套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器的製作方法

2023-05-02 17:25:51

專利名稱：套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種套變井堵水封隔器，尤其是設計一種套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器。
背景技術：
隨著遼河油田套管變形井越來越多，套變井封隔器被廣泛應用可，但現有套變封隔器普遍存在不解封或解封負荷大、耐溫小於120度，內徑小為Φ50πιπι，滿足不了現場過Φ57管式泵柱塞要求。中國專利02289779公布了「一種新型壓縮式小直徑封隔器」屬於一種在油田分層注水時用於套管變形井的井下封隔工具。它主要解決了膠筒密封壽命問題，它的調節部位設計為一體的，只有一個上調節環2，中心管5設計為一體的，而且只有一個坐封活塞9。鎖緊環11內外表面有鋸齒扣，分別與中心管5及鎖緊套13鋸齒形螺紋連接，鎖緊環11有一個開口。它主要用於油田分層注水井，具有降低成本，縮短工具長度，組裝方便等優點。中國專利99207096公布了「一種新型小直徑壓縮式封隔器」涉及油田分層開採技術領域，為了封隔外徑90mm或更小的套管變形井的油套環形空間，該封隔器的上下膠筒分別硫化有加強筋，支撐套 是遊動的襯管，脹環內外表面有鋸齒扣鎖緊，它主要用於油田常規套管變形或下入加固管井的分層開採，該封隔器的使用範圍擴大了，且節省原來材料的1/3，降低了成本。中國專利87215084公布了 「壓縮式小直徑封隔器」壓縮式小直徑封隔器，屬於油田上變形井井下封隔工具。它解決了已有封隔器上膠筒在提高壓差作用下翻卷，破裂等技術問題。技術特徵是在中膠筒上與上、下膠筒間置上、下錐臺環體，上、下膠筒另端為錐體，分別與上、下隔環體內傘形孔配合。其構造:上、下接頭、調節環、上、上隔環、上、上膠筒、中心管、中膠筒、卡簧環、承壓 接頭、工作筒、上、下活塞、螺帽及密封件等構成。本封隔器承受壓差大，膠筒不翻卷、破裂，封隔性能好，期限長。中國專利03260089.5公開一種油井套管的堵水封隔器一新型壓縮式小直徑堵水封隔器。它由下接頭、膠筒、中心管、活塞、單流閥、限位環、外套、內中心管和上接頭組成，膠筒設置在中心管的外表面和下接頭的上端面上，環形的活塞設置在中心管的外表面和膠筒的上端面上，中心管的外表面上活塞的上方依次設置有單流閥和限位環，外套套在活塞、單流閥和限位環的外面，限位環把中心管和外套之間的環空分隔為上環空和下環空，單流閥的閥芯堵在限位環端面上的進液孔的下端。由於僅需要通水壓就能完成坐封工作，所以操作非常容易，不容易出現坐封失敗，單流閥不讓水倒流從而保證密封可靠。本實用新型具有結構合理、操作簡單和容易推廣實施的優點。中國專利03260523.4公布了「小直徑擴張式壓裂封隔器」它涉及一種油田上在油水井壓裂過程中使用的壓裂工具。目前的封隔器對於套管已經嚴重損壞，且變形部位的最大通徑小於113mm的油水井，無法進行壓裂改造。本實用新型在中心管(I)與導壓上接頭(2)的配合部位上端設有導壓通道(5)，導壓通道(5)的下端設有導壓圓孔￠)，在導壓圓孔(6)下端的中心管(I)的側壁上設有導壓槽(7)，導壓槽(7)的長度延伸至整個膠筒(4)的長度。本實用新型的結構與以往的封隔器相比，最大外徑由113mm縮小到100mm，該封隔器在Φ 140套管中工作，最大工作壓差可以達到50MPa 60MPa，實現了對套管損壞後內通徑在IOOmm 113mm之間的油水井的進行壓裂改造。中國專利201020520259.6公布了「一種油井耐高溫過泵堵水封隔器」涉及一種用於稠油開採油井使用的井下工具，特別是一種耐高溫過泵堵水封隔器，針對超稠油井油層上部套管補償器損壞出水和油井液面低的情況，配合耐高溫過泵卡瓦封隔器使用在堵住水層的同時可以使泵通過封隔器下到油層附近，通過封隔器和泵管之間的油套環形空間進行摻稀油、洗井、測動液面等常規措施，保證該類油井的正常生產。該封隔器坐封可靠，內通徑為Φ100.3mm，達到封隔器過泵要求，同時在常規耐油橡膠基礎上，通過成分優化和添加改進耐溫達160°C。常規7"壓縮式套變堵水封隔器，其外徑為Φ131-Φ 140mm，內徑為Φ50πιπι，耐溫小於120°C，採用3組密封件，解封負荷在10-15噸左右，對於超稠油7"套變井，注汽後油層溫度達到130-150°C，解封負荷大，耐溫性能差，且滿足不了常用Φ57管式泵柱塞下入。

