专利名称：微电脑控制式封隔器的制作方法
技术领域：
本发明涉及油气田作业过程中用于封隔油层的井下工具，特别涉及适用于油气井井下多级分层作业的封隔器，是一种微电脑控制式封隔器。在油气田作业过程中用于封隔油层的井下工具，适用于油气井井下多级分层作业。
背景技术：
目前，所使用的液压式、压缩式、扩张式封隔器结构类似，均由胶筒、胶筒压帽、上下接头及卡瓦组成，坐封时卡瓦先撑开卡在套管内壁上，然后通过油管内打压或管柱下放压缩带动胶筒压帽移动，压缩胶筒扩张，实现封隔器坐封，坐封施工复杂，现场施工风险高，且解封困难，易造成井下事故；特别是在水平井中，封隔器在水平井段，卡瓦卡在套管内壁，解封难更大、风险更高；液压式、压缩式、扩张式不能多级连接使用，无法实现水平井一趟管柱多段作业的要求。自封式封隔器虽能多级使用，但最多级数为三级，且下井过程中封隔器胶筒与套管壁摩擦，造成胶筒磨损，密封性能降低。随着油气田开发技术的发展，定向井又单层开采转向多层开采，水平井又短水平井段0 3段)转向长水平井段(8 10、15 20段)，需要一种能够多级使用、密封性可靠的封隔器，将各层段密封卡开，进行井下分层、分段卡封作业，减少作业次数，降低作业风险，提高油气井井下作业效率。中国专利公开号CN201513153U，提供了一种“支撑涨封式电动封隔器”，包括上筒体和下筒体组成的封隔器筒体，在筒体的外侧设有胶筒；在上筒体的上端接有电机壳，电机固定在电机壳的内侧，电机的输出轴与设在筒体内侧的主轴相接；在上筒体和下筒体之间位于胶筒内侧设有至少两个支撑块，支撑块在圆周上均勻分布，每个支撑块与连动杆的一端转轴连接，连动杆的另一端与丝母转轴连接，丝母套装在所述主轴上并与主轴之间为螺纹连接。具有整体结构简单、容易操作、省时省力、操作成本低等优点。中国专利公开号CN2185319，提供了一种“井下电动压缩式封隔器”，是一种适于油井井下封隔油层的电动封隔装置。结构具有供电部分、控制部分、驱动部分、减速部分、涨封部分，接封部分、解封部分构成，封隔器中部装有内通管，涨封部分具有传动轴、外部装有外套管、外套管与轴之间装有活动销，胶筒装在外套管外部胶筒上部装有上压板、下部装有下座、传动轴与减速部分的减速机构相连；解封部分由弹簧、弹簧座、压紧螺母、功能头构成。
发明内容
本发明的目的是提供一种微电脑控制式封隔器，能够多级使用10 15级，且井下定时坐封和解封的微电脑控制式封隔器，以满足目前油气井多层开发，水平井长水平井段、多井段开发的井下作业需求，提高井下作业的效率。既解决了液压式、压缩式、扩张式封隔器不能多级连接使用，且在水平井分段作业中，解封动力大、风险高的问题，又解决了自封式封隔器密封性能低的问题。
本发明采用的技术方案是微电脑控制式封隔器，主要由上接头、上压帽、上胶筒、上微电机电池、上微电机、上微电脑控制器、上旋转拉杆、上拉杆支撑套、上胶筒移动环滑动槽、上胶筒移动环、中心管、上胶筒移动环中心连接头、上胶筒移动环肋板、上胶筒移动环密封圈、上下胶筒限位套、下胶筒移动环密封圈、下胶筒移动环、下胶筒移动环滑动槽、下胶筒移动环肋板、下胶筒移动环中心连接头、下胶筒、下拉杆支撑套、下旋转拉杆、下微电脑控制器、下压帽、下微电机、下微电机电池、下接头组成。其特征在于上接头下端和下接头上端分别与上下接头连接管两端为螺纹连接，上压帽安装在上接头与上下接头连接管之间，上胶筒安装在上接头上，并卡在上压帽与上胶筒移动环中间，上胶筒移动环安装在上下接头连接管上端，上下胶筒限位套安装在上下接头连接管中间，下胶筒移动环安装在上下接头连接管下端，下胶筒安装在下接头上，并卡在下压帽与下胶筒移动环中间，下压帽安装在下接头上端与上下接头连接管之间。