自膨脹封隔器的製造方法
2023-10-08 16:56:29 1
自膨脹封隔器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種自膨脹封隔器，該封隔器包括儲液腔、由控制腔中的膨脹套和控制閥構成的控制機構和自膨脹膠筒，控制機構的控制腔中設置有遇水或碳氫化合物而膨脹的膨脹套，活塞把儲液腔分為上、下兩部分，儲液腔上部設置有預壓縮彈簧，儲液腔下部預先充滿具有一定壓力的液壓油。管串內通液體，控制腔中的膨脹套遇水或碳氫化合物發生膨脹，迫使控制腔中的控制閥徑向移動，從而儲液腔與自膨脹膠筒之間的流體通道聯通，在儲液腔內液壓油壓力和彈簧力作用下，儲液腔中的液壓油與自膨脹膠筒快速發生接觸，自膨脹膠筒遇油膨脹，從而密封管串與套管或者裸眼井壁之間的環形空間。本發明結構簡單，操作簡便，成本費用低，密封可靠。
【專利說明】自膨脹封隔器
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油鑽井、完井、開採或增產作業【技術領域】，特別是涉及一種自膨脹封隔器。
【背景技術】
[0002]目前，封隔器作為一種油井封堵的井下專用工具，在石油勘探開發中被廣泛用於鑽井、完井、開採和增產作業等許多工藝措施中。油田比較普遍使用的封隔器有機械壓縮式，水力壓差式等，這些類型封隔器已使用多年，技術發展成熟，使用可靠，但是這些傳統的封隔器結構複雜，成本費用高，操作繁瑣。
[0003]因此，如何開發設計出一種結構簡單，操作簡便，成本費用低，密封可靠的封隔器，成為了該領域技術人員亟待解決的問題。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是克服上述現有技術的不足之處，提供一種自膨脹封隔器，有效解決了傳統封隔器結構複雜，成本費用高，操作繁瑣的技術問題。
[0005]本發明的目的通過下述技術方案來實現:
一種自膨脹封隔器，包括中心管，從上至下依次在中心管上套裝上接頭、上液缸、上活塞、上控制套、上壓環、上端部擋環、自膨脹膠筒、下端部擋環、下壓環、下控制套、下活塞、下液缸和下接頭，上固定套上端固定於上液缸，下端固定於上控制套，上液缸底面、中心管外壁、上控制套頂面和上固定套圍成上儲液腔，上控制套底面、中心管外壁和上壓環圍成上控制腔，下固定套上端固定於下控制套，下端固定於下液缸，下液缸頂面、中心管外壁、下控制套底面和下固定套圍成下儲液腔，下控制套頂面、中心管外壁和下壓環圍成下控制腔，其特徵在於:
上活塞置於上儲液腔中，上液缸與上活塞之間設置預壓縮彈簧，上活塞與上控制套之間灌滿具有一定壓力的液壓油，在上控制腔中設有上膨脹套和上控制閥，上控制閥與上壓環之間設置水平的預壓縮彈簧，上膨脹套與中心管外壁緊密接觸；
下活塞置於下儲液腔中，下液缸與下活塞之間設置預壓縮彈簧，下活塞與下控制套之間灌滿具有一定壓力的液壓油，在下控制腔中設有下膨脹套和下控制閥，下控制閥與下壓環之間設置水平的預壓縮彈簧，下膨脹套與中心管外壁緊密接觸；
中心管上分別開設與上控制腔和下控制腔相通的進液孔；上控制套上開設聯通上儲液腔與上控制腔的通液孔一，上壓環和上端部擋環上對應通液孔一開設上控制腔聯通至自膨脹膠筒頂面的通液孔二，上控制閥上開設通液孔三；下控制套上開設聯通下儲液腔與下控制腔的通液孔四，下壓環和下端部擋環上對應通液孔四開設下控制腔聯通至自膨脹膠筒底面的通液孔五，下控制閥上開設通液孔六。
