冲砂同心管用封隔器的制作方法

本发明涉及油水井冲砂作业领域，特别涉及一种冲砂同心管用封隔器。

背景技术：

砂岩储层，油水井出砂是一个普遍现象，出砂程度受储层物性、颗粒胶结状况、注水强度等诸多因素的影响。

随着油田的开发进程，国内大部分老油田已进入油田开发的中后期，主力生产层段注水时间长、注水强度大，出砂日益严重，同时又存在不同程度的欠注，而致使油藏压力系数低，从而导致冲砂作业时无法将井底沉砂彻底清理干净，其直接后果是井底有效沉砂空间不足，频繁出现砂埋油层，造成检泵周期缩短，油井频繁作业。同时，还给常规冲砂作业带来了极大的施工风险，易造成砂埋油层、砂卡管柱转大修、冲砂不返等诸多生产不利因素。

油水井冲砂作业为小修作业的常规操作，现阶段所用的冲砂管柱、冲砂工具、冲砂设备能基本满足常规油水井的冲砂操作。

然而，对于低压漏失油水井，目前常用的做法是采用暂堵冲砂降低地层漏失量的同时增加冲砂液的携砂能力。上述暂堵冲砂是指在常规冲砂工具及常规冲砂作业的基础上，改善冲砂液的性能，往冲砂液中添加瓜胶等暂堵剂，起到暂时堵塞漏失油层的作用。但是上述暂堵冲砂的方式由于存在费用较高、对油层污染较大等缺点，从而直接制约了此种技术在低压漏失井冲砂作用中的应用。

特别是对于低压漏失油水井存在大斜度井斜段时，当在上述大斜度井中进行冲砂作业时，由于其斜井段存在“Boycott”效应，使得冲砂过程更为困难，从井底被搅起的沉砂易在斜井段再次沉积，形成砂塞或砂桥而造成管柱砂卡事故。实验研究证明，同心管冲砂技术可有效解决低压漏失油水井，特别是在其存在大斜度井斜段时的高效冲砂问题。

在利用同心管进行冲砂过程中，需要在套管与冲砂同心管之间设置封隔器，以实现冲蚀过程中封堵漏失油层段。然而，目前常规的皮碗封隔器在冲砂过程中，砂粒容易在皮碗状橡胶密封圈内沉积，当上提同心冲砂管柱时，容易发生砂卡事故。因此，有必要针对所述同心管提出一种专用的封隔器。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种冲砂同心管用封隔器，能够与同心冲砂管柱配合，在冲砂过程中有效封堵漏失油层段，降低冲砂液漏失量，提高冲砂效率，且使用过程中不易形成砂卡。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种冲砂同心管用封隔器，所述冲砂同心管设置有外管，所述外管的外壁上沿着轴向设置有第一限位部、第二限位部；

所述封隔器套设在所述外管上，且位于所述第一限位部与第二限位部之间，所述封隔器包括：能与所述第一限位部或第二限位部中的至少一个相抵接的支撑机构和通过所述支撑机构限位的密封件；

所述密封件为中空的圆环状，所述密封件具有能被所述支撑机构限位的第一端部和第二端部，以及位于所述第一端部与第二端部之间的中空腔体；其中，所述腔体的内径大于所述第一端部、第二端部的内径；

所述密封件与所述支撑机构、外管相配合形成有能使所述腔体与外界连通的流体通道。

在优选的实施方式中，所述支撑机构包括：

用于和所述密封件的第一端部相配合的第一承托环；

用于和所述密封件的第二端部相配合的第二承托环；

套设在所述外管外且位于所述第一承托环和第二承托环之间的支撑环。

在优选的实施方式中，所述冲砂同心管用封隔器还包括：

设置在所述第一限位部与所述第一承托环之间的第一垫圈；

以及设置在所述第二限位部与所述第二承托环之间的第二垫圈。

在优选的实施方式中，所述支撑环的侧壁上设置有与所述密封件的腔体连通的开口，

所述封隔器坐封时，流体通过所述流体通道进入所述密封件的腔体的路径依次包括相连通的：所述第一垫圈与所述第一承托环之间的第一通路、所述外管的外壁与所述支撑环的内壁之间第二通路、以及开口。

在优选的实施方式中，所述支撑环包括主管体和副管体，所述主管体上设置有环形凹槽，所述副管体设置在所述环形凹槽内，相应的，所述开口包括设置在所述主管体上的主开口，以及设置在所述副管体上，且与所述主开口、腔体相连通的副开口；

