CN206376810U - 一种油田隔采用长胶筒封隔器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种油田隔采用长胶筒封隔器，至少包括中心管，所述中心管上端连接有上接头，下端连接有下接头，中心管上自上而下依次套接有连接套、连接头、弹簧座套、中间胶筒组件和滑动套，连接套上端与上接头相连，连接套下端与连接头上端连接，连接头下端内圆面与活塞开关相连，连接头下端外圆面与弹簧座套上端连接，弹簧座套下端与中间胶筒组件上端连接，中间胶筒组件下端与滑动套相连，下接头内设有定位台阶，定位台阶上通过解封剪钉固定有球座，该封隔器与油田杆式抽油泵采油工艺结合，可以实现一趟管柱完成坐封、生产，同时提管柱即可进行解封打捞，并首次将扩张式封隔器应用在隔采，具有更长的有效封隔面，提高了封隔成功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种油田采油工艺装置，特别涉及套管损坏、腐蚀穿孔导致的油层与水层联通的油井隔采的工艺装置，具体的说，是一种油田隔采用长胶筒封隔器。
背景技术
随着油田开发时间的延续，井下套管因腐蚀等原因陆续出现套破，导致地层与油层联通，影响了油田正常开发甚至污染地层水源破坏环境，至目前中石油已累计超2万口套破井。对于套破井较常用的工艺有套管补贴、化学堵漏、二次固井、封隔器隔采等，其中封隔器隔采工艺简单、施工便利、成本低占到套破井治理的80％以上。目前用于隔采的封隔器主要有两种，其一为传统的Y111、Y211、Y341等常规隔采封隔器，其密封元件均采用压缩式坐封压缩行程短、压缩比较小封隔效果差；其二为Y141、Y453、Y445等长寿命隔采封隔器，此类封隔器需要配套专用坐封工具先行下入进行坐封，然后下入采油管柱带插管进行对接后正常生产，需要起出时采用专用工具进行钻磨，施工工艺复杂、成本高。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本实用新型设计了一种适用于套管完井且储层上部出水及套管破漏处出水的防倒灌隔采完井装置，与常规隔水采油封隔器相比具有更长的有效封隔面的油田隔采用长胶筒封隔器。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种油田隔采用长胶筒封隔器，至少包括上接头、中心管、连接套、连接头、活塞开关、弹簧座套、中间胶筒组件、滑动套、下接头、坐封剪钉、球座，所述的中心管的上端通过螺纹连接有上接头，中心管的下端通过螺纹连接有下接头，中心管上自上而下依次套接有连接套、连接头、弹簧座套、中间胶筒组件和滑动套，连接套的上端与上接头相连，连接套的下端与连接头上端外圆面连接，连接头下端内圆面与活塞开关相连接，连接头下端外圆面与弹簧座套的上端内圆面螺纹连接，弹簧座套的下端与中间胶筒组件上端连接，中间胶筒组件的下端与滑动套相连，下接头内设置有定位台阶，定位台阶上固定有球座。
所述的中间胶筒组件包括上护套、上胶筒固定座、坐封胶筒、下护套和下胶筒固定座，所述的上护套的上端与弹簧座套螺纹连接，上护套的下端与上胶筒固定座螺纹连接，上胶筒固定座与下胶筒固定座之间硫化固定有坐封胶筒，下胶筒固定座的外圆与下护套的上端连接，下护套的下端与滑动套螺纹连接。
所述的封胶筒内套装有钢带骨架。
所述的钢带骨架的外圆表面硫化固定有密封胶筒，密封胶筒的长度不小于1.5m。
所述的活塞开关与弹簧座套之间夹装有复位弹簧。
所述的连接套与上接头通过解封剪钉连接。
所述的连接头内设有内部槽，内部槽上装有O型圈。
所述的活塞开关上硫化有封口胶套，活塞开关的内部装有密封圈。
所述的滑动套的内圆槽内装有密封圈。
所述的球座通过坐封剪钉固定连接于下接头的定位台阶处；球座上设置有钢球，球座的外表面装有密封圈。
本实用新型的有益效果：
第一、本实用新型所涉及的封隔器密封元件采用扩张式坐封，在实现一趟管柱完成坐封、生产的前提下，具有更长的有效封隔面(密封胶筒可设计在1.5m以上)，大幅提高了封隔成功率；
第二、封隔器内部无任何定位约束具有更长的压缩行程可获得较大的压缩比，足以保证密封单元充分坐封，密封效果好；
第三、该封隔器采用活塞开关来控制锁定(当油管压力大于5MPa时活塞开关8开启)、中心管上的泄压槽控制解封，内部无定位液压腔、自锁机构及解封机构等，在实现无极差式自锁的前提下极大地减小了设计加工难度，同时保证了封隔器本体强度，降低了后期解封打捞事故率；
