套管环空封隔装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种套管环空封隔装置，属于煤层气开发领域。该套管环空封隔装置包括套筒；套筒由遇水膨胀的材料制成，且制成套筒的遇水膨胀的材料包括苯橡胶、硫磺、软化剂、吸水树脂、防老剂、炭黑及促进剂；其中，所述丁苯橡胶或丁腈橡胶所占的重量份为100、硫磺所占的重量份为1~3、软化剂所占的重量份为1~3、吸水树脂所占的重量份为50~70、防老剂所占的重量份为1~2、炭黑所占的重量份为40~70、促进剂所占的重量份为1~2。本发明的套管环空封隔装置利用遇水自膨胀的套筒吸水膨胀来堵塞套管和井眼内壁之间的环空，密封效果好，且不存在水泥浆污染煤层气井的问题。且套筒遇水即膨胀密封，快速便捷；也无需另外设置辅助装置或工具，结构简单，耗材少成本低。
【专利说明】套管环空封隔装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及煤层气开发领域，特别涉及一种套管环空封隔装置。
【背景技术】
[0002]煤层气开发中，套管的环空封隔是一项重要工作。目前，常用的套管的环空封隔是在下套管后向套管与井眼之间的环空内注水泥。然而，通过注入水泥进行环空封隔存在如下几个问题:
[0003]1、煤层气井目的层压力低，水泥浆密度高，在注水泥期间经常发生漏失等问题，造成环空封隔效果欠佳；且水泥浆向目的层漏失及失水，还造成储存污染，影响开发效果；
[0004]2、由于温度低水泥浆凝固时间长，因此，通过水泥封隔的施工时间长；
[0005]3、通过水泥进行套管的环空封隔，消耗材料、设备，费用高。
【发明内容】
[0006]为了解决上述套管环空封隔装置的封隔效果欠佳、施工时间长及耗材，费用高的问题，本发明实施例提供了一种套管环空封隔装置。所述技术方案如下:
[0007]—方面，提供了一种套管环空封隔装置，用于对套管和钻井内壁之间的环空进行封隔，套管环空封隔装置包括固定套装在套管的外周的套筒；套筒由遇水膨胀的材料制成，且制成套筒的遇水膨胀的材料包括苯橡胶、硫磺、软化剂、吸水树脂、防老剂、炭黑及促进剂；其中，所述丁苯橡胶或丁腈橡胶所占的重量份为100、硫磺所占的重量份为广3、软化剂所占的重量份为广3、吸水树`脂所占的重量份为50-70、防老剂所占的重量份为f 2、炭黑所占的重量份为40-70、促进剂所占的重量份为f 2。
[0008]进一步地，丁苯橡胶或丁腈橡胶所占的重量份为100、硫磺所占的重量份为2、软化剂所占的重量份为1.5、吸水树脂所占的重量份为50、防老剂所占的重量份为1.5、炭黑所占的重量份为50、促进剂所占的重量份为I。
[0009]进一步地，套筒呈两端开口的筒状，其沿着轴向设有一个固定孔，固定孔通过过盈配合套设在套管上。
[0010]进一步地，套管环空封隔装置还包括固定在套管的外周的两个挡环，且两个挡环分别位于套筒的两相对端，且每一挡环的第一端面抵顶在套筒的对应端面上。
[0011]进一步地，每一挡环沿着轴向设有一个用于将挡环套固在套管上的通孔。
[0012]进一步地，每一挡环的周壁还设有若干安装孔，套管环空封隔装置还包括若干螺钉，螺钉与安装孔配合而将对应的挡环固定在套管上。
[0013]进一步地，每一挡环的第一端面凸设有一个环形的卡齿，套筒的两相对端的端面分别凹陷设有一个环形卡槽，卡齿分别卡合在对应的卡槽内。
[0014]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:克服了现有套管环空封隔装置的封隔效果欠佳、施工时间长及耗材，费用高的问题。具体地，本发明的套管环空封隔装置利用遇水自膨胀的套筒吸水膨胀来堵塞套管和井眼内壁之间的环空，密封效果好，且不存在水泥浆污染煤层气井的问题。并且，套筒遇水即膨胀密封，快速便捷；也无需另外设置辅助装置或工具，结构简单，耗材少成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本发明实施例提供的套管环空封隔装置的结构示意图；
[0017]图2是图1中的套筒的结构示意图；
[0018]图3是图1中的挡环的结构示意图；以及
[0019]图4是图1中圆I的放大示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0021]参见图1，本发明实施例提供了一种套管环空封隔装置，用于对套管I和钻井内壁之间的环空(图未示)进行封隔。该套管环空封隔装置包括套装在套管I的外周的套筒3及两分别位于套筒3的两相对端的挡环5，其中，每一挡环5固定在套管I的外周，且每一挡环5的第一端面抵顶在套筒3的相应端面上。
[0022]请结合参见图2，套筒3呈两端开口的筒状，其沿着轴向设有一个贯穿的固定孔31。固定孔31套设在套管I上，固定孔31与套管I为过盈配合，以将套筒3固定在套管I上。套筒3由遇水膨胀材料制成。优选地，在本实施方式中，该遇水膨胀材料包括以下成分:丁苯橡胶或丁腈橡胶、硫磺、软化剂、吸水树脂、防老剂、炭黑及促进剂；其中，每一种成分所占的重量份分别如下:丁苯橡胶或丁腈橡胶所占的重量份为100、硫磺所占的重量份为广3、软化剂所占的重量份为广3、吸水树脂所占的重量份为50-70、防老剂所占的重量份为f 2、炭黑所占的重量份为40-70、促进剂所占的重量份为广2。优选地，在其它实施方式中，丁苯橡胶或丁腈橡胶所占的重量份为100、硫磺所占的重量份为2、软化剂所占的重量份为
