CN115306344B - 一种具有双通道的预应力封隔集成装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有双通道的预应力封隔集成装置及其使用方法，涉及油田井下设备技术领域，包括多级串联的封隔器、出油管柱和中间管，中间管的管壁内设有多条轴向的油路通道，其中部设有多个径向的桥式通道；中间管连接在两个封隔器之间，其内腔与第一通道连通，其油路通道与第二通道连通；出油管柱外管的上下两端分别与上接箍和下接箍固定连接，其中部设有多个径向的通油孔；内管位于外管的内腔中，其上端螺纹安装在上接箍的内壁上；出油管柱安装在顶部封隔器的上端，其下接箍与顶部封隔器的上接头螺纹连接，其内管密封套装在顶部封隔器内腔油管的上端；本装置具有多级封隔器和双通道，适用于同注、同采的采油工艺。

Description

一种具有双通道的预应力封隔集成装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及油田井下设备技术领域，具体涉及一种具有双通道的预应力封隔集成装置及其使用方法。

背景技术

封隔器是油、气田开发过程中一种重要的井下工具，用在套管内封隔油、气、水层，实现分层开采、分层测试及进行特殊作业等领域，从而实现分层改造、分层注、采等工艺。封隔器可根据支撑方式、坐封方式、解封方式等的不同而分为多种类型和型号，并应用于不同的注水或采油、采气井的管柱内。尾管支撑式的预应力封隔器，是一种工作时全井油管处于预应力拉伸状态的封隔器，其使生产井的油管不会由于压力及载荷变化而产生全井油管的螺旋弯曲，防止了油、套管之间的偏磨，延长了整条管柱的使用寿命，提高了泵效。但是，目前的封隔器都只能做到单通道进、出液，不能同时流通油和水等两种液体，无法用于同注、同采的采油工艺中，而且现有的预应力封隔器都只能单级使用，不可同一管柱内多级同时使用。

因此，急需开发一种双通道预应力且可多级使用的封隔集成装置。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供了一种具有双通道的预应力封隔集成装置及其使用方法。

本发明的技术方案是：一种具有双通道的预应力封隔集成装置，包括封隔器和油管，

所述封隔器包括下接头、中心管、外中心管、键、键套、胶筒、定位套、可断件、调节环和上接头，所述外中心管滑动套装在中心管的外侧，所述中心管的下端滑动设置在下接头的内壁上，其中部镶嵌有多个键，其上端与上接头固定连接；所述外中心管的下端与下接头的上部固定连接，其中部设有多个轴向的长圆孔，作为多个键的滑行轨道，其上端与定位套固定连接；所述键滑动设置在长圆孔内，所述上接头下部外侧与调节环固定连接，所述调节环与定位套之间通过多个可断件连接，所述键套的上端滑动套装在外中心管上，其下端与多个键固定连接；多个所述胶筒套装在定位套与键套之间的外中心管上，且胶筒之间设有隔环；当可断件未断开时，所述键位于长圆孔的下端；

所述油管位于封隔器的内腔中，二者同轴设置；所述油管内腔为第一通道，油管与封隔器间的环空为第二通道。

优选的，所述可断件为拉断销钉，所述定位套上沿外圆面上设有多个用于安装拉断销钉的轴向凹槽。

优选的，所述定位套滑动密封套装在中心管的外侧，其内壁上嵌设有多道密封圈；所述下接头的内壁上部同样嵌设有多道密封圈。

优选的，还包括出油管柱和中间管，所述封隔器设有多级，多级所述封隔器上下串联；

所述中间管的管壁内设有多条轴向的油路通道，中间管的中部设有多个径向的且与内腔连通的桥式通道；所述中间管连接在两个封隔器之间，其内腔与封隔器的第一通道连通，其油路通道与封隔器的第二通道连通；

所述出油管柱包括上接箍、外管、内管和下接箍，所述外管的上下两端分别与上接箍的下部外侧和下接箍的上部外侧固定连接，其中部设有多个径向的通油孔；所述内管位于外管的内腔中，其上端螺纹安装在上接箍的内壁上；所述出油管柱安装在顶部封隔器的上端，其下接箍与顶部封隔器的上接头螺纹连接，其内管密封套装在顶部封隔器内腔油管的上端，对应的，外管和内管间的环空与顶部封隔器的第二通道连通。

优选的，所述内管的内壁下部嵌设有多道密封圈。

一种具有双通道的预应力封隔集成装置的使用方法，包括以下步骤：

1）在本封隔集成装置的底部连接锚定装置，下入井内；

2）在下到预定位置后，使底部的锚定装置锚定；

3）上提管柱串顶部，从而联动各级封隔器的上接头和中心管，在可断件被拉断后，中心管带动键沿长圆孔上行，同时推动键套上行挤压胶筒，使其膨胀完成坐封，从而实现多级封隔；

