预座封热敏封隔器的制作方法

本实用新型涉及采油设备技术领域，具体而言，涉及一种预座封热敏封隔器。

背景技术：

现阶段稠油必须降粘后才能进行开采，目前所采用的手段主要有地层注汽利用高温进行降粘，其次是套管内加热降粘与套管内滴入化学药剂进行降粘，但是套管内降粘只适用于微稠油井，这样的降粘方式反应慢、效率低，所以地层注入蒸汽是最好的降粘方式。注汽虽然可以降粘解堵但是长时间的高温高压对井筒、尤其是对套管的损害特别是浅层套管的损害是致命的。在这种情况下套管很容易出现变形扭曲甚至是套破，极易造成井筒事故、甚至是油井的报废，而且对环境及安全也带来极大的隐患，在注汽过程中也会造成蒸汽注入量不足、干度的损失，使原本最好的方式达不到应有的效果。

目前稠油注汽井使用的注汽封隔补偿器及管柱配套的密封工具在使用过程中频繁出现封上套压升高甚至油套平衡现象，这就使油层注汽效果不佳，无法达到施工设计目的。套压升高的现象主要有以下几方面的原因；注汽封隔器失效或密封不良，隔热管丝扣密封不严，套管外部串漏，井口悬挂器漏失等。但是注汽封隔器密封失效及隔热管丝扣密封不严是目前造成套压升高的主要原因。

现在使用的注汽封隔器普遍都是热敏封隔器，利用双金属热敏片遇热变形的原理将封隔器上的高温密封件撑起然后在通过内外受压的方式产生平衡压从而使封隔器密封油套环空。利用热敏片遇热变形来撑起高温密封件从而实现密封的前提条件就是温度，如果温度达不到热敏片变形及高温密封件变软的数值，那么就不会实现密封这时套压就会升高。一旦封上套压升高而利用封下套压与封内压差平衡密封的方式就会失效。

技术实现要素：

针对上述问题中存在的不足之处，本实用新型提供一种采用预座封的形式，利用注汽压力提前密封油套环空进行主动密封，同时借助热力的被动密封，两种不同的密封方式相结合的密封可靠性更高的注汽封隔器。

为实现上述目的，本实用新型提供一种预座封热敏封隔器，包括从下至上依次连接的下接头、中心管和上接头，以及从下而上依次设置在所述中心管上的第一级反向热敏胶碗密封、第二级反向热敏胶碗密封和第三级压缩预座封胶筒密封，所述下接头与所述中心管的下端通过活塞缸连接；

所述第一级反向热敏胶碗密封包括套接在所述中心管上的下壳体，所述下壳体的下端与所述活塞缸连接，所述下壳体的上面套设皮碗胶筒a，所述下壳体和所述皮碗胶筒a之间设置热敏片a，所述皮碗胶筒a和所述热敏片a的上端通过皮碗胶筒座a固定，所述皮碗胶筒a的下端不固定，所述热敏片a的下端通过皮碗挡帽a固定；

所述第二级反向热敏胶碗密封包括套接在所述中心管上的中壳体，所述下壳体的上端与所述中壳体的下端抵接，所述中壳体的上面套设皮碗胶筒b，所述中壳体和所述皮碗胶筒b之间设置热敏片b，所述皮碗胶筒b和所述热敏片b的上端通过皮碗胶筒座b固定，所述皮碗胶筒b的下端不固定，所述热敏片b的下端通过皮碗挡帽b固定；

所述第三级压缩预座封胶筒密封包括套接在所述中心管上的上主体，所述上主体的上端与所述上接头抵接，所述上主体的下端与所述中壳体的上端抵接，所述上主体的上面套设上胶筒，所述中壳体的上端抵接在所述上胶筒的下端，所述上胶筒的下端通过上胶筒座固定，所述上胶筒的上端面与锥体抵接，所述锥体套设在所述上主体的上面，所述锥体与所述上胶筒接触的一端直径小，所述上胶筒的上端面为与所述锥体侧面倾斜度匹配的斜面。

