膨胀管封隔器的制作方法

本实用新型涉及石油天然气钻井技术领域，特别涉及一种膨胀管封隔器。

背景技术：

随着石油开采的进行，在油井生产到一定阶段后，产能和渗透率降低，为了提高井的产量，通常采用压裂的方法进行增产作业，压裂的压力越高，压裂后地层产生缝隙越大、越深，提高产量的效果越明显。因为油井分为很多产层，为了不干扰其他产层的作业施工，所以一般在压裂时通常采用分层压裂方法，用封隔器将需要压裂的产层进行封隔。这样不会干扰其他产层的作业和施工。具体的作业步骤是先将封隔器随管柱下放到指定位置，然后进行封隔器的封隔，将需要压裂的产层进行封隔，然后进行压裂。现在普遍使用的封隔器主要有：遇油遇水封隔器和机械式封隔器。

遇油遇水封隔器采用特殊橡胶结构，在遇油或遇水情况下会膨胀，将管壁封隔起到阻隔作用。但是整个过程时间较长，且无法对高压进行有效阻隔。

机械式封隔器，是通过机械作用，推动橡胶部件产生变形，进行封隔，这种结构靠机械动作和橡胶的变形，一旦动作不到位非常容易失效，对整个井的生产产生影响。

而现在为了获得更高的产能，压裂的压力也越来越高，压裂的作业间隔时间越来越短，这就要求封隔器要具有较高的抗外压能力和能够快速封隔地层的能力。但是，现在普遍采用的封隔器就无法满足上述作业需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种能够抗高外压并能快速封隔地层的膨胀管封隔器。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种膨胀管封隔器，其包括：

衬管，其管壁上开设有贯通孔；

膨胀管，其能沿所述衬管的轴向移动的套设在所述衬管的外部，所述膨胀管为金属管，所述膨胀管的两端分别与所述衬管密封连接，且所述膨胀管与所述衬管之间形成膨胀环空，所述膨胀环空与所述贯通孔相连通；

限位组件，其包括套设在所述衬管上的第一限位件和第二限位件，且所述第一限位件和所述第二限位件均能拆装的与所述衬管相接，所述膨胀管的两端能分别抵靠于所述第一限位件和所述第二限位件上；

憋压短节，其能拆装的连接于所述衬管的下端，所述憋压短节具有连通所述衬管的轴向通道，且所述轴向通道内设有供憋压球坐封的坐封部。

如上所述的膨胀管封隔器，其中，所述膨胀管的两端分别连接有管固定块，所述管固定块能沿所述衬管的轴向移动的套设在所述衬管的外部，且所述管固定块与所述衬管之间设有第一密封圈。

如上所述的膨胀管封隔器，其中，所述膨胀管与所述管固定块通过螺纹连接，且所述管固定块与所述膨胀管之间设有第二密封圈。

如上所述的膨胀管封隔器，其中，所述第一限位件为接箍，所述接箍设有内螺纹，所述衬管的上部外周面设有外螺纹，通过所述内螺纹与所外螺的旋接配合，所述接箍与所述衬管相接。

如上所述的膨胀管封隔器，其中，所述衬管能通过所述接箍与油管相接。

如上所述的膨胀管封隔器，其中，所述第二限位件包括：

锚固外壳，其套设于所述衬管外部，所述锚固外壳的内部设有容置腔，所述容置腔的内壁面为扩径锥面，所述锚固外壳背向所述膨胀管的一端开设有与所述容置腔相连通的螺纹孔，所述螺纹孔内旋接有螺栓；

锚固环，其设置于所述容置腔内，所述锚固环的外周面呈与所述容置腔的内壁面相适配的锥面，通过所述螺栓与所述螺纹孔的旋接配合，所述螺栓能推动所述锚固环移动，所述锚固环的移动能夹紧所述衬管。

如上所述的膨胀管封隔器，其中，所述坐封部为所述轴向通道的下端面沿周向向内收缩形成的具有中心孔的止挡环，所述止挡环的内径小于所述憋压球的直径。

如上所述的膨胀管封隔器，其中，所述轴向通道的底部呈上宽下窄的漏斗状，所述轴向通道的底部直径小于所述憋压球的直径，所述坐封部形成于所述轴向通道的底部。

如上所述的膨胀管封隔器，其中，所述衬管的管壁上沿径向开设有多个所述贯通孔。

如上所述的膨胀管封隔器，其中，多个所述贯通孔等间隔设置。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型提供的膨胀管封隔器，通过憋压球坐封憋压短节，使得液体或气体直接通入膨胀环空，使膨胀环空内的压力持续升高，膨胀管开始膨胀封隔地层，不需用膨胀锥或者机械动作，简单方便，实现了快速封隔地层；