上下微电脑控制器本体与上下接头连接管两端内连接，上胶筒移动环和下胶筒移动环套装在中心管上，上胶筒移动环和上拉杆支撑套与上旋转拉杆相连接，下胶筒移动环和下拉杆支撑套与下旋转拉杆相连接，上旋转拉杆与上微电脑控制器连接，下旋转拉杆与下微电脑控制器连接。上接头下端和下接头上端分别与上下接头连接管两端外连接，上下接头两端与油管连接，连接方式均为油管丝扣连接；上压帽安装在上接头与上下接头连接管之间，为丝扣连接；上胶筒安装在上接头上，卡在上压帽与上胶筒移动环中间；上胶筒移动环安装在上下接头连接管上端，为滑动连接；上下胶筒限位套安装在上下接头连接管中间，为丝扣连接；下胶筒移动环安装在上下接头连接管下端，为滑动槽连接；下胶筒安装在下接头上，卡在下压帽与下胶筒移动环中间；下压帽安装在下接头上端与上下接头连接管之间，为丝扣连接。其中上微电脑控制器与上下接头连接管上端内连接，为丝扣连接；下微电脑控制器与上下接头连接管下端内连接，为丝扣连接；上胶筒移动环和上拉杆支撑套与上旋转拉杆相连接，下胶筒移动环和下拉杆支撑套与下旋转拉杆相连接，均为丝扣连接；上旋转拉杆与上微电脑控制器连接，下旋转拉杆与下微电脑控制器连接，均为键槽连接。上胶筒移动环是由外筒、六个滑动肋板、中心连接头组成；六个滑动肋板将外筒与中心连接头连接在一起为一个整体；上中心连接头与上旋转拉杆连接，为丝扣连接；外筒一端与上胶筒连接，另一端有密封槽。下胶筒移动环也是由外筒、六个滑动肋板、中心连接头组成；六个滑动肋板将外筒与中心连接头连接在一起为一个整体；下中心连接头连接与下旋转拉杆连接，为丝扣连接；外筒一端与下胶筒连接，另一端有密封槽。上微电脑控制器由高温锂电池4V)、电路控制板、旋转电机、旋转拉杆组成；旋转电机与旋转拉杆连接，为键槽连接；上旋转拉杆通过上拉杆支撑套与上胶筒移动环连接，为螺纹丝扣连接；上微电脑控制器安装在上接头内，为螺纹丝扣连接；上支撑套与上接头为一体。下微电脑控制器由高温锂电池4V)、电路控制板、旋转电机、旋转拉杆组成；旋转电机与旋转拉杆连接，为键槽连接；下旋转拉杆通过下拉杆支撑套与下胶筒移动环连接，为螺纹丝扣连接；下微电脑控制器安装在下接头内，为螺纹丝扣连接；下支撑套与下接头为一体。简述微电脑控制式封隔器的坐封、解封原理该封隔器首先在地面对微电脑控制器进行封隔器坐封和解封动作的程序设置，按时间设定进行控制，如先设定两天后上驱动电机顺时针旋转、下驱动电机逆时针旋转，通过螺纹丝扣连接带动上下移动环向两端移动，压缩上下胶筒坐封；二十天后设定上驱动电机逆时针旋转、下驱动电机顺时针旋转，通过螺纹丝扣连接带动上下移动环向中间移动，带动上下胶筒舒展开，实现封隔器解封。然后将封隔器与配套工具相连接，下到井下预定位置后，封隔器微电脑控制器在井下按设定程序执行旋转动作，通过键槽连接，带动上旋转拉杆下旋转拉杆做旋转运动，再通过上旋转拉杆和下旋转拉杆与上胶筒移动环和下胶筒移动环螺纹丝扣连接，带动带动上、下胶筒移动环在中心管内上下移动，实现封隔器在井下控制自动坐封和解封过程。本发明的有益效果本发明微电脑控制式封隔器，能够多级使用10 15级、密封性可靠，将油气井各层段密封卡开，进行井下分层、分段卡封作业，一趟管柱即可实现目前长水平井段15 20段的多段井下作业，减少作业次数，降低作业风险，提高井下作业效率。采用微电脑控制器，实现封隔器在地面设置程序，在井下定时坐封和解封过程，提高封隔器的密封性能。
图1是本发明微电脑控制式封隔器结构剖面示意图。参阅图1，1_上接头、2-上压帽、3-上胶筒、4-上微电机电池、5-上微电机、6-上微电脑控制器、7-上旋转拉杆、8-上拉杆支撑套、9-上胶筒移动环滑动槽、10-上胶筒移动环、11-中心管、12-上胶筒移动环中心连接头、13-上胶筒移动环肋板、14-上胶筒移动环密封圈、15-上下胶筒限位套、16-下胶筒移动环密封圈、17-下胶筒移动环、18-下胶筒移动环滑动槽、19-下胶筒移动环肋板、20-下胶筒移动环中心连接头、21-下胶筒、22-下拉杆支撑套、23-下旋转拉杆、24-下微电脑控制器、25-下压帽、26-下微电机、27-下微电机电池、28-下接头。
