一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器的制作方法

本实用新型涉及石油天然气井完井、采油领域，尤其涉及一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器。

背景技术：

石油天然气勘探开发过程中使用套管封隔器将套管与油管之间的环空进行封堵，以防止尤其由环形空间上窜至井口威胁井控安全。封隔器随油管下入井内设计位置，通过液压力、机械力等方式使封隔器胶筒产生鼓胀变形，从而封闭油管与套管的环形空间。

现阶段很多油田区块的油藏埋藏深(垂深：7576.19m)、温度高(159℃、地温梯度2.1℃/100m)、压力高(88.87MPa压力系数1.173)且钻进过程复杂，钻遇奥陶系桑塔木组火成岩侵入体井段发育高压水层，压力系数1.47。为了提高抗外挤强度，油层套管采用5-1/2″套管封固火成岩侵入体井段，但该套管强度高(140V材质)、内径小(124.26mm)，给完井测试带来了一定的困难。

此外，常规使用的5-1/2″套管封隔器不能满足该区块的开发要求，主要存在以下问题：

1)封隔器承压不够，常规套管封隔器的承压为50MPa，而有些区块油井生产过程中最高承压50.7MPa；

2)常规封隔器耐温低，有些区块的封隔器下深大(7100m)，承受流温165℃，而常规封隔器耐温170℃，实际承受温度接近常规封隔器额定温度；

3)有些区块火成岩侵入体井段发育高压水层，为了提高套管的抗外挤强度，采用的5-1/2″套管为强度高(140V材质)、小壁厚(7.72mm)的套管，与常规的仅适用于壁厚9.17mm套管内使用的封隔器不配套。

因此，现有的5-1/2″套管封隔器完井工具无法满足使用要求，完井作业困难，需优化配套工具性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器。

为实现上述目的，本实用新型的一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器的具体技术方案为：

一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器，封隔器中部的胶筒采用氢化丁晴橡胶和氟橡胶材料；胶筒的长度为106mm-110mm；封隔器底部的卡瓦为镶齿。

进一步，卡瓦的两端设置有锥体，锥体通过受压进入卡瓦内以增加卡瓦的双向锚定。

进一步，封隔器上设置有密封系统，密封系统从上至下包括有上端平衡阀、中间坐封活塞缸套、胶筒和下端双向卡瓦，以承受双向高压差。

进一步，封隔器的上部活塞的顶部设置有具有剪切销的泄油套。

进一步，封隔器设置有棘轮锁环装置。

进一步，封隔器的下部活塞的底部设置有锁环挡圈，卡瓦套的剪切销靠近锁环挡圈的底部设置，下活塞下行剪断锁环挡圈带动上锥体下行张开卡瓦完成坐封。

本实用新型的一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器的优点在于：

1)本实用新型的封隔器适用于在高温(204℃)、高压(70MPa)、5-1/2″套管(内径：5.085-5.139″)内座封进行完井作业(测试、压裂)的井，满足了高温、高压的井下环境及高强度，且小壁厚5-1/2″套管的坐封需求，最高可安全坐封于140V钢级的套管，为高温高压超深区块的完井作业提供了技术保障；

2)通过活塞确保卡瓦的锚定和胶筒充分压缩；

3)提高了封隔器的锚定能力，棘轮锁环装置将锁紧和保持坐封力，坐封持久有效；

4)可以根据需要调整坐封力和解封力，上提或右旋解封，操作简便。

附图说明

图1为本实用新型的封隔器的结构示意图；

图2为本实用新型封隔器的上部局部示意图；

图3为本实用新型封隔器的下部局部示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型的一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器做进一步详细的描述。

如图1至图3所示，其示为本实用新型的一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器，封隔器中部的胶筒14采用氢化丁晴橡胶和氟橡胶材料，以提高耐温性；胶筒14的长度为106mm-110mm(优选108mm)，以提高承压性，封隔器底部的卡瓦29为硬质合金镶齿结构，以提高对套管的锚定能力，由此满足了高温、高压的井下环境及高强度、小壁厚5-1/2″套管的坐封需求，为完井作业提供了技术保障。

具体来说，封隔器的胶筒14采用氢化丁晴橡胶和氟橡胶材料，加氢是为了提高分子热稳定性、提高交联剂密度增加热分解温度，以使封隔器的耐温由177℃提升到204℃，可以满足高温(204℃)、高压(70MPa)5-1/2″套管内座封。