本实用新型提供的膨胀管封隔器，膨胀管采用金属管，使得膨胀管封隔器具有可抗高外压的优点；

本实用新型提供的膨胀管封隔器，通过设置第一限位件和第二限位件，能够有效防止膨胀管在下入过程中或者未膨胀前窜动。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型的膨胀管封隔器的剖视结构示意图；

图2是图1中A部放大结构示意图；

图3是图1所示的膨胀管封隔器中第二限位件的结构示意图；

图4是图1所示的膨胀管封隔器的使用状态结构示意图。

附图标号说明：

1、衬管；11、贯通孔；2、膨胀管；21、膨胀环空；3、憋压短节；31、坐封部；32、憋压球；4、管固定块；5、第一密封圈；6、第二密封圈；7、接箍；8、第二限位件；81、锚固外壳；812、容置腔；813、螺纹孔；82、螺栓；83、锚固环；100、油管；200、地层。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种膨胀管封隔器，其包括衬管1、膨胀管2、限位组件和憋压短节3，其中，衬管1的管壁上开设有贯通孔11；膨胀管2能沿衬管1的轴向移动的套设在衬管1的外部，膨胀管2为金属管，膨胀管2的两端分别与衬管1密封连接，且膨胀管2与衬管1之间形成膨胀环空21，膨胀环空21与贯通孔11相连通，进入衬管1内的液体或气体能通过贯通孔11进入膨胀环空21，由于膨胀管2的两端与衬管1密封连接，使得液体或气体不会流出膨胀环空21，液体或气体不断流入膨胀环空21将膨胀管2胀开实现封隔地层200，与橡胶管相比，金属管具有较好的抗压性能，能够有效提升膨胀管封隔器的抗外压性能，与传统的遇油遇水封隔器相比，金属管的膨胀时间短，加快了封隔地层速度，优选的，膨胀管2采用不锈钢或者低碳钢制成；限位组件包括套设在衬管1上的第一限位件和第二限位件8，且第一限位件和第二限位件8均能拆装的与衬管1相接，膨胀管2的两端能分别抵靠于第一限位件和第二限位件8上，由于膨胀管2为金属管，其膨胀后长度会减少，即膨胀管2会沿衬管1的轴向收缩，第一限位件和第二限位件8的设置，既能够避免膨胀管封隔器工作时的偏移，又能够避免膨胀管2在下放或者上提过程中沿衬管1移动，造成封隔地层200位置偏移或者从衬管1上脱落等情况发生，从而保证了膨胀管封隔器封隔地层200的准确性；憋压短节3能拆装的连接于衬管1的下端，憋压短节3可以通过接箍与衬管1相接，也可以直接旋接于衬管1的下端，憋压短节3具有连通衬管1的轴向通道，且轴向通道内设有供憋压球32坐封的坐封部31，即憋压球32能与坐封部31密封配合，通过憋压球32与坐封部31的密封配合，使得液体或气体不能通过轴向通道继续向下流动，存储于衬管1内的液体或气体只能通过贯通孔11进入膨胀环空21，从而实现封隔地层200，优选的，憋压短节3和憋压球32均采用可钻材料制成，例如硬铝材料或者铜材料制成，以使得在需要继续钻井时，可进行钻井作业。

具体的，如图1和图4所示，在使用时，将膨胀管封隔器与油管100相接并随油管100下入到井内，待膨胀管封隔器下入到封隔位置之后，从井口投入憋压球32，憋压球32经由衬管1进入憋压短节3内并与坐封部31密封连接，使得膨胀管封隔器的底部被封堵，由于钻机的泥浆泵不断的向管柱内注入液体，膨胀管封隔器开始憋压，衬管1内的液体会经由贯通孔11流入膨胀环空21，随着液体的不断注入，膨胀环空21内的压力持续升高，膨胀管2开始膨胀，当压力达到预设值时，通过控制钻机的泥浆泵，使膨胀环空21内压力不在继续增加，膨胀环空21内的压力保持在预设值一段时间，以保证高压地层200成功进行封隔，之后，通过控制钻机的泥浆泵，使膨胀环空21开始泄压，完成整个地层200的封隔。

