CN213116245U - 一种双向高压差扩张式封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双向高压差扩张式封隔器，其包括胶筒组件，所述胶筒组件包括：内层胶筒，套设在所述内层胶筒之外的外层胶筒，以及在所述外层胶筒的端部处嵌入到所述内层胶筒与所述外层胶筒之间的环形的端部保护件，所述端部保护件构造为金属的端部保护件。通过这种扩张式封隔器能够有效地进行多次坐封，或者承受不同方向的压差。

Description

一种双向高压差扩张式封隔器

技术领域

本实用新型涉及油气田封隔技术领域，特别是涉及一种双向高压差扩张式封隔器。

背景技术

封隔器是油气田生产中所使用的重要封堵工具。通过封隔器来实现井内某一段或某几段环空之间的彼此隔离是目前油气田作业中的常用手段。

封隔器通常包括压缩式封隔器、楔入式封隔器和扩张式封隔器等。扩张式封隔器主要是通过向交通内注入高压流体、使其向外膨胀扩张至紧密地抵在井筒的内壁上，以此来实现坐封。

然而，现有技术中的扩张式封隔器存在下入过程中胶筒易磨损的问题。另外，现有的扩张式封隔器容易在一次坐封之后发生永久性变形，无法恢复其原本的形状。这导致该扩张式封隔器难以实现重复坐封，尤其是难以承受与上一次坐封时所承载的压差反向的压差。这对于封隔器的使用以及整个井筒作业的设计来说都带来了很大的约束和限制。

因此，希望提出一种能够有效进行多次坐封或承受不同方向压差的扩张式封隔器。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出了一种扩张式封隔器，通过其能够有效地进行多次坐封，或者承受不同方向的压差。

根据本实用新型提出了一种扩张式封隔器，其包括胶筒组件，所述胶筒组件包括：内层胶筒，套设在所述内层胶筒之外的外层胶筒，以及在所述外层胶筒的端部处嵌入到所述内层胶筒与所述外层胶筒之间的环形的端部保护件，所述端部保护件构造为金属的端部保护件。

通过设置在内层胶筒和外层胶筒的端部处的端部保护件来对胶筒的端部实现支撑和防护。在内层胶筒和外层胶筒向外膨胀时，端部保护件能随它们一起径向向外变形。在内层胶筒和外层胶筒向内回缩时，端部保护件能提供相应的回复力而确保它们恢复至原位。由此，在进行重复的坐封操作时，该胶筒组件仍能实现有效的坐封，尤其是可以有效地承受相反方向的压差。另外，该端部保护件嵌入在外层胶筒内而不是包围外层胶筒。这能够确保外层胶筒的有效膨胀，不会因产生非预期的薄弱点而使得外层胶筒破损。

在一个实施例中，所述端部保护件从所述外层胶筒的一端外开始朝向所述外层胶筒的中部延伸，所述端部保护件的截面构造为沿延伸的方向先逐渐变宽，至所述外层胶筒的端部处再逐渐变窄，并且所述端部保护件的朝向所述外层胶筒的外侧面沿延伸的方向先向外倾斜，至所述外层胶筒的端部处再向内倾斜。

在一个实施例中，所述端部保护件构造为完整的环形。

在一个实施例中，所述端部保护件的朝向所述外层胶筒的中部延伸的延伸端构造有在周向上彼此间隔开的多个扩张部，所述多个扩张部构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

在一个实施例中，所述端部保护件包括多个保护单元，所述多个保护单元在周向上彼此间隔开排列成环形，所述多个保护单元构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

在一个实施例中，所述扩张式封隔器还包括嵌设在所述内层胶筒与所述外层胶筒之间的环形的金属支撑板，所述金属支撑板沿所述外层胶筒延伸，所述端部保护件套设在所述金属支撑板的端部外，并相对于所述金属支撑板的端部固定。

在一个实施例中，所述金属支撑板在其延伸方向上保持完整，或所述金属支撑板包括在其延伸方向上彼此独立地间隔开的多个支撑部，所述多个支撑部构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

在一个实施例中，所述金属支撑板在周向上构造为完整的环形，或所述金属支撑板包括在周向上彼此间隔开的多个支撑单元，所述多个支撑单元构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

在一个实施例中，所述端部保护件的内侧面焊接在所述金属支撑板上形成一体，然后再通过硫化作用而将所述外层胶筒和所述内层胶筒包围在所述端部保护件和金属支撑板周围而形成所述胶筒组件。

