CN108361000B - 超深井分层注水用裸眼封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超深井分层注水用裸眼封隔器，包括中心管、上接头和下接头，所述上接头连接于所述中心管的第一端的端头上，所述下接头连接于所述中心管的第二端的端头上，所述下接头的最大外径尺寸为该封隔器的最大外径尺寸，并且，所述下接头的前端具有入井导向结构，该导向结构用于对该封隔器下入油气井时进行导向。该超深井分层注水用裸眼封隔器使用方便高效，可避免入井时提前坐封且容易起出，对裸眼段的不规则形状适应性强，并可实现对油井的高效分层注水。

Description

超深井分层注水用裸眼封隔器

技术领域

本发明涉及石油开采设备技术领域，尤其涉及一种超深井分层注水用裸眼封隔器。

背景技术

塔河油田奥陶系油藏不同于东部砂岩注水开发油藏，具有“一深三高一不同”的特点，即埋藏深、温度高、原油粘度高、地层水矿化度高、储层类型为缝洞型碳酸盐岩储层。油层中深5500±m，地层温度130℃，原始地层压力为60Mpa，原始地层压力系数为1.12。该类型油藏一般采用裸眼完井，在进行分层注水试验过程中，对主要工具封隔器要求较高，需要具有耐温高、承压高、密封性强、坐封可靠，停注不解封等特点。

前期塔河油田进行过2井次分层注水现场试验，采用常规型K341封隔器，该型K341封隔器对粗糙、不规则的裸眼井壁适应性不强、下井过程中损坏、下入过程中受井底负压或下井过程液击胶筒提前扩张，刮坏胶筒，均反映出封隔器的综合性能不够可靠。在7"套管中工作压力可达到35MPa，但在灰岩性质的裸眼井段大大降低(≤10MPa)。造成油田注水井不能有效注水，达不到油田高效注水开发的要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够实现对油井高效注水的超深井分层注水用裸眼封隔器，以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明，提供一种超深井分层注水用裸眼封隔器，包括中心管、上接头和下接头，所述上接头连接于所述中心管的第一端的端头上，所述下接头连接于所述中心管的第二端的端头上，所述下接头的最大外径尺寸为该封隔器的最大外径尺寸，

并且，所述下接头的前端具有入井导向结构，该导向结构用于对该封隔器下入油气井时进行导向。

优选地，还包括胶筒，胶筒套设于所述中心管的第二端，

其中，所述胶筒上设有多根钢带，多根钢带之间在胶筒的轴向方向上间断设置，所述胶筒与所述中心管之间形成环形空腔。

优选地，还包括连接外筒、坐封阀活塞、坐封单向阀和胶筒上外筒，所述连接外筒的第一端与所述上接头可解封连接，

所述连接外筒的第二端设有环形槽，所述环形槽与所述中心管的外周壁之间形成用于容纳所述坐封阀活塞的环形活塞腔，所述坐封阀活塞可滑动设于所述环形活塞腔内，

所述坐封单向阀套设并固定于所述中心管上，所述连接外筒的第二端套设并连接于所述坐封单向阀的第一端的外部，所述胶筒上外筒的第一端套设并连接于所述坐封单向阀的第二端，其中，所述中心管上开设有坐封进液孔，所述中心管的内腔与所述环形活塞腔之间经所述坐封进液孔连通，

所述坐封阀活塞的内壁上开设有连通槽，所述连通槽自所述坐封阀活塞的第二端端面朝向第一端延伸至预设距离，所述连通槽与所述中心管的内腔经所述坐封进液孔连通。

优选地，所述坐封单向阀包括锁紧接头、锥形阀芯和导流管，

所述锁紧接头上沿着中心管的轴线方向依次开设有第一孔和第二孔，所述第一孔和第二孔彼此连通并贯穿整个锁紧接头，所述第一孔的直径大于第二孔的直径，所述第一孔和第二孔形成台阶孔结构，其中，所述第一孔朝向所述坐封阀活塞的方向，

所述锥形阀芯包括锥形头以及与所述锥形头连接的空心滑杆，所述空心滑杆可滑动设于所述第二孔内，所述锥形头位于所述第一孔内，所述空心滑杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端抵接于所述台阶孔的台阶面上，所述导流管插设于所述第一孔内，所述导流管朝向所述台阶面的端面与所述台阶面之间间隔预设距离设置，形成所述锥形头的滑动空间，所述导流管朝向所述台阶面的端面抵接于所述锥形头的头部上，