作为本实用新型进一步改进，所述上主体与所述上接头连接处设置调节套，所述调节套套接在所述上主体和所述上接头的上面，所述调节套的下端与所述锥体的上端抵接。

作为本实用新型进一步改进，所述上主体的上半部分和所述中心管之间设置密封结构。

作为本实用新型进一步改进，所述密封结构包括内密封上压环、内密封下挡环和位于所述内密封上压环和所述内密封下挡环之间的内密封环，以及设置在所述内密封上压环和所述上接头之间的内密封压帽。

作为本实用新型进一步改进，所述内密封环包括依次排列的三个密封环。

作为本实用新型进一步改进，所述活塞缸的上端套接在所述下壳体的上面，所述活塞缸的下端伸入到所述下接头内，所述活塞缸的下端设置球座，所述下接头内设置接球板，所述球座和所述接球板之间有空隙。

作为本实用新型进一步改进，所述下接头套接在所述活塞缸的上面，所述下接头的上端设置下接头挡环。

作为本实用新型进一步改进，所述下壳体和所述中壳体的连接处为套接结构，所述下壳体的上端设有凹台，所述中壳体的下端设有与所述凹台匹配的凸台，所述凹台套接在所述凸台上。

作为本实用新型进一步改进，所述中壳体和所述上主体的连接处为套接结构，所述中壳体的上端设有凹台，所述上主体的下端设有与所述凹台匹配的凸台，所述凹台套接在所述凸台上。

作为本实用新型进一步改进，所述皮碗挡帽a套接在所述下壳体的上面，所述皮碗挡帽a与所述皮碗胶筒a的下端面之间有空隙；所述皮碗挡帽b套接在所述中壳体的上面，所述皮碗挡帽b与所述皮碗胶筒b的下端面之间有空隙；皮碗胶筒a和所述皮碗胶筒b的下端面靠近所述中心管的一侧为弧形。

作为本实用新型进一步改进，所述下壳体和所述中壳体的连接处有空隙。

作为本实用新型进一步改进，所述中壳体和所述上主体的连接处有空隙。

作为本实用新型进一步改进，所述活塞缸和所述下壳体的连接处有空隙。

作为本实用新型进一步改进，所述内密封环为由细粉挤压而成的高密度聚四氟乙烯材质。

本实用新型的有益效果为：通过采用三级密封，第一级和第二级为反向热敏胶碗密封，借助热力被动密封，第三级为压缩预座封胶筒密封，借住压力推动主动密封，两种密封方式相结合，使得注气封隔器的密封性能更好，承受的注气压力更高，密封的可靠性和安全性更高。同时，该封隔器没有密封锁紧机构，不需要解封工序，其座封主要依靠活塞、热敏片及注汽压力反噬作用力来实现密封，停止注汽后温度降低，封隔器自动解封恢复原始状态。

附图说明

图1为本实用新型一种预座封热敏封隔器的结构示意图。

图中：1、上接头；2、中心管；3、调节套；4、上主体；5、锥体；6、上胶筒；7、上胶筒座；8、中壳体；9、热敏片a；10、皮碗胶筒座a；11、皮碗胶筒a；12、皮碗挡帽a；13、下壳体；14、活塞缸；15、下接头；16、内密封压帽；17、内密封上压环；18、下接头挡环；19内密封下挡环；20、球座；21、接球板；22、内密封环；23、热敏片b；24、皮碗胶筒座b；25、皮碗胶筒b；26、皮碗挡帽b。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对发明开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明的描述中，所用术语仅用于说明目的，并非旨在限制本公开的范围。术语“包括”和/或“包含”用于指定元件、步骤、操作和/或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他元件、步骤、操作和/或组件的情况。术语“第一”、“第二”等可能用于描述各种元件，不代表顺序，且不对这些元件起限定作用。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个及两个以上。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。结合以下附图，这些和/或其他方面变得显而易见，并且，本领域普通技术人员更容易理解关于本发明实施例的说明。附图仅出于说明的目的用来描绘本公开实施例。本领域技术人员将很容易地从以下说明中认识到，在不背离本公开原理的情况下，可以采用本发明所示结构和方法的替代实施例。

