专利名称：耐高温热采封隔器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及应用于稠油热采分段完井，解决需要分段改造或分段注汽的稠油
水平井中的套管外封隔问题的热采封隔器，属于石油开采设备技术领域。
背景技术：
稠油水平井选择性完井及分段完井工艺中套管外封隔问题是一直困扰完井工作 者的一大难题。这主要是因为在稠油水平井选择性完井及分段完井过程中，需要向井下注 入大量高温高压的气体，以使井下待开采的稠油稀释从而便于开采。因此，该种稠油热采开 采方式的开采效率有赖于保证井下开采环境的绝对密封，这样才能使注入的高温高压气体 有效地保持井下的高温高压环境。所以，用以实现井下密封的套管外封隔器的密封性是否 良好成为了该种开采方式的关键问题。 然而，现所普遍采用的热采封隔器主要是设置有一层耐高温高压的橡胶套桶，通 过对该层橡胶套桶的挤压、膨胀变形实现对井下环境的密封。这种实现方式的主要问题在 于过于依赖该层橡胶套桶中橡胶材料本身的耐高温高压的性能。但是，在实际使用中，由于 井下环境复杂，现有的热采封隔器中所使用的橡胶套桶往往难以长时间的保持其良好的密 封特性。这一问题严重影响了该热采封隔器的使用效率。 鉴于以上问题，本实用新型设计了一种全新结构的热采封隔器，使之可以适应在 热采井中长时间的工作，而同时保持良好的密封特性。
实用新型内容本实用新型的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种应用于稠油热 采分段完井中，解决需要分段改造或分段注汽的稠油水平井中的套管外封隔问题的热采封 隔器，使之可以适应在井下高温工况下长时间的工作，而同时保持良好的密封特性。 本实用新型的目的是通过下述技术方案予以实现的 耐高温热采封隔器，其特征在于包括上接头、一级液缸、第一胶桶、第二胶桶、 二级液缸、第三胶桶、三级液缸和下接头； 所述上接头和下接头分别上下连接套管；该一级液缸一端与上接头相连，另一端 与所述第一胶桶相连接；该三级液缸一端与下接头相连，另一端与所述第三胶桶相连接； 所述第一胶桶与第二胶桶之间通过一档环紧密相连；所述二级液缸用以连接所述第二胶桶 和第三胶桶。 所述一级液缸和三级液缸采用的是单向液缸；所述二级液缸采用的是双向液缸； 该一级液缸的固定端与上接头相连，活动端与第一胶桶相连；该三级液缸的固定端与下接 头相连，活动端与第三胶桶相连。 所述第三胶桶的橡胶硬度大于第一和第二胶桶的橡胶硬度。 还设有一个坐封工具；所述坐封工具包括油管、定压开关、油管丝堵和两个管内 膨胀工具；
3[0012] 所述油管用以向坐封工具内输入高压液体；所述油管丝堵设置在油管的尾端，用 以实现油管密封；所述定压开关设置在该油管上；所述两个管内膨胀工具分别设置在定压 开关两侧；该定压开关为一个根据设置压力进行开关控制的开关器件，当其受到的压力大 于设定压力时则打开阀门，否则其阀门将处于关闭状态；该管内膨胀工具为一个液压式膨 胀工具，当其内所充入液体压力超过启动压力后会使该液压式膨胀工具膨胀变形；该坐封 工具设置在所述热采封隔器的中心管内；该两个管内膨胀工具分别位于所述上接头和下接 头处，该定压开关设置于热采封隔器内；所述管内膨胀工具的启动压力小于该定压开关的 设定压力。 本实用新型的有益效果是 1、该耐高温热采封隔器通过在第三胶桶的上侧设置两层起辅助作用的胶桶，以提 高热采封隔器的密封性能和延长胶皮的寿命。 2、该耐高温热采封隔器通过对其内坐封工具的巧妙设计和应用，提高该热采封隔 器使用的灵活性，坐封工具不属于原管串，能下深至任何指定位置，保证封隔器能完全充分 胀封，可实现分段热采等工艺作业。