[0006]進一步，所述上、下膨脹套由遇水或碳氫化合物而膨脹的橡膠材料製成，自膨脹膠筒由遇油而膨脹的橡膠材料製成。[0007]作為優選，所述上、下膨脹套由聚乙烯、丙烯酸類聚合物或聚氯乙烯材料製成。
[0008]作為優選，所述自膨脹膠筒由丁苯橡膠或異戊二烯橡膠製成。
[0009]作為優選，所述上、下控制腔均沿中心管外壁圓周方向分別均布四個，每個上控制腔中均對應設有上膨脹套、上控制閥和預壓縮彈簧，每個下控制腔中均對應設有下膨脹套、下控制閥和預壓縮彈簧。
[0010]這種多個控制腔的設置，有利於流體與自膨脹膠筒端面均勻的接觸，避免自膨脹膠筒局部膨脹，而影響封隔效果。
[0011]作為優選，所述上液缸、上活塞和上控制套與中心管和上固定套的接觸面上均設有密封圈，下液缸、下活塞和下控制套與中心管和下固定套的接觸面上均設有密封圈。
[0012]這種結構能夠有效防止上、下儲液腔內的液壓油與外部流體發生接觸。
[0013]作為優選，所述上控制閥與上壓環和上控制套之間均設有密封圈，下控制閥與下壓環和下控制套之間均設有密封圈。
[0014]這種結構能夠有效防止在上、下膨脹套未膨脹時，上、下儲液腔內的流體與自膨脹膠筒發生接觸。
[0015]作為優選，所述上端部擋環上開設與通液孔二和自膨脹膠筒頂面相通的輔助通液孔，下端部擋環上開設與通液孔五和自膨脹膠筒底面相通的輔助通液孔。
[0016]通過輔助通液孔可以有效增大流體與自膨脹膠筒的接觸面積。
[0017]作為優選，所述上端部擋環密封包覆於自膨脹膠筒頂端，下端部擋環密封包覆於自膨脹膠筒底端。
[0018]該上、下端部擋環的設置可以防止自膨脹膠筒在膨脹過程中膠筒肩部突出。
[0019]在使用時，當封隔器下到預定位置後，並給管串內通液體，通過由膨脹套和控制閥構成的控制機構使儲液腔中的液體與自膨脹膠筒接觸，自膨脹膠筒密封管串與套管或者裸眼井壁之間的環形空間，完成封隔。
[0020]與現有技術相比，本發明的有益效果在於:結構簡單，操作簡便，成本費用低，密封可靠，通過儲液腔中的液體使自膨脹膠筒膨脹，使封隔器入井後不會因坐封位置介質的不確定性而無法坐封或密封不嚴，防止了自膨脹膠筒在入井過程中發生膨脹，能夠用於直井、斜井和水平井。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明的半剖主視結構示意圖；
圖2是圖1中A處的局部放大圖；
圖3是圖1中B處的局部方法圖；
圖4是圖1中的C-C剖視圖；
圖5是圖1中D處的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步的說明。
[0023]如圖1至圖5所示，一種自膨脹封隔器，包括中心管2，從上至下依次在中心管2上套裝上接頭1、上液缸3、上活塞6、上控制套8、上壓環9、上端部擋環10、自膨脹膠筒11、下端部擋環12、下壓環13、下控制套14、下活塞16、下液缸18和下接頭19，上固定套7上端通過螺釘4固定於上液缸3，下端通過螺釘4固定於上控制套8，上壓環9上端面連接上控制套8的下端面，套裝在中心管2外部的上端部當環10上端與上壓環9連接，下端部當環12下端與下壓環13的上端面連接，下壓環13的下端面與下控制套14的上端面連接，上液缸3底面、中心管2外壁、上控制套8頂面和上固定套7圍成上儲液腔21，上控制套8底面、中心管2外壁和上壓環9圍成上控制腔25，下固定套15上端通過螺釘4固定於下控制套14，下端通過螺釘4固定於下液缸18，下液缸18頂面、中心管2外壁、下控制套14底面和下固定套15圍成下儲液腔38，下控制套14頂面、中心管2外壁和下壓環13圍成下控制腔37。
