缸套内壁和所述中心管外壁分别设有第一台肩,所述第一台肩与所述单向阀的所述凡尔座相固定连接。
[0013] 优选地,所述上胶筒座的内壁设置有第二台肩,所述第二台肩与所述单向阀中的所述弹簧相抵。
[0014] 优选地,所述上胶筒座的所述第二台肩通过螺纹与第一硫化芯管相连接,所述上胶筒座和所述第一硫化芯管夹持所述胶筒的第一延伸部,所述下胶筒座内壁处设有第三台肩,所述第三台肩通过螺纹与第二硫化芯管相连接,所述下胶筒座和所述第二硫化芯管夹持所述胶筒的第二延伸部。
[0015] 优选地,所述下接头将所述通道靠近所述下胶筒座的一端密封。
[0016] 优选地,所述缸套与所述活塞之间设有剪钉,在所述剪钉断裂前所述缸套与所述活塞相连接,在所述剪钉断裂后所述缸套与所述活塞相脱离。
[0017] 优选地,所述扩张液为油类物质,所述填充物为吸油树脂类物质。
[0018] 本实用新型采用以上结构,具有以下优点:
[0019] 1、本水平井封隔器在内部自带有扩张液,只需要通过加压使得扩张液与填充物混合达到膨胀坐封,因此在少油情况下坐封时,无需像遇油膨胀式封隔器一样,需要从井外额外通入柴油,使得封隔器遇油膨胀坐封,本水平井封隔器在任何情况下都可依靠自身内部装填的扩张液完成坐封,无需外部通入额外物质,所以其坐封成本低,易于坐封,适用范围广。
[0020] 2、由于本实用新型采用了胶筒部件,通过使其膨胀达到坐封的目的,因此在坐封过程中胶筒能够与水平井中不规则的裸眼段的井筒内部相紧密贴合,不会出现泄压现象,所以本实用新型具有坐封效果好的优点。
附图说明
[0021] 在此描述的附图仅用于解释目的,而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外,图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的,用于帮助对本实用新型的理解,并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下,可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
[0022] 附图1为本实用新型水平井封隔器的结构示意图。
[0023] 以上附图的附图标记为:
[0024] 1、上接头;2、缸套;3、中心管;4、液压流道孔;5、剪钉;6、活塞;7、扩张液;8、单向阀;81、凡尔座;82、单流凡尔;83、弹簧;9、孔眼;10、上胶筒座;11、第一硫化芯管;12、胶筒;120、本体;121、第一延伸部;122、第二延伸部;13、第二硫化芯管;14、填充物;15、下胶筒座;16、下接头;17、第一台肩;18、第二台肩;19、第三台肩;20、环形空间;201、前部空间;202、后部空间;21、环形空隙通道;22、凸起状;23、填充空间;24、贯穿孔;25、通道。
具体实施方式
[0025] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
[0026] 附图1为本实用新型实施例的水平井封隔器的结构示意图。
[0027] 如附图1所示,本实用新型的水平井封隔器包括中心管3、上接头1、下接头16、胶筒组件、缸套2、活塞6、扩张液7、单向阀8。所述中心管3沿其自身轴线方向具有前后两端,所述中心管3的前端与一上接头I相固定连接,所述中心管3的后端与一下接头16相固定连接。所述缸套2套设在所述中心管3外,所述缸套2的前端与所述上接头I相固定连接,所述缸套2与所述中心管3之间形成一环形空间20,所述缸套2的后部设置有一能自前至后单向开启的单向阀8。所述活塞6其能滑动的位于所述环形空间20内且用于将所述环形空间20分隔为相隔离的前部空间201和后部空间202,所述中心管3上开设有一与所述前部空间201相连通的液压流道孔4,所述后部空间202内填充有扩张液7。