CN205025420U - 组合作用分层汽驱封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种组合作用分层汽驱封隔器，包括：中心管，两端通过外螺纹对应连接有上接头及下接头，其侧壁上设有传压孔；外中心管，套设在中心管上，其上端通过一剪断部能分离的与上接头的外侧面相连接，外中心管外侧套设有调节环及密封胶筒；膨胀部分，包括一套设在外中心管上的膨胀内筒，膨胀内筒上套设有膨胀外套，膨胀内筒与膨胀外套之间形成一密封腔，密封腔内填充有膨胀液，膨胀外套的上端与密封胶筒的下端相接触，膨胀内筒与外中心管之间设有锁定止退机构；在注液时能推动膨胀部分上移的推动部分，其套设在中心管上，并相邻于膨胀部分的下侧，推动部分与下接头的外侧面之间密封相接，两者间设有一供液体注入的与传压孔连通的密封环腔。

Description

组合作用分层汽驱封隔器

技术领域

本实用新型属于石油开采领域，具体而言，涉及一种稠油、超稠油蒸汽驱用的组合作用分层汽驱封隔器。

背景技术

辽河油田稠油、超稠油区块开采工艺措施主要采用蒸汽驱、蒸汽吞吐等方式，蒸汽驱是辽河油田稠油开采重要的生产方式。由于蒸汽驱工艺井施工周期长，井温高，蒸汽驱工艺井井下工况恶劣，井温高，为保证管柱与套管间环空中蒸汽不上窜泄露，需要封隔器具备良好的密封性能，并且蒸汽长期注入，对密封件耐温、密封性能要求很高，采用合理的座封方式尤为重要，现有座封方式多采用单一的液压座封或热力座封方式，随着开采程度的逐渐加深，常规笼统的蒸汽驱和逐层汽驱的生产方式密封效果不好，已经不能很好的解决层间差异性大，层间干扰等问题。

有鉴于此，本设计人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种组合作用分层汽驱封隔器，以期解决现有技术存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于提供一种组合作用分层汽驱封隔器，采用组合作用方式进行座封，密封效果好，耐温耐压性强，便于解封，克服了现有技术的缺陷。

为此，本实用新型提出一种组合作用分层汽驱封隔器，其包括：

一中心管，其两端通过外螺纹对应连接有上接头及下接头，其侧壁上设有传压孔；

一外中心管，其套设在所述中心管上，其上端通过一剪断部能分离的与所述上接头的外侧面相连接，所述外中心管外侧套设有调节环及密封胶筒，所述调节环的上端螺接于所述剪断部的外侧，其下端与所述密封胶筒的上端相接触；

一膨胀部分，包括一套设在所述外中心管上的膨胀内筒，所述膨胀内筒上套设有膨胀外套，所述膨胀内筒与膨胀外套之间形成一密封腔，所述密封腔内填充有能受热汽化以推动所述膨胀外套上移的膨胀液，所述膨胀外套的上端与所述密封胶筒的下端相接触，所述膨胀内筒与所述外中心管之间设有一能防止所述膨胀内筒下移的锁定止退机构；

一在注液时能推动所述膨胀部分上移的推动部分，其套设在所述中心管上，并相邻于所述膨胀部分的下侧，所述推动部分与下接头的外侧面之间密封相触，两者间设有一供液体注入的密封环腔，所述密封环腔与所述传压孔相连通。

如上所述的组合作用分层汽驱封隔器，其中，所述锁定止退机构包括有一锁紧套、一锁块及一锁紧环，所述锁紧套套设在所述外中心管上，其外侧面上设有能与所述锁紧环相锁合的锯齿形止退牙，所述膨胀内筒套设在所述锁紧套上，所述锁紧环嵌设固定在所述膨胀内筒下端的内壁上，所述锁块的底端嵌设在所述外中心管侧壁上形成的通槽处，其外端嵌设在所述锁紧套的内侧面形成的卡槽处，其中，所述中心管的外侧面上另设有一凹槽，所述凹槽相邻于所述锁块的下侧，当所述中心管上移时，所述锁块能容置于所述凹槽内。

如上所述的组合作用分层汽驱封隔器，其中，所述膨胀内筒下端的外侧面凸设有一外环部，所述外环部与所述膨胀外套的内侧面相密贴，所述膨胀外套的上端沿径向向内延伸形成有一内环部，所述内环部的前端面与所述密封胶筒的下端相接触，其后端面与所述膨胀内筒的上端端面相密贴，其中，所述膨胀外套的内壁上另凸设有一分隔环，所述分隔环与所述膨胀内筒的外侧面相密贴，所述膨胀内筒的外侧面、所述膨胀外套的内侧面、所述外环部及分隔环围合形成有一所述密封腔。

