一种水力扩张式套管外隔封器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水力扩张式套管外隔封器，涉及油田固井设施技术领域,自上而下依次为接箍、中心管、胶管、阀接头和短节，胶管内设膨胀腔，所述胶管包裹在内管上，阀接头设置在内管下端外壁上，阀接头管壁上径向设有限压阀组，限压阀组里侧进液孔与径向断开杆相连、外侧出液孔与膨胀腔连通。在下套管过程中，胶塞通过阀接头时将断开杆撞断打开进液孔，钻井液可通过限压阀组进入胶管内膨胀腔，使胶管膨胀与井壁紧密接触形成密封。本实用新型具有结构紧凑、座封效果好、耐温等级高、承受压差大、残余变形小的优点，与其他固井工具配合使用可实现不同条件的油、气、水井的固井；同时可有效地保护和准确地控制本实用新型实现安全座封。
【专利说明】
一种水力扩张式套管外隔封器
技术领域
[0001]本实用新型涉及油田固井设施技术领域，尤其涉及一种水力扩张式套管外隔封器。
【背景技术】
[0002]管外封隔器是石油固井、选择性完井作业过程中的重要工具，上下与套管相连，是用来封隔套管与井壁之间环空的井下工具。现有的套管外封隔器的胶筒胀封方式通过进入胶筒膨胀腔内的高压流体作用，使封隔器膨胀变形与井壁紧密接触形成密封，实现封闭和分隔环形空间。
[0003]按照膨胀介质的不同，套管外封隔器可以分为水力膨胀式和水泥浆膨胀式。水力膨胀式管外封隔器通常以钻井液为膨胀介质，常规的水力膨胀式管外封隔器在复杂的井况条件下，容易失效，造成座封效果差。而水泥浆膨胀式管外封隔器采用超缓凝水泥浆作为膨胀介质，如专利CN101255784，但其施工工艺较为复杂，若施工不当可能会造成水泥浆透过筛管污染地层，或者内管工具未及时提出被水泥浆固在井内，造成严重施工事故。但仍存在封隔效果有限、封隔橡胶易损坏、封隔时效短等难题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单紧凑、座封效果好的水力扩张式套管外隔封器，可应用在漏失井、高压井、多套压力层系完井和其他完井工艺中。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:
[0006]—种水力扩张式套管外隔封器，自上而下依次为接箍、中心管、胶管、阀接头和短节，所述胶管内设膨胀腔，所述胶管包裹在内管上，阀接头设置在内管下端外壁上，所述阀接头管壁上径向设有限压阀组，所述限压阀组里侧进液孔与径向断开杆相连、外侧出液孔与膨胀腔连通。
[0007]优选的，所述胶管为分体式，包括外胶筒和内胶筒，所述外胶筒和内胶筒之间为膨胀腔，所述膨胀腔内设有弹性支撑元件。
[0008]优选的，所述胶管两端分别设有上连接头和下连接头，所述上连接头分别与中心管和内管相连;下连接头上端固定在阀接头外、且与阀接头间设有连通胶管膨胀腔与短节内腔的间隙，下连接头下端与短节连接。
[0009]优选的，所述限压阀组包括开启阀、单流阀和限压阀，所述开启阀、单流阀和限压阀依次相连，所述开启阀进液孔与断开杆相连，所述开启阀出口与单流阀进口相连，单流阀出口与限压阀进口相连，限压阀出口与胶管膨胀腔及短节内腔连通。
[0010]优选的，所述中心管上端与接箍、上连接头两端与中心管和内管、阀接头与内管、短节与下连接头均为螺纹连接。
[0011]优选的，所述弹性支撑元件为弹簧片。
[0012]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:在下套管过程中，胶塞通过阀接头时将断开杆撞断打开进液孔，使钻井液进入胶管内的膨胀腔，当胶塞运行至内管部位开始憋压，钻井液经进液孔进入开启阀，当压力达到设定值时开启阀打开，钻井液流经单流阀、限压阀进入胶管内的膨胀腔，使外胶筒膨胀与井壁紧密接触形成密封；当膨胀腔内的压力达到限压阀设定值时，限压阀动作，将进液孔封闭。本实用新型具有结构简单紧凑、座封效果好、适应能力强的优点，可应用于各种不同条件的油、气、水井;限压阀组可以有效地保护和准确地控制本实用新型实现安全座封；同时胶管扩张系数大，可封隔大直径井眼;耐温等级高、承受压差大、残余变形小;与其他固井工具配合使用，实现不同井况的固井，有效解决高压、低压、漏水、返水、塌陷等复杂油、气井的工件难题。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型实施例的结构示意图；
[0014]图2是图1中限压阀组7的工作原理图；
[0015]图中:1-接箍，2-中心管，3-胶管，4-阀接头，5-短节，6-内管，7-限压阀组，8-进液孔，9-出液孔，I O-上连接头，11-下连接头，31-外胶筒，32-内胶筒，33-弹簧片，71-开启阀，72-单流阀，73-限压阀。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0017]如图1所示的一种水力扩张式套管外隔封器，自上而下依次为接箍1、中心管2、胶管3、阀接头4和短节5，所述胶管3内设膨胀腔，所述胶管3包裹在内管6上，阀接头4设置在内管6下端外壁上，所述阀接头4管壁上径向设有限压阀组7，所述限压阀组7里侧进液孔8与径向断开杆相连、外侧出液孔9与膨胀腔连通。其中胶管3为分体式，包括外胶筒31和内胶筒32，所述外胶筒31和内胶筒32之间为膨胀腔，所述膨胀腔内设有弹性支撑元件33，所述弹性支撑元件33为弹簧片，对膨胀后的胶管3起到支撑作用。