其中，所述导流管与所述环形活塞腔连通，所述锥形头上开设有多个通流孔，所述通流孔连通所述空心滑杆与所述滑动空间，所述第二孔与所述胶筒与中心管之间的环形空腔连通。

优选地，所述连接外筒上沿着其第一端到第二端依次设有第一销钉孔、第二销钉孔和第三销钉孔，

所述第一销钉孔内插设有定位销钉，所述定位销钉穿入所述上接头的外壁内，从而实现连接外筒与所述上接头的连接，

所述上接头上开设有轴向延伸的伸缩槽段，所述第二销钉孔内插设有解封销钉，所述解封销钉的端头部伸入所述伸缩槽段内，

所述第三销钉孔内插设有坐封销钉，所述坐封销钉穿入所述坐封阀活塞的外壁内。

优选地，所述解封销钉的剪断力大于所述定位销钉的剪断力。

优选地，还包括浮动头和胶筒下外筒，所述浮动头套设并连接于所述中心管上，所述浮动头位于所述胶筒朝向下接头的一侧，所述胶筒下外筒的第二端连接于所述浮动头上，第一端套设并连接于所述胶筒的第二端。

优选地，所述浮动头的内周壁上开设有内凹槽，所述中心管的第二端的外周壁上开设有下部泄压槽，所述下部泄压槽位于所述浮动头和下接头之间，所述中心管相对所述浮动头滑动时，所述下部泄压槽与所述内凹槽至少部分重合，来实现对胶筒的泄压和内缩。

优选地，所述导向结构为自直径依次减小的结构。

优选地，所述胶筒为中间粗、两端细的结构，中间设有凸出部。

本发明提供的超深井分层注水用裸眼封隔器具有如下有益效果：

1、坐封时，具有扶正功能的上接头接触井壁，避免了提前坐封，同时导向头斜面结构可缓解井底碎屑堆积造成的工具起出困难；

2、坐封后，胶筒内的钢带既能保证胶筒强度，不连续的结构形成了较大的变形空间，对于裸眼段的不规则形状适应性强；

3、分层注水时,中心管可随管柱在伸缩槽段内有一定伸缩量，不会提前解封。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了根据本发明实施例的超深井分层注水用裸眼封隔器的接头示意图。

图2示出了图1中A段的结构示意图。

图3示出了图1中B段的结构示意图。

图4示出了图1中C段的结构示意图。

图5示出了图1中D段的结构示意图。

图中：上接头1、定位销钉2、解封销钉3、伸缩槽段4、中心管5、连接外筒6、环形槽601、通孔602、坐封销钉7、坐封阀活塞8、连通槽81、坐封进液孔9、锁紧接头101、锥形阀芯102、导流管103、弹簧104、胶筒上外筒12、胶筒13、凸出部131、钢带14、浮动头15、下接头16、下部泄压槽17、胶筒下外筒18。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图5所示，本发明提供一种超深井分层注水用裸眼封隔器，为了对该超深井分层注水用裸眼封隔器进行较为详细清楚的说明，将图1中的超深井分层注水用裸眼封隔器沿着轴向自上接头到下接头的方向划分为A、B、C、D四段。该超深井分层注水用裸眼封隔器包括中心管5、上接头1和下接头16，上接头1连接于中心管5的第一端的端头上，下接头16连接于中心管5的第二端的端头上，下接头16的最大外径尺寸为该封隔器的最大外径尺寸。并且，下接头16的前端具有入井导向结构，该导向结构用于对该封隔器下入油气井时进行导向。该实施例中，上接头1和下接头16分别与中心管5通过螺纹连接。导向结构为自直径依次减小的结构，从而使得下接头16在工具下入过程中具有扶正作用。

进一步地，该裸眼封隔器还包括胶筒13，胶筒13套设于中心管5的第二端。其中，胶筒13上设有多根钢带14，多根钢带14之间在胶筒13的轴向方向上间断设置，胶筒13与中心管5之间形成环形空腔。胶筒13为中间粗、两端细的结构，中间设有凸出部131。

该裸眼封隔器还包括连接外筒6、坐封阀活塞8、坐封单向阀和胶筒上外筒12，连接外筒6的第一端与上接头1可解封连接。连接外筒6的第二端设有环形槽601，环形槽601与中心管5的外周壁之间形成用于容纳坐封阀活塞8的环形活塞腔，坐封阀活塞8可滑动设于环形活塞腔内。连接外筒6的外壁上开设有贯通至环形槽601的通孔602，用于环形槽601与外部的流体流通。坐封单向阀套设并固定于中心管5上，连接外筒6的第二端套设并连接于坐封单向阀的第一端的外部，胶筒上外筒12的第一端套设并连接于坐封单向阀的第二端，其中，中心管5上开设有坐封进液孔9，中心管5的内腔与环形活塞腔之间经坐封进液孔9连通。坐封阀活塞8的内壁上开设有连通槽81，连通槽81自坐封阀活塞8的第二端端面朝向第一端延伸至预设距离，连通槽81与中心管5的内腔经坐封进液孔9连通。坐封阀活塞8的第一端是指坐封阀活塞8靠接上接头1的一端，相对的另一端为第二端。