實用新型內容本實用新型解決的技術問題是提供一種套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，解決常規套變封隔器存在不解封或解封負荷大的問題。本實用新型的技術解決方案是:一種套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其中，所述封隔器包括上接頭、內中心管、外中心管、兩個膠筒、一個鎖緊機構、兩個平衡機構、一個解封機構及下接頭；所述內中心管兩端分別固定連接有所述上接頭及下接頭，所述外中心管設於所述內中心管外側，其外側套設有兩個所述膠筒，包括第一膠筒及第二膠筒，兩所述膠筒之間設有隔環，所述第一膠筒及第二膠筒上部設有一鎖緊機構、兩個平衡機構及一個解封機構。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其中，所述膠筒為環狀結構，其內側面凹設有環槽，該環槽為一截面具有朝向所述膠筒中心的擴口的梯形槽及圓弧槽的複合槽，所述圓弧槽位於所述梯形槽的頂部。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其中，所述膠筒的環槽與所述外中心管之間設有彈性金屬環。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其中，所述膠筒未被壓縮時，該彈性金屬環與該膠筒之間設有一間隔距離。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其中，所述彈性金屬環為一具有圓弧型截面的鋼環，且所述圓弧形截面頂部與所述圓弧槽道同向對應設置。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其中，所述膠筒為由丁晴膠、辛基化二苯胺及填充碳纖維納米管制成。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其中，所述封隔器的內徑為60_，其外徑設有Φ 131mm、Φ 133mm和Φ 136mm三種規格。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其中，所述上接頭和所述第一膠筒之間設有所述鎖緊機構及平衡機構；所述上接頭外側與一鎖緊套連接，該鎖緊套的另一端與連接有與所述內中心管連接的連接體，且所述連接體的另一端抵頂所述外中心管的一端；所述連接體的另一端且位於所述外中心管的外側設置有連接環，所述連接環另一端與一缸套抵頂設置，所述鎖緊套與所述缸套連接；所述缸套的另一端內側與所述外中心管之間設有第一活塞，該活塞抵頂一墊環的第一段，所述墊環另一端與所述第一膠筒第一端相接觸；所述第一膠筒及第二膠筒之間設有隔環，所述第二膠筒的第二端與一調節環抵頂設置，該調節環另一端與一液缸的一端連接，該液缸內與所述中心管之間設有第二活塞，該液缸的另一端與第三活塞抵頂設置，該第三活塞的另一端設有所述下接頭，所述下接頭與所述調節環外側連接有下液缸外套；位於靠近所述第一活塞及第二活塞的第一端的所述中心管及外中心管壁上分別設有注液孔；靠近所述第三活塞另一端的中心管壁上設有注液孔。實用新型的一種套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，主要針對超稠油井油層上部套管變形後，常規套變封隔器，存在不解封或解封負荷大、耐溫低及不能滿足常用Φ57πιπι管式泵柱塞下入等問題而研製的。本實用新型通過對封隔器結構改進，採用2組密封件結構，解封負荷降低1/3，對膠筒成分進行優化，在常規膠筒基礎上填加高溫添加劑，耐溫達160°C，同時對結構進行改進，使其內徑達Φ60πιπι，滿足了常用Φ57管式泵柱塞下入，該封隔器已實現外徑為Φ 131mm、Φ 133mm、Φ 136mm三個系列，滿足現場不同套變縮徑要求。

