CN218117740U - 一种自适应环空封隔工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自适应环空封隔工具，中心管为圆筒形结构，左边靠近端部沿圆周方向均布有四个进液孔，中部外侧有三角形丝扣。套筒为圆环形结构，右端沿轴线方向均布6个销钉孔。左挡环为圆筒形结构，中部外侧有销钉槽，中部内侧有三角形丝扣，右端内部有呈45°角的锥面。胶筒为圆环形结构，中部外径大于两侧外径，左右两端有呈45°角的锥面。单个右挡环为扇形结构，沿轴线均布的10片右挡环组成一个圆环形，右端为圆管形结构，圆管形结构内部有弹簧。弹簧处于右挡环右端圆管内，安装时处于压缩状态。端环左端沿圆周方向均布10只孔。自适应环空封隔工具可以完成对不规则环空形状的持久封隔。

Description

一种自适应环空封隔工具

技术领域

本实用新型涉及石油完井领域，特别涉及一种自适应环空封隔工具。

背景技术

环空封隔作业是一种石油完井过程中常见的程序之一。它的主要作用是实现不同压力（或温度）的油气层或者油气层与非产层（如水层）之间的隔离，以达到防止不同层位之间不同性质的流体或者压力体系相互干扰的目的，从而实现产层分别开采的目的。

要实现环空封隔的目的，主要的实现方式有两种：一是采用固井方式，将水泥浆循环至环空，待水泥凝固后实现层段的封隔；二是采用常规封隔工具方式，将环空封隔工具下入需要封隔的层段，采用挤压或者膨胀胶筒，实现层段的封隔。面对难度越来越大的勘探开发形势，如何完成在不规则井眼井段的封隔成为开发难点。以上两种方式都不能胜任在不规则井眼环空中的封隔。因为水泥浆在流动过程中处于井眼下部，对井眼上部的封隔不完整。这种情况在斜井、水平井中尤为显著。常规封隔工具坐封后横截面呈圆形，对于不规则井眼接触应力不足，常常造成密封失效。

因此，要提高环空封隔技术水平，就必须要朝着开发可以自动适应井眼形状工具或技术的方向发展。

实用新型内容

为了实现环空封隔工具在不规则井眼层段的持续密封，本实用新型提供了一种自适应环空封隔工具。

一种自适应环空封隔工具，包括依次连接的左接头、中心管、右接头，所述中心管外部自左至右依次套设有套筒、左挡环、胶筒、右挡环、端环；所述套筒左侧和端环右侧通过设置于左接头、右接头的台阶限位；所述右挡环和端环之间设有弹簧；所述端环左端面上设有若干圆管，圆管内装设有弹簧，右挡环将弹簧压缩于圆管内。

进一步的，所述中心管为圆筒形结构，左边靠近端部沿圆周方向均布有四个进液孔，中部外侧有三角形丝扣。

进一步的，套筒为圆环形结构，右端沿轴线方向均布6个销钉孔。

进一步的，左挡环为圆筒形结构，左端内外侧均有两道密封槽，中部外侧有销钉槽，中部内侧有三角形丝扣且与中心管外侧丝扣方向相反，右端内部有呈45°角的锥面。

进一步的，胶筒为圆环形结构，中部外径大于两侧外径，左右两端有呈45°角的锥面与左挡环、右挡环契合。

进一步的，单个右挡环为扇形结构，沿轴线均布的10片右挡环组成一个圆环形，左端内侧有锥面，右端为圆管形结构，插入端环左端的孔内，圆管形结构内部有弹簧。

进一步的，弹簧处于右挡环右端圆管内，安装时处于压缩状态，左端与右挡环接触，右端与端环接触。

进一步的，端环左端沿圆周方向均布10只孔，每只孔内安装有右挡环右端圆管与弹簧。

更进一步的，左接头为圆环形结构，左端内侧有丝扣，右端内外侧均有丝扣。中心管左右两端外部均有丝扣，分别与左接头、右接头连接，套筒左端内侧有丝扣与左接头连接，左挡环右端部呈薄圆筒状用于保护胶筒，右挡环左端为圆筒状用于保护胶筒，右端内部有丝扣与右接头连接。右接头左端内外均有丝扣，分别与端环、中心管连接，左端内侧有两道密封槽，右端外部有丝扣。

