CN204627522U - 扩张式自动坐封封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩张式自动坐封封隔器，所述换向阀设置在所述油源与所述胶筒扩张机构之间的油路上，所述温度传感器和所述压力传感器安装在所述壳体的外壁上，用于分别检测所处井下环境的温度和压力并发送至所述自动坐封电路；所述自动坐封电路连接至所述温度传感器、所述压力传感器和所述换向阀，用于在接收到的温度值处于第一预设温度范围和接收到的压力值处于第一预设压力范围两个条件同时满足持续第一预设时间时控制所述换向阀换向至第一阀位，以及接收到的温度值处于第二预设温度范围和接收到的压力值处于第二预设压力范围两个条件同时满足持续第二预设时间时控制所述换向阀换向至第二阀位。通过本实用新型能够实现自动坐封。

Description

扩张式自动坐封封隔器

技术领域

本实用新型涉及石油钻探设备领域，具体而言，涉及一种扩张式自动坐封封隔器。

背景技术

随着老油气田产量的衰减和常规油气田开发力度的增加，易开发油气田越来越少，非常规油气开发越来越受到能源行业的重视。但由于复杂地层的存在使得非常规油气开发难度重重，如何能够有效的识别并封隔特殊地层，控制复杂地层对油气开发的影响对非常规油气的开发意义重大。

目前，完井固井领域用于地层封隔的主要工具是各类封隔器。封隔器通过弹性密封元件封隔各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间环形空间，并隔绝地层。封隔器能够有效进行防砂、堵水、封窜等地层控制作业，对非常规油气田开发作用重大。

常用封隔器在结构与功能上的不足：一，封隔漏失或水气窜地层之前，需使用专用设备确定地层位置，需要进行地层封隔前期准备工作。二，封隔器坐封和解封需要地面设备提供压力或管柱动作操作，对地面设备和操作人员的依赖性较强，无法自行坐封。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种能够实现自动坐封的封隔器。

因此，本实用新型的技术方案如下：

一种扩张式自动坐封封隔器，包括壳体、胶筒、胶筒扩张机构、温度传感器、压力传感器和安装在所述壳体内的油源、换向阀、自动坐封电路，其中：

所述换向阀设置在所述油源与所述胶筒扩张机构之间的油路上，所述温度传感器和所述压力传感器安装在所述壳体的外壁上，用于分别检测所处井下环境的温度和压力并发送至所述自动坐封电路；

所述自动坐封电路连接至所述温度传感器、所述压力传感器和所述换向阀，用于在接收到的温度值处于第一预设温度范围和接收到的压力值处于第一预设压力范围两个条件同时满足持续第一预设时间时控制所述换向阀换向至第一阀位，以及接收到的温度值处于第二预设温度范围和接收到的压力值处于第二预设压力范围两个条件同时满足持续第二预设时间时控制所述换向阀换向至第二阀位；

所述换向阀位于所述第一阀位时液压油经所述换向阀进入所述胶筒扩张机构使所述胶筒扩张坐封，所述换向阀位于所述第二阀位时液压油经所述换向阀流出所述胶筒扩张机构使所述胶筒压缩解封。

在该技术方案中，通过检测井下压力和温度数据，在压力和温度满足一定条件时判断满足坐封条件实现自动坐封，在压力和温度满足解封条件时实现自动解封；其中，压力和温度满足坐封/解封条件时还延时一定时间，如果在延时时间段内压力和温度始终满足坐封/解封条件才进行坐封/解封动作，可以有效地防止由于井下环境条件波动导致误判，当然这些延时时间也可以为零，即不进行延时，各延时时间的长短可以根据实际工况结合具体情况进行设置。

进一步，所述换向阀还包括位于所述第一阀位与所述第二阀位之间的第三阀位，所述换向阀位于所述第三阀位时断开所述胶筒扩张机构与所述油源之间的油路；所述自动坐封电路还用于，在所述换向阀换向至所述第一阀位后延时第三预设时间控制所述换向阀换向至所述第三阀位，以及在所述换向阀换向至所述第二阀位后延时第四预设时间控制所述换向阀换向至所述第三阀位。