本实用新型实施例所述的一种预座封热敏封隔器，如图1所示，将上接头1所在的一侧用上端表示，下接头15所在的一侧用下端表示。包括从下至上依次连接的下接头15、中心管2和上接头1，以及从下而上依次设置在中心管2上的第一级反向热敏胶碗密封、第二级反向热敏胶碗密封和第三级压缩预座封胶筒密封，下接头15与中心管2的下端通过活塞缸14连接；

第一级反向热敏胶碗密封包括套接在中心管2上的下壳体13，下壳体13的下端与活塞缸14连接，下壳体13的上面套设皮碗胶筒a11，下壳体13和皮碗胶筒a11之间设置热敏片a9，皮碗胶筒a11和热敏片a9的上端通过皮碗胶筒座a10固定，皮碗胶筒a11的下端不固定，热敏片a9的下端通过皮碗挡帽a12固定。皮碗胶筒座a10和皮碗挡帽a12与下壳体13之间均采用丝扣(螺纹)连接。

第二级反向热敏胶碗密封包括套接在中心管2上的中壳体8，下壳体13的上端与中壳体8的下端抵接，中壳体8的上面套设皮碗胶筒b25，中壳体8和皮碗胶筒b25之间设置热敏片b23，皮碗胶筒b25和热敏片b23的上端通过皮碗胶筒座b24固定，皮碗胶筒b25的下端不固定，热敏片b23的下端通过皮碗挡帽b26固定；下壳体13的上端与皮碗挡帽b26抵接。皮碗胶筒座b24和皮碗挡帽b26与中壳体8之间均采用丝扣(螺纹)连接。

第三级压缩预座封胶筒密封包括套接在中心管2上的上主体4，上主体4的上端与上接头1抵接，上主体4的下端与中壳体8的上端抵接，上主体4的上面套设上胶筒6，中壳体8的上端抵接在上胶筒6的下端，所述上胶筒6的下端通过上胶筒座7固定，上胶筒座7与中壳体8采用螺纹连接，上胶筒6的上端面与锥体5抵接，锥体5套设在上主体4的上面，锥体5与上胶筒6接触的一端直径小，上胶筒6的上端面为与锥体5侧面倾斜度匹配的斜面。

活塞缸14的上端套接在下壳体13的上面，活塞缸14和下壳体13之间采用密封接触的方式连接，活塞缸14的下端伸入到下接头15内，活塞缸14的下端设置球座20，下接头15内设置接球板21，球座20和接球板21之间有空隙。活塞缸14可采用液压活塞缸。

一种可选的实施方式，上主体4与上接头1的连接处设置调节套3，调节套3套接在上主体4和上接头1的上面，调节套3的下端与锥体5的上端抵接。调节套3和上接头1采用螺纹连接，调节套3和上主体4之间采用密封接触的方式连接，调节套3可以调节锥体5与上接头1的距离。

一种可选的实施方式，上主体4的上半部分和中心管2之间设置密封结构。其中，密封结构包括沿中心管2径向依次设置的内密封上压环17、内密封下挡环19和位于内密封上压环17和内密封下挡环19之间的内密封环22，以及设置在内密封上压环17和上接头1之间的内密封压帽16。内密封环22包括依次排列的三个密封环。密封装置用于增加上主体4和中心管1之间的密封性。

一种可选的实施方式，下壳体13和中壳体8的连接处为套接结构，下壳体13的上端设有凹台，中壳体8的下端设有与凹台匹配的凸台，下壳体13上的凹台套接在中壳体8的凸台上。中壳体8和上主体4的连接处为套接结构，中壳体8的上端设有凹台，上主体4的下端设有与凹台匹配的凸台，中壳体8的凹台套接在上主体4的凸台上。下壳体13和中壳体8的连接处有空隙，中壳体8和上主体4的连接处有空隙，可选的，在上述两处空隙处均可设置密封环。

