用於管線穿越的自膨脹封隔器的製作方法

2023-07-18 05:42:21 3

專利名稱：用於管線穿越的自膨脹封隔器的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種石油開發用油氣井井 下工具，特別是一種用於管線穿越的自膨脹封隔器。
背景技術：
油氣田開發領域正面臨越來越多的挑戰，低/超低滲透、複雜斷塊、非常規等難動用資源越來越多，開發油氣藏的井型越來越複雜，比如大位移水平井、多分支井等，這些都對完井工具提出了更高的要求為了降低修井成本，儘量少動或不動管柱以達到控制、調節油氣井生產動態的目的。近年來，採用遠程控制的井下控制閥結合永久式井下傳感器的智能完井技術在油氣田開發中開始逐漸得到普及，並取得很好的應用效果，顯示出潛在的市場價值。智能完井技術中用於層間隔離的管線穿越封隔器是非常重要的配套工具。無論採用液壓控制閥，還是電動控制閥，均需要相應的液壓管線或電纜穿越封隔器，油氣井開採的層數越多，需要的控制閥就越多，穿越封隔器的管線數量也越多，智能完井系統也越複雜。另外，現在的油氣井安裝的井下傳感器數量也在增加，眾多的傳感器通過電纜或光纖通信的形式將油氣井的各項參數傳輸至地面，這些數據線路在安裝時都涉及封隔器的穿越作業。目前雖然有一些管線穿越封隔器產生，但是這些管線穿越封隔器具有機械結構複雜、現場施工工藝複雜、需要切割管線及安裝接頭、可靠性不高、卡瓦牙削弱套管強度、工具成本高等缺點，現場推廣應用受到限制。

發明內容
本發明的目的是，提供一種用於管線穿越的自膨脹封隔器，其結構簡單，管線穿越施工工藝簡便，人工勞動強度低。本發明的上述目的可採用下列技術方案來實現—種用於管線穿越的自膨脹封隔器，其包括油管管體；自膨脹膠筒，其套設在油管管體外，所述自膨脹膠筒的外表面設置有沿軸向貫穿的管線槽；兩個限位環，其固定在所述油管管體的外部並分別連接在自膨脹膠筒的兩端，每個限位環上沿軸向設置有缺口槽， 所述缺口槽與管線槽相互對應；所述管線穿設在所述管線槽和缺口槽中；每個所述限位環上對應所述缺口槽的位置設置有沿周向布置的凹槽，所述凹槽內設置有用來固定管線的壓緊環。在優選的實施方式中，所述自膨脹膠筒的外表面對稱地設置有兩個所述管線槽， 每個所述限位環上對稱地設置有兩個所述缺口槽。在優選的實施方式中，所述管線槽具有相互連通的容置部和夾緊部，所述容置部位於管線槽的靠近其軸心的一端，所述夾緊部位於管線槽的遠離其軸心的一端。在優選的實施方式中，所述容置部的寬度較大，所述夾緊部的寬度較小。在優選的實施方式中，所述容置部的形狀為方形或圓形。
在優選的實施方式中，所述壓緊環上面對所述管線的一面設置有走線槽。在優選的實施方式中，所述壓緊環與所述限位環之間通過螺釘連接。在優選的實施方式中，所述限位環的缺口槽的橫截面呈喇叭狀，遠離所述自膨脹膠筒的一端的寬度較大，另一端寬度較小。
本發明的自膨脹封隔器的特點和優點是1、採用自膨脹橡膠，與傳統的機械式封隔器相比，座封工藝簡單，無複雜的機械結構，成本較低，工作更可靠；2、管線穿越施工工藝簡便，人工勞動強度低，不用截斷管線，不用安裝接頭，安裝快速，避免了管線洩漏問題；3、適應性好，與現有管線穿越封隔器相比，可穿越的管線數量和種類更多，包括液壓控制管線、扁平電纜、光纖等，滿足各種井下控制和測量工具的安裝要求；4、管線埋入膠筒後，受到膠筒很好的保護，系統工作壽命更長；5、該封隔器的通徑更大，與所連接的油套管完全相同，有利於提高產量，便於後期作業工具的下入。