所述副管体的两端面至所述主管体的环形凹槽的内壁之间形成有限位槽，用于设置对所述密封件限位的第一限位件和第二限位件。

在优选的实施方式中，所述第一限位件或所述第二限位件整体为圆环体，在所述圆环体的内壁上形成有凸起，所述凸起卡设在所述副管体与主管体形成的限位槽内，且所述第一限位件或第二限位件的至少两个面能与所述密封件相接触。

在优选的实施方式中，所述支撑环包括主管体和副管体，相应的，所述开口包括设置在所述主管体上的主开口，以及设置在所述副管体上，且能与所述主开口、腔体相连通的副开口；

所述主管体的内壁、所述外管的外壁中至少一个沿着周向间隔设置有用于流通流体的第一导流槽，所述主管体与所述外管配合时通过所述第一导流槽形成所述第二通路。

在优选的实施方式中，所述第一导流槽的个数为多个，沿着所述主管体的周向间隔布置，相应的，所述主开口、副开口的个数与所述第一导流槽的个数相匹配；

所述封隔器具有所述主开口与所述副开口相错开的第一状态和所述主开口与所述副开口连通的第二状态。

在优选的实施方式中，所述第一承托环、所述第一垫圈相配合的对接面中的至少一个形成有第二导流槽，所述第一承托环与所述第一垫圈通过所述第二导流槽形成所述第一通路。

在优选的实施方式中，所述密封件在所述第一端部和第二端部位置设置有加强筋。

在优选的实施方式中，所述外管包括通过可拆卸连接的方式连接的主管段和副管段，其中，所述主管段上设置有所述第一限位部，所述副管段上设置有所述第二限位部。

本发明的特点和优点是：通过密封件与支撑机构、外管相配合形成有能使封隔器密封件的腔体与外界连通的流体通道。当进行洗井冲砂作业时，冲砂液通过所述流体通道进入所述密封件的中空腔体，从而实现封隔器的自动坐封。当所述封隔器坐封后，所述密封件的外壁与所述套管的内壁紧紧贴合，实现了阻断冲砂液向井下流动，即实现冲砂过程中有效封堵漏失油层段，降低冲砂液的漏失量，提高冲砂效果。

进一步的，所述封隔器的密封件采用囊状密封圈，当所述封隔器坐封后，上述封隔器的结构没有存砂位置，不易形成砂卡。当需要进行起下作业，上提同心管冲砂管柱时，由于囊状密封件内无砂粒等物质发生硬卡阻，且密封件具有弹性适应管壁的特性，相对而言，起下作业压差阻力较小，便于管柱的顺利起出，从而提高了冲砂作业的安全性。

另外，本申请通过支撑机构与密封件的配合安装，能够有效控制密封件在受压差情况下的形变量，保证所述密封件坐封时的可靠性。

附图说明

图1是一种同心冲砂管柱的结构示意图；

图2是一种冲砂同心管的结构示意图；

图3是本申请一种实施方式中冲砂同心管用封隔器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供一种冲砂同心管用封隔器，能够与同心冲砂管柱配合，在冲砂过程中有效封堵漏失油层段，降低冲砂液漏失量，提高冲砂效率。

请参阅图1，一般的，同心冲砂管柱可以包括套管40和置于套管40内的油管30。套管40与油管30之间形成油套环空32。油管30的下端从上至下依次连接用于液流转换的冲砂转换短节20、至少一根冲砂同心管10、冲砂器70和探砂头80。套管40内设置分别位于冲砂同心管10的上下两端的上自封式封隔器50和下自封式封隔器60。其中，上自封式封隔器50可以位于目标油层的上方，下自封式封隔器60可以位于目标油层的下方。此外，油管30的下端还可以安装油管扶正器92，冲砂同心管10的下端也可以安装同心管扶正器94，用于对同心冲砂管柱进行扶正。

请参阅图2，一般的，冲砂同心管10可以包括外冲砂管120和置于外冲砂管120内的内冲砂管110。其中，外冲砂管120与内冲砂管110之间形成环形空腔12。内冲砂管110的内腔与油管30的内腔对接。油套环空32通过冲砂转换短节20与环形空腔12连通，形成自上而下的冲砂通道。油套环空32中的冲砂液经冲砂转换短节20自上而下流入环形空腔12，再从环形空腔12的下方开口流出。探砂头80、冲砂器70、内冲砂管110的内腔、油管30的内腔连通，形成自下而上的返流通道。携砂的冲砂液依次经探砂头80、冲砂器70、内冲砂管110的内腔、油管30的内腔自下而上流出，从而建立冲砂循环。