图1为耐高温热采封隔器的结构示意图； 图2为耐高温热采封隔器坐封工具的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。 图1为本实用新型所设计的耐高温热采封隔器的结构示意图。该耐高温热采封隔 器包括上接头1、一级液缸2、第一胶桶3、第二胶桶4、二级液缸5、第三胶桶6、三级液缸7 和下接头8。 如图所示，该耐高温热采封隔器在使用时呈竖直方向放置在裸眼中，所述上接头1 和下接头8分别上下连接套管。该一级液缸2 —端与上接头1相连，另一端与所述第一胶 桶3相连接。该三级液缸7—端与下接头8相连，另一端与所述第三胶桶6相连接。所述 第一胶桶3与第二胶桶4之间通过一档环9紧密相连。所述二级液缸5用以连接所述第二 胶桶4和第三胶桶6。 在上述结构的耐高温热采封隔器中，本实用新型不仅设置了等效于传统热采封隔 器中胶桶的第三胶桶6用以实现对裸眼的封隔，还在其上方设置了紧密相接的第一胶桶3 和第二胶桶4两层胶桶。通过增设第一胶桶3和第二胶桶4两层胶桶起到协助第三胶桶6 起到了完全封隔和耐高温的作用。 在使用时，第一胶桶3、第二胶桶4和第三胶桶6三层胶桶在各个液缸的推动作用 下产生形变，实现对裸眼的封隔作用。相较于现有单层胶桶实现封隔的结构而言，本实用新 型所设计的热采封隔器在第三胶桶6因高温高压作用密封性能下降的情况下，仍然具有第 一和第二胶桶实现封隔，从而保证了热采作业的正常进行，还确保该热采封隔器可以在井 下长时间的保持有效的封隔作用。另外值得一提的是，该增设的第一和第二胶桶是通过一 档环9紧密相连的，其位置十分接近。这样的结构可以更为有效的阻隔由第三胶桶漏封的压力气体向上泄漏。 由于，上述各个胶桶主要是依靠受液缸的挤压力变形实现封隔的。而由橡胶材质 的变形规律可知，其在两侧同时受力的情况下形变较为明显。据此，本实用新型所设计的耐 高温热采封隔器其中一级液缸2和三级液缸7采用的是单向液缸，所述二级液缸5采用的 是双向液缸。该一级液缸2的固定端与上接头1相连，活动端与第一胶桶3相连。该三级 液缸7的固定端与下接头8相连，活动端与第三胶桶6相连。 由上述可知，本实用新型中所述第三胶桶6为起主要作用的封隔胶桶，而第一胶 桶3和第二胶桶4具有作为对第三胶桶6的进一步补充。由于，橡胶材料的物理性质是硬 度越大其抗温抗压能力越强，但形变弹性越差；反之硬度越小其抗温抗压能力越差，但形变 弹性越强。鉴于橡胶材料的这一物理特性，以及前述各个胶桶的不同作用，因此本实用新型 中第三胶桶6的橡胶硬度和耐高温程度要大于第一和第二胶桶的橡胶硬度和耐高温程度。 除了通过液缸施加挤压力使胶桶形变实现封隔外，现有技术一般还会在热采封隔 器的中心管内设置有坐封工具，用以向热采封隔器内充入高压液体，推动液缸移动，使其对 胶桶施加横向压力，进一步膨胀胶皮。传统的坐封工具的结构也有类似的结构，我们将此类 坐封工具充分应用于膨胀热采封隔器，这个坐封方式可以达到分层热采的目的，在不同的 井深位置，可以精确的将坐封工具下到指定位置，对封隔器进行坐封。 而在本实用新型中，我们充分应用了此坐封工具将其应用到坐封热采封隔器中。 图2为该耐高温热采封隔器坐封工具的结构示意图。如图所示，该坐封工具包括油管21、 定压开关22、油管丝堵23和两个管内膨胀工具24。所述油管21用以向坐封工具内输入高 压液体。所述油管丝堵23设置在油管21的尾端，用以实现油管密封。所述定压开关22设 置在该油管21上。所述两个管内膨胀工具24分别设置在定压开关22两侧。该定压开关 22为一个根据设置压力进行开关控制的开关器件，当其受到的压力大于某一设定压力时则 打开阀门将其内的高压液体放出，否则其阀门将处于关闭状态。该管内膨胀工具24为一个 液压式膨胀工具，当其内所充入液体压力超过一定的启动压力后会使该液压式膨胀工具膨 胀变形。该坐封工具设置在所述热采封隔器的中心管内。该两个管内膨胀工具24分别位 于所述上接头1和下接头8处，该定压开关22设置于热采封隔器内。