為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發明實施例的自膨脹封隔器的主視示意圖；圖2是本發明實施例的自膨脹封隔器的剖面示意圖；圖3是本發明實施例的自膨脹封隔器的結構示意圖，其顯示正在進行管線穿越作業；圖4是圖2的俯視放大示意圖；圖5是圖1的A部放大示意圖，以顯示安裝了壓緊環的限位環結構；圖6是圖2的B部放大示意圖；圖7是本發明實施例的自膨脹封隔器的自膨脹膠筒的俯視示意圖；圖8是本發明實施例的自膨脹封隔器的限位環的主視示意圖；圖9是本發明實施例的自膨脹封隔器的限位環的剖面示意圖；圖10本發明實施例的自膨脹封隔器的限位環的俯視示意圖；圖11是本發明實施例的自膨脹封隔器的壓緊環的主視剖面示意圖；圖12是本發明實施例的自膨脹封隔器的壓緊環的俯視示意圖；圖13是本發明實施例的自膨脹封隔器的壓緊環的左視示意圖；圖14是本發明實施例的自膨脹封隔器的導向器組件的立體示意圖；圖15是本發明實施例的自膨脹封隔器的導向器支架的主視示意圖；圖16是本發明實施例的自膨脹封隔器的導向器支架的側視示意圖；圖17是本發明實施例的自膨脹封隔器的導向器支架的俯視示意圖；圖18是本發明實施例的自膨脹封隔器的導向器頂部的放大的主視示意圖19是本發明實施例的自膨脹封隔器的導向器頂部的放大的側視示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。參見圖1至圖6所示，本發明實施例提出的用於管線穿越的自膨脹封隔器，其包括油管管體1，自膨脹膠筒2和兩個限位環3。所述自膨脹膠筒2套設在油管管體1外，所述自膨脹膠筒2的外表面設置有沿軸向貫穿的管線槽21。兩個限位環3均固定在油管管體1 的外部並分別連接在自膨脹膠筒2的兩端，每個限位環3上沿軸向設置有缺口槽31，所述缺口槽31與管線槽21相互對應。管線4穿設在管線槽21和缺口槽31中。本發明實施例在現場施工安裝時，封隔器與管柱連接後開始從井口下入，同時，通過管線穿越器將管線4從限位環3的缺口槽31和自膨脹膠筒2的管線槽21中穿設而過， 管線穿越器在進入自膨脹膠筒2的管線槽21時，將管線槽21撐開，管線4同時進入撐開後的管線槽21內。等封隔器通過管線穿越器後，管線槽21收縮復原，將管線4埋入自膨脹膠筒2內部。隨著管柱的繼續下入，封隔器的自膨脹膠筒2遇油或遇水膨脹座封，自膨脹膠筒 2會自動將管線4與橡膠之間的間隙填滿。本發明實施例中，自膨脹封隔器的自膨脹膠筒2和限位環3均設有槽，管線4直接穿設在槽內，使得自膨脹封隔器的結構簡單，管線穿越施工工藝簡便，人工勞動強度低，不用截斷管線，不用安裝接頭，安裝快速，避免了管線洩漏的問題。其中，自膨脹膠筒2套設在油管管體1外，具體是，在油管管體1外表面塗耐高溫粘結劑，將自膨脹膠筒2粘結、模壓、硫化在油管管體1上，加工時，粘接、模壓與硫化可在硫化機中同步完成。自膨脹膠筒2的材料可使用遇油自膨脹橡膠，也可以使用遇水自膨脹橡膠，以滿足現場的不同需求。管線槽21的數量可根據實際情況而定，每個限位環3的缺口槽31的數量與管線槽21相同。在此處，自膨脹膠筒的外表面對稱地設置有兩個管線槽21，每個限位環3上對稱地設置有兩個缺口槽31，從而使得可穿越的管線數量和種類更多，可滿足各種井下控制和測量工具的安裝要求。根據本發明的一個實施方式，配合圖8至圖10所示，每個所述限位環3上對應所述缺口槽31的位置設置有沿周向布置的凹槽32，所述凹槽32內設置有用來固定管線4的壓緊環5。當管線4從管線槽21和缺口槽31中穿過之後，將壓緊環5安裝在凹槽32內，進一步避免管線4脫離自膨脹封隔器。