第四、该封隔器无需井底支撑并且坐封不受套管接箍影响，可实现井筒内任意位置的坐封、解封，井筒适应性强；
第五、该封隔器首次打破了隔采类封隔器“密封单元+卡瓦”的设计常规，采用了坐封后长的胶筒密封面(可达到1m以上)与套管摩擦力进行锚定，去掉了解封时容易导致卡钻风险的卡瓦，从设计源头消除了安全隐患，极大地降低了解封打捞风险。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
附图标记说明：
1、上接头；2、中心管；3、解封剪钉；4、连接套；5、连接头；6、O型圈封口；7、胶套；8、活塞开关；9、复位弹簧；10、弹簧座套；11、上护套；12、上胶筒固定座；13、坐封胶筒；14、钢带骨架；15、密封胶筒；16、下护套；17、下胶筒固定座；18、滑动套；19、密封圈；20、下接头；21、钢球；22、坐封剪钉；23球座。
具体实施方式：
实施例1:
如图1所示，本实用新型提供了一种油田隔采用长胶筒封隔器，至少包括上接头1、中心管2、连接套4、连接头5、活塞开关8、弹簧座套10、中间胶筒组件、滑动套18、下接头20、坐封剪钉22、球座23，所述的中心管2的上端连接有上接头1，中心管2的下端连接有下接头20，中心管2上自上而下依次套接有连接套4、连接头5、弹簧座套10、中间胶筒组件和滑动套18，连接套4的上端与上接头1相连，连接套4的下端与连接头5上端外圆面连接，连接头5下端内圆面与活塞开关8相连接，连接头5下端外圆面与弹簧座套10的上端内圆面连接，弹簧座套10的下端与中间胶筒组件上端连接，中间胶筒组件的下端与滑动套18相连，下接头20内设置有定位台阶，定位台阶上固定有球座23。
本实用新型所述的封隔器密封元件采用扩张式坐封，实现了一趟管柱完成坐封、生产，极大地简化了施工工艺；生产只需将该封隔器配接在油田采油管柱中即可，其管柱可设计为(自井口至井下)：油管+抽油泵+过流过压固定阀+油管+本设计长胶筒封隔器+油管+眼管+尾管+死堵，其中原泵固定阀需要更换为过流过压固定阀(可过流、过压)，正常下钻至设计位置连接油管挂即可，油管打压，当压力至5MPa～10MPa时封隔器启动坐封，当压力至15MPa时坐封剪钉剪断，钢球与球座落入尾管，此时过流过压固定阀坐落在球座上，安装采油井口及抽油机后即可开始正常采油，该封隔器上端的连接套4通过解封剪钉3与上接头1螺纹连接，当需要打捞时剪断解封剪钉，通过继续上提此时上接头1，即可将该长胶筒封隔器随采油管柱被起出，完成检泵或打捞作业。
实施例2:
在实施例1的基础上，本实用新型提供了一种油田隔采用长胶筒封隔器，至少包括上接头1、中心管2、连接套4、连接头5、活塞开关8、弹簧座套10、中间胶筒组件、滑动套18、下接头20、坐封剪钉22、球座23，所述的中心管2的上端通过螺纹连接有上接头1，中心管2的下端通过螺纹连接有下接头20，中心管2上自上而下依次套接有连接套4、连接头5、弹簧座套10、中间胶筒组件和滑动套18，所述的连接套4与上接头1通过解封剪钉3连接，连接套4的下端与连接头5上端外圆面连接，连接头5内设有内部槽，内部槽上装有O型圈6，连接头5下端内圆面与活塞开关8相连接，连接头5下端外圆面与弹簧座套10的上端内圆面通过螺纹连接，所述的活塞开关8上硫化有封口胶套7，活塞开关8的内部装有密封圈，活塞开关8与弹簧座套10之间夹装有复位弹簧9，弹簧座套10的下端与中间胶筒组件上端连接，中间胶筒组件的下端与滑动套18相连，所述的滑动套18的内圆槽内装有密封圈19，下接头20内设置有定位台阶，所述的球座23通过坐封剪钉22固定连接于下接头20的定位台阶处，且坐封剪钉22的下端顶在球座上；所述的球座23上设置有钢球21，球座23的外表面装有密封圈。
所述的中间胶筒组件包括上护套11、上胶筒固定座12、坐封胶筒13、下护套16和下胶筒固定座17，所述的上护套11的上端与弹簧座套10螺纹连接，上护套11的下端与上胶筒固定座12螺纹连接，上胶筒固定座12与下胶筒固定座17之间硫化固定有坐封胶筒13，所述的封胶筒13内套装有钢带骨架14，所述的钢带骨架14的外圆表面硫化固定有密封胶筒15，下胶筒固定座17的外圆与下护套16的上端连接，下护套16的下端与滑动套18螺纹连接。