在一个实施例中，所述扩张式封隔器还包括：套设在所述胶筒组件内的中心管；套设在所述中心管外并连接在所述胶筒组件的上端处的缸套，在所述缸套与所述中心管之间形成有供流体流动的流体空间，所述流体空间的上端通过连通孔连通到所述中心管内，所述流体空间的下端形成于所述胶筒组件的内侧，使得当通过中心管注入流体时，所述流体能通过所述流体空间而流到所述胶筒组件的内侧，并由此使所述胶筒组件径向向外膨胀扩张；设置在所述流体空间内并处于所述流体空间的上端和下端之间的活塞，所述活塞构造为在初始状态下不允许所述流体空间的上端和下端彼此连通，在从所述流体空间的上端流入所述流体空间的流体的压力达到预定压力时允许所述流体空间的上端和下端彼此连通；以及套设在所述中心管外并连接在所述胶筒组件的下端处的滑动接头，所述滑动接头构造为在所述胶筒组件径向向外膨胀扩张时向上滑动，以便于所述胶筒组件的膨胀扩张。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：通过设置在内层胶筒和外层胶筒的端部处的端部保护件来对胶筒的端部实现支撑和防护。在内层胶筒和外层胶筒向外膨胀时，端部保护件能随它们一起径向向外变形。在内层胶筒和外层胶筒向内回缩时，端部保护件能提供相应的回复力而确保它们恢复至原位。由此，在进行重复的坐封操作时，该胶筒组件仍能实现有效的坐封，尤其是可以有效地承受相反方向的压差。另外，该端部保护件嵌入在外层胶筒内而不是包围外层胶筒。这能够确保外层胶筒的有效膨胀，不会因产生非预期的薄弱点而使得外层胶筒破损。

附图说明

在下文中参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的扩张式封隔器；

图2显示了根据本实用新型的一个实施例的扩张式封隔器中的胶筒组件的局部放大图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的扩张式封隔器100。如图1所示，该扩张式封隔器100包括中心管50，以及从上到依次套设在中心管50外侧的缸套20、胶筒组件70和滑动接头80。胶筒组件70与缸套20和滑动接头80固定连接。

扩张式封隔器100还包括上接头10。上接头10从上端插入到缸套20与中心管50之间，以在上接头10、缸套20、中心管50、胶筒组件70和滑动接头80的包围下形成供流体流动的流体空间。在中心管50上构造有径向贯穿该中心管50的侧壁的流通孔，其用于连通中心管的内部与流体空间的上端。该流体空间的下端由胶筒组件70的内侧、滑动接头80与中心管50的外侧所封闭。

如图1所示，该缸套20包括上部段和下部段，该上部段和下部段通过过渡接头60而彼此连接。过渡接头60包括设置在缸套20与中心管50之间的连接主体，该连接主体的上下两端分别与缸套20的上部段和下部段密封连接。过渡接头60还包括相对于连接主体径向向外延伸的扶正凸起。该扶正凸起在缸套20的上部段和下部段之间径向向外延伸至在径向方向上相比于处于初始状态的扩张式封隔器100的其他结构都要凸出，尤其是比未膨胀扩张的胶筒组件70在径向方向上更加凸出。由此，在扩张式封隔器100于井筒内移动的过程中，该过渡接头60的扶正凸起能够避免扩张式封隔器100的其余结构、尤其是胶筒组件接触到井筒的内壁并因此受损。

应当理解的是，在上述过渡接头60的连接主体的内侧壁与中心管50之间形成有间隙，以避免阻挡流体从流体空间的上端流向流体空间的下端。

另外，还如图1所示，在中心管50与缸套20之间还设置有活塞30。在初始状态下，活塞30密封式地设置在中心管50的大外径部分51与缸套20之间，由此能将流体空间的上端和下端分隔开，不允许流体从流体空间的上端流向下端。此时，胶筒组件70不会径向向外膨胀变形，而是能保持圆筒状的形状。此时，扩张式封隔器100可顺利地在井内移动。

在一个优选的实施例中，在初始状态下，活塞30通过剪切销钉而连接在缸套20上，以避免胶筒组件70非预期地膨胀变形。

当活塞30的上侧(即，图1中的左侧)的液压达到一定阈值时(或者说，当具有预定压力的流体通过缸套20上的流通孔而进入到流体空间的上端时)，活塞30被推动向下(即，在图1中向右)移动。

如图1所示，在中心管50的大外径部分51的下方设置有小外径部分52。该小外径部分52相当于大外径部分51形成凹陷。当活塞30向下移动到小外径部分52处时，活塞30与中心管50不再密封，在它们之间能够形成供流体通过的通道。由此，流体空间的上端处的具有预定压力的流体能够越过活塞30而流向流体空间的封闭的下端，并由此保持在胶筒组件70的内侧，以径向向外推动胶筒组件70发生膨胀扩张，直至胶筒组件70抵在井筒的内壁上。由此，可实现扩张式封隔器100的有效坐封。