所述胶筒组件包括从前至后依次套设在所述中心管3外的上胶筒座10、胶筒12、下胶筒座15,所述胶筒12包括本体120、向所述上胶筒座10延伸的第一延伸部121以及向所述下胶筒座15延伸的第二延伸部122,所述上胶筒座10用于将所述第一延伸部121抵住,所述下胶筒15座用于将所述第二延伸部122抵住,所述本体120内开设有一填充空间23,所述填充空间23内填充有填充物14,在所述胶筒组件与所述中心管3之间形成有一用于将所述填充空间23与所述单向阀8相导通的通道25。
[0028] 具体的,中心管3为一圆管,中心管3沿其自身轴线方向分为前后两端,在其前后两端开口处外壁面设有外螺纹,中心管3前端通过该外螺纹与上接头I的内螺纹相连接,中心管3后端通过外螺纹与下接头16开口处的内螺纹相连接。下接头16将所述通道25靠近下胶筒座15的一端密封。上接头I开口处的外侧设有外螺纹,上接头I的外螺纹与缸套2前端的内螺纹相连接。
[0029] 缸套2呈圆管状,其内壁面与中心管3外壁面之间形成有环形空间20,在该环形空间20内设置有一活塞6,活塞6呈圆环形,它将整个环形空间20分隔成两部分,靠近上接头I的该部分为前部空间201,另一部分为后部空间202。在前部空间201内,中心管3管壁开设有一液压流道孔4,此液压流道孔4使得中心管3管内与前部空间201相连通。如此,在中心管3内部加压的情况下,压力可以从液压流道孔4传递至缸套2和中心管3之间的前部空间201中,以此使得该压力可以作用到活塞6之上。缸套2后端的管内和中心管3管外同一位置的横截面处设有第一台肩17,第一台肩17处安装有相配合的单向阀8。
[0030] 所述单向阀包括凡尔座81、单流凡尔82和弹簧83。其中,单向阀8中的凡尔座81安装于后部空间202的后端,凡尔座81后端连接有与其相配合的单流凡尔82,单流凡尔82后端套设有单向阀8弹簧83。在单向阀8后端处,缸套2的后端通过螺纹连接于上胶筒座10的前端,上胶筒座10呈圆筒形,上胶筒座10用于固定单向阀8弹簧83的位置,并使单向阀8中的弹簧83呈一定收缩状。弹簧83呈一定收缩状后,其具有一定的张力,通过该张力使单流凡尔82抵住凡尔座81。在缸套2和中心管3之间的环形空间20中,单向阀8与活塞6之间的后部空间202填充满扩张液7,如此,在扩张液7受到活塞6推挤后,压力通过扩张液7作用到单流凡尔82,单流凡尔82受压使得其后部的弹簧83收缩压紧,单流凡尔82向后移动,从而使得单流凡尔82与凡尔座81之间形成单流通道,扩张液7可以通过该单流通道流过单向阀8。
[0031] 上胶筒座10后端的内壁面与中心管3外壁面形成夹持结构,抵住胶筒12第一延伸部121的内外表面,从而将胶筒12的第一延伸部121固定住。同理,下胶筒座15的后端通过内螺纹与下接头16相连接,下胶筒座15前端的管内侧与中心管3形成同样的夹持结构,抵住胶筒12的第二延伸部122的内外表面,从而固定胶筒12的第二延伸部122,最终使得整个胶筒12在中心管3管外被固定。胶筒12被夹持两端之间的本体120在其外侧呈一定凸起状22,此凸起在水平井封隔器封隔时,有助于提高胶筒12膨胀时的封隔效果。在此凸起相对应的胶筒12本体120的内壁存在一凹形填充空间23,此凹形填充空间23用于填充填充物14。中心管3与填充物14、上胶筒座10、胶筒12之间存在有环形空隙通道21,通道25包括环形空隙通道21,扩张液7在顶开所述单流凡尔82后可以流入到环形空隙通道21。下接头16用于将通道25靠近下胶筒座15的一端密封。环形空隙通道21可以使得扩张液7可以在压力推动下流至填充物14处,与填充物14接触。
[0032] 本实用新型的水平井封隔器的工作原理如下:
[0033] 坐封前,首先用套管将水平井封隔器下入水平井中的坐封位置,通过加压设备在地面上对套管进行加液压,使得整个套管内部压力上升,连接在套管上的水平井封隔器的中心管3管内压力上升,压力经过中心管3上开设的液压流道孔4传递至缸套2与中心管3之间的前部空间201,前部空间201内压力升高,作用在活塞6上的推力也随之上升,当推力上升至一定程度,活塞6受压力推动继续下行挤压扩张液7,扩张液7在液压的作用下对单流凡尔82产生压力,单向阀8中的弹簧83受力压缩,扩张液7顶开单流凡尔82通过单向阀8流入到中心管3与胶筒12、上胶筒座10、填充物14之间的环形空隙通道21,最终与胶筒12内的填充物14发生接触,扩张液7和填充物14两者发生混合固形,两者引发的膨胀使得胶筒12涨封,从而封隔套管外空间。最后在地面上释放套管内的压力,由于缸套2与中心管3之间的环形空间20通过液压流道孔4与中心管3内部相连,环形空间20中的前部空间201内的压力随之下降,作用在活塞6和扩张液7上的压力也下降,单向阀8中弹簧83的弹力与胶筒12内填充物14膨胀产生的反向液压使单流凡尔82恢复至初始关闭状态,胶筒12受填充物14膨胀影响始终处于固形后肿大状态,最终达到封隔的目的。本实用新型是随套管下入至水平井中的,可根据实际水平井内部情况确定具体安装个数。
[0034] 本实用新型具有以下技术优点:本实用新型连接在套管上,随套管下入水平井中,不需要进行水泥浆坐封,避免了地层的污染和减少了施工费用。采用对套管内部加液压的方式使得缸套2内的扩张液7与填充物14混合固形涨封分隔油层,而且套管内部泄压后单向阀8恢复至初始关闭状态,使得涨封后的扩张液7始终处于填充物14位置,无法回流,保证了涨封效果。而且,本实用新型水平井封隔器的胶筒14能够在不规则的裸眼段进行变形密封,封堵住不规则的井眼,胶筒14与井内不规则壁面贴合紧密,不会像水力密封式封隔器出现间隙而导致慢泄压问题。下入井中,只需对套管内加压就可进行坐封,本水平井封隔器内部自带扩张液,避免了遇油膨胀式封隔器必须接触井内的油才能膨胀的问题,尤其在低渗透油井和地层压力较低裸眼井中,由于其井内少油,遇油膨胀式封隔器必须通过地面循环柴油来满足其油量要求,这带来了不安全因素,所以本水平井封隔器适合于井内各种情况,同时还能节约成本。
[0035] 在一个优选的实施方式中,缸套2在内壁的后端设有内螺纹,通过该螺纹与上胶筒座10前端的外螺纹相固定连接。在缸套2内壁与中心管3外壁分别设有第一台肩17,该第一台肩17呈环形凸起,从而使得缸套2与中心管3形成一个密封的后部空间202以容纳扩张液7。在该第一台肩17中安装凡尔座81,使得凡尔座81固定,并且使得凡尔座81连通扩张液7和环形空隙通道21。上胶筒座10在其内壁处具有第二台肩18,第二台肩18与中心管3的外壁相接,该第二台肩18为弹簧83提供了一个支点,用以固定弹簧83的后端并使弹簧83呈一定收缩状态,使单流凡尔82牢牢地抵住凡尔座81,以保证整个单向阀8在未坐封下能够密封住扩张液7。其次,在第二台肩18上设有孔眼9,该孔眼9连通单向阀8和环形空隙通道21,如此,在坐封过程中,流过单向阀8的扩张液7可以通过该孔眼9流入到第二台肩18的后端进入环形空隙通道21。
[0036] 缸套2上开设有一贯穿孔24,贯穿孔24内安装有一剪钉5,剪钉5用于在加压前使得缸套2与活塞6相固定连接。在坐封过程中,当作用在活塞6上的压力到达一定程度时,活塞6将切断剪钉5,从而活塞6能在缸套2和中心管3之间的环形空间20中受压力推动向后部空间202移动。如此,在未坐封时,剪钉5具有固定活塞6的作用,其次,剪钉5固定活塞6具有一定的牢固程度,只有当作用在活塞6上的压力达到一定程度时,才能使活塞6切断剪钉5,所以可以调整剪钉5固定活塞6的牢固程度以适应不同的压力要求。