具体实施例方式实施例1 以一个微电脑控制式封隔器为例，对本发明作进一步详细说明。封隔器参数封隔器长度1500mm ；刚体最大外径114mm ；胶筒压帽、胶筒移动环及上下接头连接管外径为114mm。封隔器胶筒自然外径IlOmm ；胶筒坐封后最大外径134mm ；适用套管内径117. 7 132mm。上下接头两端连接螺纹均为278TBG(in)。微电脑控制式封隔器，主要由上接头1、上压帽2、上胶筒3、上微电机电池4、上微电机5、上微电脑控制器6、上旋转拉杆7、上拉杆支撑套8、上胶筒移动环滑动槽9、上胶筒移动环10、中心管11、上胶筒移动环中心连接头12、上胶筒移动环肋板13、上胶筒移动环密封圈14、上下胶筒限位套15、下胶筒移动环密封圈16、下胶筒移动环17、下胶筒移动环滑动槽18、下胶筒移动环肋板19、下胶筒移动环中心连接头20、下胶筒21、下拉杆支撑套22、下旋转拉杆23、下微电脑控制器M、下压帽25、下微电机沈、下微电机电池27、下接头28组成。上接头1下端和下接头观上端分别与上下接头连接管11两端为螺纹连接，上接头1和下接头观长度均为20cm，外径73mm，连接螺纹均为278TBG(in)；上压帽2安装在上接头1与上下接头连接管11之间，上压帽2外径为114mm，长度为15cm ；上胶筒3卡在上压帽2与上胶筒移动环10中间，上胶筒3自然外径110mm，胶筒坐封后最大外径134mm，上胶筒3自然长度为15cm ；上胶筒移动环10安装在上下接头连接管11上端，上胶筒移动环10外径114mm，长度为IOcm ；上下胶筒限位套15安装在上下接头连接管11中间，上下胶筒限位套15外径114mm，长度为30cm ；下胶筒移动环17安装在上下接头连接管11下端，下胶筒移动环17外径114mm，长度为IOcm ；下胶筒21卡在下压帽25与下胶筒移动环17中间，下胶筒21自然外径110mm，胶筒坐封后最大外径134mm，下胶筒21自然长度为15cm ；下压帽25安装在下接头观上端与上下接头连接管11之间，下压帽观外径为114mm，长度为15cm。上下微电脑控制器本体与上下接头连接管11两端内连接，上下微电脑控制器本体外径为63mm,长度为15cm ；上胶筒移动环10和上拉杆支撑套8与上旋转拉杆7相连接，下胶筒移动环17和下拉杆支撑套22与下旋转拉杆23相连接，上下旋转拉杆的长度为20cm，直径为28mm ；上旋转拉杆7与上微电脑控制器6连接，下旋转拉杆23与下微电脑控制器M连接，为键槽连接。上接头1下端和下接头观上端分别与上下接头连接管11两端外连接，上下接头两端与油管连接，连接方式均为油管丝扣连接；上压帽2安装在上接头1与上下接头连接管11之间，为丝扣连接；上胶筒3安装在上接头1上，卡在上压帽2与上胶筒移动环10中间；上胶筒移动环10安装在上下接头连接管11上端，为滑动连接；上下胶筒限位套15安装在上下接头连接管11中间，为丝扣连接；下胶筒移动环17安装在上下接头连接管11下端，为滑动槽连接；下胶筒21安装在下接头观上，卡在下压帽25与下胶筒移动环17中间；下压帽25安装在下接头观上端与上下接头连接管11之间，为丝扣连接。其中上微电脑控制器6与上下接头连接管11上端内连接，为丝扣连接；下微电脑控制器M与上下接头连接管11下端内连接，为丝扣连接；上胶筒移动环10和上拉杆支撑套8与上旋转拉杆7相连接，下胶筒移动环17和下拉杆支撑套22与下旋转拉杆23相连接，均为丝扣连接；上旋转拉杆7与上微电脑控制器6连接，下旋转拉杆23与下微电脑控制器M连接，均为键槽连接。