如上所述的组合作用分层汽驱封隔器，其中，所述剪断部包括有一剪切套及第一剪切销钉，所述剪切套由上至下包括有第一环部及第二环部，所述第一环部的内径大于所述第二环部的内径，其套设在所述上接头外侧，并通过所述第一剪切销钉与所述上接头相连接，所述第二环部密封套设在所述中心管上，所述调节环的上端则套接在所述第一环部外侧，所述外中心管的上端通过内螺纹与所述第二环部的外侧面相连接。

如上所述的组合作用分层汽驱封隔器，其中，所述外中心管与所述中心管之间形成有一环空，所述环空相邻于所述剪切套的第二环部下侧，所述环空内放置有一压环及一密封环，所述压环及密封环密贴套设在所述中心管的外侧面上。

如上所述的组合作用分层汽驱封隔器，其中，所述推动部分包括由上至下依次套设在所述中心管上的支撑套及活塞，所述支撑套的上端抵接于所述膨胀内筒及膨胀外套的下端，其下端套接于所述活塞的上端，所述活塞与所述中心管的外侧面相密贴，其下端的外侧面沿轴向延伸形成的环耳密封套设在所述下接头的外侧面上，所述活塞下端面与所述下接头的上端面相邻，两者之间形成有与所述传压孔相连通的所述密封环腔。

如上所述的组合作用分层汽驱封隔器，其中，所述下接头的外侧面另套接有一剪切环，所述环耳的下端套设在所述剪切环上，并通过第二剪切销钉与所述剪切环相连接。

如上所述的组合作用分层汽驱封隔器，其中，所述下接头的外侧面在与所述环耳相接触的部位以及所述活塞的内侧面分别嵌设有密封垫圈。

如上所述的组合作用分层汽驱封隔器，其中，所述组合作用分层汽驱封隔器的外径为152mm，其内径为62mm。

本实用新型提供的组合作用分层汽驱封隔器，采用组合作用方式进行座封，避免了单一座封方式存在的缺点，密封效果好，耐温耐压性强，由于没有锚定机构，解封机构安全可靠，便于解封，能达到良好的密封效果，具备较好的施工成功率。

本实用新型提供的组合作用分层汽驱封隔器，适用于空心分层汽驱工艺以及稠油热采蒸汽驱、蒸汽吞吐等工艺，适用于最高井温可达350℃的蒸汽驱，可耐压18MPa，具有广泛的应用前景。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1为本实用新型的组合作用分层汽驱封隔器的组成结构示意图。

主要元件标号说明：

1中心管101传压孔

102凹槽11上接头

12下接头13第一剪切销钉

14压环15密封环

16剪切环17第二剪切销钉

2剪切套21第一环部

22第二环部3外中心管

31调节环32密封胶筒

4膨胀部分41膨胀内筒

411外环部42膨胀外套

421内环部422分隔环

51锁紧套511卡槽

52锁块53锁紧环

6推动部分60密封环腔

61支撑套62活塞

621环耳H密封腔

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型提出的组合作用分层汽驱封隔器的组成结构示意图的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

图1为本实用新型的组合作用分层汽驱封隔器的组成结构示意图。

如图1所示，本实用新型提出的组合作用分层汽驱封隔器，其包括：

一中心管1，其两端通过外螺纹对应连接有上接头11及下接头12，所述中心管1的侧壁上设有传压孔101；

一外中心管3，套设在所述中心管1上，其上端通过一剪断部能分离的与所述上接头11的外侧面相连接，所述外中心管3外侧套设有调节环31及密封胶筒32，所述调节环31的上端螺接于所述剪断部的外侧，其下端与所述密封胶筒32的上端相接触，其中，利用调节环31与剪断部的螺接关系，能调整其位置，从而根据需要调节其与密封胶筒32之间接触的紧密程度，另外，该密封胶筒32优选采用柔性石墨制成；

一膨胀部分4，包括一套设在所述外中心管3上的膨胀内筒41，所述膨胀内筒41上套设有一膨胀外套42，所述膨胀内筒41与膨胀外套42之间形成一密封腔，所述密封腔内填充有能受热汽化以推动所述膨胀外套42上移的膨胀液(图中未示出)，所述膨胀外套42的上端与所述密封胶筒32的下端相接触，所述膨胀内筒41与所述外中心管3之间设有一能防止所述膨胀内筒41下移的锁定止退机构；