在该技术方案中，换向阀的第三阀位可以断开胶筒扩张机构与所述油源之间的油路，可以在实现胶筒内的保压。

具体而言，所述油源可以包括液压泵和电机，所述电机连接至所述液压泵，用于驱动所述液压泵工作；

进一步，所述自动坐封电路还用于，在驱动所述换向阀换向至所述第一阀位的同时启动所述电机，以及在驱动所述换向阀切换至其它阀位时停止所述电机。

本实用新型中的扩张式自动坐封封隔器，结构简单实用，可无需任何测量管缆、控制管缆，具有液压坐封、自动解封的功能，且经解封后可重复使用，满足对智能井与测井过程中对不同地层的封隔、监测、控制的需求，能够适用于偏远地区、作业费用高昂的海上油田或沙漠油田以及成熟油田开发；自带电池电源，坐封操作自行完成，无需地面人员对封隔器进行机械操作；可实现解封，能够多次使用而无需起出井口；自带压力和温度传感器电路，可自动识别特殊地层；自带延时电路，可避免提前坐封或错误坐封。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的扩张式自动坐封封隔器的结构示意图；

图2是图1中扩张式自动坐封封隔器的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1和图2所示，根据本实用新型的实施例的扩张式自动坐封封隔器，包括壳体14、胶筒3、胶筒扩张机构15、温度传感器11、压力传感器13和安装在所述壳体13内的油源、换向阀6、自动坐封电路10，其中：

所述换向阀6设置在所述油源与所述胶筒扩张机构15之间的油路上，所述温度传感器11和所述压力传感器13安装在所述壳体14的外壁上，用于分别检测所处井下环境的温度和压力并发送至所述自动坐封电路10；

所述自动坐封电路10连接至所述温度传感器11、所述压力传感器13和所述换向阀6，用于在接收到的温度值处于第一预设温度范围和接收到的压力值处于第一预设压力范围两个条件同时满足持续第一预设时间时控制所述换向阀6换向至第一阀位，以及接收到的温度值处于第二预设温度范围和接收到的压力值处于第二预设压力范围两个条件同时满足持续第二预设时间时控制所述换向阀6换向至第二阀位；

所述换向阀6位于所述第一阀位时液压油经所述换向阀6进入所述胶筒扩张机构15使所述胶筒3扩张坐封，所述换向阀6位于所述第二阀位时液压油经所述换向阀6流出所述胶筒扩张机构15使所述胶筒3压缩解封。

其中，所述换向阀6可以为电磁换向阀或电动换向阀；胶筒扩张机构15即控制胶筒3完成扩张动作的机构，本实施例中主要指扩张液压腔4，液压油通过液压导流腔5进入扩张液压腔4使胶筒3扩张，这些均是本领域技术人员所公知的常识，不再赘述。

另外，图1和图2中，1为固胶齿，2为压帽，9为油箱，12为为井下电路提供电能的电池组，16为溢流阀。

在该技术方案中，通过检测井下压力和温度数据，在压力和温度满足一定条件时判断满足坐封条件实现自动坐封，在压力和温度满足解封条件时实现自动解封；其中，压力和温度满足坐封/解封条件时还延时一定时间，如果在延时时间段内压力和温度始终满足坐封/解封条件才进行坐封/解封动作，可以有效地防止由于井下环境条件波动导致误判，当然这些延时时间也可以为零，即不进行延时，各延时时间的长短可以根据实际工况结合具体情况进行设置。

进一步，所述换向阀6还包括位于所述第一阀位与所述第二阀位之间的第三阀位，所述换向阀6位于所述第三阀位时断开所述胶筒扩张机构15与所述油源之间的油路；所述自动坐封电路10还用于，在所述换向阀6换向至所述第一阀位后延时第三预设时间控制所述换向阀6换向至所述第三阀位，以及在所述换向阀6换向至所述第二阀位后延时第四预设时间控制所述换向阀6换向至所述第三阀位。

在该技术方案中，换向阀6的第三阀位可以断开胶筒扩张机构15与所述油源之间的油路，可以在实现胶筒3内的保压。

具体而言，所述油源可以包括液压泵8和电机7，所述电机7连接至所述液压泵8，用于驱动所述液压泵8工作；

进一步，所述自动坐封电路10还用于，在驱动所述换向阀6换向至所述第一阀位的同时启动所述电机7，以及在驱动所述换向阀6切换至其它阀位时停止所述电机7。

本实用新型中的封隔器工作原理如下：

本实施例中，自动坐封电路10包括用于处理数据的中心处理电路21、延时电路22、用于驱动换向阀6动作的换向阀驱动电路23和用于驱动电机7工作的电机驱动电路24.

