CN111749640B - 一种封隔器、封隔器的加工方法以及封隔器的坐封方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封隔器、封隔器的加工方法以及封隔器的坐封方法，其中封隔器的内胶筒上设置有内金属管，内金属管能够对内胶筒起到保护作用，防止支撑骨架膨胀时与内胶筒之间发生摩擦，而且内金属管与内胶筒固定连接，外胶筒与外金属管固定连接，封隔器膨胀时，支撑骨架相对于内金属管和外金属管发生相对位移，但是内金属管与内胶筒以及外胶筒与外金属管之间同步扩张，且内胶筒通过内金属管、外胶筒通过外金属管实现与支撑骨架之间的隔离，保证封隔器在膨胀过程中不会直接与内胶筒和外胶筒接触，从而有效克服了现有技术中封隔器的支撑骨架对内胶筒和外胶筒的摩擦造成内胶筒和外胶筒由于应力集中而发生撕裂的难题，降低了封隔器的坐封失败率。

Description

一种封隔器、封隔器的加工方法以及封隔器的坐封方法

技术领域

本发明涉及油田井下应用技术领域，特别涉及一种封隔器、封隔器的加工方法以及封隔器的坐封方法。

背景技术

在石油开发和钻井完井的井下施工与完井工艺中，封隔器在压裂、注水、堵水、验窜和钻井完井等方面的一种重要的井下工具，封隔器通过胶筒的向外扩张封隔油管与套管之间的环形空间，起到坐封控制，允许气体或者液体通过中心通道，控制流体的流动。

现有技术中，封隔器包括内胶筒、外胶筒和支撑骨架，其中内胶筒套设在中心通道上，外胶筒套设在内胶筒上，支撑骨架位于内胶筒与外胶筒之间。在水力加载膨胀过程中，支撑骨架与内胶筒和外胶筒之间会发生相对运动，导致内胶筒和外胶筒由于应力集中而发生撕裂，坐封失败率高达50％。

因此，如何避免封隔器在坐封过程中内胶筒和外胶筒发生撕裂，以降低封隔器的坐封失败率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种封隔器，以避免封隔器在坐封过程中内胶筒和外胶筒发生撕裂，降低封隔器的坐封失败率。本发明还提供了一种封隔器的加工方法和封隔器的坐封方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种封隔器，包括：