一在注液时能推动所述膨胀部分4上移的推动部分6，其套设在所述中心管1上，并相邻于所述膨胀部分4的下侧，所述推动部分6与下接头12的外侧面之间密封相触，两者间设有一供液体注入的密封环腔60，所述密封环腔60与所述传压孔101相连通。当通过所述中心管1的内腔及传压孔101向所述密封环腔60内注液时，液流会在密封环腔60内产生液压力，并在液压力的作用下，通过密封环腔60的内壁推动该推动部分6连带所述膨胀部分4上移，以压缩所述密封胶筒32，实现与井下套管的密封及坐封作业。

由此，当向所述中心管1的内腔中注液打压时，液流从所述传压孔101进入所述密封环腔内，在液压力的推动下，所述推动部分推动膨胀部分4的膨胀内筒41及膨胀外套42上移，一方面，所述膨胀外套42向上顶推所述密封胶筒32压缩，使所述密封胶筒32与井下套管的内壁上坐封，另一方面，通过设置锁定止退机构，在停止注液打压后，能避免所述膨胀部分4在密封胶筒32的反推力作用下下移，从而使坐封可靠。

较佳地，所述锁定止退机构包括有一锁紧套51、一锁块52及一锁紧环53，所述锁紧套51套设在所述外中心管2上，其外侧面上设有能与所述锁紧环53相锁合的锯齿形止退牙(图中未标示)，所述膨胀内筒41套设在所述锁紧套51上，所述锁紧环53嵌设固定在所述膨胀内筒41下端的内壁上，当所述锁紧环53随所述膨胀内筒41上移后，能与其下侧相邻的锯齿形止退牙相卡掣锁合，克服了所述密封胶筒32对所述膨胀部分4产生的回复弹力，从而避免所述膨胀内筒41向下移动，使密封胶筒32在压缩后始终处于坐封状态；

所述锁块52的底端嵌设在所述外中心管3侧壁上形成的通槽处，其外端嵌设在所述锁紧套51的内侧面形成的卡槽511处，使得所述锁紧套51与所述外中心管23之间能相互定位，其中，所述中心管1的外侧面上另设有一凹槽102，所述凹槽102相邻于所述锁块53的下侧，当所述中心管1上移时，所述锁块53能容置于所述凹槽102内，并脱离所述锁紧套51的卡槽511，使所述锁紧套51与所述外中心管3之间解除相互定位状态，以能相对于所述中心管3向下移动。

请参见图1，所述膨胀内筒41下端的外侧面凸设有一外环部411，所述外环部411与所述膨胀外套42的内侧面相密贴，所述膨胀外套42的上端沿径向向内延伸形成有一内环部421，所述内环部421的前端面与所述密封胶筒32的下端相接触，其后端面与所述膨胀内筒41的上端端面相密贴，其中，所述膨胀外套42的内壁上另凸设有一分隔环422，所述分隔环422与所述膨胀内筒41的外侧面相密贴，所述膨胀内筒41的外侧面、所述膨胀外套42的内侧面、所述外环部411及分隔环422围合形成有一所述密封腔H，换言之，所述膨胀内筒41的外侧面、所述膨胀外套42的内侧面、所述外环部411及内环部421围合形成有一环腔，通过设置所述分隔环422，使所述环腔在所述分隔环422与所述外环部411之间的部分形成所述密封腔H。在使用时，至于该分隔环422在所述膨胀外套42内侧面的具体位置，可更加实际需要的密封腔H的容积大小而定，在所述膨胀外套42上移时，只要满足膨胀液不会从膨胀内筒41的上端处流出即可。

如图所示，所述剪断部包括有一剪切套2及第一剪切销钉13，所述剪切套2由上至下包括有第一环部21及第二环部22，所述第一环部21的内径大于所述第二环部22的内径，其套设在所述上接头11外侧，并通过所述第一剪切销钉13与所述上接头11相连接，所述第二环部22密封套设在所述中心管1上，所述调节环31的上端则套接在所述第一环部21外侧，所述外中心管3的上端通过内螺纹与所述第二环部22的外侧面相连接。如图所述，优选是剪切套2的外侧面沿轴向向上延伸形成所述第一环部21，其内侧面沿轴向向下延伸形成所述第二环部22。

