CN106522871B - 一种裸眼封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种裸眼封隔器，包括内套以及依次串联设置于内套的外壁上的液缸、胶筒和端环。在液缸与内套之间围有环空，在套管和内套的壁上设有能与环空对齐的过流孔，在内套的两端设有可融化挡圈。在内套的两端设有与套管相配合的固定环，在固定环与套管之间设有可融化挡圈。本发明的裸眼封隔器可以保证在套管热膨胀时，封隔器两侧的可融化挡圈融化，套管与内套之间的轴向约束消失，使得两者可以发生相对运动，进而保证封隔器的封隔作用不受影响。

Description

一种裸眼封隔器

技术领域

本发明涉及石油天然气开发技术领域，尤其涉及裸眼分段压裂过程中应用的一种裸眼封隔器。

背景技术

目前，在油气田开发过程中，尤其在直井或水平井的裸眼分段压裂改造过程中，一般采用裸眼封隔器进行分段完井和改造。使用裸眼封隔器可以对油气田的各个产层采取针对性的改造措施，例如，增大用酸强度或增大加砂压裂规模，从而真正实现各产层段均能达到有效解除近井堵塞、沟通储层的目的。

裸眼封隔器作为裸眼完井分段改造工艺中的重要工具之一，主要能起到封隔裸眼储层段的作用。在稠油井中，要采用高温热蒸汽给油层加温，而高温会使井内套管温度同时增加，由于套管很长，因此不能忽略套管的热膨胀现象。然而，现有大多数裸眼封隔器都固定在套管上，坐封后会随套管的热膨胀而与裸眼井壁产生位移，影响封隔效果，甚至会引起封隔失效。同时，由于采油阶段井下不可避免会产生各种问题，需要进行洗井和修井作业，封隔器在坐封状态下会影响套管的上提作业。

因此，需要一种新型的裸眼封隔器以满足深井封隔过程中的使用需求。

发明内容

为了解决上述部分或全部技术问题，本发明一种裸眼封隔器，设置于套管的外壁上，包括内套以及依次串联设置于内套的外壁上的液缸、胶筒和端环。在液缸与内套之间围有环空，在套管和内套的壁上设有能与环空对齐的过流孔，在内套的两端设有可融化挡圈。优选地，在内套的两端设有与套管相配合的固定环，在固定环与套管之间设有可融化挡圈。

在这种情况下，当封隔器进入井内作业时，热采期间向井下注入的高温蒸汽使位于封隔器两侧的挡圈融化，套管与内套之间的轴向约束消失，使得两者可以发生相对运动。套管在井下高温影响下会发生热膨胀现象而产生轴向位移，由于套管与内套之间可进行相对运动，因此，可以保证封隔器与裸眼井壁之间相对静止，进而保证封隔效果。即，可以保证在套管热膨胀时封隔器的封隔作用不受影响。

进一步地，在胶筒的内壁的中部处构造有易膨区。具体地，易膨区包括设置于胶筒上的凹槽和/或开口以及凹槽和/或开口的周围区域。由此，在胶筒的中部形成了薄弱环节，当座封力作用胶筒时，胶筒在中心处首先膨胀，使得胶筒与井壁之间的密封隔封效果更加理想。

进一步地，在胶筒的两侧设有弹簧。由此，省去了外壳上的防突结构，使封隔器外表面等径，可以避免封隔器在回收作业时与裸眼井壁之间产生磕碰，影响套管上提。

进一步地，在端环与内套之间设有卡接件。具体地，卡接件为嵌入内套并凸出其外壁的卡块，在端环的内壁上设有与卡块相配合的卡接凹槽。在端环的上游的套管外壁上设有解封凹槽。在卡块靠近端环的上游处构造有向下游倾斜的斜面。在这种情况下，上提套管时卡块随之上行一段距离，在胶筒挤压作用下陷入解封凹槽内。卡块与端环之间的轴向约束消失，端环沿斜面从卡块中脱离出，并在胶筒的挤压作用下向下运动，胶筒解封。

进一步地，在端环的下游的套管外壁上设有接箍部。由此，当胶筒与裸眼井壁之间的挤压力消失，封隔器单元整体滑落至接箍部位，在上提套管的过程中封隔器随之一起达到井口，实现打捞回收作业。

本发明的优点在于：(1)封隔效果好，由于在胶筒中部设置薄弱环节，在坐封载荷作用下，胶筒与井壁之间的密封封隔效果理想。(2)实现自补偿，井下高温使封隔器两侧挡圈融化，套管与封隔器之间轴向约束消失，两者可发生相对运动。因此可以保证封隔器与裸眼井壁之间相对静止，保证封隔效果。(3)实现封隔器的打捞回收，遇到修井、洗井等情况时，可以通过上提套管来实现封隔器的解封与回收。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1为本发明实施例的裸眼封隔器的结构示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，裸眼封隔器设置于套管15的外壁上，包括与套管15固定连接的内套3以及在内套3的外壁上依次串联设置有液缸7、胶筒10以及端环12。在液缸7与内套3之间围有上游环空和下游环控。在套管15和内套3的壁上设有能与下游环空对齐的过流孔7’，在过流孔7’的两侧设有密封圈8。在上游环控的上端设有防退卡簧6。