一种可选的实施方式，皮碗胶筒a11的下端设置皮碗挡帽a12，皮碗挡帽a12套接在下壳体13的上面，皮碗挡帽a12与皮碗胶筒a11的下端面之间有空隙；皮碗胶筒b25的下端设置皮碗挡帽b26，皮碗挡帽b26套接在中壳体8的上面，皮碗挡帽b26与皮碗胶筒b25的下端面之间有空隙；皮碗胶筒a11和皮碗胶筒b25的下端面靠近所述中心管的一侧为弧形，弧形端面有利于皮碗胶筒张开时与套管的内壁的更好贴合，增加密封性。皮碗挡帽a12的高度(下壳体为参照面)与皮碗胶筒a11的高度平齐或略高于皮碗胶筒a11。同样的，皮碗挡帽b26的高度(中壳体为参照面)与皮碗胶筒b25的高度平齐或略高于皮碗胶筒b25。皮碗挡帽在封隔器下放过程中对皮碗胶筒进行保护，防止皮碗胶筒的下端与套管内壁摩擦而翘起，造成皮碗胶筒的损坏或膨胀。

一种可选的实施方式，下接头15、中心管2、上接头1、下壳体13、中壳体8、上主体4、锥体5、皮碗胶筒座a10、皮碗胶筒座b24、内密封上压环17、内密封下挡环19、皮碗挡帽a12和皮碗挡帽b26均为45#钢材质。内密封环22为由细粉挤压而成的高密度聚四氟乙烯材质，使得密封件的可塑性更强、耐压级别更高和耐温性能更强。

具体使用时：开始时采用投球座封的原理，利用注汽锅炉的开始注汽压力推动活塞缸14，第三级压缩预座封胶筒密封率先座封，在升压的同时温度也会慢慢升高，温度升高的过程中，第一级反向热敏胶碗密封和第二级反向热敏胶碗密封的反向胶碗也会在热敏片遇热产生径向膨胀的作用下使皮碗胶筒a11和皮碗胶筒b25开始膨胀并与套管实现接触密封。当压力达到设计数值时球座20断脱到接球板21当中，此时注汽通道完全打开后正常注汽。

注汽过程中，第三级压缩预座封胶筒密封在注汽压力的作用下始终推动活塞压缩密封，与此同时第一级反向热敏胶碗密封和第二级反向热敏胶碗密封的热敏片遇热产生弓型变形的作用下向下形成两个喇叭口，这时皮碗胶筒在热敏片的的作用下张开并贴合到套管内壁上，形成了一种反向皮碗密封、压力越高密封效果越好，同时反向密封处的注汽上顶压力也会推动活塞继续压缩第三级密封。

使用时还应注意：在运输及搬运过程中要注意保护密封组件，避免撞击磕碰造成密封组件损伤；在施工过程中要控制下放速度，避免急速下放管柱造成反向密封膨胀；封隔器到达设计位置后须停止两小时以上再投球，避免过早投球让井筒内的杂质沉淀后埋住球座，从而导致注汽时打不开注汽通道。

本申请公开的预座封热敏封隔器采用两种不同的密封方式，第一级反向热敏胶碗密封和第二级反向热敏胶碗密封为受热被动密封，第三级压缩预座封胶筒密封为受压主动密封，两种密封方式相互配合。而且该预座封热敏封隔器没有密封锁紧机构，所以不存在需要解封工序，其座封主要依靠活塞、热敏片及注汽压力的反噬作用力来实现密封。一旦停止注汽，温度降低，封隔器会自动解封恢复原始状态。

现有的注汽封隔器承受压力的极限约为15mpa，但是目前有很大一部分特稠油井及地层堵塞比较严重的井在注汽时其注汽压力都会超过这个数值，并且更多的井的注汽压力越来越高。本申请的预座封热敏封隔器耐压级别可达到25mpa左右，耐温级别约为390℃。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。