需要说明的是，控制钻机的泥浆泵加压或泄压的工作过程属于现有技术，在此不再赘述，也可以向膨胀管封隔器内通入气体，使膨胀环空21内的压力持续升高，膨胀管2开始膨胀。

进一步，为了提高气体或者液体进入膨胀环空21的效率，衬管1的管壁上沿径向开设有多个贯通孔11，使得气体或者液体能够更快速的充满膨胀环空21，进而使得膨胀管2能够更快速膨胀封隔地层200。

再进一步，多个贯通孔11等间隔设置，优选的，在衬管1的管壁上设有两圈平行的贯通孔11，每圈设有三个贯通孔11，即同一圈上相邻的两贯通孔11之间的夹角呈120度，以使得液体或气体能够均匀的充满膨胀环空21。

本实用新型提供的膨胀管封隔器，通过憋压球32坐封憋压短节3，使得液体或气体直接通入膨胀环空21，使膨胀环空21内的压力持续升高，膨胀管2开始膨胀封隔地层200，不需用膨胀锥或者机械动作，简单方便，实现了快速封隔地层200，且膨胀管2采用金属管，使得膨胀管封隔器具有可抗高外压的优点。

在本实用新型的一种实施方式中，如图1所示，膨胀管2的两端分别连接有管固定块4，管固定块4能沿衬管1的轴向移动的套设在衬管1的外部，即膨胀管2通过管固定块4与衬管1连接，且管固定块4与衬管1之间设有第一密封圈5，即膨胀管2通过管固定块4和第一密封圈5与衬管1密封连接，优选的，第一密封圈5设置于贯通孔11的上方，通过第一密封圈5对管固定块4与衬管1之间的缝隙进行密封，使得管固定块4随膨胀管2相对衬管1移动时，也能确保管固定块4与衬管1之间始终密封连接，从而保证了膨胀环空21的密封性。

进一步，膨胀管2与管固定块4通过螺纹连接，螺纹连接简单方便，且管固定块4与膨胀管2之间设有第二密封圈6，通过第一密封圈5对管固定块4与膨胀管2的连接处进行密封，使得管固定块4与膨胀管2之间始终密封连接，从而进一步保证了膨胀环空21的密封性。

当然，膨胀管2也可以与管固定块4焊接成一体，或者管固定块4通过固定销与膨胀管2相连接。

在本实用新型的一种实施方式中，如图1所示，第一限位件为接箍7，接箍7设有内螺纹，衬管1的上部外周面设有外螺纹，通过内螺纹与所外螺的旋接配合，接箍7与衬管1相接，连接于膨胀管2上端的管固定件的顶面顶抵于接箍7的底面，在上提膨胀管封隔器时，通过接箍7限制膨胀管2的上移，使得膨胀管封隔器能够顺利的上提，并且，在膨胀管2膨胀时，接箍7也能限制膨胀管2移动，从而使得膨胀管封隔器能够顺利的封隔地层200。

进一步，衬管1能通过接箍7与油管100相接，从而使得膨胀管封隔器与油管100之间的连接简单方便。

在本实用新型的一种实施方式中，如图1和图3所示，第二限位件8包括锚固外壳81和锚固环83，其中，锚固外壳81套设于衬管1外部，锚固外壳81的内部设有容置腔812，容置腔812的内壁面为扩径锥面，锚固外壳81背向膨胀管2的一端开设有与容置腔812相连通的螺纹孔813，螺纹孔813内旋接有螺栓82；锚固环83设置于容置腔812内，锚固环83的外周面呈与容置腔812的内壁面相适配的锥面，通过螺栓82与螺纹孔813的旋接配合，螺栓82能推动锚固环83移动，锚固环83的移动能夹紧衬管1，具体来说，旋动螺栓82，使螺栓82不断旋入螺纹孔813顶抵锚固环83朝向膨胀管2移动，此时，由于容置腔812的内壁面越靠近膨胀管2越小，锚固环83会在容置腔812的内壁面的作用下收缩而紧紧的夹住衬管1，通过调整螺栓82旋入螺纹孔813的长度，能调整锚固外壳81夹紧衬管1的程度。

