专利名称：平衡压差式套管外封隔器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于在油田钻井领域中一种工具，特别是一种平衡压差式套管外封隔器。
背景技术：
套管外封隔器是国内外油田必备的固井工具，对防止固井后套管外喷冒、环空混窜、地层蠕动滑移最终导致套管损坏等问题的发生，起到一定作用，进而提高固井质量、增加油井产量及延长油水井寿命。为了改善工况条件、提高固井泵车使用寿命，采用清水替代钻井液进行固井顶替作业。替压后套管内为清水，而套管外是平均密度为I. 7g/cm3左右的钻井液。若按照深 度为1200m的井计，井底的套管内外压差可达8. 4MPa。根据套管外封隔器下入的深度不同，套管外封隔器承受的内外压差将在4. 5 7. OMPa范围内变化。常规的套管外封隔器的剪销压力一般为16 18MPa。清水替压后附加压差，剪销压力将达21. 5 25MPa，已超过现场允许的压力(20MPa)，无法满足现场施工要求。也就是说，现场可操作的最高压力20MPa无法打开套管外封隔器。虽然当时国内外套管外封隔器已经很成熟，但是所有的套管外封隔器均不具备平衡套管内外压差的功能，限制了套管外封隔器的使用。现有的平衡压差式套管外封隔器，解决了上述难题。在油田使用效果表明套管柱试压合格率为100%，有效地控制了套管外环空混窜。但是在使用过程中，发现还存在以下缺点(1)依靠存在梯度分级的卡簧-马牙环机构实现施工阀的平衡压差功能，安装不方便；(2)依靠卡簧实现锁紧阀的锁紧功能，安装不方便；(3)断裂杆与厚度很薄的内套连接及密封，安装不方便；(4)胶筒部件的支撑环定位依靠扶正环与阀体焊接，组装工艺复杂。
发明内容为了解决背景技术中存在的问题，本实用新型提供一种平衡压差式套管外封隔器，该封隔器安装便捷，有效发挥了套管外封隔器的作用。本实用新型的技术方案是该平衡压差式套管外封隔器，包括接箍，接箍上端连接护丝，接箍下端连接提升短节，所述的提升短节下端连接阀体，阀体壁上的通孔内由外向内依次设有盖板、阀环体及断裂杆，断裂杆延伸至阀体内，阀体的阀孔内设有施工阀、锁紧阀及限压阀，阀体外壁沿周向上均匀分布有扶正块，阀体下端连接有中心管，中心管下端连接有胶筒接箍及短节，中心管外壁套有胶筒，胶筒两端分别嵌进胶筒接头上的燕尾槽中，胶筒上下端外壁分别套有支撑环，支撑环卡在胶筒接头的台肩上。本实用新型具有如下有益效果(I)保证套管外环空的密封性，提高固井质量，解决影响套管外环空的密封性的问题；(2)杜绝或减少水泥浆对产层的污染，提高油气井产量；(3)预防或延缓套管损坏，延长油水气井的寿命，提高油气井产量，降低开发成本；(4)结构简单，密封可靠，承压能力高，耐高温、对裸眼井径要求不高；(5)可用任何密度介质进行打开、坐封；(6)异常情况下锁紧密封可靠；(7)大井径中环空封隔效果强。[0007]
附图I是本实用新型的结构示意图；附图2是附图I中施工阀、锁紧阀及限压阀的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明如图I及图2所示，该平衡压差式套管外封隔器包括接箍2，接箍2上端连接护丝1，接箍2下端连接提升短节3，所述的提升短节3下端连接阀体4，阀体4壁上的通孔内由外向内依次设有盖板39、阀环体38及断裂杆5，断裂杆5延伸至阀体4内，阀体4的阀孔内设有施工阀、锁紧阀及限压阀，阀体4外壁沿周向上均匀分布有扶正块6，阀体4下端连接有中心管9，中心管9下端连接有胶筒接箍11及短节12，中心管9外壁套有胶筒8，胶筒8两端分别嵌进胶筒接头40上的燕尾槽中，胶筒8上下端外壁分别套有支撑环7，支撑环7卡在胶筒接头40的台肩上。