这种自适应环空封隔工具是在地面压力与弹簧共同作用之下完成对不规则环空密封的。自适应环空封隔工具按照油井设计安装在完井管柱中特定位置。下入到油井中设计位置后，增加工具内部压力，井内液体经过中心管左侧的进液孔，推动左挡环。当压力增加到工具启动压力时，销钉剪短，左挡环挤压胶筒，胶筒逐渐隆起，直至外表面与井壁接触，完成初次坐封过程。胶筒坐封后，左挡环内侧的三角形丝扣与中心管外侧的三角形丝扣方向相反，形成可靠锁定。弹簧受到右挡环和端环挤压处于压缩状态。当井筒为不规则形状时，胶筒在周向与井壁接触应力不尽相同，沿周向均布的10只弹簧根据胶筒接触应力大小各自伸长一定距离释放压力，推动各个右端环向左移动一定距离，形成对胶筒周向不同程度的二次挤压变形。自适应环空封隔工具通过各个弹簧对右端环的不同推力，实现胶筒与井壁接触应力的自动调整。

与现有的技术相比，本实用新型的自适应环空封隔工具的优点在于：（1）工具坐封过程分为两个阶段，第一阶段由左挡环推动胶筒实现，第二阶段由弹簧推动右挡环实现，两个阶段保证环空封隔工具的持久坐封；（2）沿圆周方向均布的10只弹簧可根据对应部分胶筒与井壁接触应力情况，自动释放压力再次挤压胶筒，实现胶筒在圆周方向上与井壁的自适应接触；（3）套筒与左挡环之间有销钉，可以防止工具在下入过程中提前坐封；（4）左挡环内侧与中心管外侧有三角形丝扣，当工具坐封完成后，两道丝扣可以互锁，防止密封失效。

附图说明

在下文中将从实施例角度并参考附图所示来对本实用新型进行描述。

图1 是本实用新型的一种自适应环空封隔工具及方法的结构示意图。

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是本实用新型的一种自适应环空封隔工具及方法的结构示意图。

自适应环空封隔工具包括：左接头1、中心管2、销钉3、套筒4、左挡环5、胶筒6、右挡环7、弹簧8、端环9、右接头10。

一种自适应环空封隔工具，包括依次连接的左接头1、中心管2、右接头10，所述中心管2外部自左至右依次套设有套筒4、左挡环5、胶筒6、右挡环7、端环9；所述套筒4左侧和端环9右侧通过设置于左接头1、右接头10的台阶限位；所述右挡环7和端环9之间设有弹簧8；所述端环9左端面上设有若干圆管，圆管内装设有弹簧8，右挡环7将弹簧8压缩于圆管内；所述中心管2为圆筒形结构，左边靠近端部沿圆周方向均布有四个进液孔，中部外侧有三角形丝扣；套筒4为圆环形结构，右端沿轴线方向均布6个销钉3孔；左挡环5为圆筒形结构，左端内外侧均有两道密封槽，中部外侧有销钉3槽，中部内侧有三角形丝扣且与中心管2外侧丝扣方向相反，右端内部有呈45°角的锥面；胶筒6为圆环形结构，中部外径大于两侧外径，左右两端有呈45°角的锥面与左挡环5、右挡环7契合；单个右挡环7为扇形结构，沿轴线均布的10片右挡环7组成一个圆环形，左端内侧有锥面，右端为圆管形结构，插入端环9左端的孔内，圆管形结构内部有弹簧8；弹簧8处于右挡环7右端圆管内，安装时处于压缩状态，左端与右挡环7接触，右端与端环9接触；端环9左端沿圆周方向均布10只孔，每只孔内安装有右挡环7右端圆管与弹簧8。