4）进行同采作业：油水经井下分离器分离后，水自第一通道从下到上流至中间管内腔中，然后经桥式通道流出管柱串，注入地层；原油自第二通道、油路通道从下到上流至出油管柱外管和内管间的环空内，然后经通油孔流出管柱串，最终被采出；

5）需要起出管柱串时，先将管柱串顶部下放，从而联动各级封隔器的上接头和中心管，中心管带动键沿长圆孔下行，同时解除键套的压力，压缩的胶筒恢复，消除变形，与套管内壁脱开，实现解封。

本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

本装置具有多级预应力封隔器，可同时进行坐封，从而实现多级封隔；本装置封隔器的封隔和解封通过上提和下放外部管柱实现，方便可靠，采用预应力封隔；本装置具有内外双通道，可分别流通油和水等两种液体，适用于同注、同采的采油工艺。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为封隔器和油管的剖视结构示意图；

图3为封隔器坐封的状态示意图；

图4为中间管的截面图；

图5为出油管柱的半剖结构示意图。

图中：1、下接头，2、中心管，3、外中心管，301、长圆孔，4、键，5、键套，6、胶筒，7、隔环，8、定位套，9、可断件，10、调节环，11、上接头，12、油管，13、第一通道，14、第二通道，15、密封圈，16、中间管，1601、油路通道，1602、桥式通道，17、上接箍，18、外管，1801、通油孔，19、内管，20、下接箍。

具体实施方式

下面是结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例一

参照图1-5所示，一种具有双通道的预应力封隔集成装置，包括封隔器和油管12，

封隔器包括下接头1、中心管2、外中心管3、键4、键套5、胶筒6、定位套8、可断件9、调节环10和上接头11，外中心管3滑动套装在中心管2的外侧，中心管2的下端滑动设置在下接头1的内壁上，其中部镶嵌有四个键4，其上端与上接头11固定连接；外中心管3的下端与下接头1的上部固定连接，其中部设有四个轴向的长圆孔301，作为四个键4的滑行轨道，其上端与定位套8固定连接；键4滑动设置在长圆孔301内，上接头11下部外侧与调节环10固定连接，调节环10与定位套8之间通过四个可断件9连接，键套5的上端滑动套装在外中心管3上，其下端与四个键4固定连接；多个胶筒6套装在定位套8与键套5之间的外中心管3上，并且胶筒6之间设有隔环7；当可断件9未断开时，键4位于长圆孔301的下端；

油管12位于封隔器的内腔中，二者同轴设置；油管12内腔为第一通道13，油管12与封隔器间的环空为第二通道14。

还包括出油管柱和中间管16，封隔器设有多级，多级封隔器上下串联；

中间管16的管壁内设有多条轴向的油路通道1601，中间管16的中部设有多个径向的且与内腔连通的桥式通道1602；中间管16连接在两个封隔器之间，其内腔与封隔器的第一通道13连通，其油路通道1601与封隔器的第二通道14连通；

出油管柱包括上接箍17、外管18、内管19和下接箍20，外管18的上下两端分别与上接箍17的下部外侧和下接箍20的上部外侧固定连接，其中部设有多个径向的通油孔1801；内管19位于外管18的内腔中，其上端螺纹安装在上接箍17的内壁上；出油管柱安装在顶部封隔器的上端，其下接箍20与顶部封隔器的上接头11螺纹连接，其内管19密封套装在顶部封隔器内腔油管12的上端，对应的，外管18和内管19间的环空与顶部封隔器的第二通道14连通。

使用方法包括以下步骤：

1）在本封隔集成装置的底部连接锚定装置，下入井内；

2）在下到预定位置后，使底部的锚定装置锚定；

3）上提管柱串顶部，从而联动各级封隔器的上接头11和中心管2，在可断件9被拉断后，中心管2带动键4沿长圆孔301上行，同时推动键套5上行挤压胶筒6，使其膨胀完成坐封，从而实现多级封隔；

4）进行同采作业：油水经井下分离器分离后，水自第一通道13从下到上流至中间管16内腔中，然后经桥式通道1602流出管柱串，注入地层；原油自第二通道14、油路通道1601从下到上流至出油管柱外管18和内管19间的环空内，然后经通油孔1801流出管柱串，最终被采出；

5）需要起出管柱串时，先将管柱串顶部下放，从而联动各级封隔器的上接头11和中心管2，中心管2带动键4沿长圆孔301下行，同时解除键套5的压力，压缩的胶筒6恢复，消除变形，与套管内壁脱开，实现解封。