本实用新型的组装过程为：先将连接套4从中心管2上部套装，然后把上接头1与中心管2螺纹连接，对齐连接套4与上接头1的剪钉孔后旋入解封剪钉3；先将O型圈6装入连接头5的内部槽，然后再将连接头5从中心管2下部套装并与连接套4螺纹连接；封口胶套7被硫化在活塞开关8上，先在活塞开关8内部装上密封圈然后从中心管2下部套装，滞后再依次从中心管2下部套装复位弹簧9、弹簧座套10，并将弹簧座套10与连接头5螺纹连接，此时完成上部分安装。
先将钢带骨架14(一般约为100片左右)按照顺序逐一在圆筒状工装(与坐封胶筒13等外径)外圆处布置好并用橡胶条捆绑，然后在两端处进行焊接；将坐封胶筒13(未冷却)硫化在上胶筒固定座12与下胶筒固定座17上，然后将焊接好的钢带骨架14套装入坐封胶筒13，最后再分别将上护套11与上胶筒固定座12、下护套16与下胶筒固定座17螺纹连接；等待坐封胶筒13冷却后再将密封胶筒15硫化在钢带骨架14外圆表面对应的位置，此时完成中间胶筒组件的安装。
先在球座23外表面装上密封圈，然后从下接头20内孔装入至定位台阶处，然后将坐封剪钉22从下接头20孔内旋入直至顶在球座23外表面槽内，此时完成下部分安装。
在弹簧座套10外螺纹根部装入密封圈后再将安装好的胶筒组件从中心管2下部套装，并将上护套11与弹簧座套10螺纹连接；先在滑动套18的内圆槽内装入密封圈19、外螺纹根部装入密封圈，然后再从中心管2下部套装并与下护套16螺纹连接；最后将下接头20与中心管2螺纹连接并从中心管2上部放入钢球即完成所有安装过程。
本实用新型的工作机理如下(以51/2〞油管完井的套破井施工为例)：
1、正常下钻
该封隔器主要用于油田套破井隔水采油，其完井管柱可设计为(自井口至井下)：油管+抽油泵+过流过压固定阀+油管+本设计长胶筒封隔器+油管+眼管+尾管+死堵，其中原泵固定阀需要更换为过流过压固定阀(可过流、过压)，正常下钻至设计位置连接油管挂即可。
2、坐封封隔器
油管内打压，当加压达到5MPa时，活塞开关8被液压力推动压缩复位弹簧9向下运动，同时封口胶套7也随活塞开关8离开锥形孔槽，液体依次通过活塞开关8与弹簧座套10间隙及弹簧座套10与中心管2间隙进入中间胶筒组件，致使坐封胶筒13、钢带骨架14、密封胶筒15一起鼓胀，然后带动下护套16、下胶筒固定座17、滑动套18向上不断滑移；随着压力的逐渐升高密封胶筒15不断膨胀最终紧贴套管内壁，当压力达到10MPa时完成坐封；此时继续提高压力，当压力至15MPa时坐封剪钉22剪断，钢球21与球座23落入尾管，此时油管瞬间压力降低，表明工具完全坐封。
3、正常采油
下抽油杆并碰泵，此时过流过压固定阀坐落在球座上(相当于常规固定阀)，安装采油井口及抽油机后即可开始正常采油，下部油层的油经眼管进入油管通过本设计长胶筒封隔器后进入抽油泵被采出，本设计长胶筒封隔器位置处的油套环空被完全隔开实现了正常采油。
4、检泵或打捞
需要检泵或打捞时，卸掉抽油机及采油井口，起出抽油杆，然后上提采油管柱先剪断解封剪钉3，然后继续上提此时上接头1、中心管2不断向上移动，当中心管2下部泄压槽通过密封圈19并进入滑动套18下步内孔后中间胶筒组件内部压力被卸掉，坐封胶筒13、钢带骨架14、密封胶筒15一起回缩，当中心管2上部外表面台阶运行至连接套4内部台阶处时，带动连接套4、连接头5、弹簧座套10、复位弹簧9、活塞开关8、封口胶套7、上护套11、上胶筒固定座12、坐封胶筒13、钢带骨架14、密封胶筒15、下护套16、下胶筒固定座17、滑动套18一起上行，实现了解封封隔器全过程，本设计长胶筒封隔器随采油管柱被起出，完成检泵或打捞作业。
综上所述，本实用新型提供了一种适用于套管完井且储层上部出水及套管破漏处出水的防倒灌隔采完井装置，具体是针对油田套破井隔水采油而设计的一种长胶筒封隔器，该封隔器与油田杆式抽油泵采油工艺相结合，可以实现一趟管柱完成坐封、生产，并首次将扩张式封隔器应用在隔采，与常规隔水采油封隔器相比具有更长的有效封隔面，大幅提高了封隔成功率，需要井筒作业时上提管柱即可进行解封打捞。