另外，如图1所示，上述过渡接头60设置在活塞30的下方，在活塞30与过渡接头60的连接主体之间设置有弹簧40。在活塞30向下移动时，弹簧40受到压缩。在通过中心管50的流通孔进入流体空间的上端的流体的压力减小时，活塞30可在弹簧40的驱动下向上移动至重新与中心管50的大外径部分51密封配合。此时，流体不再继续流向胶筒组件70的内侧，并且胶筒组件70内侧的流体能保持在那里而不会回流向流体空间的上端。

如图1所示，在中心管50的下端连接有下接头90。下接头90形成有朝向上方的滑槽，以用于接收滑动接头80的下端，限制滑动接头80在该滑槽的范围内移动。由此，在胶筒组件70膨胀时，滑动接头80能向上滑动(即，朝向胶筒组件70滑动)，以助于胶筒组件70的膨胀。在胶筒组件70回缩时，滑动接头80能向下滑动(即，背向胶筒组件70滑动)，以助于胶筒组件70回缩。

下面将参照图1和图2对本实用新型中的胶筒组件70的结构进行详细说明。

胶筒组件70包括内层胶筒71和套设在内层套筒71之外的外层套筒72。在该内层套筒71和外层套筒72之间设置有构造为环形的端部保护件73A、73B。端部保护件73A、73B分别在外层套筒72的上段部和下端部处延伸。端部保护件73A、73B优选地由金属材料制成。

通过设置在内层胶筒71和外层胶筒72的端部处的端部保护件73A、73B来对胶筒组件70的端部实现支撑和防护。在胶筒组件70向外膨胀时，端部保护件73A、73B能随内层胶筒71和外层胶筒72一起径向向外变形。在内层胶筒71和外层胶筒72向内回缩时，端部保护件73A、73B能提供相应的回复力而确保它们恢复至原位。由此，在进行重复的坐封操作时，该胶筒组件70仍能实现有效的坐封，尤其是可以有效地承受相反方向的压差。另外，该端部保护件73A、73B嵌入在外层胶筒72的内侧而不是包围在外层胶筒72的外侧。这能够确保外层胶筒72的有效膨胀，不会因产生非预期的薄弱点而使得外层胶筒72破损。

如图2所示，端部保护件73A具有大致上成锥形或三角形的截面形状。端部保护件73A从外层胶筒72的一端外(从外层胶筒71的上端之上)开始朝向外层胶筒72的中部延伸。端部保护件73A包括截面沿延伸的方向逐渐变宽的第一段731，以及截面沿延伸的方向逐渐变窄的第二段732，该第二段732连接在第一段731的下端处。如图2所示，该端部保护件73A的第一段731的外侧面沿延伸的方向向外倾斜，在与外层套筒72的端部接触的区域结束。该端部保护件73A的第二段732从与外层套筒72的端部接触的区域处开始，其外侧面沿延伸的方向向内倾斜。这种结构的端部保护件73A能够有效地与外层套筒72和缸套20连接在一起，能够确保连接的稳定性。另外，第二段732的这种逐渐变窄的形状有利于外层套筒72的膨胀和回缩。

在一个实施例中，端部保护件73A、73B构造为完整的环形。

在一个实施例中，端部保护件73A、73B的朝向外层胶筒72的中部延伸的延伸端(或第二段)732构造有在周向上彼此间隔开的多个扩张部(未显示)。多个扩张部构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

在一个实施例中，端部保护件包括多个保护单元(未显示)。多个保护单元在周向上彼此间隔开排列成环形。多个保护单元构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

如图1和图2所示，扩张式封隔器100还包括嵌设在内层胶筒71与外层胶筒72之间的环形的金属支撑板74。该金属支撑板74沿外层胶筒72的纵向方向延伸。该金属支撑板74也可用于向胶筒组件70提供支撑能力和回复能力。

在如图2所示的实施例中，端部保护件73A套设在所述金属支撑板74的端部外，并相对于金属支撑板74的端部固定。优选地，它们通过焊接的方式固定在一起。通过这种设置，端部保护件73A和金属支撑板74形成为一体，以起到更好的支撑和回复作用。

在制造扩张式封隔器100时，端部保护件73A、73B的内侧面焊接在金属支撑板74上，使得它们形成一体。然后，再通过硫化作用而将外层胶筒72和内层胶筒71包围在端部保护件73A、73B和金属支撑板74周围而形成胶筒组件70。这种制造方式能够实现结构的稳固，并且步骤简单，成本较低。

在一个实施例中，金属支撑板74在其纵向的延伸方向上保持完整。

在一个实施例中，金属支撑板74包括在其纵向的延伸方向上彼此独立地间隔开的多个支撑部(未显示)。多个支撑部构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

在一个实施例中，金属支撑板74在周向上构造为完整的环形.