圖1為本實用新型的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器示意圖；圖2為本實用新型的膠筒的較佳實施方式的部分剖視示意圖。主要元件標號說明:1、上接頭 2、內中心管 3、鎖緊套4、連接體 5、連接環 6、外中心管7、缸套 8、第一活塞 9、墊環10、膠筒 11、隔環 12、膠筒13、調節環 14、液缸 15、第二活塞16、第三活塞 17、下液缸外套 18、下接頭19、金屬環 20、複合槽體
具體實施方式
本實用新型的一種套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，包括上接頭、內中心管、外中心管、兩個膠筒、一個鎖緊機構、兩個平衡機構、一個解封機構及下接頭；所述內中心管兩端分別固定連接有所述上接頭及下接頭，所述外中心管設於所述內中心管外側，其外側套設有兩個所述膠筒，包括第一膠筒及第二膠筒，兩所述膠筒之間設有隔環，所述第一膠筒及第二膠筒上部設有一鎖緊機構、兩個平衡機構及一個解封機構。本實用新型研製一種適用於超稠油套變出水油井的耐高溫套變堵水封隔器，主要針對超稠油井油層上部套管變形後，常規套變封隔器，存在不解封或解封負荷大、耐溫低及不能滿足常用Φ57_管式泵柱塞下入等問題而研製的。其採用雙膠筒的封隔器結構來實現較好的解封效果。為了對本實用新型的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖說明本實用新型的具體實施方式
。請參照圖1至圖2所示，為本實用新型的一種套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器較佳實施例的結構示意圖。如圖所示，本實用新型的一種套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，較佳的，所述封隔器包括上接頭1、內中心管2、外中心管6、兩個膠筒、一個鎖緊機構、兩個平衡機構、一個解封機構及下接頭18。所述內中心管2兩端分別固定連接有所述上接頭I及下接頭18，所述外中心管6設於所述內中心管2外側，其外側套設有兩個所述膠筒，包括第一膠筒10及第二膠筒12，兩所述膠筒之間設有隔環11，所述第一膠筒10及第二膠筒12上部設有一鎖緊機構、兩個平衡機構及一個解封機構。另外，更具體的，如圖1所示，所述上接頭I和所述第一膠筒10之間設有所述鎖緊機構及平衡機構；上接頭I外側與一鎖緊套3連接，該鎖緊套3的另一端與連接有與所述內中心管2連接的連接體4，且所述連接體4的另一端抵頂所述外中心管6的一端；所述連接體4的另一端且位於所述外中心管6的外側設置有連接環5，所述連接環5另一端與一缸套7抵頂設置，所述鎖緊套3與所述缸套7連接；所述缸套7的另一端內側與所述外中心管6之間設有第一活塞8，該活塞抵頂一墊環9的第一段，所述墊環9另一端與所述第一膠筒10第一端相接觸；所述第一膠筒10及第二膠筒12之間設有隔環11，所述第二膠筒12的第二端與一調節環13抵頂設置，該調節環13另一端與一液缸14的一端連接，該液缸14內與所述中心管之間設有第二活塞15，該液缸14的另一端與第三活塞16抵頂設置，該第三活塞16的另一端設有所述下接頭18，所述下接頭18與所述調節環13外側連接有下液缸外套17 ;靠近所述第一活塞8及第二活塞15的第一端的所述中心管及外中心管6壁上分別設有注液孔；靠近所述第三活塞16另一端的中心管壁上也設有注液孔。藉此，通過對兩個注液缸內加注高壓液體，從而對兩個膠筒進行壓緊，使膠筒向外突出而抵頂套管內側，實現有效的堵水封隔。