专利名称：热应力自补偿分段封隔工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油完井作业工具领域的热应力分段封隔工具。
背景技术：
水平井筛管分段完井工艺的 关键在于分段封隔器的胀封工艺与密封效果。目前现场应用的分段封隔器，主要有常规水力充填式管外封隔器、实体压缩式管外封隔器、遇油水自胀封管外封隔器，其使用特点如下(I)常规水力充填式管外封隔器、实体压缩式管外封隔器，需要在作业时通过下内管工具胀封筛管段管外封隔器，工艺复杂。(2)遇油水自胀封管外封隔器完井后会自动完成胶筒膨胀分段封隔，这样就可以在完井管串任一点、任一位置下入多个封隔器，实现分段完井，施工简单，安全可靠。遇油水自膨胀管外封隔器价格昂贵，而且在使用中受井下温度、油水成分的影响较大，胀封效果不好保证。不适宜在稠油热采井及地层流体矿化度较高井内使用。(3)遇热自膨胀管外封隔器依靠注蒸汽温度升高后自身储存的膨胀材料膨胀产生的轴向推力，推动上下密封胶筒变形，封堵了套管与井眼之间的环形空间，使热采管外封隔器的上下井段环形空间完全隔绝，工艺简单可以满足热采分段要求，但即使设计了热应力补偿装置，由于完井管柱受高温蒸汽热应力的影响，封隔器也可能会产生一定轴向移动或损坏，影响分段封隔效果。
发明内容本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种能够在入井注蒸汽后依靠管柱热应力自动完成胶筒膨胀的热应力自补偿分段封隔工具。本实用新型通过以下技术方案实现的一种热应力自补偿分段封隔工具，包括中心管、耐高温胶筒、内管，其特征是内管套在中心管内并与其形成滑动密封配合，内管下端伸出中心管部分带有下螺纹，在中心管下端部通过定压剪钉将其与内管固定，在中心管外部自上而下依次套装上护套、耐高温胶筒、压缩缸体、压缩活塞套和下护套，其中上护套和下护套与中心管固联后并将耐高温胶筒和压缩缸体限定在之间，压缩活塞套置于压缩缸体下部和中心管下部组成的环形空腔内，压缩活塞套下部内周边设有内凸起，与压缩活塞套内凸起对应的中心管开设割缝槽，压缩活塞套的内凸起穿过中心管的割缝槽后与内筒固定，在压缩缸体和中心管对合部设有相互配合的马牙扣。套装在中心管外的耐高温胶筒是由2-8段耐高温胶筒和其间的单向隔环组成，每个单向隔环与中心管的对合部均设有相互配合的马牙扣，压缩活塞套的内凸起和对应的中心管割缝槽为2-5个。中心管上端连接短节和接箍，接箍和内管下螺纹的扣型为偏梯形螺纹，在中心管与内管对合部、中心管与压缩缸体的对合部均设设有“O”型密封圈。[0011]本实用新型所述水平井筛管完井用热应力自补偿分段封隔工具优点在于1)工具采用一体式结构设计，施工技术简单，集管分段封隔与热力补偿作用于一体；2)具有热应力自补偿作用，防止热应力引起的分段封隔器的移位，减少热力补偿器的使用费用；3)依靠注蒸汽热力，实现胀封，不需要下内管或其它方式的胀封作业，节省施工程序，减少了施工风险；4)外径较小，表面光洁，便于施工下入，形成分段封隔，施工简单，安全可靠，从而节省热应力补偿的应用费用；5)采用耐高温密封圈和胶筒，提高了整体完整性及密封可靠性，可适用于热采防砂井。
附图I为热应力自补偿分段封隔工具的结构示意图。图中1.接箍，2.短节，3.中心管，4.上护套，5. O型密封圈，6.耐高温胶筒，7.单向隔环，8.压缩缸体，9.压缩活塞套，10.下护套，11.定压剪钉，12.内管。
具体实施方式