进一步地，所述外中心管3与所述中心管1之间形成有一环空，所述环空相邻于所述剪切套2的第二环部22下侧，所述环空内放置有一压环14及一密封环15，所述压环14及密封环15密贴套设在所述中心管1的外侧面上。在注液打压时，通过设置所述密封环15，能提高中心管1及外中心管2之间的密封性，避免液流经两者之间的缝隙泄露至井下环空中，而所述压环14则用于保护所述密封环15，防止其在组装时损伤。

请参见图1，所述推动部分6包括由上至下依次套设在所述中心管1上的支撑套61及活塞62，所述支撑套61的上端抵接于所述膨胀内筒41及膨胀外套42的下端，其下端套接于所述活塞62的上端，所述活塞62与所述中心管1的外侧面相密贴，其下端的外侧面沿轴向延伸形成的环耳621密封套设在所述下接头11的外侧面上，所述活塞62下端面与所述下接头12的上端面相邻，两者之间形成有与所述传压孔相连通的所述密封环腔60，所述活塞62下端的内周壁形成有与所述传压孔101相连通的所述密封环腔60。其中，在图示的实施方式中，为了提高液压推动效果，进一步在所述活塞62下端的内侧面设置倒角，实际应用中不限于此，比如，还可直接在所述活塞62下端的内侧面上进一步设置环凹槽等等，只要能更好的满足注液时推动所述活塞62上行即可，因此，其具体结构形式可根据实际需要而定，在此具体不作限定。

其中，所述下接头12的外侧面另套接有一剪切环16，所述环耳621的下端套设在所述剪切环16上，并通过第二剪切销钉17与所述剪切环16相连接，用于对所述活塞62在初始状态时的定位，当所述活塞62受液压力的作用时，会剪断所述第二剪切销钉17并上行。

为提高密封性能，所述下接头12的外侧面在与所述环耳621相接触的部位、以及所述活塞62的内侧面分别嵌设有密封垫圈(图中未示出)。其中，优选该组合作用分层汽驱封隔器的外径为152mm(例如在所述上接头、剪切环处)，其内径为62mm，比如在中心管、下接头处。

请参见图1，本实用新型提供的组合作用分层汽驱封隔器，与其它工艺管柱连接并下入井下后，其具体工作过程如下：

首先，通过井口向中心管1中注液，液流从所述传压孔101进入所述密封环腔60内，在液压力的推动下，所述活塞62带动支撑套61上行，并推动膨胀部分4的膨胀内筒41及膨胀外套42上移，再通过所述膨胀外套42向上顶推所述密封胶筒32压缩，使所述密封胶筒32在井下完成初步坐封，其中，利用所述锁紧套51与锁紧环52的相互卡掣，避免了所述膨胀部分4在密封胶筒32的反推力作用下下移，从而使坐封可靠；

随后，向井下进行注蒸汽作业，井筒温度会逐渐升高，此时，预先灌注于所述密封腔H中的膨胀液会发生汽化，由于膨胀内筒41依靠锁紧环53被锁在锁紧套51上，汽化后的膨胀液会推动所述膨胀外套42上移，进一步压缩密封胶筒32，实现补偿座封。

当井下作业完成后，停止向井下注汽，随着井下温度的降低，汽化的膨胀液放热后重新转化为液态，从而消除对膨胀外套42推力，使得膨胀外套42在密封胶筒32的作用下适当下移，所述密封胶筒32在井下回复到初始的初步坐封状态；随后，通过上提上接头11使中心管1上行，由于密封胶筒32紧紧挤压在井下套管的内壁上，各部件相对不动，而所述第一剪切销钉13则被剪断；继续上提中心管1，当所述凹槽102移动至所述锁块52底端时，所述锁块52脱离所述锁紧套51的卡槽511并落入该凹槽102内，使所述锁紧套51与所述外中心管3之间解除相互定位状态，此时，在密封胶筒32的回复弹力的作用下，会推动膨胀外套42、膨胀内筒41以及锁紧套51整体下移，并回复为初始状态，从而解除与井下套管的坐封状态，最后，从井下取出本实用新型即可。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述组合作用分层汽驱封隔器包括：

一中心管，其两端通过外螺纹对应连接有上接头及下接头，其侧壁上设有传压孔；

一外中心管，其套设在所述中心管上，其上端通过一剪断部能分离的与所述上接头的外侧面相连接，所述外中心管外侧套设有调节环及密封胶筒，所述调节环的上端螺接于所述剪断部的外侧，其下端与所述密封胶筒的上端相接触；