外胶筒；

内接头；

外接头，套设在所述内接头的外壁；

外金属管，所述外金属管上套设所述外胶筒，所述外金属管的端部与所述外接头的内壁连接；

支撑骨架，能够沿自身周向方向伸缩膨胀，位于所述外金属管内且所述外接头的内壁连接；

内胶筒，安装在所述支撑骨架内，所述内胶筒上开设有与所述内胶筒同轴布置的中心孔；

内金属管，所述内金属管套设在所述内胶筒的外壁且位于所述支撑骨架内，所述内金属管和所述内胶筒的端部能够与所述内接头相抵。

优选的，在上述封隔器中，所述内胶筒与所述内金属管硫化连接。

优选的，在上述封隔器中，所述外胶筒与所述外金属管硫化连接。

优选的，在上述封隔器中，所述支撑骨架与所述外接头的内壁焊接连接。

优选的，在上述封隔器中，所述外接头的内壁设置有第一环形凹槽，所述外金属管位于所述第一环形凹槽内且能够与所述第一环形凹槽的槽底相抵；

所述支撑骨架位于所述第一环形凹槽内。

优选的，在上述封隔器中，所述内接头的外壁设置有第二环形凹槽，所述内金属管和所述内胶筒位于所述第二环形凹槽内且能够与所述第二环形凹槽的槽底相抵。

优选的，在上述封隔器中，所述外金属管的厚度大于所述内金属管的厚度。

本方案公开了一种封隔器的加工方法，包括步骤：

套设外胶筒在外金属管上；

套设内胶筒在内金属管上；

硫化连接所述外胶筒和所述外金属管、所述内胶筒和所述内金属管；

在支撑骨架的第一端连接第一外接头；

硫化连接后的所述内胶筒和所述内金属管装入所述支撑骨架；

套设硫化连接后的所述外胶筒和所述外金属管在所述支撑骨架上；

在所述支撑骨架的第二端连接第二外接头；

第一内接头和第二外接头分别装入所述第一外接头和所述第二外接头，压紧硫化后的所述内胶筒和所述内金属管在所述第一内接头与所述第二内接头之间。

本方案公开了一种封隔器的坐封方法，包括步骤：

通过连续油管将封隔器送至井筒的坐封位置，将所述封隔器与压力控制密封装置连接；

通过地面的加压泵对封隔器进行水力加压，当压力达到预设阈值后，所述压力控制密封装置打开泄压，脱离所述连续油管与封隔器。

优选的，在上述封隔器的坐封方法中，还包括检验步骤，所述检验步骤包括：

将所述封隔器的第一端与所述连续油管连接，所述封隔器的第二端与所述压力控制密封装置连接；

通过所述加压泵向封隔器注水，检验所述封隔器的密封性。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的封隔器，在内胶筒上设置有内金属管，内金属管能够对内胶筒起到保护作用，防止支撑骨架膨胀时与内胶筒之间发生摩擦，造成内胶筒损伤，而且内金属管与内胶筒固定连接，外胶筒与外金属管固定连接，封隔器膨胀时，支撑骨架相对于内金属管和外金属管发生相对位移，但是内金属管与内胶筒以及外胶筒与外金属管之间同步扩张，且内胶筒通过内金属管、外胶筒通过外金属管实现与支撑骨架之间的隔离，保证封隔器在膨胀过程中不会直接与内胶筒和外胶筒接触，从而有效克服了现有技术中封隔器的支撑骨架对内胶筒和外胶筒的摩擦造成内胶筒和外胶筒由于应力集中而发生撕裂的难题，降低了封隔器的坐封失败率。

本发明还公开了一种封隔器的加工方法，用于制作上述封隔器。由于封隔器具有上述技术效果，通过封隔器的加工方法制作的封隔器也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

本发明还公开了封隔器的坐封方法，用于安装上述封隔器。由于封隔器具有上述技术效果，通过封隔器的坐封方法安装的封隔器也具有同样的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的封隔器的结构示意图。

其中，

1、外接头，2、外胶筒，3、外金属管，4、支撑骨架，5、内胶筒，6、内金属管，7、内接头。

具体实施方式

本发明公开了一种一种封隔器，以避免封隔器在坐封过程中内胶筒和外胶筒发生撕裂，降低封隔器的坐封失败率。本发明还公开了一种封隔器的加工方法和封隔器的坐封方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种封隔器，请参阅图1。

本方案公开的封隔器包括外胶筒2、外金属管3、内接头7、外接头1、支撑骨架4、内胶筒5和内金属管6。

其中，外接头1套设在内接头7上，外接头1的内壁与内接头7的外壁接触，外接头1用于与支撑骨架4和外金属管3连接，内胶筒5的两端设置有内接头7，压紧内胶筒5在两个内接头7之间。

外胶筒2套设在外金属管3上。在本方案的一个具体实施例中，外胶筒2位于外金属管3的中部，外胶筒2能够与套管接触并挤压。优选的，外金属管3的长度大于外胶筒2的长度。

外金属管3套设在内胶筒5上。在本方案的一个具体实施例中，外金属管3的长度至少等于内胶筒5的长度。内胶筒5上开设有与内胶筒5同轴布置的中心孔，用于供液体或者介质通过。

外金属管3和外胶筒2组成的整体位于支撑骨架4外，且外金属管3套设在支撑骨架4上，内金属管6和内胶筒5组成的整体位于支撑骨架4内，且内金属管6的外壁与支撑骨架4的内壁接触。

在本方案的一个具体实施例中，外胶筒2与外金属管3固定连接，内金属管6与内胶筒5固定连接，实现外胶筒2与外金属管3以及内金属管6与内胶筒5的连接界面在扩张过程中发生相同的位移，不发生开裂。

支撑骨架4为具有多个条状金属片的支撑骨架4，多个条状金属片均匀分布，支撑骨架4的第一端和第二端均与外接头1连接。此处需要说明的是，支撑骨架4第一端与支撑骨架4的第二端相对，具体为支撑骨架4的两个自由端。支撑骨架4能够沿自身周向方向发生伸缩膨胀。本方案中，要求相邻条状金属片之间的宽度不能太大，避免支撑骨架4不能发生弯曲变形。而且，支撑骨架通过内压力作用发生不可完全恢复的变形。

在本方案的一个具体实施例中，外接头1的个数为两个，分别位于支撑骨架4的两端，内接头7的个数也为两个，分别位于内胶筒5的两端，内接头7位于外接头1内，内接头7与外接头1连接。

