专利名称：一种带有防突保护装置的自膨胀封隔器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油钻井、完井作业技术领域，具体涉及一种带有防突保护装置的自膨胀封隔器。
背景技术：
封隔器作为一种起到层间隔离的井下作业工具，在石油勘探开发中被广泛应用于包括钻井、完井、储层改造等许多工艺措施中。目前，用于层间隔离的封隔器主要有机械压缩式、水力扩张式和自膨胀式三类。机械压缩式封隔器虽然可以在较短的密封长度内实现较大的封隔压差，但是膨胀率较低，对井眼规则程度要求较高，外径尺寸较大，下入过程存在遇阻风险。水力扩张式封隔器膨胀率大，但需要下入工具坐封，操作复杂，寿命短，且密封能力低。自膨胀封隔器相对于前两种封隔器有如下优点1)无机械运动部件、不需要专门的坐封工具，适用于复杂油气井的完井作业；2)简化了完井施工工艺，提高了完井作业效率，降低成本；3)对不同井况的适应能力强；4)适合不规则井眼，而且橡胶具备自修复功能；5)橡胶膨胀过程不可逆、密封性能可靠、寿命长。专利号为200920106033.9的专利公开了一种自膨胀式封隔器，该实用新型所介绍的自膨胀封隔器，虽然同属于自膨胀封隔器类别，利用遇油遇水膨胀橡胶的吸油吸水特性实现胶筒胀封，通过卡簧实现胶筒的轴向限位。这种限位方式在胶筒胀封后，胶筒外径较挡环外径大出很多，无法起到支撑橡胶、防止橡胶挤出的作用。另外，利用卡簧固定挡环的方式，结构复杂，且不便于安装，削弱了基管的强度。整个封隔器承压能力有限。专利号为200920278348. 1的专利公开了封隔器固定环及具有该固定环的遇油、 遇水自膨胀封隔器，该实用新型所介绍的自膨胀封隔器以及固定限位环，采用在胶筒上间隔固定多个限位环的方式防止胶筒鼓包，同时将固定环的固定部沿轴向的长度等于封隔器端部的长度。但该防突结构依然在胶筒胀封的初始阶段起作用，一旦胶筒膨胀并与井壁接触，即会出现橡胶外挤的风险。多段固定环也降低了胶筒的密封长度及其密封性能。专利号为200920248921. 4的专利公开了一种自动膨胀式管外封隔器，能够实现入井后遇油遇水自动膨胀。所涉及的自膨胀封隔器胶筒有两种结构形式有限位套式和无限位套式。两种结构都没有充分考虑胶筒两端吸油吸水后的膨胀作用，由于限位套的轴向限制，容易导致胶筒膨胀过程中出现鼓包和与基管脱离现象出现。另外，该实用新型没有考虑胶筒胀封过程中的橡胶挤出问题，这会影响封隔器的承压能力。专禾丨J号为 US 7806193 的专禾U 公开了一种 Swellable packer with back-upsystems,该专利同样涉及带有热塑性塑料端部挡环的遇油膨胀封隔器，入井时，该端部挡环可保护胶筒；在膨胀后，为遇油膨胀弹性单元提供一定的机械支撑，以限制其轴向挤出，提高密封能力。该结构简单，但坐封后，端环不能接触到井壁，橡胶仍有挤出、塞缝的可能，进而影响密封能力。专利号为 US 7422071 公开了一种 Swelling packer with overlapping petals, 本专利涉及的是封隔器，但没有讲到封隔器两端的防突装置。[0008]综上所述，国内外已有多家机构对遇油遇水自膨胀封隔器进行了研究，但目前遇油遇水自膨胀封隔器结构仍然存在以下问题和不足1)为了实现较大的封隔能力，胶筒长度过长，不便于下入，制约了其在薄油层或者大狗腿度井内的应用。2)橡胶在与井内液体(原油或者水)接触后持续膨胀，不可避免的会出现橡胶挤出甚至撕裂的情况，降低密封能力和可靠性。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种带有防突保护装置的自膨胀封隔器，解决现有遇油遇水自膨胀封隔器在胀封过程中胶筒两端易挤出、 撕裂等问题，实现入井时保护胶筒，在胀封后支撑胶筒进而保证胶筒的密封能力，同时可提供过流通道，保证胶筒从两端持续吸收井内流体，保护橡胶在充分吸液的情况下不挤出、不撕裂、不鼓包，提高封隔器的可靠性和承压能力。