1.5、吸水树脂所占的重量份为50、防老剂所占的重量份为1.5、炭黑所占的重量份为50、促进剂所占的重量份为I。当套筒3随套管I 一起下到钻井的预定的位置后，套筒3吸收水基钻井液的水或地层出来的水后会逐渐膨胀，套筒3膨胀到顶抵在钻井的井壁后实现对套管I和井眼内壁之间的环空的密封，阻止煤层气在环空之间流动，也阻止地层之间的流体通过环空互相窜流。套筒3的两相对端的端面分别凹陷设有一个环形卡槽33。在其它实施方式中，套筒3也可以通过螺钉等紧固件固定在套管I上。
[0023]请结合参见图3和图4，每一挡环5大致呈两端开口的筒状，其沿着轴向设有一个用于套固在套管I上的通孔51。每一挡环5的第一端面分别凸设有一个环形的卡齿53。每一个挡环5的第一端面抵顶在套筒3的对应的端面上，且每一个挡环5的卡齿53卡合在套筒3的对应端面的卡槽33内，以使每一挡环5与套筒3拟合，来增强本发明的套管环空封隔装置的密封性。[0024]优选地，为了防止每一个挡环5及套筒3从套管I上面滑落。每一个挡环5的周壁上还设有若干与上述通孔51贯通的安装孔55，且本发明的套管环空封隔装置还包括将每一挡环5固定在套管I上的螺钉7 (见图1)。螺钉7为内六角螺钉。每一个挡环5通过螺钉7穿过对应的安装孔55而固定在套管I上。
[0025]在其它实施方式中，无需设置安装孔53和螺钉7，而是使通孔51和套管I之间通过过盈配合连接。
[0026]使用时，根据套管I的长度，在套管I上可间隔设置若干本发明的套管环空封隔装置。优选地，每相邻两个套管环空封隔装置之间的距离为20-50m。当本发明的套管环空封隔装置随着套管I 一起下到钻井内后，套管环空封隔装置的套筒3吸收水基钻井液的水或地层出来的水后会逐渐膨胀，直至膨胀到顶抵在钻井的井壁上，实现对套管I和井眼内壁之间的环空的密封，从而阻止煤层气在环空之间流动，也阻止地层之间的流体通过环空互相窜流。
[0027]由上述叙述可知:本发明的套管环空封隔装置利用遇水自膨胀的套筒3吸水膨胀来堵塞套管I和井眼内壁之间的环空，密封效果好，且不存在水泥浆污染煤层气井的问题。并且，套筒3遇水即膨胀密封，快速便捷；也无需另外设置辅助装置或工具，结构简单，耗材少成本低。
[0028]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种套管环空封隔装置，用于对套管(I)和钻井内壁之间的环空进行封隔，所述套管环空封隔装置包括固定套装在所述套管(I)的外周的套筒(3)； 所述套筒(3)由遇水膨胀的材料制成，且制成所述套筒(3)的遇水膨胀的材料包括苯橡胶、硫磺、软化剂、吸水树脂、防老剂、炭黑及促进剂；其中，所述丁苯橡胶或丁腈橡胶所占的重量份为100、硫磺所占的重量份为广3、软化剂所占的重量份为广3、吸水树脂所占的重量份为50-70、防老剂所占的重量份为f 2、炭黑所占的重量份为40-70、促进剂所占的重量份为广2。
2.根据权利要求1所述的套管环空封隔装置，其特征在于，所述丁苯橡胶或丁腈橡胶所占的重量份为100、所述硫磺所占的重量份为2、所述软化剂所占的重量份为1.5、所述吸水树脂所占的重量份为50、所述防老剂所占的重量份为1.5、所述炭黑所占的重量份为50、所述促进剂所占的重量份为I。
3.根据权利要求1所述的套管环空封隔装置，其特征在于，所述套筒(3)呈两端开口的筒状，其沿着轴向设有一个固定孔(31)，所述固定孔(31)通过过盈配合套设在所述套管(I)上。
4.根据权利要求1所述的套管环空封隔装置，其特征在于，所述套管环空封隔装置还包括固定在所述套管(I)的外周的两个挡环(5)，且所述两个挡环(5)分别位于所述套筒(3)的两相对端，且每一所述挡环(5)的第一端面抵顶在所述套筒(3)的对应端面上。
5.根据权利要求4所述的套管环空封隔装置，其特征在于，每一所述挡环(5)沿着轴向设有一个用于将所述挡环(5)套固在所述套管(I)上的通孔(51)。
6.根据权利要求4所述的套管环空封隔装置，其特征在于，每一所述挡环(5)的周壁还设有若干安装孔(55)，所述套管环空封隔装置还包括若干螺钉(7)，所述螺钉(7)与所述安装孔(55 )配合而将所述对应的挡环(5 )固定在套管(I)上。`
7.根据权利要求4所述的套管环空封隔装置，其特征在于，每一所述挡环(5)的第一端面凸设有一个环形的卡齿(53)，所述套筒(3)的两相对端的端面分别凹陷设有一个环形卡槽(33),所述卡齿(53)分别卡合在对应的所述卡槽(33)内。
【文档编号】E21B33/12GK103775019SQ201210393901
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2012年10月17日
【发明者】王兆会, 曲从锋, 刘硕琼, 袁进平, 杨成颉 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院