依靠胶筒8端部胶筒接头43的台肩限制支撑环7向胶筒方向移动，不但组装简便，而且杜绝了密封件受高温焊接影响。施工阀阀孔下部外壁开有一槽，槽内装有外壁开进液孔的弹簧套23 ;弹簧套23内装有弹簧22，上部装有带孔的弹簧座21，槽用盖板盖封后与阀环体38外壁焊接；施工阀中的阀芯19装入阀孔，将阀芯19最下部顶到弹簧座21上，阀芯19的下部有两个密封圈20，在阀环体38的外壁对应阀芯19两个密封圈之间开有流道，流道用盖板盖封后与阀环体38外壁焊接；阀芯19上端安装有弹簧18、单流阀芯17、单流阀座15，单流阀座15下端套有密封圈16，单流阀座15上端通过施工阀销钉13与施工阀压帽14连接，施工阀压帽14与施工阀阀孔的上部通过螺纹连接。施工阀采用弹簧储能-单流阀定位的结构，不但组装便捷，而且还具备了无梯度、无级地平衡管内外静液柱压差的功能，任何密度介质固井替压，提高了打开压力精度。锁紧阀阀孔下端的关闭阀芯26套有密封圈24和弹簧25，关闭阀芯26的上端安装有开启阀芯27，开启阀芯27上装有密封圈28，开启阀芯27上端套有剪销帽29，剪销帽29通过锁紧阀销钉31与锁紧阀压帽30连接，锁紧阀压帽30与锁紧阀阀孔的上部通过螺纹连接。锁紧阀采用开关双芯式的锁紧方式，不但组装便捷，而且还提高了锁紧的可靠性，从而确保了套管试压合格。异常情况下锁紧密封可靠。限压阀阀孔内设有限压阀芯32，限压阀芯32与阀孔内壁接触面之间设有密封圈33，限压阀芯32上方设有剪销帽34，剪销帽34通过限压阀销钉36与限压阀压帽35连接，限压阀压帽35与限压阀阀孔的上部通过螺纹连接。断裂杆5上套有密封圈37与阀环体38密封连接，其外焊接盖板39。断裂杆连接方便、密封压力分等级提高。断裂杆与较厚的阀环主体连接及密封，安装方便；胶筒8内部设有帘布41，胶筒8两端嵌进胶筒接头43上的燕尾槽中，并通过绳索42与胶筒接头40缠绕连接。采用燕尾槽式胶筒接头及加长型支撑环，胶筒环空密封压力>30MPa (胶筒外径180mm、膨胀到井径253mm)。胶筒8两侧的胶筒接头40通过螺栓10分别与阀体4及胶筒接箍11连接。使用时，将新型平衡压差式套管外封隔器与套管连接，下入井内预定位置。注完水泥浆后，顶替胶塞经过新型平衡压差式套管外封隔器，将其阀座4处的断裂杆5撞断，露出进液孔。此后，施工阀一直处于动态平衡状态，即确保施工阀内外静液柱压力平衡，从而使施工阀销钉13的压力环境与地面相同。碰压并常规试压后，继续升压，以地面所测试的剪销压力打开施工阀。高压液体经过施工阀作用到锁紧阀开启阀芯27，剪断锁紧阀销钉31，通道打开，高压液体经过常开式限压阀进入胶筒8，使胶筒8膨胀并贴挤井壁。当胶筒8内压力达到某一限定值时，限压阀销钉36剪断，限压阀阀芯32将进入胶筒8的通道关闭。至此，新型平衡压差式套管外封隔器完成坐封，套管外环空被胶筒8可靠封隔。泄压后或在胶筒8失效情况下，锁紧阀关闭阀芯26在弹簧25作用下自动关闭进入胶筒8 的通道，确保套管柱试压合格。