坐封单向阀包括锁紧接头101、锥形阀芯102和导流管103，锁紧接头101上沿着中心管5的轴线方向依次开设有第一孔和第二孔，第一孔和第二孔彼此连通并贯穿整个锁紧接头101，第一孔的直径大于第二孔的直径，第一孔和第二孔形成台阶孔结构。其中，第一孔朝向坐封阀活塞8的方向。锥形阀芯102包括锥形头以及与锥形头连接的空心滑杆，空心滑杆可滑动设于第二孔内，锥形头位于第一孔内，空心滑杆上套设有弹簧，弹簧104的一端抵接于台阶孔的台阶面上，导流管103插设于第一孔内，导流管103朝向台阶面的端面与台阶面之间间隔预设距离设置，形成锥形头的滑动空间，导流管103朝向台阶面的端面抵接于锥形头的头部上。

其中，导流管103与环形活塞腔连通，锥形头上开设有多个通流孔，通流孔连通空心滑杆与滑动空间，第二孔与胶筒13与中心管5之间的环形空腔连通。该实施例中，连接外筒6上沿着其第一端到第二端依次设有第一销钉孔、第二销钉孔和第三销钉孔。第一销钉孔内插设有定位销钉2，定位销钉2穿入上接头1的外壁内，从而实现连接外筒6与上接头1的连接。上接头1上开设有轴向延伸的伸缩槽段4，第二销钉孔内插设有解封销钉3，解封销钉3的端头部伸入伸缩槽段4内。第三销钉孔内插设有坐封销钉7，坐封销钉7穿入坐封阀活塞8的外壁内。解封销钉3的剪断力大于定位销钉2的剪断力。

进一步地，该裸眼封隔器还包括浮动头15和胶筒下外筒18，浮动头15套设并连接于中心管5上，浮动头15位于胶筒13朝向下接头16的一侧，胶筒下外筒18的第二端连接于浮动头15上，第一端套设并连接于胶筒13的第二端。浮动头15的内周壁上开设有内凹槽，中心管5的第二端的外周壁上开设有下部泄压槽17，下部泄压槽17位于浮动头15和下接头16之间，中心管5相对浮动头15滑动时，下部泄压槽17与内凹槽至少部分重合，来实现对胶筒13的泄压和内缩。

为了保持各个连接部件之间的密封性，连接外筒6与中心管5的结合面之间、坐封阀活塞8与中心管5以及连接外筒6之间的结合面、锁紧接头101与中心管5之间的结合面、锁紧接头101与连接外筒6以及胶筒上外筒12之间的结合面、导流管103与第一孔之间的结合面、浮动头15与中心管5之间的结合面均设有密封圈，从而防止渗液，并在相应部位形成密闭腔室。

封隔器下入时，由于下接头16的外径大于浮动头15、胶筒13的外径，当接触井壁时，下接头16导向结构先接触，力会作用到下接头16上，避免了提前坐封，同时导向头斜面结构可缓解井底碎屑堆积造成的工具起出困难。

注水时，注入水经中心管5坐封进液孔9进入连通槽81内，推动坐封阀活塞8剪断坐封销钉7后，注入水经坐封进液口依次进入环形槽601、环形槽601与第一孔之间的连接孔、第一孔，推开锥形阀芯102，从而使得注入水自中心管5进入中心管5与胶筒13之间的环形空腔内，使胶筒13扩张后密封油套环空。停注时，锥形阀芯102在弹簧104作用下复位，胶筒13坐封稳定。胶筒13内的钢带14既能保证胶筒13强度，使其满足注水压力，其不连续的结构形成了较大的变形空间，对于裸眼段的不规则形状适应性强，能提高密封性。

分层注水时，5500米左右长度管柱蠕动变形严重，上接头1受拉力过大剪断定位销钉2后，中心管5可随管柱在伸缩槽段4内有一定伸缩量，不会立刻解封。

解封时，上提管柱，达到解封销钉3解封力，使解封销钉3被剪断，中心管5上行至下部泄压槽17与浮动头15接触，联通胶筒13内坐封空间与环空，使胶筒13泄压恢复，从而实现解封。解封销钉3的剪断力要大于定位销钉2的剪断力。

本申请中的超深井分层注水用裸眼封隔器具有如下有益效果：

1、坐封时，具有扶正功能的上接头1接触井壁，避免了提前坐封，同时导向头斜面结构可缓解井底碎屑堆积造成的工具起出困难；

2、坐封后，胶筒13内的钢带14既能保证胶筒13强度，不连续的结构形成了较大的变形空间，对于裸眼段的不规则形状适应性强；

3、分层注水时，中心管5可随管柱在伸缩槽段4内有一定伸缩量，不会提前解封。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。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 (10)