为了避免在热采时的高温环境中，封隔器坐封后，套管15在热胀冷缩原理下产生轴向移动而破坏胶筒10的封隔作用。在本发明的一个具体实施例中，将内套3的两端设有与套管15相配合的固定环2，在固定环2与套管15之间设有可融化挡圈1。在这种情况下，当封隔器进入深井作业时，井下高温使位于封隔器两侧的可融化挡圈1融化，套管15与内套3之间的轴向约束消失，使得两者可以发生相对运动。套管15在井下高温影响下会发生热膨胀现象而产生轴向位移，由于套管15与内套3之间可进行相对运动，因此，可以保证封隔器与裸眼井壁之间相对静止，进而保证封隔效果。

在本发明的一个具体实施例中，在胶筒10的内壁的中部处构造有易膨区16。优选地，易膨区16包括设置于胶筒10上的凹槽和/或开口以及凹槽和/或开口的周围区域。优选地，可以在胶筒内径中心部环剥去一个V型槽，形成一定的薄弱环节。在这种情况下，由于在胶筒10的中部形成了一定的薄弱环节，封隔器在井下坐封时，受到井下高温环境的影响以及坐封载荷的作用能够保证胶筒10在中心处的易膨区16附近膨胀，使胶筒10的中心处与井壁紧密接触，进而使胶筒10与井壁之间的密封封隔效果理想。

在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，胶筒10两侧硫化弹簧9，省去了胶筒10外壳的防突结构，使封隔器外表面等径。由此，可以避免封隔器回收作业时与裸眼井壁之间的磕碰，影响套管15的上提。

在本发明的一个具体实施例中，端环12与内套3之间设有卡接件。优选地，卡接件为嵌入内套3中并凸出内套3的外壁的卡块13，在端环12的内壁上设有与卡块13相配合的卡接凹槽(未视出)。在卡块13的上下两端分别设有第一密封圈11和第二密封圈14。在卡块13靠近端环12的上游处构造有向下游倾斜的斜面，以利于封隔器解封过程中卡块13沿斜面滑动脱出卡接凹槽。

在本发明的一个具体实施例中，在端环12的上游的套管15的外壁上设有解封凹槽(未视出)。由此，当上提套管15时卡块13随之上行一段距离，在胶筒10的挤压作用下陷入解封凹槽(未视出)内。卡块13与端环12之间的轴向约束消失，端环12沿斜面从卡块13中脱离出，并在胶筒10的挤压作用下向下运动，胶筒10解封。进一步地，在端环12的下游的套管15的外壁上设有接箍部17。由此，当胶筒10与裸眼井壁之间的挤压力消失，封隔器单元整体滑落至接箍部17位，在上提套管15的过程中封隔器随之一起达到井口，实现打捞回收作业。

下面对本发明的裸眼封隔器的具体使用过程进行说明。

当封隔器与套管15达到预定位置后，向套管15内下入球座与憋压球，然后再向套管15内注入高压液体，开始坐封。高压液体经过过流孔7’进入液缸7与内套3之间的下游环空。当套管15内的高压液体的压力增大到一定程度后会剪断位于液缸7的上端的坐封剪钉4，在坐封剪钉4的两侧设有密封圈5。液缸7在高压液体作用下沿套管15向下运动，挤压胶筒10使其收缩，胶筒10封堵井壁环空。持续憋压一段时间后放压，胶筒10在防退卡簧6的作用下，保持封隔状态，完成坐封。

当坐封结束后，在热采时高温环境中经过一段时间后可融化挡圈1融化，这时套管15与封隔器内套3之间的轴向约束消失，套管15相对于封隔器可以进行轴向自由运动。在深井或超深井中，由于下入的套管15较长，在井下高温影响下套管15会产生很大的轴向变形。由于套管15和封隔器之间可以实现自由轴向运动，这样就避免了因为套管15变形量过大而破坏封隔器的封隔作用，可以实现套管15长度的自补偿。

当遇到修井或洗井等井下操作时，需要将封隔器解封并连同套管15一起提出井口。本发明的方案可以实现封隔器的打捞回收作业。具体过程为：上提套管15时卡块13随之上行一段距离，在胶筒10的挤压作用下陷入解封凹槽(未视出)内。卡块13与端环12之间的轴向约束消失，端环12沿斜面从卡块13中脱离出，并在胶筒10的挤压作用下向下运动，胶筒10解封。胶筒10与裸眼井壁之间的挤压力消失，封隔器单元整体滑落至接箍部17处，在上提套管15的过程中封隔器随之一起到达井口，实现打捞回收。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种裸眼封隔器，设置于套管的外壁上，其特征在于，包括：

内套，与所述套管固定连接；

液缸、胶筒以及端环，依次串联设置于所述内套的外壁上；

在所述液缸与所述内套之间围有环空，在所述套管和内套的壁上设有能与所述环空对齐的过流孔；其中，在所述内套的两端设有可融化挡圈；

在所述端环与所述内套之间设有卡接件；

所述卡接件为嵌入所述内套并凸出所述内套的外壁的卡块，在所述端环的内壁上设有与所述卡块相配合的卡接凹槽；

在所述卡块靠近所述端环的上游处构造有向下游倾斜的斜面；

在所述端环的上游的套管外壁上设有解封凹槽。

2.根据权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于，在所述内套的两端设有与所述套管相配合的固定环，所述可融化挡圈设置在所述固定环与所述套管之间。

3.根据权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于，在所述胶筒的内壁的中部处构造有易膨区。

4.根据权利要求3所述的裸眼封隔器，其特征在于，所述易膨区包括设置于所述胶筒上的凹槽和/或开口以及所述凹槽和/或开口的周围区域。

5.根据权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于，在所述胶筒的两侧设有弹簧。

6.根据权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于，在所述端环的下游的套管外壁上设有接箍部。