進一步而言，配合圖11至圖13所示，所述壓緊環5上面對管線4的一面設置有走線槽51。當壓緊環5安裝在凹槽32內時，管線4恰好對應著走線槽51，從而固定和保護管線4。其中，所述壓緊環5與所述限位環3之間可通過螺釘連接。根據本發明的一個實施方式，配合圖7所示，每個所述管線槽21具有相互連通的容置部211和夾緊部212，所述容置部211位於管線槽21的靠近其軸心的一端，所述夾緊部 212位於管線槽21的遠離其軸心的一端。藉助管線穿越器撐開夾緊部212和容置部211將管線4放置在容置部211，當管線穿越器離開後，夾緊部212和容置部211收縮復原，使管線4安裝在容置部211內。具體是，所述容置部211的寬度較大，所述夾緊部212的寬度較小，當夾緊部212和容置部211收縮復原後，夾緊部212的寬度小於容置部211的寬度，如此夾緊部212可夾緊管線4，使管線4定位在容置部211內，以防止管線4埋入後在下井過程中與井壁摩擦導致管線4意外脫離自膨脹膠筒2。其中，管線槽21的加工可完全根據現場的實際需求去定製，管線槽21的橫截面形狀取決於待安裝的管線4的形狀。例如，如果是不鏽鋼液壓管線，管線槽21的容置部211 為圓形，如果是扁平電纜，管線槽21的容置部211的橫截面形狀則是矩形。在此處，在自膨脹膠筒2的外表面具有兩個管線槽21，其中一個管線槽21的容置部211為圓形，另一個為矩形，如圖4所示。根據本發明的一個實施方式，所述限位環3的缺口槽31的橫截面呈喇叭狀，遠離自膨脹膠筒的一端的寬度較大，另一端寬度較小，如此便於管線穿越器順利安裝管線4。其中，限位環3的外輪廓可均勻設置有螺紋孔，在完成自膨脹膠筒2安裝後，在自膨脹膠筒2 的兩端藉助固定螺栓33將限位環3固定在油管管體1上。在此處，配合圖14至圖19所示，所述管線穿越器可為導向器組件，所述導向器組件具有導向器支架6和導向器7，導向器支架6具有兩層，導向器7位於上層。導向器7的頂部設有缺口 71。其中，上述限位環3的喇叭狀的缺口槽31，可使得管線4在安裝時，導向器7能順利地經過限位環3。當然，除了導向器組件之外，所述管線穿越器亦可為其它合適的工具，只要能使管線4穿過管線槽21和缺口槽31即可。本發明實施例安裝管線4的過程如下將導向器支架6固定在轉盤上，位置要讓開井口。管線4從導向器7中間的缺口 71穿過，封隔器與管柱連接後開始從井口下入，限位環3的軸向設置的缺口槽31要對準導向器7的頂部。當導向器7到達限位環3時，放慢管柱下入速度，導向器7開始進入膠筒2的管線槽21，並將管線槽21撐開，管線4同時進入撐開後的管線槽21內。等封隔器通過導向器7後，膠筒2的管線槽21收縮復原，將管線4 埋入膠筒2內部。當封隔器的限位環3經過導向器上層而進入轉盤前，停止管柱下入，將一個壓緊環5安裝在自膨脹膠筒2下方的限位環3的周向的凹槽32內，並用螺釘固定。安裝下方的壓緊環5後，管柱繼續下入，管線4下入的同時也逐漸被埋入膠筒2的管線槽21中。 等管線4全部埋入封隔器的膠筒2後，再次暫停下入管柱，安裝位於自膨脹膠筒2上方的壓緊環5，完成全部管線4的穿越安裝程序。當封隔器下入到位後，遇油或遇水膨脹座封，自膨脹膠筒2會自動地將管線4與橡膠之間的間隙填滿，進一步使得管線4很固定地被安裝在封隔器內。綜上所述，本發明實施例是基於遇油和遇水膨脹橡膠材料的管線穿越自膨脹封隔器，可滿足日益增長的管線穿越完井需求。該封隔器沒有複雜的機械結構，完全靠特殊橡膠吸收井筒流體後膨脹實現座封。在井口連接管線時無需截斷管線、安裝接頭等操作，通過井口輔助工具直接將管線4埋入預製的膠筒的管線槽21，施工工序簡單，成本低。