左接头1为圆环形结构，左端内侧有丝扣，右端内外侧均有丝扣。中心管2左右两端外部均有丝扣，分别与左接头1、右接头10连接，套筒4左端内侧有丝扣与左接头1连接，左挡环5右端部呈薄圆筒状用于保护胶筒6，右挡环7左端为圆筒状用于保护胶筒6，右端内部有丝扣与右接头10连接。右接头10左端内外均有丝扣，分别与端环9、中心管2连接，左端内侧有两道密封槽，右端外部有丝扣。

自适应环空封隔工具按照油井设计安装在完井管柱中特定位置。下入到油井中设计位置后，增加工具内部压力，井内液体经过中心管2左侧的进液孔，推动左挡环5。当压力增加到工具启动压力时，销钉3剪短，左挡环5挤压胶筒6，胶筒6逐渐隆起，直至外表面与井壁接触，完成初次坐封过程。胶筒6坐封后，左挡环5内侧的三角形丝扣与中心管2外侧的三角形丝扣方向相反，形成可靠锁定。弹簧8受到右挡环7和端环9挤压处于压缩状态。当井筒为不规则形状时，胶筒6在周向与井壁接触应力不尽相同，沿周向均布的只弹簧8根据胶筒6接触应力大小各自伸长一定距离释放压力，推动各个右端环9向左移动一定距离，形成对胶筒6周向不同程度的二次挤压变形。自适应环空封隔工具通过各个弹簧8对右挡环7的不同推力，实现胶筒6与井壁接触应力的自动调整。

上述自适应环空封隔工具可实现初次坐封与二次坐封，环空封隔效果持久可靠，而且周向分布弹簧8可以根据坐封局部应力大小自适应调整伸缩量，保证环空的自适应封隔效果。

Claims (8)

1.一种自适应环空封隔工具，包括依次连接的左接头、中心管、右接头，其特征在于，所述中心管外部自左至右依次套设有套筒、左挡环、胶筒、右挡环、端环；所述套筒左侧和端环右侧通过设置于左接头、右接头的台阶限位；所述右挡环和端环之间设有弹簧；所述端环左端面上设有若干圆管，圆管内装设有弹簧，右挡环将弹簧压缩于圆管内。

2.根据权利要求1所述的自适应环空封隔工具，其特征在于，所述中心管为圆筒形结构，左边靠近端部沿圆周方向均布有四个进液孔，中部外侧有三角形丝扣。

3.根据权利要求2所述的自适应环空封隔工具，其特征在于，套筒为圆环形结构，右端沿轴线方向均布6个销钉孔。

4.根据权利要求3所述的自适应环空封隔工具，其特征在于，左挡环为圆筒形结构，左端内外侧均有两道密封槽，中部外侧有销钉槽，中部内侧有三角形丝扣且与中心管外侧丝扣方向相反，右端内部有呈45°角的锥面。

5.根据权利要求4所述的自适应环空封隔工具，其特征在于，胶筒为圆环形结构，中部外径大于两侧外径，左右两端有呈45°角的锥面与左挡环、右挡环契合。

6.根据权利要求5所述的自适应环空封隔工具，其特征在于，单个右挡环为扇形结构，沿轴线均布的10片右挡环组成一个圆环形，左端内侧有锥面，右端为圆管形结构，插入端环左端的孔内，圆管形结构内部有弹簧。

7.根据权利要求6所述的自适应环空封隔工具，其特征在于，弹簧处于右挡环右端圆管内，安装时处于压缩状态，左端与右挡环接触，右端与端环接触。

8.根据权利要求7所述的自适应环空封隔工具，其特征在于，端环左端沿圆周方向均布10只孔，每只孔内安装有右挡环右端圆管与弹簧。

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