下入封隔器前，开启电路系统与液压系统开关，预设坐封/解封的温度和压力条件，然后由管柱携带封隔器下入井内。下入井内后，温度传感器11和压力传感器13开始测量井下温度和压力，温度和压力信号传至中心处理电路21。当封隔器下至特殊地层时，地层特性引起井筒温度和压力变化。当中心处理电路21接收的温度压力信号特征差值分别大于坐封阈值时，启动延时电路22。当温度压力信号特征差值在延时时间内始终大于坐封阈值时，启动换向阀驱动电路23和电机驱动电路24，由此可以排除井下干扰信号，避免提前坐封。

当换向阀驱动电路23和电机驱动电路24启动时，驱动电磁换向阀6位于第一阀位，液压泵8将油箱9内的液压油经电磁换向阀6、液压导流腔5送入扩张液压腔4内，压力增加推动胶筒3使其扩张，最终使封隔器坐封。坐封后，换向阀驱动电路23驱动换向阀6，使其位于中位，保持液压扩张腔4的液压压力，使封隔器保持坐封状态。

当中心处理电路根据所接收的温度压力信号特征差值分别小于坐封阈值时，启动延时电路。当温度压力信号特征差值在延时时间内始终小于坐封阈值时，启动换向阀驱动电路。坐封延时时间与解封延时时间不同，具体时长由地面操作人员根据具体情况设定。当换向阀驱动电路由解封命令后，驱动电磁换向阀6位于右位，扩张液压腔4内液压油经液压倒流腔5、电磁换向阀6返入油箱9，压力减小，胶筒3收缩，最终使封隔器解封。解封后，换向阀驱动电路23驱动换向阀6位于第三阀位，保持液压扩张腔4的液压压力，使封隔器保持解封状态。

本实用新型中的扩张式自动坐封封隔器，结构简单实用，可无需任何测量管缆、控制管缆，具有液压坐封、自动解封的功能，且经解封后可重复使用，满足对智能井与测井过程中对不同地层的封隔、监测、控制的需求，能够适用于偏远地区、作业费用高昂的海上油田或沙漠油田以及成熟油田开发；自带电池电源，坐封操作自行完成，无需地面人员对封隔器进行机械操作；可实现解封，能够多次使用而无需起出井口；自带压力和温度传感器电路，可自动识别特殊地层；自带延时电路，可避免提前坐封或错误坐封。

综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。

Claims (4)

1.一种扩张式自动坐封封隔器，其特征在于，包括壳体(14)、胶筒(3)、胶筒扩张机构(15)、温度传感器(11)、压力传感器(13)和安装在所述壳体(13)内的油源、换向阀(6)、自动坐封电路(10)，其中：

所述换向阀(6)设置在所述油源与所述胶筒扩张机构(15)之间的油路上，所述温度传感器(11)和所述压力传感器(13)安装在所述壳体(14)的外壁上，用于分别检测所处井下环境的温度和压力并发送至所述自动坐封电路(10)；

所述自动坐封电路(10)连接至所述温度传感器(11)、所述压力传感器(13)和所述换向阀(6)，用于在接收到的温度值处于第一预设温度范围和接收到的压力值处于第一预设压力范围两个条件同时满足持续第一预设时间时控制所述换向阀(6)换向至第一阀位，以及接收到的温度值处于第二预设温度范围和接收到的压力值处于第二预设压力范围两个条件同时满足持续第二预设时间时控制所述换向阀(6)换向至第二阀位；

所述换向阀(6)位于所述第一阀位时液压油经所述换向阀(6)进入所述胶筒扩张机构(15)使所述胶筒(3)扩张坐封，所述换向阀(6)位于所述第二阀位时液压油经所述换向阀(6)流出所述胶筒扩张机构(15)使所述胶筒(3)压缩解封。

2.根据权利要求1所述的扩张式自动坐封封隔器，其特征在于：

所述换向阀(6)还包括位于所述第一阀位与所述第二阀位之间的第三阀位，所述换向阀(6)位于所述第三阀位时断开所述胶筒扩张机构(15)与所述油源之间的油路；

所述自动坐封电路(10)还用于，在所述换向阀(6)换向至所述第一阀位后延时第三预设时间控制所述换向阀(6)换向至所述第三阀位，以及在所述换向阀(6)换向至所述第二阀位后延时第四预设时间控制所述换向阀(6)换向至所述第三阀位。

3.根据权利要求1或2所述的扩张式自动坐封封隔器，其特征在于：

所述油源包括液压泵(8)和电机(7)，所述电机(7)连接至所述液压泵(8)，用于驱动所述液压泵(8)工作；

所述自动坐封电路(10)还用于，在驱动所述换向阀(6)换向至所述第一阀位的同时启动所述电机(7)，以及在驱动所述换向阀(6)切换至其它阀位时停止所述电机(7)。

4.根据权利要求1或2所述的扩张式自动坐封封隔器，其特征在于，所述换向阀(6)为电磁换向阀或电动换向阀。