该封隔器具有如下优点：1、本实用新型所涉及的封隔器密封元件采用扩张式坐封，在实现一趟管柱完成坐封、生产的前提下，具有更长的有效封隔面(密封胶筒15可设计在1.5m以上)，大幅提高了封隔成功率；2、封隔器内部无任何定位约束具有更长的压缩行程可获得较大的压缩比，足以保证密封单元充分坐封，密封效果好；3、该封隔器采用活塞开关来控制锁定(当油管压力大于5MPa时活塞开关8开启)、中心管上的泄压槽控制解封，内部无定位液压腔、自锁机构及解封机构等，在实现无极差式自锁的前提下极大地减小了设计加工难度，同时保证了封隔器本体强度，降低了后期解封打捞事故率；4、该封隔器无需井底支撑并且坐封不受套管接箍影响，可实现井筒内任意位置的坐封、解封，井筒适应性强；5、该封隔器首次打破了隔采类封隔器“密封单元+卡瓦”的设计常规，采用了坐封后长的胶筒密封面(可达到1m以上)与套管摩擦力进行锚定，去掉了解封时容易导致卡钻风险的卡瓦，从设计源头消除了安全隐患，极大地降低了解封打捞风险。
Claims (10)
1.一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：至少包括上接头(1)、中心管(2)、连接套(4)、连接头(5)、活塞开关(8)、弹簧座套(10)、中间胶筒组件、滑动套(18)、下接头(20)、坐封剪钉(22)、球座(23)，所述的中心管(2)的上端通过螺纹连接有上接头(1)，中心管(2)的下端通过螺纹连接有下接头(20)，中心管(2)上自上而下依次套接有连接套(4)、连接头(5)、弹簧座套(10)、中间胶筒组件和滑动套(18)，连接套(4)的上端与上接头(1)相连，连接套(4)的下端与连接头(5)上端外圆面连接，连接头(5)下端内圆面与活塞开关(8)相连接，连接头(5)下端外圆面与弹簧座套(10)的上端内圆面螺纹连接，弹簧座套(10)的下端与中间胶筒组件上端连接，中间胶筒组件的下端与滑动套(18)相连，下接头(20)内设置有定位台阶，所述的球座(23)通过坐封剪钉(22)固定于所述的定位台阶处。
2.根据权利要求1所述的一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：所述的中间胶筒组件包括上护套(11)、上胶筒固定座(12)、坐封胶筒(13)、下护套(16)和下胶筒固定座(17)，所述的上护套(11)的上端与弹簧座套(10)螺纹连接，上护套(11)的下端与上胶筒固定座(12)螺纹连接，上胶筒固定座(12)与下胶筒固定座(17)之间硫化固定有坐封胶筒(13)，下胶筒固定座(17)的外圆与下护套(16)的上端连接，下护套(16)的下端与滑动套(18)螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：所述的封胶筒(13)内套装有钢带骨架(14)。
4.根据权利要求3所述的一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：所述的钢带骨架(14)的外圆表面固定有密封胶筒(15)，且密封胶筒(15)的长度不小于1.5m。
5.根据权利要求1所述的一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：所述的活塞开关(8)与弹簧座套(10)之间夹装有复位弹簧(9)。
6.根据权利要求1所述的一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：所述的连接套(4)与上接头(1)通过解封剪钉(3)连接。
7.根据权利要求1所述的一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：所述的连接头(5)内设有内部槽，内部槽上装有O型圈(6)。
8.根据权利要求1所述的一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：所述的活塞开关(8)上硫化有封口胶套(7)，活塞开关(8)的内部装有密封圈。
9.根据权利要求1所述的一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：所述的滑动套(18)的内圆槽内装有密封圈(19)。
10.根据权利要求1所述的一种油田隔采用长胶筒封隔器，其特征在于：所述的球座(23)上设置有钢球(21)，球座(23)的外表面装有密封圈。
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