[0037] 在一个优选的实施方式中,在中心管3管外,上胶筒座10的第二台肩18的后端可以设有螺纹,上胶筒座10通过该螺纹与第一硫化芯管11相连接固定,并且,上胶筒座10和第一硫化芯管11夹持胶筒12的第一延伸部121。所述下胶筒座15具有第三台肩19,该第三台肩19设有内螺纹,所述下胶筒座15通过该内螺纹与第二硫化芯管13相连接,上胶筒座10和第二硫化芯管13夹持住胶筒12的第二延伸部122。同时,中心管3与第一硫化芯管11、第二硫化芯管13、填充物14、上胶筒座10、下胶筒座15之间形成有环形空隙通道21,该通道使得扩张液7可以在压力推动下流至填充物14处,与所述填充物14接触。
[0038] 在一个优选的实施方式中,扩张液7可以是油类物质,作为优选的可以为原油、燃油、油泥和炼制产品,与油类物质相对应的填充物14可以是吸油树脂类物质,作为优选的可以为聚烯烃、烷基苯乙烯、脂环基甲基。
[0039] 以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种水平井封隔器,其特征在于,它包括: 中心管,所述中心管沿其自身轴线方向具有前后两端,所述中心管的前端与一上接头相固定连接,所述中心管的后端与一下接头相固定连接; 缸套,其套设在所述中心管外,所述缸套与所述中心管之间形成一环形空间,所述缸套的前端与所述上接头相固定连接以封闭所述环形空间的前端,所述缸套的后部设置有一能自前至后单向开启的单向阀; 活塞,其能滑动的位于所述环形空间内且用于将所述环形空间分隔为相隔离的前部空间和后部空间,所述中心管上开设有一与所述前部空间相连通的液压流道孔,所述后部空间内填充有扩张液; 胶筒组件,其包括从前至后依次套设在所述中心管外的上胶筒座、胶筒、下胶筒座,所述胶筒包括本体、向所述上胶筒座延伸的第一延伸部以及向所述下胶筒座延伸的第二延伸部,所述上胶筒座用于将所述第一延伸部抵住,所述下胶筒座用于将所述第二延伸部抵住,所述本体内开设有一填充空间,所述填充空间内填充有填充物,在所述胶筒组件与所述中心管之间形成有一用于将所述填充空间与所述单向阀相导通的通道。
2.根据权利要求1所述的水平井封隔器,其特征在于:所述单向阀包括具有一流道的凡尔座、位于所述流道中的单流凡尔和位于所述单流凡尔后部的弹簧,所述弹簧的一端与所述单流凡尔相连接,所述弹簧的另一端与所述上胶筒座相抵住,在所述弹簧的作用下,所述单流凡尔具有至少两个工作位置,在第一个工作位置时,所述单流凡尔用于将所述流道封闭;在第二个工作位置时,所述单流凡尔用于将所述流道开启。
3.根据权利要求2所述的水平井封隔器,其特征在于:所述缸套内壁和所述中心管外壁分别设有第一台肩,所述第一台肩与所述单向阀的所述凡尔座相固定连接。
4.根据权利要求2所述的水平井封隔器,其特征在于:所述上胶筒座的内壁设置有第二台肩,所述第二台肩与所述单向阀中的所述弹簧相抵。
5.根据权利要求4所述的水平井封隔器,其特征在于:所述上胶筒座的所述第二台肩通过螺纹与第一硫化芯管相连接,所述上胶筒座和所述第一硫化芯管夹持所述胶筒的第一延伸部,所述下胶筒座内壁处设有第三台肩,所述第三台肩通过螺纹与第二硫化芯管相连接,所述下胶筒座和所述第二硫化芯管夹持所述胶筒的第二延伸部。
6.根据权利要求1所述的水平井封隔器,其特征在于:所述下接头将所述通道靠近所述下胶筒座的一端密封。
7.根据权利要求1所述的水平井封隔器,其特征在于:所述缸套与所述活塞之间设有剪钉,在所述剪钉断裂前所述缸套与所述活塞相连接,在所述剪钉断裂后所述缸套与所述活塞相脱离。
8.根据权利要求1至7之一所述的水平井封隔器,其特征在于:所述扩张液为油类物质;所述填充物为吸油树脂类物质。
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