熱應力自補償分段封隔工具的製作方法
2023-04-27 08:04:36
專利名稱：熱應力自補償分段封隔工具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油完井作業工具領域的熱應力分段封隔工具。
背景技術：
水平井篩管分段完井工藝的 關鍵在於分段封隔器的脹封工藝與密封效果。目前現場應用的分段封隔器，主要有常規水力充填式管外封隔器、實體壓縮式管外封隔器、遇油水自脹封管外封隔器，其使用特點如下(I)常規水力充填式管外封隔器、實體壓縮式管外封隔器，需要在作業時通過下內管工具脹封篩管段管外封隔器，工藝複雜。(2)遇油水自脹封管外封隔器完井後會自動完成膠筒膨脹分段封隔，這樣就可以在完井管串任一點、任一位置下入多個封隔器，實現分段完井，施工簡單，安全可靠。遇油水自膨脹管外封隔器價格昂貴，而且在使用中受井下溫度、油水成分的影響較大，脹封效果不好保證。不適宜在稠油熱採井及地層流體礦化度較高井內使用。(3)遇熱自膨脹管外封隔器依靠注蒸汽溫度升高後自身儲存的膨脹材料膨脹產生的軸向推力，推動上下密封膠筒變形，封堵了套管與井眼之間的環形空間，使熱採管外封隔器的上下井段環形空間完全隔絕，工藝簡單可以滿足熱採分段要求，但即使設計了熱應力補償裝置，由於完井管柱受高溫蒸汽熱應力的影響，封隔器也可能會產生一定軸向移動或損壞，影響分段封隔效果。
發明內容本實用新型的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種能夠在入井注蒸汽後依靠管柱熱應力自動完成膠筒膨脹的熱應力自補償分段封隔工具。本實用新型通過以下技術方案實現的一種熱應力自補償分段封隔工具，包括中心管、耐高溫膠筒、內管，其特徵是內管套在中心管內並與其形成滑動密封配合，內管下端伸出中心管部分帶有下螺紋，在中心管下端部通過定壓剪釘將其與內管固定，在中心管外部自上而下依次套裝上護套、耐高溫膠筒、壓縮缸體、壓縮活塞套和下護套，其中上護套和下護套與中心管固聯後並將耐高溫膠筒和壓縮缸體限定在之間，壓縮活塞套置於壓縮缸體下部和中心管下部組成的環形空腔內，壓縮活塞套下部內周邊設有內凸起，與壓縮活塞套內凸起對應的中心管開設割縫槽，壓縮活塞套的內凸起穿過中心管的割縫槽後與內筒固定，在壓縮缸體和中心管對合部設有相互配合的馬牙扣。套裝在中心管外的耐高溫膠筒是由2-8段耐高溫膠筒和其間的單向隔環組成，每個單向隔環與中心管的對合部均設有相互配合的馬牙扣，壓縮活塞套的內凸起和對應的中心管割縫槽為2-5個。中心管上端連接短節和接箍，接箍和內管下螺紋的扣型為偏梯形螺紋，在中心管與內管對合部、中心管與壓縮缸體的對合部均設設有「O」型密封圈。[0011]本實用新型所述水平井篩管完井用熱應力自補償分段封隔工具優點在於1)工具採用一體式結構設計，施工技術簡單，集管分段封隔與熱力補償作用於一體；2)具有熱應力自補償作用，防止熱應力引起的分段封隔器的移位，減少熱力補償器的使用費用；3)依靠注蒸汽熱力，實現脹封，不需要下內管或其它方式的脹封作業，節省施工程序，減少了施工風險；4)外徑較小，表面光潔，便於施工下入，形成分段封隔，施工簡單，安全可靠，從而節省熱應力補償的應用費用；5)採用耐高溫密封圈和膠筒，提高了整體完整性及密封可靠性，可適用於熱採防砂井。
附圖I為熱應力自補償分段封隔工具的結構示意圖。圖中1.接箍，2.短節，3.中心管，4.上護套，5. O型密封圈，6.耐高溫膠筒，7.單向隔環，8.壓縮缸體，9.壓縮活塞套，10.下護套，11.定壓剪釘，12.內管。
具體實施方式
