管封隔器21位于基管I的进液孔11两端，从内管20投球打压，当压力到一定值打开限压阀22，液体进入内管与基管I的环形空间，继续打压，安装在基管I和滑套9上进液孔11内的爆破盘片12在液压作业下破裂，打开进液孔11，液体进入压力腔17。
[0019]如图2a所示，当压力传递至压力腔17，由于膨胀管2是采用高延伸率的钢管材料，在液压作用下发生径向膨胀，其外径随之增大，已膨胀段16带动位于基管I上的密封橡胶8膨胀。在膨胀管2发生膨胀过程中，在膨胀管2轴向会产生拉力，当轴向拉力到达一定值时，连接滑动短节3与基管I的二级销钉15发生剪切，滑动短节3可由膨胀管2牵引在基管I上构成滑动密封，相当于膨胀管2 —端暂时为自由端，但其具有固定的行程，运动至基管I上的定位台阶19处时发生限位，如图3a和图3b所示，这样可避免膨胀管膨胀时管体变得太薄而降低抗外挤强度，同时也保护其他连接部件不受轴向拉伸的损坏。
[0020]如图2b所示，在液压力作用下，膨胀管2逐渐完成膨胀，采用膨胀管和密封橡胶8代替常规的胶筒进行密封，已膨胀段16及随之膨胀的密封橡胶8可紧贴于井眼18，顺应井眼18封隔，可封隔外径范围较大，钢管的封隔强度明显高于胶筒封隔，同时可以调节膨胀管2长度来提高封隔效果。
[0021]如图4b所示，在膨胀管2完成膨胀后，泄压，内管封隔器21收缩，外径变小，下放内管20及工具，当安装在内管20上的滑套关闭工具23下行至与滑套9配合时，下压内管20，连接滑套9和基管I的一级销钉14在机械力作用下剪切，滑套关闭工具23带动滑套9下行至基管I上的止退台阶13处，关闭进液孔11，然后起出内管20及工具，完成钢管水力膨胀式管外封隔器的膨胀坐封。
[0022]
上述的钢管水力膨胀式管外封隔器，其膨胀管采用延伸率强的钢管材料，可在液压作用下发生径向膨胀，而滑动短节、上连接件和下连接件等部件采用膨胀性能差的钢管材料，在膨胀管发生膨胀时不会发生膨胀。在膨胀管发生膨胀时，其外径随之增大，在膨胀管轴向产生拉力，当轴向拉力到达一定值时，连接滑动短节与基管的二级销钉发生剪切，滑动短节可由膨胀管牵引在基管上构成滑动密封，相当于膨胀管一端暂时为自由端，但其具有固定的行程，运动至基管上的定位台阶处停止，这样可避免膨胀管膨胀时管体变得太薄而降低抗外挤强度，同时也保护其他连接部件不受轴向拉伸的损坏。
[0023]上述的钢管水力膨胀式管外封隔器，所采用的密封橡胶可为多段，也可为一长段，直接硫化在膨胀管外表面，或嵌入式加工在膨胀管外侧；同时也可采用遇油/遇水自膨胀橡胶，在遇油/遇水条件下，发生橡胶自膨胀，填满环空间隙，以增加环空的密封效果。
[0024]本发明采用膨胀管2的钢管膨胀理念，并依靠膨胀管2和密封橡胶8相结合的封隔方式，胀封后不会发生橡胶8回缩现象，有效提高了封隔强度并延长封隔时效，具有封隔封隔外径大、强度高、能顺应井眼封隔等优势，可有效封隔油气水层，进行有选择性的开采或者封堵某一层段，保证套管外环空的密封，可广泛用于筛管分段完井、膨胀筛管完井、选择性完井和层间封隔等完井领域。
【主权项】
1.钢管水力膨胀式管外封隔器，包括基管、上固定件、下固定件和密封橡胶，基管的两端带有连接头，其特征是:基管上加工有进液孔，在进液孔内安装有限压的爆破盘片，在进液孔处的基管内通过一级销钉连有滑套，滑套上设有与进液孔贯通的通孔；基管外设有膨胀管，膨胀管上端固连滑动短节，滑动短节和上连接件采用二级销钉固定连接，滑动短节通过上连接件密闭插接在上固定件内，上固定件与基管固连；膨胀管下端通过下连接件和下固定件固定在基管外侧，膨胀管外侧设有一段以上的密封橡胶。
2.根据权利要求1所述的钢管水力膨胀式管外封隔器，其特征是:在基管内部还设有打压工具，该打压工具由内管和连接在内管上的内管封隔器、限压阀和滑套关闭工具组成，其中，限压阀设在上、下内管封隔器之间，滑套关闭工具设在上内管封隔器的上方，上、下内管封隔器涨封后与滑套密闭配合，滑套关闭工具与滑套顶部阻挡配合。
3.根据权利要求1或2所述的钢管水力膨胀式管外封隔器，其特征是:滑动短节下方的基管外设有与滑动短节阻挡配合的限位台阶；滑套下方的基管上设有与滑套阻挡配合的止退台阶。
4.根据权利要求3所述的钢管水力膨胀式管外封隔器，其特征是:密封橡胶直接硫化在膨胀管外表面或嵌入式加工在膨胀管外侧，采用遇油/遇水自膨胀橡胶。
5.根据权利要求4所述的钢管水力膨胀式管外封隔器，其特征是:滑动短节和下连接件与基管之间安装有密封件。
【专利摘要】本发明涉及一种钢管水力膨胀式管外封隔器，包括基管、上固定件、下固定件和密封橡胶，基管的两端带有连接头。基管上加工有进液孔，在进液孔内安装有限压的爆破盘片，在进液孔处的基管内通过一级销钉连有滑套，滑套上设有与进液孔贯通的通孔；基管外设有膨胀管，膨胀管上端固连滑动短节，滑动短节和上连接件采用二级销钉固定连接，滑动短节通过上连接件密闭插接在上固定件内，上固定件与基管固连；膨胀管下端通过下连接件和下固定件固定在基管外侧，膨胀管外侧设有一段以上的密封橡胶；在基管内部还设有打压工具。采用水力液压膨胀钢管和密封橡胶，具有封隔封隔外径大、强度高、能顺应井眼封隔等优势，可广泛用于分段完井和层间封隔等完井领域。
【IPC分类】E21B33-127
【公开号】CN104563955
【申请号】CN201310510861
【发明人】唐明, 吴柳根, 宁学涛, 朱万胜, 滕照正, 马建忠, 蔡鹏 , 唐成磊, 朱海波, 沈学祥, 候婷
【申请人】中国石油化工集团公司, 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月27日