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，較佳的，所述膠筒為環狀結構，其內側面凹設有環槽，該環槽為一截面具有朝向所述膠筒中心的擴口的梯形槽及圓弧槽的複合槽，所述圓弧槽位於所述梯形槽的頂部。如圖2所示，較佳的的實施方式中，該環狀的膠筒內側面緊貼所示外中心管6外側表面，且該膠筒內側中部凹設有環槽，加強了膠筒的形變能力，使膠筒更好與套管內側接觸，封隔得更緊密。而所述環槽為一具有複合結構的環槽，靠近所述外中心管6的槽體為一兩側為斜平面的梯形槽，而位於該梯形槽上沿短邊開設有一弧形的凹槽，與其下端的梯形槽組合成一複合槽體20。此複合槽體20的結構相較於現有的普通槽體的結構，經過試驗證明，能夠有效降低膠筒向外膨脹所需的壓縮力，降低1/4。使該封隔器封隔作業更加靈活。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，較佳的，所述膠筒的環槽與所述外中心管6之間設有彈性金屬環19。如上所述的經溝槽處理後的膠筒筒壁較薄，為避免壓縮不均而破壞了膠筒的壓縮形狀和密封效果，故在複合槽體20內部放置彈性金屬環19，當壓縮膠筒一定距離後，彈性金屬環19受力，使膠筒均勻壓縮。更進一步的，如上所述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，較佳的，所述膠筒未被壓縮時，該彈性金屬環19與該膠筒之間設有一間隔距離。通過該設定距離的設置，能夠使膠筒在完成一定量的壓縮變形後再由金屬環19進行壓縮保護，使之兼顧膠筒的膨脹效率和結構安全。如圖所示，更具體的，上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，較佳的，所述彈性金屬環19為一具有圓弧型截面的鋼環，且所述圓弧形截面頂部與所述圓弧槽道同向對應設置。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其中，所述封隔器的內徑為60_，其外徑設有Φ131πιπι、Φ133πιπι和Φ136πιπι三種規格。其內徑為60mm的設置，滿足了常用的Φ57管式泵柱塞下入，同時，其外徑設有三種規格，能夠滿足現場不同套變縮徑的需求。上述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，較佳的，所述膠筒為由丁晴膠、辛基化二苯胺及填充碳纖維納米管制成。目前耐溫150°C膠筒油田內主要採用氰化丁晴，價格比較高，而本實用新型較佳的是在常規丁晴膠基礎上加入一定比例新型高性能防老劑ODPA即辛基化=苯胺以及填充碳纖維納米管，試驗證明橡膠邵爾A硬度為95度，拉伸強度為35MPa，撕裂強度為93kN/m，150°C X 72h壓縮永久變形為25 %。膠筒在模擬井下工作狀態(柴油，150°C)試驗中密封壓差為30MPa。經6次疲勞試驗後，膠筒狀態完好，耐油、耐壓和密封性能滿足使用要求。在上述的一個較佳的實施例中，為了滿足超稠油7"套變井，注汽後油層溫度達到130_150°C，解封負荷大，以及常用Φ57管式泵柱塞下入的需求，本實用新型通過對封隔器結構改進，採用兩組密封件結構，解封負荷相較現有的三膠筒結構降低1/3，對膠筒成分進行優化，在常規膠筒基礎上填加高溫添加劑，耐溫達160°C，同時對結構進行改進，使其內徑達Φ60ι πι,滿足了常用Φ57管式泵柱塞下入，該封隔器已實現外徑為Φ 131mm、Φ 133mm、Φ 136mm三種規格，滿足現場不同套變縮徑要求。該實施例中借用了 Y341常規堵水及套變堵水封隔器鎖緊及平衡機構。提出了雙膠筒密封方式、且對膠筒成分、結構、硬度進行優化。高溫情況下保證膠筒密封性、承壓指標及封隔器內過Φ57管式泵柱塞。解封負荷低。主要手段為採用雙膠筒，與現有封隔器三膠筒相比，與套管之間接觸面積降低1/3，因此，摩擦力和解封負荷降低1/3。以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式