此外，由于第一限位件为接箍7，接箍7与衬管1螺接，导致接箍7的移动范围较小，而由锚固外壳81和锚固环83形成的第二限位件8，是通过锚固环83受锚固外壳81的内壁面的限制而紧紧夹住衬管1，以实现第二限位件8与衬管1之间的连接，从而使得第二限位件8的位置能够根据膨胀管2的长度随意调整，进而膨胀管封隔器的装配更加简单方便。

进一步，为了便于螺栓82顶推锚固环83，锚固环83的外周面呈梭形，即锚固环83的上部外周面呈扩径锥面，锚固环83的下部外周面呈缩径锥面，使得螺栓82能够顺利的顶抵锚固环83的下部外周面。

当然，第一限位件和第二限位件8的结构也可以互换，即第一限位件为包括锚固外壳81和锚固环83的结构，第二限位件8为接箍7，或者第一限位件和第二限位件8均为接箍7，或者第一限位件和第二限位件8均为包括锚固外壳81和锚固环83的结构。

在本实用新型的一种实施方式中，坐封部31为轴向通道的下端面沿周向向内收缩形成的具有中心孔的止挡环，止挡环的内径小于憋压球32的直径，憋压球32能够与止挡环密封连接，从而将膨胀管封隔器的底端封堵。

在本实用新型的另一种实施方式中，轴向通道的底部呈上宽下窄的漏斗状，轴向通道的底部直径小于憋压球32的直径，坐封部31形成于轴向通道的底部，憋压球32能够在轴向通道的导向作用下坐封于轴向通道的底部，从而将膨胀管封隔器的底端封堵。

下面结合附图具体说明本实用新型提供的膨胀管封隔器的组装过程以及使用过程：

如图1所示，将两端螺接有管固定块4的膨胀管2套设于衬管1外部，同时使衬管1上的贯通孔11与膨胀环空21相连通，并在管固定块4与衬管1之间设置第一密封圈5，膨胀管2与管固定块4之间设置第二密封圈6，以确保膨胀环空21的密封性，再将接箍7螺接于衬管1的上端，并使膨胀管2的上端的管固定块4顶抵于接箍7的底面，将内设有锚固环83的锚固外壳81套设于衬管1上，并使锚固外壳81的顶面顶抵于膨胀管2的下端的管固定块4的底面，然后将螺栓82旋入螺纹孔813，使螺栓82顶推固定环朝向膨胀管2移动，直至锚固环83在容置腔812的内壁面的作用下收缩而紧紧的夹住衬管1，之后，将憋压短节3连接于衬管1的下端，至此完成膨胀管封隔器的组装；

如图4所示，在使用时，膨胀管封隔器通过接箍7与油管100相接并随油管100下入到井内，待膨胀管封隔器下入到封隔位置之后，从井口投入憋压球32，憋压球32经由衬管1进入憋压短节3内并与形成于轴向通道的底部的坐封部31密封连接，使得膨胀管封隔器的底部被封堵，由于钻机的泥浆泵不断的向管柱内注入液体，膨胀管封隔器开始憋压，衬管1内的液体会经由多个贯通孔11流入膨胀环空21，随着液体的不断注入，膨胀环空21内的压力持续升高，膨胀管2开始膨胀，当压力达到预设值时，通过控制钻机的泥浆泵，使膨胀环空21内压力不在继续增加，膨胀环空21内的压力保持在预设值一段时间，以保证高压地层200成功进行封隔，之后，通过控制钻机的泥浆泵，使膨胀环空21开始泄压，完成整个地层200的封隔。

综上所述，本实用新型提供的膨胀管封隔器，通过憋压球坐封憋压短节，使得液体或气体直接通入膨胀环空，使膨胀环空内的压力持续升高，膨胀管开始膨胀封隔地层，不需用膨胀锥或者机械动作，简单方便，实现了快速封隔地层；

本实用新型提供的膨胀管封隔器，膨胀管采用金属管，使得膨胀管封隔器具有可抗高外压的优点；

本实用新型提供的膨胀管封隔器，通过设置第一限位件和第二限位件，能够有效防止膨胀管在下入过程中或者未膨胀前窜动。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。