本装置具有多级预应力封隔器，可同时进行坐封，从而实现多级封隔；本装置封隔器的封隔和解封通过上提和下放外部管柱实现，方便可靠，采用预应力封隔；本装置具有内外双通道，可分别流通油和水等两种液体，适用于同注、同采的采油工艺。

实施例二

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例一的基础上对可断件9进行了优化，具体为：

在本实施例中，可断件9为拉断销钉，定位套8上沿外圆面上设有四个用于安装拉断销钉的轴向凹槽。

坐封时，上提上接头11，从而联动调节环10和中心管2，当上提拉力值足够大，拉断销钉承受的拉应力大于抗拉极限时，拉断销钉被拉断。

实施例三

作为本发明的一项优选实施例，本实施例在实施例二的基础上增设了多级密封，具体为：

在本实施例中，定位套8滑动密封套装在中心管2的外侧，其内壁上嵌设有多道密封圈15；下接头1的内壁上部和内管19的内壁下部同样嵌设有多道密封圈15。

多级密封圈15的设置可提升本装置的密封性能，有利于延长装置的使用寿命。

本发明并不限于上述的实施方式，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，变化后的内容仍属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种具有双通道的预应力封隔集成装置，其特征在于：包括封隔器和油管，

所述封隔器包括下接头、中心管、外中心管、键、键套、胶筒、定位套、可断件、调节环和上接头，所述外中心管滑动套装在中心管的外侧，所述中心管的下端滑动设置在下接头的内壁上，其中部镶嵌有多个键，其上端与上接头固定连接；所述外中心管的下端与下接头的上部固定连接，其中部设有多个轴向的长圆孔，作为多个键的滑行轨道，其上端与定位套固定连接；所述键滑动设置在长圆孔内，所述上接头下部外侧与调节环固定连接，所述调节环与定位套之间通过多个可断件连接，所述键套的上端滑动套装在外中心管上，其下端与多个键固定连接；多个所述胶筒套装在定位套与键套之间的外中心管上，且胶筒之间设有隔环；当可断件未断开时，所述键位于长圆孔的下端；

所述油管位于封隔器的内腔中，二者同轴设置；所述油管内腔为第一通道，油管与封隔器间的环空为第二通道；

还包括出油管柱和中间管，所述封隔器设有多级，多级所述封隔器上下串联；

所述中间管的管壁内设有多条轴向的油路通道，中间管的中部设有多个径向的且与内腔连通的桥式通道；所述中间管连接在两个封隔器之间，其内腔与封隔器的第一通道连通，其油路通道与封隔器的第二通道连通；

所述出油管柱包括上接箍、外管、内管和下接箍，所述外管的上下两端分别与上接箍的下部外侧和下接箍的上部外侧固定连接，其中部设有多个径向的通油孔；所述内管位于外管的内腔中，其上端螺纹安装在上接箍的内壁上；所述出油管柱安装在顶部封隔器的上端，其下接箍与顶部封隔器的上接头螺纹连接，其内管密封套装在顶部封隔器内腔油管的上端，对应的，外管和内管间的环空与顶部封隔器的第二通道连通。

2.根据权利要求1所述的一种具有双通道的预应力封隔集成装置，其特征在于：所述可断件为拉断销钉，所述定位套上沿外圆面上设有多个用于安装拉断销钉的轴向凹槽。

3.根据权利要求1所述的一种具有双通道的预应力封隔集成装置，其特征在于：所述定位套滑动密封套装在中心管的外侧，其内壁上嵌设有多道密封圈；所述下接头的内壁上部同样嵌设有多道密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种具有双通道的预应力封隔集成装置，其特征在于：所述内管的内壁下部嵌设有多道密封圈。

5.基于权利要求1的一种具有双通道的预应力封隔集成装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）在本封隔集成装置的底部连接锚定装置，下入井内；

2）在下到预定位置后，使底部的锚定装置锚定；

3）上提管柱串顶部，从而联动各级封隔器的上接头和中心管，在可断件被拉断后，中心管带动键沿长圆孔上行，同时推动键套上行挤压胶筒，使其膨胀完成坐封，从而实现多级封隔；

4）进行同采作业：油水经井下分离器分离后，水自第一通道从下到上流至中间管内腔中，然后经桥式通道流出管柱串，注入地层；原油自第二通道、油路通道从下到上流至出油管柱外管和内管间的环空内，然后经通油孔流出管柱串，最终被采出；

5）需要起出管柱串时，先将管柱串顶部下放，从而联动各级封隔器的上接头和中心管，中心管带动键沿长圆孔下行，同时解除键套的压力，压缩的胶筒恢复，消除变形，与套管内壁脱开，实现解封。