进一步，封隔器内关键部件为具有弹性性能的胶筒14，当胶筒14承受轴向压缩载荷时，产生轴向压缩变形和径向膨胀，以使胶筒14与套管之间产生接触应力，以达到封隔环空、隔绝产层的目的。并且，为了增加胶筒与套管间的接触压力，胶筒的长度为108mm，两侧支撑胶筒为51mm时为最佳的胶筒长度，封隔器的承压差能够由50MPa提升到70MPa。

进一步，封隔器底部的卡瓦29针对51/2″套管采用140V高钢级材质，为了解决封隔器锚定困难的问题，通过硬质合金镶齿卡瓦更换常规封隔器的铣齿卡瓦，卡瓦硬度能够由50提升至65，提高了封隔器的锚定能力。卡瓦29的两端设置有锥体28，锥体通过受压进入卡瓦内以增加卡瓦的双向锚定，打压坐封时收到的压力越大，锥体28挤入卡瓦29越多，双向的卡瓦29越张越大，双向锚定更为有效。

进一步，封隔器上设置有密封系统，从上至下包括有上端平衡阀10、中间坐封活塞缸套23、胶筒14和下端双向卡瓦29，以承受双向高压差。下端卡瓦29可在具有剪切销的卡瓦套31中充分收缩，以避免外径超过卡瓦套31下的导引套外径，导致在下井过程中磕碰套管。

进一步，封隔器的上部活塞19的顶部设置有具有剪切销的泄油套15，液压压力作用在上部活塞19上，上活塞19上行剪断泄油套15上剪切销后，并带动胶筒底部的中间坐封活塞缸套23及胶筒13顶部的泄油套导环13继续上行压缩胶筒14，使胶筒密封。

此外，封隔器设置有棘轮锁环装置25，用于保持锁紧和坐封力，以使卡瓦29和胶筒14坐封持久有效。

进一步，封隔器的下部活塞21的底部设置有锁环挡圈27，卡瓦套31的剪切销靠近锁环挡圈27的底部设置，当封隔器打压坐封时，下活塞21下行剪断锁环挡圈27和卡瓦套31上各剪切销，带动上锥体28下行，从而张开卡瓦29完成坐封。

下面对本实用新型的一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器的工作过程进行描述：

下入井内时，可根据封隔器的上下端连接扣型选择合适变扣，连接管柱后即可下井，连接工具串时注意选择合适的打压塞或者坐落接头。下接打压工具一般有两种：坐落接头与胶塞(或空心堵塞)，或者直接下接打压塞。将封隔器的下端与打压塞连接，上端与管柱连接后入井。

打压坐封时，液压压力作用在上部活塞19及下部活塞21上。首先下活塞21下行剪断锁环挡圈27以及卡瓦套31上各剪切销，下活塞21带动上锥体28下行，从而张开卡瓦29完成坐封；同时，上活塞19上行剪断泄油套15上剪切销后，上活塞19带动钢缸筒23及泄油套导环13继续上行压缩胶筒14。压力越高上活塞19的推力越大，胶筒14越压越实，密封效果越显著；卡瓦29两端的锥体28挤入卡瓦29越多，双向的卡瓦29越张越大，双向锚定更为有效。同时该封隔器所独有的棘轮锁环装置25将锁紧和保持坐封力，以使卡瓦29和胶筒14坐封持久有效。

解封时，直接上提剪断释放套5上的剪切销4；或者右旋剪断释放套5和上接头间剪切销4，再右旋8圈使上接头2带动内中心管7与释放螺母3脱扣；然后再持续上提，先后解封胶筒14及卡瓦29。

本实用新型的一种耐高温高压超深小井眼完井封隔器，适用于在高温(204℃)、高压(70MPa)、5-1/2″套管(内径：5.085-5.139″)内座封进行完井作业(测试、压裂)的井，满足了高温、高压的井下环境及高强度，且小壁厚5-1/2″套管的坐封需求，最高可安全坐封于140V钢级的套管，为高温高压超深区块的完井作业提供了技术保障；通过活塞确保卡瓦的锚定和胶筒充分压缩；提高了封隔器的锚定能力，棘轮锁环装置将锁紧和保持坐封力，坐封持久有效；可以根据需要调整坐封力和解封力，上提或右旋解封，操作简便。

以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。