上胶筒移动环10是由外筒、六个滑动肋板、中心连接头组成；六个滑动肋板将外筒与中心连接头连接在一起为一个整体，滑动肋板的宽度为20mm ；上中心连接头12与上旋转拉杆7连接，为丝扣连接，上中心连接头12长度为15mm，外径为36mm，内径为^mm ；外筒一端与上胶筒3连接，另一端有密封槽。下胶筒移动环17也是由外筒、六个滑动肋板、中心连接头组成；六个滑动肋板将外筒与中心连接头连接在一起为一个整体；下中心连接头20连接与下旋转拉杆23连接，为丝扣连接，下中心连接头20长度为15mm，外径为36mm，内径为^mm ；；外筒一端与下胶筒21连接，另一端有密封槽。上微电脑控制器6由高温锂电池4V)、电路控制板、旋转电机、旋转拉杆组成；旋转电机与旋转拉杆连接，为键槽连接；上旋转拉杆7通过上拉杆支撑套8与上胶筒移动环10连接，为螺纹丝扣连接；上微电脑控制器安装在上接头1内，为螺纹丝扣连接；上支撑套8与上接头1为一体。下微电脑控制器M由高温锂电池4V)、电路控制板、旋转电机、旋转拉杆组成；旋转电机与旋转拉杆连接，为键槽连接；下旋转拉杆23通过下拉杆支撑套22与下胶筒移动环17连接，为螺纹丝扣连接；下微电脑控制器安装在下接头观内，为螺纹丝扣连接；下支撑套22与下接头观为一体。简述微电脑控制式封隔器现场使用过程使用的油井参数在Y水平井中实施分段作业，井深3200m，水平井段长500m，射孔完井为10段，套管内径为124. ^nm。现场使用时，井下有10个层段需要9套封隔器。首先在地面对9套微电脑控制式封隔器的微电脑控制器进行封隔器坐封和解封动作的程序设置。按时间设定进行控制，设定2天(下管柱)后封隔器坐封，进行分段作业；20天后封隔器解封，作业结束起管柱。2天后上驱动电机5顺时针旋转、下驱动电机沈逆时针旋转，通过螺纹丝扣连接带动上下移动环10、17向两端移动，压缩上下胶筒3、21坐封；20天后设定上驱动电机5逆时针旋转、下驱动电机26顺时针旋转，通过螺纹丝扣连接带动上下移动环10、17向中间移动，带动上下胶筒3、21舒展开，实现封隔器解封。然后将封隔器与配套工具相连接，下到井下预定位置后，封隔器微电脑控制器在井下按设定程序执行旋转动作，通过键槽连接，带动上旋转拉杆7、下旋转拉杆23做旋转运动，再通过上旋转拉杆7和下旋转拉杆23与上胶筒移动环10和下胶筒移动环17螺纹丝扣连接，带动带动上、下胶筒移动环在中心管11内上下移动，实现封隔器在井下控制自动坐封和解封过程。
权利要求
1. 一种微电脑控制式封隔器，主要由上接头(1)、上压帽O)、上胶筒(3)、上微电机电池G)、上微电机(5)、上微电脑控制器(6)、上旋转拉杆(7)、上拉杆支撑套(8)、上胶筒移动环滑动槽(9)、上胶筒移动环(10)、中心管(11)、上胶筒移动环中心连接头(12)、上胶筒移动环肋板(13)、上胶筒移动环密封圈(14)、上下胶筒限位套(15)、下胶筒移动环密封圈 (16)、下胶筒移动环(17)、下胶筒移动环滑动槽(18)、下胶筒移动环肋板(19)、下胶筒移动环中心连接头(20)、下胶筒(21)、下拉杆支撑套(22)、下旋转拉杆(23)、下微电脑控制器 (M)、下压帽(25)、下微电机(沈)、下微电机电池(27)、下接头08)组成；其特征在于上接头(1)下端和下接头08)上端分别与上下接头连接管(11)两端为螺纹连接，上压帽( 安装在上接头(1)与上下接头连接管(11)之间，上胶筒C3)安装在上接头(1)上， 并卡在上压帽O)与上胶筒移动环(10)中间，上胶筒移动环(10)安装在上下接头连接管 (11)上端，上下胶筒限位套(1 安装在上下接头连接管(11)中间，下胶筒移动环(17)安装在上下接头连接管(11)下端，下胶筒安装在下接头08)上，并卡在下压帽05)与下胶筒移动环(17)中间，下压帽0 