优选的，内接头和外接头均为金属接头。

具体组装过程如本方案的一个具体实施例中，首先将外胶筒2套设在外金属管3上，然后将内金属管6管套设在外胶筒2上，接着将外胶筒2与外金属管3的组合体以及内金属管6与内胶筒5的组合体分别进行硫化，实现外胶筒2与外金属管3的连接以及内金属管6与内胶筒5的固定连接，接着将支撑骨架4的第一端与一个外接头1连接，接着在外金属管3的内壁涂抹润滑油，并将外胶筒2与外金属管3的组合体自支撑骨架4的第二端套装在支撑骨架4上，接着将内金属管6的外壁涂抹润滑油，并将内金属管6与内胶筒5的组合体自支撑骨架4的第二端装入支撑骨架4内，接着将支撑骨架4的第二端与外接头1连接，最后将内接头7与外接头1配合，将内金属管6与内胶筒5的组合体压紧在两个内接头7之间。

支撑骨架4与内金属管6和内胶筒5的组合体之间的润滑油以及支撑骨架4与外胶筒2和外金属管3的组合体之间的润滑油起到润滑作用，进一步降低对内金属管6和外金属管3的损伤。

本方案中，外胶筒2与外金属管3可以采用硫化连接的方式，也可以采用其他的连接方式，保证外胶筒2与外金属管3在膨胀过程中不发生相对运动，而具体采用哪种连接方式，由本领域技术人员根据实际需要进行选择。

外胶筒2与外金属管3以及内金属管6与内胶筒5硫化连接，使得外胶筒2和内胶筒5具有抗硫化氢腐蚀功能，具有膨胀率增大4倍的高膨胀率。

本方案中，内金属管6与内胶筒5可以采用硫化连接的方式，也可以采用其他的连接方式，保证内金属管6与内胶筒5在膨胀过程中不发生相对运动，而具体采用哪种连接方式，由本领域技术人员根据实际需要进行选择。

在本方案的一个具体实施例中，外接头1与内接头7采用螺纹连接的方式连接。外接头1与内接头7优选采用可拆卸的方式连接，且外接头1与内接头7的连接方式不限于螺纹连接的方式，还可以选用其他的可拆卸连接方式。

在本方案的一个具体实施例中，支撑骨架4与外接头1焊接连接。支撑骨架4与外接头1优先采用固定连接方式，不限于焊接连接的方式，还可以选用其他的连接方式，甚至可以采用可拆卸的连接方式，在此不做具体限定。

本方案公开的封隔器，在内胶筒5上设置有内金属管6，内金属管6能够对内胶筒5起到保护作用，防止支撑骨架4膨胀时与内胶筒5之间发生摩擦，造成内胶筒5损伤，而且内金属管6与内胶筒5固定连接，外胶筒2与外金属管3固定连接，封隔器膨胀时，支撑骨架4相对于内金属管6和外金属管3发生相对位移，但是内金属管6与内胶筒5以及外胶筒2与外金属管3之间同步扩张，且内胶筒5通过内金属管6、外胶筒2通过外金属管3实现与支撑骨架4之间的隔离，保证封隔器在膨胀过程中不会直接与内胶筒5和外胶筒2接触，从而有效克服了现有技术中封隔器的支撑骨架4对内胶筒5和外胶筒2的摩擦造成内胶筒5和外胶筒2由于应力集中而发生撕裂的难题，降低了封隔器的坐封失败率。

通过连续油管将封隔器送至井筒的坐封位置，将封隔器与压力控制密封装置连接；

通过地面的加压泵对封隔器进行水力加压，使内胶筒、内金属管、支撑骨架、外金属管和外胶筒由内到外依次膨胀，外胶筒与套管接触并挤压，起到坐封的作用，当压力达到预设阈值后，压力控制密封装置打开泄压，此时水贯穿封隔器，穿过内胶筒进入井筒，最后脱离连续油管与封隔器，并将连续油管提出井筒。

本方案公开的封隔器，不易发生撕裂破损，延长了封隔器的使用寿命。

在本方案的一个具体实施例中，支撑骨架4直接与外接头1焊接连接；

在本方案的另一个具体实施例中，外接头1的内壁开设有第一环形凹槽，支撑骨架4位于第一环形凹槽内，第一环形凹槽为支撑骨架4提供了安装空间。具体的，支撑骨架4焊接在第一环形凹槽内。