[0024]上活塞6置於上儲液腔21中，上液缸3與上活塞6之間設置預壓縮彈簧5，上活塞6與上控制套8之間灌滿具有一定壓力的液壓油，在上控制腔25中設有上膨脹套26和上控制閥23，上控制閥23與上壓環9之間設置水平的預壓縮彈簧5，上膨脹套26與中心管2外壁緊密接觸。
[0025]下活塞16置於下儲液腔38中，下液缸18與下活塞16之間設置預壓縮彈簧5，下活塞16與下控制套14之間灌滿具有一定壓力的液壓油，在下控制腔37中設有下膨脹套34和下控制閥35，下控制閥35與下壓環13之間設置水平的預壓縮彈簧5，下膨脹套34與中心管2外壁緊密接觸。
[0026]中心管2上分別開設與上控制腔25和下控制腔37相通的進液孔29 ;上控制套8上開設聯通上儲液腔21與上控制腔25的通液孔一 27，上壓環9和上端部擋環10上對應通液孔一 27開設上控制腔25聯通至自膨脹膠筒11頂面的通液孔二 31，上控制閥23上開設通液孔三28 ;下控制套14上開設聯通下儲液腔38與下控制腔37的通液孔四17，下壓環13和下端部擋環12上對應通液孔四17開設下控制腔37聯通至自膨脹膠筒11底面的通液孔五24，下控制閥35上開設通液孔六30。
[0027]所述上、下膨脹套26、34由遇水或碳氫化合物而膨脹的橡膠材料製成，自膨脹膠筒11由遇油而膨脹的橡膠材料製成。
[0028]所述上、下膨脹套26、34可以由聚乙烯、丙烯酸類聚合物或聚氯乙烯材料製成。
[0029]所述自膨脹膠筒11由丁苯橡膠或異戊二烯橡膠製成。
[0030]所述上、下控制腔25、37均沿中心管2外壁圓周方向分別均布四個，每個上控制腔25中均對應設有上膨脹套26、上控制閥23和預壓縮彈簧5，每個下控制腔37中均對應設有下膨脹套34、下控制閥35和預壓縮彈簧5。
[0031]所述上液缸3、上活塞6和上控制套8與中心管2和上固定套7的接觸面上均設有密封圈20，下液缸18、下活塞16和下控制套14與中心管2和下固定套15的接觸面上均設有密封圈20。
[0032]所述上控制閥23與上壓環9和上控制套8之間均設有密封圈20，下控制閥35與下壓環13和下控制套14之間均設有密封圈20。
[0033]所述上端部擋環10上開設與通液孔二 31和自膨脹膠筒11頂面相通的輔助通液孔36，下端部擋環12上開設與通液孔五24和自膨脹膠筒11底面相通的輔助通液孔36。
[0034]所述上端部擋環10密封包覆於自膨脹膠筒11頂端，下端部擋環12密封包覆於自膨脹膠筒11底端。
[0035]該封隔器的工作過程如下: 液體(水或碳氫化合物等)通過進液孔29分別進入上、下控制腔25、37中，上、下膨脹套26、34遇水或碳氫化合物發生膨脹，迫使上、下控制閥23、35徑向移動，使得通液孔一、二、三27、31、28連通，從而上儲液腔21與自膨脹膠筒11頂面之間的流體通道連通，通液孔四、五、六17、24、30連通，從而下儲液腔38與自膨脹膠筒11底面之間的流體通道連通，在上、下儲液腔21、38內液壓油壓力和預壓縮彈簧5的彈簧力作用下，上、下儲液腔21、38中的液壓油與自膨脹膠筒11快速發生接觸，自膨脹膠筒11遇油膨脹從而密封管串與套管或者裸眼井壁之間的環形空間，完成封隔。