，並非用以限定本實用新型的範圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬於本實用新型保護的範圍。
權利要求1.一種套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其特徵在於，所述封隔器包括上接頭、內中心管、外中心管、兩個膠筒、一個鎖緊機構、兩個平衡機構、一個解封機構及下接頭； 所述內中心管兩端分別固定連接有所述上接頭及下接頭，所述外中心管設於所述內中心管外側，其外側套設有兩個所述膠筒，包括第一膠筒及第二膠筒，兩所述膠筒之間設有隔環，所述第一膠筒及第二膠筒上部設有一鎖緊機構、兩個平衡機構及一個解封機構。
2.如權利要求1所述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其特徵在於，所述膠筒為環狀結構，其內側面凹設有環槽，該環槽為一截面具有朝向所述膠筒中心的擴口的梯形槽及圓弧槽的複合槽，所述圓弧槽位於所述梯形槽的頂部。
3.如權利要求2所述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其特徵在於，所述膠筒的環槽與所述外中心管之間設有彈性金屬環。
4.如權利要求3所述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其特徵在於，所述膠筒未被壓縮時，該彈性金屬環與該膠筒之間設有一間隔距離。
5.如權利要求3或4所述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其特徵在於，所述彈性金屬環為一具有圓弧型截面的鋼環，且所述圓弧形截面頂部與所述圓弧槽道同向對應設置。
6.如權利要求1所述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其特徵在於，所述封隔器的內徑為60mm,其外徑設有Φ 131mm、Φ 133mm和Φ 136mm三種規格。
7.如權利要求1所述的套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，其特徵在於，所述上接頭和所述第一膠筒之間設有所述鎖緊機構及平衡機構； 所述上接頭外側與一鎖緊套連接，該鎖緊套的另一端與連接有與所述內中心管連接的連接體，且所述連接體的另一端抵頂所述外中心管的一端；所述連接體的另一端且位於所述外中心管的外側設置有連接環，所述連接環另一端與一缸套抵頂設置，所述鎖緊套與所述缸套連接； 所述缸套的另一端內側與所述外中心管之間設有第一活塞，該活塞抵頂一墊環的第一段，所述墊環另一端與所述第一膠筒第一端相接觸；所述第一膠筒及第二膠筒之間設有隔環，所述第二膠筒的第二端與一調節環抵頂設置，該調節環另一端與一液缸的一端連接，該液缸內與所述中心管之間設有第二活塞，該液缸的另一端與第三活塞抵頂設置，該第三活塞的另一端設有所述下接頭，所述下接頭與所述調節環外側連接有下液缸外套； 位於靠近所述第一活塞及第二活塞的第一端的所述中心管及外中心管壁上分別設有注液孔；靠近所述第三活塞另一端的中心管壁上設有注液孔。
專利摘要本實用新型公開了一種套變井耐高溫雙膠筒堵水封隔器，包括上接頭、內中心管、外中心管、兩個膠筒、一個鎖緊機構、兩個平衡機構、一個解封機構及下接頭；所述內中心管兩端分別固定連接有所述上接頭及下接頭，所述外中心管設於所述內中心管外側，其外側套設有兩個所述膠筒，包括第一膠筒及第二膠筒，兩所述膠筒之間設有隔環，所述第一膠筒及第二膠筒上部設有一鎖緊機構、兩個平衡機構及一個解封機構。本實用新型解決了常規套變封隔器存在不解封或解封負荷大的問題。
文檔編號E21B33/122GK202970607SQ20122052366
公開日2013年6月5日 申請日期2012年10月12日 優先權日2012年10月12日
發明者張曉文, 寇微, 張靜波, 王顯榮, 鄧宏, 王麗莉, 卞子峰, 王世倩, 羅恩勇, 何傳興, 唐永江, 趙曉強, 韓永梅 申請人:中國石油天然氣股份有限公司