1.一种超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，包括中心管、上接头和下接头，所述上接头连接于所述中心管的第一端的端头上，所述下接头连接于所述中心管的第二端的端头上，所述下接头的最大外径尺寸为该封隔器的最大外径尺寸，

并且，所述下接头的前端具有入井导向结构，该导向结构用于对该封隔器下入油气井时进行导向；

还包括与上接头连接的连接外筒，所述上接头上开设有轴向延伸的伸缩槽段，所述连接外筒连接有解封销钉，所述解封销钉的端头部伸入所述伸缩槽段内以实现在所述上接头上移至所述伸缩槽段的下部与所述解封销钉接触后所述解封销钉才可能被剪断。

2.根据权利要求1所述的超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，还包括胶筒，胶筒套设于所述中心管的第二端，

其中，所述胶筒上设有多根钢带，多根钢带之间在胶筒的轴向方向上间断设置，所述胶筒与所述中心管之间形成环形空腔。

3.根据权利要求2所述的超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，还包括坐封阀活塞、坐封单向阀和胶筒上外筒，所述连接外筒的第一端与所述上接头可解封连接，

所述连接外筒的第二端设有环形槽，所述环形槽与所述中心管的外周壁之间形成用于容纳所述坐封阀活塞的环形活塞腔，所述坐封阀活塞可滑动设于所述环形活塞腔内，

所述坐封单向阀套设并固定于所述中心管上，所述连接外筒的第二端套设并连接于所述坐封单向阀的第一端的外部，所述胶筒上外筒的第一端套设并连接于所述坐封单向阀的第二端，其中，所述中心管上开设有坐封进液孔，所述中心管的内腔与所述环形活塞腔之间经所述坐封进液孔连通，

所述坐封阀活塞的内壁上开设有连通槽，所述连通槽自所述坐封阀活塞的第二端端面朝向第一端延伸至预设距离，所述连通槽与所述中心管的内腔经所述坐封进液孔连通。

4.根据权利要求3所述的超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，所述坐封单向阀包括锁紧接头、锥形阀芯和导流管，

所述锁紧接头上沿着中心管的轴线方向依次开设有第一孔和第二孔，所述第一孔和第二孔彼此连通并贯穿整个锁紧接头，所述第一孔的直径大于第二孔的直径，所述第一孔和第二孔形成台阶孔结构，其中，所述第一孔朝向所述坐封阀活塞的方向，

所述锥形阀芯包括锥形头以及与所述锥形头连接的空心滑杆，所述空心滑杆可滑动设于所述第二孔内，所述锥形头位于所述第一孔内，所述空心滑杆上套设有弹簧，所述弹簧的一端抵接于所述台阶孔的台阶面上，所述导流管插设于所述第一孔内，所述导流管朝向所述台阶面的端面与所述台阶面之间间隔预设距离设置，形成所述锥形头的滑动空间，所述导流管朝向所述台阶面的端面抵接于所述锥形头的头部上，

其中，所述导流管与所述环形活塞腔连通，所述锥形头上开设有多个通流孔，所述通流孔连通所述空心滑杆与所述滑动空间，所述第二孔与所述胶筒与中心管之间的环形空腔连通。

5.根据权利要求4所述的超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，所述连接外筒上沿着其第一端到第二端依次设有第一销钉孔、第二销钉孔和第三销钉孔，

所述第一销钉孔内插设有定位销钉，所述定位销钉穿入所述上接头的外壁内，从而实现连接外筒与所述上接头的连接，

所述第三销钉孔内插设有坐封销钉，所述坐封销钉穿入所述坐封阀活塞的外壁内。

6.根据权利要求5所述的超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，所述解封销钉的剪断力大于所述定位销钉的剪断力。

7.根据权利要求3所述的超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，还包括浮动头和胶筒下外筒，所述浮动头套设并连接于所述中心管上，所述浮动头位于所述胶筒朝向下接头的一侧，所述胶筒下外筒的第二端连接于所述浮动头上，第一端套设并连接于所述胶筒的第二端。

8.根据权利要求7所述的超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，所述浮动头的内周壁上开设有内凹槽，所述中心管的第二端的外周壁上开设有下部泄压槽，所述下部泄压槽位于所述浮动头和下接头之间，所述中心管相对所述浮动头滑动时，所述下部泄压槽与所述内凹槽至少部分重合，来实现对胶筒的泄压和内缩。

9.根据权利要求1-8任一项所述的超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，所述导向结构为自直径依次减小的结构。

10.根据权利要求2-8任一项所述的超深井分层注水用裸眼封隔器，其特征在于，所述胶筒为中间粗、两端细的结构，中间设有凸出部。