如图1所示，外金属管3也位于第一环形凹槽内，支撑骨架4的长度大于外金属管3的长度，且第一环形凹槽的槽壁为台阶状槽壁，台阶状槽壁的一个台阶面与支撑骨架4连接，且支撑骨架4能够与该台阶面相抵，台阶状槽壁的另一个台阶面与外金属管3连接，且外金属管3能够与台阶面相抵。

如图1所示，第一环形凹槽位于外接头1的端面上。

如图1所示，内接头7的外壁设置有第二环形凹槽，内金属管6和内胶筒5位于第二环形凹槽内，且内金属管6和内胶筒5的端部能够与第二环形凹槽的槽底相抵。

内接头7对内金属管6和内胶筒5的组合体的压紧也可以通过内接头7的端面实现，该实施例中不需要开设第二环形凹槽。

本方案需要在内接头7与内金属管6的接触处预留倒角，防止外金属管3在膨胀过程中出现大的弯曲曲率。

优选的，第一环形凹槽和第二环形凹槽的开设均在出厂时开设，降低封隔器的组装难度。

本方案中，外金属管3的厚度大于内金属管6的厚度，保证封隔器在膨胀扩容后外金属管3不发生开裂。外金属管3的厚度根据扩容要求进行设计，在此不做具体限定。

本方案还公开了一种封隔器的加工方法，包括如下步骤：

套设外胶筒2在外金属管3上；

套设内胶筒5在内金属管6上；

硫化连接外胶筒2和外金属管3、内胶筒5和内金属管6；

在支撑骨架4的第一端连接第一外接头1；

硫化连接后的内胶筒5和内金属管6装入支撑骨架4；

套设硫化连接后的外胶筒2和外金属管3在支撑骨架4上；

在支撑骨架4的第二端连接第二外接头1；

第一内接头7和第二外接头1分别装入第一外接头1和第二外接头1，压紧硫化后的内胶筒5和内金属管6在第一内接头7与第二内接头7之间。

外胶筒2与外金属管3以及内金属管6与内胶筒5硫化连接，使得外胶筒2和内胶筒5具有抗硫化氢腐蚀功能，具有膨胀率增大4倍的高膨胀率。

内金属管6与内胶筒5以及外胶筒2与外金属管3采用硫化连接的方式，保证内金属管6与内胶筒5以及外胶筒2与外金属管3在膨胀过程中不发生相对运动，且内金属管6与内胶筒5以及外胶筒2与外金属管3之间同步扩张，避免封隔器在膨胀过程中内胶筒5和外胶筒2发生撕裂。

而且，内胶筒5通过内金属管6、外胶筒2通过外金属管3实现与支撑骨架4之间的隔离，保证封隔器在膨胀过程中不会直接与内胶筒5和外胶筒2接触，有效克服了内胶筒5和外胶筒2由于应力集中而发生撕裂的难题，降低了封隔器的坐封失败率。

在外胶筒2和外金属管3的组合体与支撑骨架4配合前，可以在支撑骨架4的外壁涂抹润滑油，且在内胶筒5和内金属管6的组合体与支撑骨架4配合前，可以在内金属管6的外壁涂抹润滑油，起到润滑作用，进一步降低对内金属管6和外金属管3的损伤。

本方案还公开了一种封隔器的坐封方法，包括如下步骤：

通过连续油管将封隔器送至井筒的坐封位置，将封隔器与压力控制密封装置连接；

通过地面的加压泵对封隔器进行水力加压，使内胶筒、内金属管、支撑骨架、外金属管和外胶筒由内到外依次膨胀，外胶筒与套管接触并挤压，起到坐封的作用，当压力达到预设阈值后，压力控制密封装置打开泄压，此时水贯穿封隔器，穿过内胶筒进入井筒，最后脱离连续油管与封隔器，并将连续油管提出井筒。

连续油管与封隔器的分离可以通过丢手实现。

本方案公开的封隔器的坐封方法还包括检验步骤，用于检验封隔器的密封性。具体的检验步骤位于上述实施例公开的方法前。

具体的，检验步骤包括：

将封隔器的第一端与连续油管连接，封隔器的第二端与压力控制密封装置连接；

通过加压泵向封隔器注水，检验封隔器的密封性。

在封隔器的密封性满足生产要求时，再进行如下步骤：

通过连续油管将封隔器送至井筒的坐封位置，将封隔器与压力控制密封装置连接；

通过地面的加压泵对封隔器进行水力加压，当压力达到预设阈值后，压力控制密封装置打开泄压，此时水贯穿封隔器，最后脱离连续油管与封隔器。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种封隔器，其特征在于，包括：