权利要求1.一种平衡压差式套管外封隔器，包括接箍(2)，接箍(2)上端连接护丝(1)，接箍(2)下端连接提升短节(3)，其特征在于所述的提升短节(3)下端连接阀体(4)，阀体(4)壁上的通孔内由外向内依次设有盖板(39)、阀环体(38)及断裂杆(5)，断裂杆(5)延伸至阀体(4)内，阀体(4)的阀孔内设有施工阀、锁紧阀及限压阀，阀体(4)外壁沿周向上均匀分布有扶正块(6)，阀体(4)下端连接有中心管(9)，中心管(9)下端连接有胶筒接箍(11)及短节(12)，中心管(9)外壁套有胶筒(8)，胶筒(8)两端分别嵌进胶筒接头(40)上的燕尾槽中，胶筒(8)上下端外壁分别套有支撑环(7)，支撑环(7)卡在胶筒接头(40)的台肩上。
2.根据权利要求I所述的平衡压差式套管外封隔器，其特征在于施工阀阀孔下部外壁开有一槽，槽内装有外壁开进液孔的弹簧套(23);弹簧套(23)内装有弹簧(22)，上部装有带孔的弹簧座(21)，槽用盖板盖封后与阀环体(38)外壁焊接；施工阀中的阀芯(19)装入阀孔，将阀芯(19)最下部顶到弹簧座(21)上，阀芯(19)的下部有两个密封圈(20)，在阀环体(38)的外壁对应阀芯(19)两个密封圈之间开有流道，流道用盖板盖封后与阀环体 (38)外壁焊接；阀芯(19)上端安装有弹簧(18)、单流阀芯(17)、单流阀座(15)，单流阀座(15)下端套有密封圈(16)，单流阀座(15)上端通过施工阀销钉(13)与施工阀压帽(14)连接，施工阀压帽(14)与施工阀阀孔的上部通过螺纹连接。
3.根据权利要求I所述的平衡压差式套管外封隔器，其特征在于锁紧阀阀孔下端的关闭阀芯(26 )套有密封圈(24)和弹簧(25 )，关闭阀芯(26 )的上端安装有开启阀芯(27 )，开启阀芯(27)上装有密封圈(28)，开启阀芯(27)上端套有剪销帽(29)，剪销帽(29)通过锁紧阀销钉(31)与锁紧阀压帽(30)连接，锁紧阀压帽(30)与锁紧阀阀孔的上部通过螺纹连接。
4.根据权利要求I所述的平衡压差式套管外封隔器，其特征在于限压阀阀孔内设有限压阀芯(32)，限压阀芯(32)与阀孔内壁接触面之间设有密封圈(33)，限压阀芯(32)上方设有剪销帽(34)，剪销帽(34)通过限压阀销钉(36)与限压阀压帽(35)连接，限压阀压帽(35)与限压阀阀孔的上部通过螺纹连接。
5.根据权利要求I所述的平衡压差式套管外封隔器，其特征在于断裂杆(5)上套有密封圈(37)与阀环体(38)密封连接，其外焊接盖板(39)。
6.根据权利要求I所述的平衡压差式套管外封隔器，其特征在于胶筒(8)内部设有帘布(41)，胶筒(8 )两端嵌进胶筒接头(43 )上的燕尾槽中，并通过绳索(42 )与胶筒接头(40 )缠绕连接。
7.根据权利要求I所述的平衡压差式套管外封隔器，其特征在于胶筒(8)两侧的胶筒接头(40)通过螺栓(10)分别与阀体(4)及胶筒接箍(11)连接。
专利摘要一种平衡压差式套管外封隔器。该平衡压差式套管外封隔器，包括接箍，接箍上端连接护丝，接箍下端连接提升短节，所述的提升短节下端连接阀体，阀体壁上的通孔内由外向内依次设有盖板、阀环体及断裂杆，断裂杆延伸至阀体内，阀体的阀孔内设有施工阀、锁紧阀及限压阀，阀体外壁沿周向上均匀分布有扶正块，阀体下端连接有中心管，中心管下端连接有胶筒接箍及短节，中心管外壁套有胶筒，胶筒两端分别嵌进胶筒接头上的燕尾槽中，胶筒上下端外壁分别套有支撑环，支撑环卡在胶筒接头的台肩上。该封隔器安装便捷，有效发挥了套管外封隔器的作用。
文档编号E21B43/12GK202707015SQ20122018670
公开日2013年1月30日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者刘玉民, 杨智光, 许国林, 韩海生 申请人:中国石油天然气集团公司, 大庆石油管理局