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种带有防突保护装置的自膨胀封隔器，包括基管1、自膨胀胶筒6和限位防突机构；所述自膨胀胶筒6套在基管1外并固定在其外壁上；在所述基管1上，于自膨胀胶筒6两端分别套装有一个限位防突机构，两个限位防突机构相对设置；每个所述限位防突机构包括限位端环2、防突环5、紧定螺钉3和密封圈4 ；所述限位端环2套在基管1外，并通过紧定螺钉3固定在基管1的外壁上，在限位端环2内表面与基管1之间装有密封圈4 ；所述防突环5套在基管1外，并安装在限位端环2与自膨胀胶筒6之间；所述防突环5为碗状结构，在其大径段碗壁上开有内外贯通的冲孔，大径段碗壁将自膨胀胶筒6的末端包裹住，大径段碗壁的内表面与自膨胀胶筒6的末端外表面硫化在一起；小径段碗壁外表面被限位端环2的一端压住，限位端环2的另一端外壁设有圆锥形台阶结构。自膨胀胶筒6是通过将遇油遇水膨胀橡胶缠绕或者挤注的方式粘结包裹在基管1 上，然后通过硫化成型的。限位端环2的外径与自膨胀胶筒6的最大外径相同或者大于自膨胀胶筒6的最大外径。所述基管1采用API套管或油管；在其上端和下端均加工有外螺纹。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)通过在自膨胀胶筒两端硫化有防突环，使之与胶筒一同胀开，起到支撑自膨胀胶筒、防止橡胶挤出、塞缝的作用，保证了自膨胀胶筒的密封效果，同时能够保证井内液体持续渗入胶筒；防突环设置在自膨胀胶筒的两端，在封隔器入井时，对胶筒起到保护作用，避免胶筒被刮伤；防突环的设置大大提升了自膨胀封隔器的可靠性，避免了封隔器在入井过程中被碰伤，更加便于入井。另外，防突环上设有多个孔，解决了因为防突环随自膨胀胶筒膨胀后隔离液体、造成吸液困难的问题；[0025](2)两端的端环用于固定和支撑防突环及胶筒，大大提升了封隔器的密封能力和可靠性，并使封隔器整体结构紧凑，更加便于入井；(3)通过在端环上加入密封圈，解决了现有技术中由于端环与基管的配合间隙产生的井内液体渗入胶筒的问题，避免了因为自膨胀胶筒吸收液体不均勻所导致的膨胀不均勻现象的发生。
图1是本实用新型带有防突保护装置的自膨胀封隔器的初始状体结构图。图2是本实用新型带有防突保护装置的自膨胀封隔器在胀封后的结构图。图3(a)是本实用新型带有防突保护装置的自膨胀封隔器上的防突环初始状态俯视结构图。图3(b)是本实用新型带有防突保护装置的自膨胀封隔器上的防突环初始状态侧视结构图。其中，1为基管，2为限位端环，3为紧定螺钉，4为密封圈，5为防突环，6为自膨胀胶筒。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述如图1所示，一种带有防突保护装置的自膨胀封隔器，包括基管1、自膨胀胶筒6和限位防突机构。其中，基管1用于连接上、下部完井管柱，基管1采用将API套管或者油管按要求截取一定长度后，在其上端和下端加工上外螺纹而制成；自膨胀胶筒6通过缠绕或者挤注方式粘结硫化在基管上；自膨胀胶筒6的材料和长度可以根据井况定制；在自膨胀胶筒6的上下端分别安装有一套限位防突机构，每套限位防突包括限位端环2、防突环5、紧定螺钉3以及密封圈4，限位端环2通过紧定螺钉3固定在自膨胀胶筒 6两端的基管1上，限位端环2 —端外壁设有圆锥形台阶结构，便于封隔器入井，一端压紧防突环5。密封圈4安装在其内侧用以密封限位端环2与基管1之间的间隙，防止井内液体从端环2与基管1之间的缝隙中渗入，避免自膨胀胶筒6内表面吸油或者吸水所产生的鼓包、 与基管1脱离的现象出现；在限位端环2与自膨胀胶筒6之间分别安装有一个防突环5，两个防突环5相对布置。所述防突环5套在基管1外，采用预冲孔的碗状结构，在其大径段碗壁上开有内外贯通的冲孔，大径段碗壁将自膨胀胶筒6的末端包裹住，大径段碗壁的内表面与自膨胀胶筒6 的末端外表面硫化在一起；小径段碗壁外表面被限位端环2的一端压住，防止自膨胀胶筒6 膨胀产生的轴向变形。限位端环2的外径与自膨胀胶筒6的最大外径相同或者略大于胶筒 6的外径，在下入过程中保证自膨胀胶筒6不被井壁划伤。如图2所示，当带有防突保护装置的自膨胀封隔器下入井内适当位置后，接触井眼内的原油或者水层时，自膨胀胶筒6就会吸收油或者水实现膨胀。在膨胀过程中，无需下入其它工具。由于密封圈4密封住限位端环2与基管1之间的间隙，自膨胀胶筒6两端被