安装在下接头08)上端与上下接头连接管(11)之间；上下微电脑控制器(6)、(24)与上下接头连接管(11)两端内连接，上胶筒移动环(10) 和下胶筒移动环(17)套装在中心管上，上胶筒移动环(10)和上拉杆支撑套(8)与上旋转拉杆(7)相连接，下胶筒移动环(17)和下拉杆支撑套0 与下旋转拉杆相连接，上旋转拉杆(7)与上微电脑控制器(6)连接，下旋转拉杆与下微电脑控制器04)连接； 上接头(1)下端和下接头08)上端分别与上下接头连接管(11)两端外连接，上下接头两端与油管连接，连接方式均为油管丝扣连接；上压帽( 安装在上接头(1)与上下接头连接管(11)之间，为丝扣连接；上胶筒C3)安装在上接头(1)上，卡在上压帽( 与上胶筒移动环(10)中间；上胶筒移动环(10)安装在上下接头连接管(11)上端，为滑动连接；上下胶筒限位套(1 安装在上下接头连接管(11)中间，为丝扣连接；下胶筒移动环(17)安装在上下接头连接管(11)下端，为滑动槽连接；下胶筒安装在下接头08)上，卡在下压帽0 与下胶筒移动环(17)中间；下压帽0 安装在下接头08)上端与上下接头连接管(11)之间，为丝扣连接；其中上微电脑控制器(6)与上下接头连接管(11)上端内连接， 为丝扣连接；下微电脑控制器04)与上下接头连接管(11)下端内连接，为丝扣连接；上胶筒移动环(10)和上拉杆支撑套⑶与上旋转拉杆(7)相连接，下胶筒移动环(17)和下拉杆支撑套0 与下旋转拉杆相连接，均为丝扣连接；上旋转拉杆(7)与上微电脑控制器(6)连接，下旋转拉杆与下微电脑控制器04)连接，均为键槽连接；上胶筒移动环(10)是由外筒、六个滑动肋板、中心连接头组成；六个滑动肋板将外筒与中心连接头连接在一起为一个整体；上中心连接头(1 与上旋转拉杆(7)连接，为丝扣连接；外筒一端与上胶筒C3)连接，另一端有密封槽；下胶筒移动环(17)也是由外筒、六个滑动肋板、中心连接头组成；六个滑动肋板将外筒与中心连接头连接在一起为一个整体； 下中心连接头OO)连接与下旋转拉杆连接，为丝扣连接；外筒一端与下胶筒连接，另一端有密封槽；上微电脑控制器(6)由高温锂电池、电路控制板、旋转电机、旋转拉杆组成；旋转电机与旋转拉杆连接，为键槽连接；上旋转拉杆(7)通过上拉杆支撑套(8)与上胶筒移动环 (10)连接，为螺纹丝扣连接；上微电脑控制器安装在上接头(1)内，为螺纹丝扣连接；上支撑套(8)与上接头(1)为一体；下微电脑控制器04)由高温锂电池、电路控制板、旋转电机、旋转拉杆组成；旋转电机与旋转拉杆连接，为键槽连接；下旋转拉杆通过下拉杆支撑套0 与下胶筒移动环(17)连接，为螺纹丝扣连接；下微电脑控制器安装在下接头(28)内，为螺纹丝扣连接；下支撑套02)与下接头08)为一体。
全文摘要
微电脑控制式封隔器，应用于油气田井下多级分层作业。主要由胶筒、微电机、微电脑控制器、旋转拉杆、拉杆支撑套、胶筒移动环滑动槽、胶筒移动环、中心管、胶筒移动环中心连接头、胶筒移动环肋板、胶筒移动环密封圈、胶筒限位套组成。封隔器首先在地面对微电脑控制器进行封隔器坐封和解封动作的程序设置，按时间设定进行控制，设定上驱动电机顺时针旋转、下驱动电机逆时针旋转，通过螺纹丝扣连接带动上下移动环向两端移动，压缩上下胶筒坐封；反之实现封隔器解封。提高了封隔器坐封或解封的可靠性和操作性，简化了常规封隔器坐封复杂，解封困难的现状。能够多级使用10～15级，一趟管柱即可实现目前长水平井段15～20段的多段井下作业，提高井下作业效率。
文档编号E21B33/122GK102392616SQ20111032276
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者吕亿明, 朱洪征, 李大建, 牛彩云, 王百, 甘庆明, 赵春, 赵晓伟, 韩二涛, 黄伟 申请人:中国石油天然气股份有限公司