现结合说明书附图对该热应力自补偿分段封隔工具作进一步描述。如图所示，本实用新型所述的热应力自补偿分段封隔工具主要由接箍I、短节2、中心管3、上护套4、O型密封圈5、耐高温胶筒6、单向隔环7、压缩缸体8、压缩活塞套9、下护套10、定压剪钉11、内管短节12组成。内管12套在中心管3内并与其形成滑动密封配合，内管12下端伸出中心管3部分带有下螺纹，在中心管3下端部通过定压剪钉11将其与内管3固定，在中心管3外部自上而下依次套装上护套4、耐高温胶筒6、单向隔环7、耐高温胶筒6、压缩缸体8、压缩活塞套9和下护套10。其中上护套4和下护套10与中心管3螺纹连接固定后并将耐高温胶筒6、单向隔环7和压缩缸体8限定在之间。压缩活塞套9置于压缩缸体8下部和中心管3下部组成的环形空腔内，压缩活塞套9下部内周边设有内凸起，与压缩活塞套内凸起对应的中心管3开设割缝槽，压缩活塞套9的内凸起穿过中心管3的割缝槽后与内筒12固定，在压缩缸体6、单向隔环7和中心管3对合部设有相互配合的马牙扣。中心管3上端连接短节2和接箍1，接箍I和内管12下螺纹的扣型为偏梯形螺纹，在中心管3与内管12对合部、中心管3与压缩缸体8的对合部均设设有“O”型密封圈
5。所有O型密封圈5采用氟橡胶，耐温280°C，耐高温胶筒6采用F4复合材料，耐温300 360°C。定压剪钉11剪断压力可设定150 200KN。本工具工作原理是将该工具连接于完井管柱上，下入至指定位置，当作业注蒸汽后，温度升高，管柱受到轴向压缩热应力，剪短定压销钉，连接筛管的内管相对上移，带动压缩活塞套沿中心管上的割缝槽直行，推动压缩缸体和单向隔环前行，挤压耐高温胶筒，封堵筛管外环形空间，起到分段封隔作用。压缩缸体、单向隔环底端和中心管上部布有相互配合的马牙扣，因此压缩高温胶筒后会形成锁闭，不再回缩解除密封。但当温度回落，管柱轴向缩短，内管短节可以回缩一定的距离(视割缝槽的长度)，此轴向移动可补偿热应力伸缩变形量，将完井管柱内应力值控制在屈服极限范围之内，减少完井管柱受热应力导致的丝扣破坏或筛管变形。
权利要求1.一种热应力自补偿分段封隔工具，包括中心管、耐高温胶筒、内管，其特征是内管套在中心管内并与其形成滑动密封配合，内管下端伸出中心管部分带有下螺纹，在中心管下端部通过定压剪钉将其与内管固定，在中心管外部自上而下依次套装上护套、耐高温胶筒、压缩缸体、压缩活塞套和下护套，其中上护套和下护套与中心管固联后并将耐高温胶筒和压缩缸体限定在之间，压缩活塞套置于压缩缸体下部和中心管下部组成的环形空腔内，压缩活塞套下部内周边设有内凸起，与压缩活塞套内凸起对应的中心管开设割缝槽，压缩活塞套的内凸起穿过中心管的割缝槽后与内筒固定，在压 缩缸体和中心管对合部设有相互配合的马牙扣。
2.如权利要求I所述的热应力自补偿分段封隔工具，其特征是套装在中心管外的耐高温胶筒是由2-8段耐高温胶筒和其间的单向隔环组成，每个单向隔环与中心管的对合部均设有相互配合的马牙扣，压缩活塞套的内凸起和对应的中心管割缝槽为2-5个。
3.如权利要求I或2所述的热应力自补偿分段封隔工具，其特征是中心管上端连接短节和接箍，接箍和内管下螺纹的扣型为偏梯形螺纹，在中心管与内管对合部、中心管与压缩缸体的对合部均设有“O”型密封圈。
专利摘要本实用新型涉及一种热应力自补偿分段封隔工具，包括中心管、耐高温胶筒、内管，内管套在中心管内并与其形成滑动密封配合，在中心管下端部通过定压剪钉将其与内管固定，在中心管外部自上而下依次套装上护套、耐高温胶筒、压缩缸体、压缩活塞套和下护套，压缩活塞套置于压缩缸体下部和中心管下部组成的环形空腔内，与压缩活塞套内凸起对应的中心管开设割缝槽，压缩活塞套的内凸起穿过中心管的割缝槽后与内筒固定，在压缩缸体和中心管对合部设有相互配合的马牙扣。工具采用一体式结构设计，施工技术简单；具有热应力自补偿作用，防止热应力引起的分段封隔器的移位；依靠注蒸汽热力实现胀封，节省施工程序，减少了施工风险。
文档编号E21B33/128GK202788738SQ20122035421
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者彭志刚, 冯德杰, 陶剑, 杨海波, 张海燕, 李伟, 张建国, 肖经纬, 赵勇 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院