一膨胀部分，包括一套设在所述外中心管上的膨胀内筒，所述膨胀内筒上套设有膨胀外套，所述膨胀内筒与膨胀外套之间形成一密封腔，所述密封腔内填充有能受热汽化以推动所述膨胀外套上移的膨胀液，所述膨胀外套的上端与所述密封胶筒的下端相接触，所述膨胀内筒与所述外中心管之间设有一能防止所述膨胀内筒下移的锁定止退机构；

一在注液时能推动所述膨胀部分上移的推动部分，其套设在所述中心管上，并相邻于所述膨胀部分的下侧，所述推动部分与下接头的外侧面之间密封相触，两者间设有一供液体注入的密封环腔，所述密封环腔与所述传压孔相连通。

2.如权利要求1所述的组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述锁定止退机构包括有一锁紧套、一锁块及一锁紧环，所述锁紧套套设在所述外中心管上，其外侧面上设有能与所述锁紧环相锁合的锯齿形止退牙，所述膨胀内筒套设在所述锁紧套上，所述锁紧环嵌设固定在所述膨胀内筒下端的内壁上，所述锁块的底端嵌设在所述外中心管侧壁上形成的通槽处，其外端嵌设在所述锁紧套的内侧面形成的卡槽处，其中，所述中心管的外侧面上另设有一凹槽，所述凹槽相邻于所述锁块的下侧，当所述中心管上移时，所述锁块能容置于所述凹槽内。

3.如权利要求2所述的组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述膨胀内筒下端的外侧面凸设有一外环部，所述外环部与所述膨胀外套的内侧面相密贴，所述膨胀外套的上端沿径向向内延伸形成有一内环部，所述内环部的前端面与所述密封胶筒的下端相接触，其后端面与所述膨胀内筒的上端端面相密贴，其中，所述膨胀外套的内壁上另凸设有一分隔环，所述分隔环与所述膨胀内筒的外侧面相密贴，所述膨胀内筒的外侧面、所述膨胀外套的内侧面、所述外环部及分隔环围合形成有一所述密封腔。

4.如权利要求1所述的组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述膨胀内筒下端的外侧面凸设有一外环部，所述外环部与所述膨胀外套的内侧面相密贴，所述膨胀外套的上端沿径向向内延伸形成有一内环部，所述内环部的前端面与所述密封胶筒的下端相接触，其后端面与所述膨胀内筒的上端端面相密贴，其中，所述膨胀外套的内壁上另凸设有一分隔环，所述分隔环与所述膨胀内筒的外侧面相密贴，所述膨胀内筒的外侧面、所述膨胀外套的内侧面、所述外环部及分隔环围合形成有一所述密封腔。

5.如权利要求1至4任一项所述的组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述剪断部包括有一剪切套及第一剪切销钉，所述剪切套由上至下包括有第一环部及第二环部，所述第一环部的内径大于所述第二环部的内径，其套设在所述上接头外侧，并通过所述第一剪切销钉与所述上接头相连接，所述第二环部密封套设在所述中心管上，所述调节环的上端则套接在所述第一环部外侧，所述外中心管的上端通过内螺纹与所述第二环部的外侧面相连接。

6.如权利要求5所述的组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述外中心管与所述中心管之间形成有一环空，所述环空相邻于所述剪切套的第二环部下侧，所述环空内放置有一压环及一密封环，所述压环及密封环密贴套设在所述中心管的外侧面上。

7.如权利要求1、2、3或6所述的组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述推动部分包括由上至下依次套设在所述中心管上的支撑套及活塞，所述支撑套的上端抵接于所述膨胀内筒及膨胀外套的下端，其下端套接于所述活塞的上端，所述活塞与所述中心管的外侧面相密贴，其下端的外侧面沿轴向延伸形成的环耳密封套设在所述下接头的外侧面上，所述活塞下端面与所述下接头的上端面相邻，两者之间形成有与所述传压孔相连通的所述密封环腔。

8.如权利要求7所述的组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述下接头的外侧面另套接有一剪切环，所述环耳的下端套设在所述剪切环上，并通过第二剪切销钉与所述剪切环相连接。

9.如权利要求8所述的组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述下接头的外侧面在与所述环耳相接触的部位以及所述活塞的内侧面分别嵌设有密封垫圈。

10.如权利要求1或9所述的组合作用分层汽驱封隔器，其特征在于，所述组合作用分层汽驱封隔器的外径为152mm，其内径为62mm。