[0018]为了方便装卸与密封，所述胶管3两端分别设有上连接头10和下连接头11，所述上连接头10分别与中心管2和内管6相连;下连接头11上端设有台阶孔，下连接头11固定在阀接头4外、且与阀接头4间设有连通胶管3膨胀腔与短节5内腔的间隙，下连接头11下端与短节5连接。上连接头10和下连接头11外径相同、且大于外胶筒32外径，保证膨胀腔置于上连接头10和下连接头11之间、且与短节5内腔连通。
[0019]所述限压阀组7包括开启阀71、单流阀72和限压阀73，所述开启阀71、单流阀72和限压阀73依次相连，所述开启阀71进液孔8与断开杆相连，所述开启阀71出口与单流阀72进口相连，单流阀72出口与限压阀73进口相连，限压阀73出口与胶管3膨胀腔及短节5内腔连通。
[0020]上述限压阀组7的工作原理如图2所示，将接箍I及短节5均与套管相连，在下套管施工过程中，胶塞通过阀接头4时将断开杆撞断打开进液孔8，使钻井液进入胶管3内的膨胀腔，当胶塞运行至内管6部位开始憋压，钻井液经进液孔8进入开启阀71，当压力达到设定值时开启阀71上的销钉被剪断，开启阀71打开，钻井液流经单流阀72、限压阀73，自限压阀73出液孔9与胶管3内的膨胀腔连通，使外胶筒32膨胀与井壁紧密接触形成密封；当膨胀腔内的压力达到限压阀73销钉的设定值时，销钉剪断，限压阀73动作，将进液孔8封闭。
[0021]为了方便装卸，所述中心管2上端与接箍1、上连接头10两端与中心管2和内管6、阀接头4与内管6、短节5与下连接头11均为螺纹连接。
[0022]在下套管施工过程中，当顶替胶塞通过阀接头4时将断开杆撞断打开进液孔8，当钻井液达到一定压力时，钻井液经限压阀组7的开启阀71、单流阀72和限压阀73进入胶管3内的膨胀腔，使外胶筒32膨胀与井壁紧密接触形成密封；当膨胀腔内的压力达到限压阀73设定值时，限压阀73动作，关闭进液孔8。此时套管内压力的大小对膨胀腔内的压力无任何影响，实现了安全座封，井口放压为零、开启阀71自动锁紧，实现永久关闭，此后的井下压力作业对隔封器不会存在影响。
[0023]综上所述，本实用新型具有结构紧凑、座封效果好的优点，适应能力强，可应用于各种不同条件的油、气、水井;限压阀组可以有效地保护和准确地控制本实用新型实现安全座封；同时分体式胶管3的扩张系数大，可封隔大直径井眼；耐温等级高、承受压差大、残余变形小;本实用新型与其他固井工具配合使用，实现不同井况的固井，有效解决高压、低压、漏水、返水、塌陷等复杂油、气井的工件难题。
【主权项】
1.一种水力扩张式套管外隔封器，其特征在于:自上而下依次为接箍(I)、中心管(2)、胶管(3)、阀接头(4)和短节(5)，所述胶管(3)内设膨胀腔，所述胶管(3)包裹在内管(6)上，阀接头(4)设置在内管(6)下端外壁上，所述阀接头(4)管壁上径向设有限压阀组(7)，所述限压阀组(7)里侧进液孔(8)与径向断开杆相连、外侧出液孔(9)与膨胀腔连通。2.根据权利要求1所述的水力扩张式套管外隔封器，其特征在于:所述胶管(3)为分体式，包括外胶筒(31)和内胶筒(32)，所述外胶筒(31)和内胶筒(32)之间为膨胀腔，所述膨胀腔内设有弹性支撑元件(33)。3.根据权利要求1所述的水力扩张式套管外隔封器，其特征在于:所述胶管(3)两端分别设有上连接头(10)和下连接头(11)，所述上连接头(10)分别与中心管(2)和内管(6)相连;下连接头(11)上端固定在阀接头(4)外、且与阀接头(4)间设有连通胶管(3)膨胀腔与短节(5)内腔的间隙，下连接头(11)下端与短节(5)连接。4.根据权利要求1所述的水力扩张式套管外隔封器，其特征在于:所述限压阀组(7)包括开启阀(71)、单流阀(72)和限压阀(73)，所述开启阀(71)、单流阀(72)和限压阀(73)依次相连，所述开启阀(71)进液孔(8)与断开杆相连，所述开启阀(71)出口与单流阀(72)进口相连，单流阀(72)出口与限压阀(73)进口相连，限压阀(73)出口与胶管(3)膨胀腔及短节(5)内腔连通。5.根据权利要求3所述的水力扩张式套管外隔封器，其特征在于:所述中心管(2)上端与接箍(I)、上连接头(10)两端与中心管(2)和内管(6)、阀接头(4)与内管(6)、短节(5)与下连接头(11)均为螺纹连接。6.根据权利要求2所述的水力扩张式套管外隔封器，其特征在于:所述弹性支撑元件(33)为弹簧片。
【文档编号】E21B33/127GK205422625SQ201620144807
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月26日
【发明人】许兵, 袁振, 孙国辉, 孙合平
【申请人】河北上善石油机械有限公司