整体上，所述利用所述同心冲砂管柱进行冲砂时，上自封式封隔器50和下自封式封隔器60之间形成避免冲砂液进入地层的密封漏失段，冲砂液不直接与长距离的地层接触，冲砂液仅在下自封式封隔器60与沉砂床100之间的很小距离内接触地层，有效地控制了冲砂液的漏失量，提高了冲砂效率。

然而，目前，所述上自封式封隔器50和下自封式封隔器60在使用过程中，砂粒容易进入皮碗状橡胶密封圈，从而导致封隔器发生砂卡现象，不利于起下作业的进行。

请参阅图3，本申请实施方式中提供了一种冲砂同心管用封隔器。其中，所述冲砂同心管设置有外管1，所述外管1的外壁上沿着轴向设置有第一限位部11、第二限位部13。所述封隔器套设在所述外管1上，且位于所述第一限位部11与第二限位部13之间，所述封隔器包括：能与所述第一限位部11或第二限位部13中的至少一个相抵接的支撑机构和通过所述支撑机构限位的密封件2；所述密封件2为中空的圆环状，所述密封件2具有能被所述支撑机构限位的第一端部和第二端部，以及位于所述第一端部与第二端部之间的中空腔体；其中，所述腔体的内径大于所述第一端部、第二端部的内径；所述密封件2与所述支撑机构、外管1相配合形成有能使所述腔体与外界连通的流体通道。

在本实施方式中，所述冲砂同心管的外管1的外壁上可以设置有第一限位部11。所述第一限位部11用于和所述封隔器相配合，以限制所述封隔器向上的位移距离。具体的，所述第一限位部11可以为在所述外管1的外壁上形成的台阶。此外，所述第一限位部11也可以为通过可拆卸连接的方式设置在所述外管1的外壁上的限位环等。例如，所述第一限位部11可以为通过螺纹连接的方式设置在所述外管1的外壁上的圆环。当然，所述第一限位部11还可以为其他形式，例如直接在所述外管1的外壁上形成的局部凸起等，本申请在此并不作具体的限定。

在本实施方式中，所述冲砂同心管的外管1的外壁上还可以设置有第二限位部13。所述第二限位部13用于和封隔器相配合，以限制所述封隔器向下的移动距离。具体的，所述第二限位部13也可以为在所述外管1的外壁上形成的台阶。此外，所述第二限位部13也可以为通过可拆卸连接的方式设置在所述外管1的外壁上的限位圆环等。例如，所述第二限位部13可以为通过螺纹连接的方式设置在所述外管1的外壁上的圆环。当然，所述第二限位部13还可以为其他形式，例如直接在所述外管1的外壁上形成的局部凸起等，本申请在此并不作具体的限定。

在一个具体的实施方式中，所述外管1可以包括通过可拆卸连接的方式设置的主管段和副管段。其中，所述主管段可以设置有所述第一限位部11。所述主管段的上端外侧可以与通过内外管1连接副、内外管1连接节箍固定在所述内管上。所述副管段可以设置有第二限位部13。所述副管段的上端可以形成有所述第二限位部13，其下端的内侧可以通过内外管1连接副固定在内管上。其中，所述可拆卸连接的方式可以为螺纹连接、卡扣连接等。

在本实施方式中，所述封隔器套设所述外管1的第一限位部11和第二限位部13之间。所述封隔器可以包括：密封件2，设置在所述密封件2两端的承托环以及设置在所述承托环与所述第一限位件36、第二限位件37之间的垫圈。

其中，所述密封件2可以为囊状橡胶密封圈，其整体为中空的圆环状。所述密封件2具有能被所述支撑机构限位的第一端部和第二端部，以及位于所述第一端部与第二端部之间的中空腔体；其中，所述腔体的内径大于所述第一端部、第二端部的内径，以形成所述囊状结构。

在本实施方式中，所述密封件2与所述支撑机构、外管1相配合形成有能使所述腔体与外界连通的流体通道。当进行洗井冲砂作业时，冲砂液通过所述流体通道进入所述密封件2的中空腔体，从而实现封隔器的自动坐封。当所述封隔器坐封后，所述密封件2的外壁与所述套管的内壁紧紧贴合，实现了阻断冲砂液向井下流动。综上，本申请所述的冲砂同心管用封隔器与同心管冲砂管柱配合，能够实现冲砂过程中有效封堵漏失油层段，降低冲砂液的漏失量，提高冲砂效果。