在一个实施例中，金属支撑板74包括在周向上彼此间隔开的多个支撑单元(未显示)。多个支撑单元构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

应当理解的是，端部保护件73B也可构造有与端部保护件73A类似的结构。因此，上述针对端部保护件73A的说明和描述也可适用于端部保护件73B。

使用上述扩张式封隔器100允许胶筒组件70有效地扩张，其扩张程度能够比现有技术中的封隔器胶筒更大。这使得上述扩张式封隔器100可稳定地用于环空较大的情况，例如用于裸眼环空的封隔。即便用于这种情况，也可具有很高的密封可靠性。另外，由于胶筒组件70的特别设计，所以允许胶筒组件70有效地回复至初始状态，避免产生永久变形。因此，在再次进行坐封时，胶筒组件70仍能实现有效坐封，甚至可以承受反向的较大压差。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种扩张式封隔器，其特征在于，所述扩张式封隔器包括胶筒组件，所述胶筒组件包括：

内层胶筒，

套设在所述内层胶筒之外的外层胶筒，以及

在所述外层胶筒的端部处嵌入到所述内层胶筒与所述外层胶筒之间的环形的端部保护件，所述端部保护件构造为金属的端部保护件。

2.根据权利要求1所述的扩张式封隔器，其特征在于，所述端部保护件从所述外层胶筒的一端外开始朝向所述外层胶筒的中部延伸，所述端部保护件的截面构造为沿延伸的方向先逐渐变宽，至所述外层胶筒的端部处再逐渐变窄，并且所述端部保护件的朝向所述外层胶筒的外侧面沿延伸的方向先向外倾斜，至所述外层胶筒的端部处再向内倾斜。

3.根据权利要求1或2所述的扩张式封隔器，其特征在于，所述端部保护件构造为完整的环形。

4.根据权利要求3所述的扩张式封隔器，其特征在于，所述端部保护件的朝向所述外层胶筒的中部延伸的延伸端构造有在周向上彼此间隔开的多个扩张部，所述多个扩张部构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

5.根据权利要求1或2所述的扩张式封隔器，其特征在于，所述端部保护件包括多个保护单元，所述多个保护单元在周向上彼此间隔开排列成环形，所述多个保护单元构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

6.根据权利要求1或2所述的扩张式封隔器，其特征在于，所述扩张式封隔器还包括嵌设在所述内层胶筒与所述外层胶筒之间的环形的金属支撑板，所述金属支撑板沿所述外层胶筒延伸，所述端部保护件套设在所述金属支撑板的端部外，并相对于所述金属支撑板的端部固定。

7.根据权利要求6所述的扩张式封隔器，其特征在于，所述金属支撑板在其延伸方向上保持完整，或所述金属支撑板包括在其延伸方向上彼此独立地间隔开的多个支撑部，所述多个支撑部构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

8.根据权利要求6所述的扩张式封隔器，其特征在于，所述金属支撑板在周向上构造为完整的环形，或所述金属支撑板包括在周向上彼此间隔开的多个支撑单元，所述多个支撑单元构造为能相对于彼此独立地沿径向变形。

9.根据权利要求6所述的扩张式封隔器，其特征在于，所述端部保护件的内侧面焊接在所述金属支撑板上形成一体，然后再通过硫化作用而将所述外层胶筒和所述内层胶筒包围在所述端部保护件和金属支撑板周围而形成所述胶筒组件。

10.根据权利要求1或2所述的扩张式封隔器，其特征在于，所述扩张式封隔器还包括：

套设在所述胶筒组件内的中心管；

套设在所述中心管外并连接在所述胶筒组件的上端处的缸套，在所述缸套与所述中心管之间形成有供流体流动的流体空间，所述流体空间的上端通过连通孔连通到所述中心管内，所述流体空间的下端形成于所述胶筒组件的内侧，使得当通过中心管注入流体时，所述流体能通过所述流体空间而流到所述胶筒组件的内侧，并由此使所述胶筒组件径向向外膨胀扩张；

设置在所述流体空间内并处于所述流体空间的上端和下端之间的活塞，所述活塞构造为在初始状态下不允许所述流体空间的上端和下端彼此连通，在从所述流体空间的上端流入所述流体空间的流体的压力达到预定压力时允许所述流体空间的上端和下端彼此连通；以及

套设在所述中心管外并连接在所述胶筒组件的下端处的滑动接头，所述滑动接头构造为在所述胶筒组件径向向外膨胀扩张时向上滑动，以便于所述胶筒组件的膨胀扩张。

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