[0036]解封過程:在管串於井眼(套管)之間加入膠筒解封劑，自膨脹膠筒解封。
[0037]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自膨脹封隔器，包括中心管，從上至下依次在中心管上套裝上接頭、上液缸、上活塞、上控制套、上壓環、上端部擋環、自膨脹膠筒、下端部擋環、下壓環、下控制套、下活塞、下液缸和下接頭，上固定套上端固定於上液缸，下端固定於上控制套，上液缸底面、中心管外壁、上控制套頂面和上固定套圍成上儲液腔，上控制套底面、中心管外壁和上壓環圍成上控制腔，下固定套上端固定於下控制套，下端固定於下液缸，下液缸頂面、中心管外壁、下控制套底面和下固定套圍成下儲液腔，下控制套頂面、中心管外壁和下壓環圍成下控制腔，其特徵在於: 上活塞置於上儲液腔中，上液缸與上活塞之間設置預壓縮彈簧，上活塞與上控制套之間灌滿具有一定壓力的液壓油，在上控制腔中設有上膨脹套和上控制閥，上控制閥與上壓環之間設置水平的預壓縮彈簧，上膨脹套與中心管外壁緊密接觸； 下活塞置於下儲液腔中，下液缸與下活塞之間設置預壓縮彈簧，下活塞與下控制套之間灌滿具有一定壓力的液壓油，在下控制腔中設有下膨脹套和下控制閥，下控制閥與下壓環之間設置水平的預壓縮彈簧，下膨脹套與中心管外壁緊密接觸； 中心管上分別開設與上控制腔和下控制腔相通的進液孔；上控制套上開設聯通上儲液腔與上控制腔的通液孔一，上壓環和上端部擋環上對應通液孔一開設上控制腔聯通至自膨脹膠筒頂面的通液孔二，上控制閥上開設通液孔三；下控制套上開設聯通下儲液腔與下控制腔的通液孔四，下壓環和下端部擋環上對應通液孔四開設下控制腔聯通至自膨脹膠筒底面的通液孔五，下控制閥上開設通液孔六。
2.根據權利要求1所述的自膨脹封隔器，其特徵在於:所述上、下膨脹套由遇水或碳氫化合物而膨脹的橡膠材料製成，自膨脹膠筒由遇油而膨脹的橡膠材料製成。
3.根據權利要求2所述的自膨脹封隔器，其特徵在於:所述上、下膨脹套由聚乙烯、丙烯酸類聚合物或聚氯乙烯材料製成。
4.根據權利要求2所述的自膨脹封隔器，其特徵在於:所述自膨脹膠筒由丁苯橡膠或異戊二烯橡膠製成。
5.根據權利要求1所述的自膨脹封隔器，其特徵在於:所述上、下控制腔均沿中心管外壁圓周方向分別均布四個，每個上控制腔中均對應設有上膨脹套、上控制閥和預壓縮彈簧，每個下控制腔中均對應設有下膨脹套、下控制閥和預壓縮彈簧。
6.根據權利要求1所述的自膨脹封隔器，其特徵在於:所述上液缸、上活塞和上控制套與中心管和上固定套的接觸面上均設有密封圈，下液缸、下活塞和下控制套與中心管和下固定套的接觸面上均設有密封圈。
7.根據權利要求1所述的自膨脹封隔器，其特徵在於:所述上控制閥與上壓環和上控制套之間均設有密封圈，下控制閥與下壓環和下控制套之間均設有密封圈。
8.根據權利要求1所述的自膨脹封隔器，其特徵在於:所述上端部擋環上開設與通液孔二和自膨脹膠筒頂面相通的輔助通液孔，下端部擋環上開設與通液孔五和自膨脹膠筒底面相通的輔助通液孔。
9.根據權利要求1所述的自膨脹封隔器，其特徵在於:所述上端部擋環密封包覆於自膨脹膠筒頂端，下端部擋環密封包覆於自膨脹膠筒底端。
【文檔編號】E21B33/127GK103696727SQ201310724989
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】李斌, 楊春雷, 劉婷, 沈桓宇, 蔣宇鴻, 孫鵬程 申請人:西南石油大學