进一步的，所述封隔器的密封件2采用囊状密封圈且所述封隔器与外管1之间形成的流体通道能够实现自动坐封。在使用时，当所述封隔器坐封后，上述封隔器的结构没有存砂位置，不易形成砂卡。当需要进行起下作业，上提同心管冲砂管柱时，由于囊状密封件2内无砂粒等物质发生硬卡阻，且密封件2具有弹性适应管壁的特性，相对而言，起下作业压差阻力较小，便于管柱的顺利起出，从而提高了冲砂作业的安全性。

在一个实施方式中，所述支撑机构包括：用于和所述密封件2的第一端部相配合的第一承托环31；用于和所述密封件2的第二端部相配合的第二承托环32；套设在所述外管1外且位于所述第一承托环31和第二承托环32之间的支撑环35。

在本实施方式中，所述第一承托环31可以套设在所述第一端部外。具体的，所述第一承托环31可以具有一圆环状顶面和围设在所述顶面外的圆环侧壁。所述第一承托环31可以与所述第一端部的端面以及外侧表面紧密贴合，以限制所述第一端部的位移，以及增加所述第一端部的刚性。

在本实施方式中，所述第二承托环32可以套设在所述第二端部外。具体的，所述第二承托环32可以具有一圆环状底面和围设在所述底面外的圆环侧壁。所述第二承托环32可以与所述第二端部的端面以及外侧表面紧密贴合，以限制所述第二端部的位移，以及增加所述第二端部的刚性。

在本实施方式中，所述支撑环35套设在所述外管1的外部，位于所述第一承托环31和第二承托环32之间。具体的，所述支撑环35的上端面可以与所述第一承托环31相抵接，所述支撑环35的下端面可以与所述第二承托环32相抵接。

综上，本申请实施方式中，通过第一承托环31、第二承托环32、支撑环35等形成的支撑机构与所述密封件2配合安装，可以有效控制所述密封件2在受压差情况下的形变量。

进一步的，所述封隔器还可以包括：设置在所述第一限位部11与所述第一承托环31之间的第一垫圈33；和设置在所述第二限位部13与所述第二承托环32之间的第二垫圈34。所述第一垫圈33和第二垫圈34的材质可以为耐磨性较强且具有预定弹性的橡胶等材质，以延长所述封隔器的使用寿命。

在一个实施方式中，所述支撑环35的侧壁上设置有与所述密封件2的腔体连通的开口，所述封隔器坐封时，流体通过所述流体通道进入所述密封件2的腔体的路径依次包括相连通的：所述第一垫圈33与所述第一承托环31之间的第一通路、所述外管1的外壁与所述支撑环35的内壁之间第二通路、以及开口。

在本实施方式中，在所述第一垫圈33与所述第一承托环31之间形成有第一通道，所述外管1的外壁与所述支撑环35内的内壁之间形成有第二通道，在所述支撑环35的侧壁上设置有与所述密封件2的腔体连通的开口。所述第一通道、第二通道、开口形成封隔器自动坐封时的流体通道。

当然，所述第一通道并不限于设置在所述第一垫圈33、第一承托环31之间。例如，当没有设置所述第一垫圈33时，所述第一通道可以设置在所述第一限位部11与所述第一承托环31之间。此外，所述第一通道的形成方式还可以为其他方式，本申请在此并不作具体的限定。

同样的，所述第二通道并不限于设置在所述外管1的外壁与所述支撑环35的内壁之间。例如，可以设置在所述外管1的管壁内等。当然，所述第二通道的形成方式还可以为其他方式，本申请在此并不作具体的限定。

在一个具体的实施方式中，所述支撑环35可以包括主管体和副管体，所述主管体上设置有环形凹槽，所述副管体设置在所述环形凹槽内，相应的，所述开口包括设置在所述主管体上的主开口，以及设置在所述副管体上，且与所述主开口、腔体相连通的副开口；所述副管体的两端面至所述主管体的环形凹槽的内壁之间形成有限位槽，用于设置对所述密封件2限位的第一限位件36和第二限位件37。

在本实施方式中，所述支撑环35可以包括嵌套设置的主管体和副管体。其中所述主管体的外壁上设置有向内的环形凹槽。所述副管体设置在所述环形凹槽内。具体的，所述环形凹槽轴向的长度长于所述副管体的长度，以在所述副管体的两端面至所述主管体的环形凹槽的内壁之间形成有限位槽。所述限位槽用于设置对所述密封件2限位的第一限位件36和第二限位件37。其中，所述第一限位件36或所述第二限位件37整体可以为圆环体，在所述圆环体的内壁上形成有凸起。所述凸起卡设在所述副管体与主管体形成的限位槽内，且所述第一限位件36或第二限位件37的至少两个面能与所述密封件2相接触，以便于对所述密封件2的两端进行轴向和周向限位。例如，所述第一限位件36或第二限位件37背离所述凸起的面与所述密封件2的内表面相匹配，以更好地实现限位功能。当然，所述第一限位件36或第二限位件37的具体形式还可以为其他形式，本申请在此并不作具体的限定。