外胶筒(2)；

第一内接头、第二内接头；

第一外接头、第二外接头，分别套设在所述第一内接头和所述第二内接头的外壁；

外金属管(3)，所述外金属管(3)上套设所述外胶筒(2)，所述外金属管(3)的两个端部分别与所述第一外接头和第二外接头的内壁连接，所述外胶筒(2)与所述外金属管(3)硫化连接；

支撑骨架(4)，能够沿自身周向方向伸缩膨胀，位于所述外金属管(3)内且与所述第一外接头和所述第二外接头的内壁连接，所述支撑骨架(4)为具有多个条状金属片的支撑骨架，多个条状金属片均匀分布，所述支撑骨架(4)的第一端和第二端分别与第一外接头和第二外接头连接；

内胶筒(5)，安装在所述支撑骨架(4)内，所述内胶筒(5)上开设有与所述内胶筒(5)同轴布置的中心孔；

内金属管(6)，所述内金属管(6)套设在所述内胶筒(5)的外壁且位于所述支撑骨架(4)内，所述内金属管(6)和所述内胶筒(5)的端部能够与所述第一内接头和第二内接头相抵，所述内胶筒(5)与所述内金属管(6)硫化连接；

在内胶筒上设置有内金属管，内金属管能够对内胶筒起到保护作用，防止支撑骨架膨胀时与内胶筒之间发生摩擦，造成内胶筒损伤，而且内金属管与内胶筒固定连接，外胶筒与外金属管固定连接，封隔器膨胀时，支撑骨架相对于内金属管和外金属管发生相对位移，但是内金属管与内胶筒以及外胶筒与外金属管之间同步扩张，且内胶筒通过内金属管、外胶筒通过外金属管实现与支撑骨架之间的隔离，保证封隔器在膨胀过程中不会直接与内胶筒和外胶筒接触，从而有效克服了现有技术中封隔器的支撑骨架对内胶筒和外胶筒的摩擦造成内胶筒和外胶筒由于应力集中而发生撕裂的难题，降低了封隔器的坐封失败率。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述支撑骨架(4)与所述第一外接头和第二外接头的内壁分别焊接连接。

3.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述第一外接头和第二外接头的内壁分别设置有第一环形凹槽，所述外金属管(3)位于所述第一环形凹槽内且能够与所述第一环形凹槽的槽底相抵；

所述支撑骨架(4)位于所述第一环形凹槽内。

4.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述第一内接头和第二内接头的外壁分别设置有第二环形凹槽，所述内金属管(6)和所述内胶筒(5)位于所述第二环形凹槽内且能够与所述第二环形凹槽的槽底相抵。

5.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述外金属管(3)的厚度大于所述内金属管(6)的厚度。

6.一种如权利要求1-5任一项所述封隔器的加工方法，其特征在于，包括步骤：

套设外胶筒(2)在外金属管(3)上；

套设内胶筒(5)在内金属管(6)上；

硫化连接所述外胶筒(2)和所述外金属管(3)、所述内胶筒(5)和所述内金属管(6)；

在支撑骨架(4)的第一端连接第一外接头；

硫化连接后的所述内胶筒(5)和所述内金属管(6)装入所述支撑骨架(4)；

套设硫化连接后的所述外胶筒(2)和所述外金属管(3)在所述支撑骨架(4)上；

在所述支撑骨架(4)的第二端连接第二外接头；

第一内接头和第二内接头分别装入所述第一外接头和所述第二外接头，压紧硫化后的所述内胶筒(5)和所述内金属管(6)在所述第一内接头与所述第二内接头之间。

7.一种如权利要求1-5任一项所述封隔器的坐封方法，其特征在于，包括步骤：

通过连续油管将封隔器送至井筒的坐封位置，将所述封隔器与压力控制密封装置连接；

通过地面的加压泵对封隔器进行水力加压，当压力达到预设阈值后，所述压力控制密封装置打开泄压，脱离所述连续油管与封隔器。

8.根据权利要求7所述的封隔器的坐封方法，其特征在于，还包括检验步骤，所述检验步骤包括：

将所述封隔器的第一端与所述连续油管连接，所述封隔器的第二端与所述压力控制密封装置连接；

通过所述加压泵向封隔器注水，检验所述封隔器的密封性。

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