5防突环5包裹，因此，橡胶只能通过自膨胀胶筒外表面吸收液体，中间部分先膨胀，自膨胀胶筒6两端的膨胀速度略小于中间，当自膨胀胶筒6膨胀产生足够应力，就会胀开防突环5 继续膨胀，防突环5在膨胀过程中始终紧密贴合自膨胀胶筒6，这样防突环5起到了防止两端橡胶被挤出、撕裂的作用。如图3(a)、图3(b)所示，防突环5采用碗状结构，在其表面预留有多个冲孔，即使防突环5在随自膨胀胶筒6胀封与井壁接触后，依然能够保证井内液体顺利渗入自膨胀胶筒6中，这样自膨胀橡胶能够持续吸收井内流体，保持对井壁的压实度，实现可靠稳定的环空封隔。实际使用证明，碗状防突环结构合理，易于胀开，胀封后边缘与井壁间隙适中，冲孔尺寸、数量合理，能够有效的防止自膨胀胶筒挤出，提升封隔器的承压能力。本实用新型通过在自膨胀胶筒6两端设置限位防突机构，起到保护和支撑自膨胀胶筒的作用，提高了自膨胀封隔器的入井过程中的安全性和胀封作业的可靠性，并解决了自膨胀胶筒及防突环接触井壁后的液体渗入问题，可保证有充分的液体进入自膨胀橡胶内部，以便实现自膨胀胶筒的长久密封，大大提高了封隔器的密封能力和可靠性，并使封隔器整体结构紧凑，更加便于入井。该实用新型属于石油钻井领域，可满足分层开采，增产作业，防砂堵水等完井作业要求，提高封隔器胀封后的可靠性，增大封隔器的密封能力。用于低渗油气藏的裸眼完井， 以及高温出砂等复杂井眼条件下的增产改造，成功率高，具有广阔的应用前景。上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言， 在本实用新型公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施方式
所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
权利要求1.一种带有防突保护装置的自膨胀封隔器，其特征在于所述自膨胀封隔器包括基管 (1)、自膨胀胶筒(6)和限位防突机构；所述自膨胀胶筒(6)套在基管(1)外并固定在其外壁上；在所述基管(1)上，于自膨胀胶筒(6)两端分别套装有一个限位防突机构，两个限位防突机构相对设置；每个所述限位防突机构包括限位端环O)、防突环(5)、紧定螺钉C3)和密封圈(4)；所述限位端环( 套在基管(1)外，并通过紧定螺钉(3)固定在基管(1)的外壁上，在限位端环(2)内表面与基管⑴之间装有密封圈⑷；所述防突环(5)套在基管(1)外，并安装在限位端环(2)与自膨胀胶筒(6)之间；所述防突环(5)为碗状结构，在其大径段碗壁上开有内外贯通的冲孔，大径段碗壁将自膨胀胶筒(6)的末端包裹住，大径段碗壁的内表面与自膨胀胶筒(6)的末端外表面硫化在一起；小径段碗壁外表面被限位端环⑵的一端压住，限位端环( 的另一端外壁设有圆锥形台阶结构。
2.根据权利要求1所述的带有防突保护装置的自膨胀封隔器，其特征在于所述自膨胀胶筒(6)是通过将遇油遇水膨胀橡胶缠绕或者挤注的方式粘结包裹在基管(1)上，然后通过硫化成型的。
3.根据权利要求1所述的带有防突保护装置的自膨胀封隔器，其特征在于所述限位端环O)的外径与自膨胀胶筒(6)的最大外径相同或者大于自膨胀胶筒(6)的最大外径。
4.根据权利要求1所述的带有防突保护装置的自膨胀封隔器，其特征在于所述基管 (1)采用API套管或油管；在其上端和下端均加工有外螺纹。
专利摘要本实用新型提供一种带有防突保护装置的自膨胀封隔器，包括基管1、自膨胀胶筒6和限位防突机构。自膨胀胶筒6套在基管1外，其两端分别套装有相对设置的限位防突机构，所述限位防突机构包括限位端环2、防突环5、紧定螺钉3和密封圈4；限位端环2套在基管1外，并通过紧定螺钉3固定，通过密封圈4实现密封；所述防突环5套在基管1外，并安装在限位端环2与自膨胀胶筒6之间；其为预冲孔碗状结构，其大径段碗壁将自膨胀胶筒6的末端包裹住，其内表面与自膨胀胶筒6的末端硫化在一起；小径段碗壁外表面被限位端环2的一端压住，限位端环2的另一端外壁设有圆锥形台阶结构。本实用新型可应用于多种完井方式，结构简单，制造、使用方便。
文档编号E21B33/127GK202176305SQ201120133008
公开日2012年3月28日 申请日期2011年4月29日 优先权日2011年4月29日
发明者刘阳, 杨德锴, 王德国, 郭朝辉, 马兰荣 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院