当所述支撑环35可以包括嵌套设置的主管体和副管体时，相应的，所述开口包括设置在所述主管体上的主开口，以及设置在所述副管体上，且与所述主开口、腔体相连通的副开口，所述主开口与所述副开口能相连通。

所述支撑环35包括主管体和副管体，相应的，所述开口包括设置在所述主管体上的主开口，以及设置在所述副管体上，且能与所述主开口、腔体相连通的副开口；所述主管体的内壁、所述外管1的外壁中至少一个沿着周向间隔设置有用于流通流体的第一导流槽，所述主管体与所述外管1配合时通过所述第一导流槽形成所述第二通路。

在本实施方式中，在所述主管体的内壁上可以间隔设置有用于流通流体的第一导流槽。所述主管体与所述外管1配合时，可以通过所述第一导流槽形成所述第二通路。

或者，在所述外管1内的外壁中可以间隔设置有用于流通流体的第一导流槽。所述主管体与所述外管1配合时，可以通过所述第一导流槽形成所述第二通路。

或者，在所述主管体的内壁上和所述外管1的外壁上都间隔设置有用于流通流体的第一导流槽。所述主管体套设在所述外管1外时，两者形成的第一导流槽可以相对，形成所述第二通路。

进一步的，当所述第一导流槽的个数为多个，沿着所述主管体的周向间隔布置，相应的，所述主开口、副开口的个数与所述第一导流槽的个数相匹配；所述封隔器具有所述主开口与所述副开口相错开的第一状态和所述主开口与所述副开口连通的第二状态。

在本实施方式中，当所述第一导流槽的个数为多个时，有利于保证封隔器快速可靠地实现自密封。其中，所述第一导流槽与所述主管体上的主开口相连通。当所述第一导流槽为沿着周向间隔布置时，所述主开口与所述第一导流槽相匹配也可以沿着周向间隔布置。所述主开口的个数可以与所述第一导流槽的个数相匹配。此外，所述副开口的个数也可以为多个，具体的，所述副开口的个数可以小于等于所述第一导流槽或所述主开口的个数。优选的，所述副开口的个数可以与所述主开口的个数相同，以利于压力液快速可靠地通过多个通道向腔体中注入，从而实现坐封。

在本实施方式中，所述封隔器具有所述主开口与所述副开口相错开的第一状态和所述主开口与所述副开口连通的第二状态。当所述同心冲砂管柱下入井下时，所述主开口与所述副开口可以处于错开的第一状态，从而保证所述通信冲砂管柱在下入井下时，所述封隔器不会实现误密封。当所述同心冲砂管柱下入至指定位置后，可以旋转所述同心冲砂管预定角度，使得所述主开口与所述副开口相连通，进而在洗井时，所述封隔器实现自密封。

在一个实施方式中，所述第一承托环31、所述第一垫圈33相配合的对接面中的至少一个形成有第二导流槽，所述第一承托环31与所述第一垫圈33通过所述第二导流槽形成所述第一通路。

在本实施方式中，在所述第一承托环31的上表面可以形成有第二导流槽，所述第二导流槽的个数可以与所述第一导流槽相匹配。例如，所述第二导流槽的个数可以与所述第一导流槽的个数相同。所述多个第二导流槽沿着所述第一承托环31的周向间隔布置。所述第一承托环31与所述第一垫圈33配合时形成所述第一通路。

或者，在所述第一垫圈33的下表面可以形成有第二导流槽，所述第二导流槽的个数可以与所述第一导流槽相匹配。例如，所述第二导流槽的个数可以与所述第一导流槽的个数相同。所述多个第二导流槽沿着所述第一垫圈33的周向间隔布置。所述第一承托环31与所述第一垫圈33配合时形成所述第一通路。

或者，在所述第一承托环31的上表面和所述第一垫圈33的下表面都形成有第二导流槽。所述第一承托环31与所述第一垫圈33配合时形成所述第一通路。

在一个实施方式中，所述密封件2在所述第一端部和第二端部位置设置有加强筋4。

在本实施方式中，所述密封件2在所述第一端部和第二端部位置可以设置有加强筋4，以提高所述第一端部和第二端部的刚性，从而提高所述密封件2的承压能力。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。