工具入井到位後，封隔器膠筒與碳氫化合物或水接觸後膨脹座封，並填補管線4與橡膠之間的間隙，在實現井段層間隔離的同時保護管線4不受損害。本發明實施例克服了現有機械式管線穿越封隔器的成本高、可靠性差、現場作業複雜的缺點，可用於智能完井施工，以及需要為井下設備連接管線的各類油氣井完井應用，主要包括(1)常規智能完井管柱中的層間隔離工具；(2)電動潛油泵的過電纜封隔器；(3) 氣舉採油管柱中的過注氣管線封隔器；(4)需要測量井下溫度、壓力、流量等參數的穿越電纜的油氣井，並要安裝管線穿越封隔器；(5)為分布式光纖測量系統的安裝提供無需截斷光纖的關鍵封隔工具；(6)需要穿越多根液壓控制管線的、安裝有井下控制工具的油氣井， 並要安裝管線穿越封隔器。因此，應用範圍廣。 以上所述僅為本發明的幾個實施例，本領域的技術人員依據申請文件公開的可以對本發明實施例進行各種改動或變型而不脫離本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種用於管線穿越的自膨脹封隔器，其特徵在於，所述自膨脹封隔器包括油管管體；自膨脹膠筒，其套設在油管管體外，所述自膨脹膠筒的外表面設置有沿軸向貫穿的管線槽；兩個限位環，其固定在所述油管管體的外部並分別連接在自膨脹膠筒的兩端，每個限位環上沿軸向設置有缺口槽，所述缺口槽與管線槽相互對應；所述管線穿設在所述管線槽和缺口槽中；每個所述限位環上對應所述缺口槽的位置設置有沿周向布置的凹槽，所述凹槽內設置有用來固定管線的壓緊環。
2.根據權利要求1所述的用於管線穿越的自膨脹封隔器，其特徵在於，所述自膨脹膠筒的外表面對稱地設置有兩個所述管線槽，每個所述限位環上對稱地設置有兩個所述缺口槽。
3.根據權利要求1或2所述的用於管線穿越的自膨脹封隔器，其特徵在於，所述管線槽具有相互連通的容置部和夾緊部，所述容置部位於管線槽的靠近其軸心的一端，所述夾緊部位於管線槽的遠離其軸心的一端。
4.根據權利要求3所述的用於管線穿越的自膨脹封隔器，其特徵在於，所述容置部的寬度較大，所述夾緊部的寬度較小。
5.根據權利要求4所述的用於管線穿越的自膨脹封隔器，其特徵在於，所述容置部的形狀為方形或圓形。
6.根據權利要求1所述的用於管線穿越的自膨脹封隔器，其特徵在於，所述壓緊環上面對所述管線的一面設置有走線槽。
7.根據權利要求6所述的用於管線穿越的自膨脹封隔器，其特徵在於，所述壓緊環與所述限位環之間通過螺釘連接。
8.根據權利要求1或2所述的用於管線穿越的自膨脹封隔器，其特徵在於，所述限位環的缺口槽的橫截面呈喇叭狀，遠離所述自膨脹膠筒的一端的寬度較大，另一端寬度較小。
全文摘要
本發明公開了一種用於管線穿越的自膨脹封隔器，其包括油管管體；自膨脹膠筒，其套設在油管管體外，所述自膨脹膠筒的外表面設置有沿軸向貫穿的管線槽；兩個限位環，其固定在所述油管管體的外部並分別連接在自膨脹膠筒的兩端，每個限位環上沿軸向設置有缺口槽，所述缺口槽與管線槽相互對應；所述管線穿設在所述管線槽和缺口槽中；每個所述限位環上對應所述缺口槽的位置設置有沿周向布置的凹槽，所述凹槽內設置有用來固定管線的壓緊環。本發明實施例的結構簡單，管線穿越施工工藝簡便，人工勞動強度低。
文檔編號E21B33/127GK102359358SQ20111019865
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月15日 優先權日2011年7月15日
發明者張衛平, 張國文, 沈澤俊, 童徵, 薛建軍, 裴曉含, 郝忠獻, 錢傑 申請人:中國石油天然氣股份有限公司