現結合說明書附圖對該熱應力自補償分段封隔工具作進一步描述。如圖所示，本實用新型所述的熱應力自補償分段封隔工具主要由接箍I、短節2、中心管3、上護套4、O型密封圈5、耐高溫膠筒6、單向隔環7、壓縮缸體8、壓縮活塞套9、下護套10、定壓剪釘11、內管短節12組成。內管12套在中心管3內並與其形成滑動密封配合，內管12下端伸出中心管3部分帶有下螺紋，在中心管3下端部通過定壓剪釘11將其與內管3固定，在中心管3外部自上而下依次套裝上護套4、耐高溫膠筒6、單向隔環7、耐高溫膠筒6、壓縮缸體8、壓縮活塞套9和下護套10。其中上護套4和下護套10與中心管3螺紋連接固定後並將耐高溫膠筒6、單向隔環7和壓縮缸體8限定在之間。壓縮活塞套9置於壓縮缸體8下部和中心管3下部組成的環形空腔內，壓縮活塞套9下部內周邊設有內凸起，與壓縮活塞套內凸起對應的中心管3開設割縫槽，壓縮活塞套9的內凸起穿過中心管3的割縫槽後與內筒12固定，在壓縮缸體6、單向隔環7和中心管3對合部設有相互配合的馬牙扣。中心管3上端連接短節2和接箍1，接箍I和內管12下螺紋的扣型為偏梯形螺紋，在中心管3與內管12對合部、中心管3與壓縮缸體8的對合部均設設有「O」型密封圈
5。所有O型密封圈5採用氟橡膠，耐溫280°C，耐高溫膠筒6採用F4複合材料，耐溫300 360°C。定壓剪釘11剪斷壓力可設定150 200KN。本工具工作原理是將該工具連接於完井管柱上，下入至指定位置，當作業注蒸汽後，溫度升高，管柱受到軸向壓縮熱應力，剪短定壓銷釘，連接篩管的內管相對上移，帶動壓縮活塞套沿中心管上的割縫槽直行，推動壓縮缸體和單向隔環前行，擠壓耐高溫膠筒，封堵篩管外環形空間，起到分段封隔作用。壓縮缸體、單向隔環底端和中心管上部布有相互配合的馬牙扣，因此壓縮高溫膠筒後會形成鎖閉，不再回縮解除密封。但當溫度回落，管柱軸向縮短，內管短節可以回縮一定的距離(視割縫槽的長度)，此軸向移動可補償熱應力伸縮變形量，將完井管柱內應力值控制在屈服極限範圍之內，減少完井管柱受熱應力導致的絲扣破壞或篩管變形。
權利要求1.一種熱應力自補償分段封隔工具，包括中心管、耐高溫膠筒、內管，其特徵是內管套在中心管內並與其形成滑動密封配合，內管下端伸出中心管部分帶有下螺紋，在中心管下端部通過定壓剪釘將其與內管固定，在中心管外部自上而下依次套裝上護套、耐高溫膠筒、壓縮缸體、壓縮活塞套和下護套，其中上護套和下護套與中心管固聯後並將耐高溫膠筒和壓縮缸體限定在之間，壓縮活塞套置於壓縮缸體下部和中心管下部組成的環形空腔內，壓縮活塞套下部內周邊設有內凸起，與壓縮活塞套內凸起對應的中心管開設割縫槽，壓縮活塞套的內凸起穿過中心管的割縫槽後與內筒固定，在壓 縮缸體和中心管對合部設有相互配合的馬牙扣。
2.如權利要求I所述的熱應力自補償分段封隔工具，其特徵是套裝在中心管外的耐高溫膠筒是由2-8段耐高溫膠筒和其間的單向隔環組成，每個單向隔環與中心管的對合部均設有相互配合的馬牙扣，壓縮活塞套的內凸起和對應的中心管割縫槽為2-5個。
3.如權利要求I或2所述的熱應力自補償分段封隔工具，其特徵是中心管上端連接短節和接箍，接箍和內管下螺紋的扣型為偏梯形螺紋，在中心管與內管對合部、中心管與壓縮缸體的對合部均設有「O」型密封圈。
專利摘要本實用新型涉及一種熱應力自補償分段封隔工具，包括中心管、耐高溫膠筒、內管，內管套在中心管內並與其形成滑動密封配合，在中心管下端部通過定壓剪釘將其與內管固定，在中心管外部自上而下依次套裝上護套、耐高溫膠筒、壓縮缸體、壓縮活塞套和下護套，壓縮活塞套置於壓縮缸體下部和中心管下部組成的環形空腔內，與壓縮活塞套內凸起對應的中心管開設割縫槽，壓縮活塞套的內凸起穿過中心管的割縫槽後與內筒固定，在壓縮缸體和中心管對合部設有相互配合的馬牙扣。工具採用一體式結構設計，施工技術簡單；具有熱應力自補償作用，防止熱應力引起的分段封隔器的移位；依靠注蒸汽熱力實現脹封，節省施工程序，減少了施工風險。
文檔編號E21B33/128GK202788738SQ20122035421
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月20日 優先權日2012年7月20日
發明者彭志剛, 馮德傑, 陶劍, 楊海波, 張海燕, 李偉, 張建國, 肖經緯, 趙勇 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院