所述管内膨胀工具24 的启动压力小于该定压开关22的设定压力。 上述结构的坐封工具在坐封过程中，首先由油管向其内充入压力液体。当液体压 力大于管内膨胀工具24的启动压力时，高压液体首先会使其液压式膨胀工具膨胀变形，从 而密封热采封隔器的上下接口，使得热采封隔器内形成一封闭环境。当液体压力进一步提 高超过定压开关22的设定压力时，定压开关22的阀门被打开，油管内通入的高压液体注入 热采封隔器内，从而实现对前述各个胶桶的坐封。 这种结构的坐封工具的好处在于操作简单，可在任何井深，下入到精确位置，坐封 完毕后提出，不影响原管串结构，不需要改变原施工工艺。 综上所述，本实用新型所设计的耐高温热采封隔器首先是通过在第三胶桶的上侧 设置两层耐高温和保证密封作用的胶桶，以提高热采封隔器的密封性能和使用寿命。其次， 还通过对其内坐封工具的结构进行改造，进一步提高该热采封隔器的密封性，只要井径变 化率小于10%即可获得良好的密封性能。坐封工具自成体系，与完井留井管串不相连，具有 可靠性和准确性。能在275-36(TC的原油、水蒸汽环境下可靠长时间工作。
5[0030] 因此，本领域一般技术人员在上述设计思想之下，所做的任何不具有创造性的改造均应视为在本实用新型的保护范围之内。
权利要求耐高温热采封隔器，其特征在于包括上接头、一级液缸、第一胶桶、第二胶桶、二级液缸、第三胶桶、三级液缸和下接头；所述上接头和下接头分别上下连接套管；该一级液缸一端与上接头相连，另一端与所述第一胶桶相连接；该三级液缸一端与下接头相连，另一端与所述第三胶桶相连接；所述第一胶桶与第二胶桶之间通过一档环紧密相连；所述二级液缸用以连接所述第二胶桶和第三胶桶。
2. 如权利要求1所述的耐高温热采封隔器，其特征在于所述一级液缸和三级液缸采 用的是单向液缸；所述二级液缸采用的是双向液缸；该一级液缸的固定端与上接头相连， 活动端与第一胶桶相连；该三级液缸的固定端与下接头相连，活动端与第三胶桶相连。
3. 如权利要求1所述的耐高温热采封隔器，其特征在于所述第三胶桶的橡胶硬度大 于第一和第二胶桶的橡胶硬度。
4. 如权利要求l所述的耐高温热采封隔器，其特征在于还设有一个坐封工具；所述坐 封工具包括油管、定压开关、油管丝堵和两个管内膨胀工具；所述油管用以向坐封工具内输入高压液体；所述油管丝堵设置在油管的尾端，用以实 现油管密封；所述定压开关设置在该油管上；所述两个管内膨胀工具分别设置在定压开关 两侧；该定压开关为一个根据设置压力进行开关控制的开关器件，当其受到的压力大于设 定压力时则打开阀门，否则其阀门将处于关闭状态；该管内膨胀工具为一个液压式膨胀工 具，当其内所充入液体压力超过启动压力后会使该液压式膨胀工具膨胀变形；该坐封工具 设置在所述热采封隔器的中心管内；该两个管内膨胀工具分别位于所述上接头和下接头 处，该定压开关设置于热采封隔器内；所述管内膨胀工具的启动压力小于该定压开关的设 定压力。
专利摘要本实用新型提供了一种耐高温热采封隔器，其特征在于包括上接头、一级液缸、第一胶桶、第二胶桶、二级液缸、第三胶桶、三级液缸和下接头；所述上接头和下接头分别上下连接油管；该一级液缸一端与上接头相连，另一端与所述第一胶桶相连接；该三级液缸一端与下接头相连，另一端与所述第三胶桶相连接；所述第一胶桶与第二胶桶之间通过一档环紧密相连；所述二级液缸用以连接所述第二胶桶和第三胶桶。该耐高温热采封隔器通过在第三胶桶的上侧增加两层起加强作用的胶桶，以提高热采封隔器的密封性能和使用效率。
文档编号E21B33/128GK201502355SQ20092024632
公开日2010年6月9日 申请日期2009年9月29日 优先权日2009年9月29日
发明者仝文科, 卢国助, 曹雪洪, 王述银 申请人:安东石油技术(集团)有限公司