CN217028855U - 一种分级控制扩张式裸眼封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种分级控制扩张式裸眼封隔器，包括管体，所述管体内限定有流体流通的第一通道；设置在所述管体外壁上的膨胀筒，以及设置在所述管体外壁上的能够与所述膨胀筒相连通的活塞腔，所述活塞腔通过设置在管体外壁上的第一通孔与第一通道相连通，在所述活塞内设置有第一活塞，所述第一活塞具有初始的切断活塞腔与膨胀筒之间的连通的第一位置和使得活塞腔与膨胀筒之间保持连通的第二位置。本实用新型的分级控制扩张式裸眼封隔器能够有效提高封隔器封隔的可靠性。

Description

一种分级控制扩张式裸眼封隔器

技术领域

本实用新型涉及一种分级控制扩张式裸眼封隔器。

背景技术

裸眼封隔器是目前石油生产过程中常用的井下工具之一，主要用于封隔井下的不同井段，从而进行完井作业或储层改造作业。现有的封隔器通常采用球座坐封的方式封闭井下通道，并采用弹簧对封隔器的单流阀进行控制。这种装置对弹簧的弹性要求较高，且单流阀阀芯回位时，封隔器外壁上的胶筒内坐封时打压的压力会被部分释放，这一过程会影响后期密封能力。同时这类单流阀在关闭后一般需要再次开启，以实现重复利用。而在单流阀再次开启的过程中，一旦扩张式裸眼封隔器胶筒破裂，管内流体便能够通过单流阀流出，导致整个管柱的密封失效，导致封隔器封隔的可靠性降低。

实用新型内容

针对如上所述的技术问题，本实用新型旨在提出一种分级控制扩张式裸眼封隔器。本实用新型的分级控制扩张式裸眼封隔器能够有效提高封隔器封隔的可靠性。

根据本实用新型，提供了一种用分级控制扩张式裸眼封隔器，包括管体，所述管体内限定有流体流通的第一通道；设置在所述管体外壁上的膨胀筒，以及设置在所述管体外壁上的能够与所述膨胀筒相连通的活塞腔，所述活塞腔通过设置在管体外壁上的第一通孔与第一通道相连通，在所述活塞内设置有第一活塞，所述第一活塞具有初始的切断活塞腔与膨胀筒之间的连通的第一位置和使得活塞腔与膨胀筒之间保持连通的第二位置。

在一个优选的实施例中，在所述活塞腔内还设置有第二活塞，所述第二活塞具有初始的使得所述第一通孔保持畅通的第三位置和堵塞所述第一通孔的第四位置。

在一个优选的实施例中，在所述第二活塞远离膨胀筒的一端的管体外壁设置有连通所述活塞腔和第一通道的第二通孔。

在一个优选的实施例中，所述第一活塞和第二活塞分别通过第一剪切销钉和第二剪切销钉固定在所述活塞腔内，所述第二剪切销钉的剪切力设置为大于第一剪切销钉的剪切力。

在一个优选的实施例中，在所述活塞腔的内壁上设置有台阶部，使得所述活塞腔具有大径段和能够被第一活塞密封的小径段，当所述第一活塞从第一位置运动至第二位置时能够从所述小径段移动至大径段内。

在一个优选的实施例中，在所述第二活塞与管体的外壁之间还设置有棘齿锁环，所述第二活塞通过棘齿锁环连接在所述管体的外壁上

在一个优选的实施例中，设置有多个换热管，在所述第二活塞与棘齿锁环之间还设置有防止第二活塞转动的固定件。

在一个优选的实施例中，在所述第一活塞靠近管体和远离管体的径向两侧还分别设置有第一密封组件，在所述第一活塞与第一通孔之间的管体外壁上还设置有第二密封组件，所述第一密封组件和第二密封组件均包括密封圈和设置在所述密封圈两端的背圈。

在一个优选的实施例中，在所述第二密封组件远离管体外壁的外侧还套设有保护层，所述保护层连接在第一活塞上。

在一个优选的实施例中，所述膨胀筒采用氢化丁晴材料制成，所述密封圈和背圈采用PEEK材料制成。

附图说明

下面将参照附图对本实用新型进行说明。

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的分级控制扩张式裸眼封隔器的示意图。

图2为图1所示的分级控制扩张式裸眼封隔器100的方形区域的放大图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本实用新型的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本实用新型进行介绍。在下文中，用语“上端”和“下端”分别指靠近井口和远离井口的一端。

图1显示了根据本实用新型的一个实施例的分级控制扩张式裸眼封隔器100。如图1所示，所述分级控制扩张式裸眼封隔器100包括安装在油井内的管体10。在所述管体10内限定有流体流通的第一通道20。在所述管体10的外壁上设置有能够胀封从而抵接在井下套管或井壁上的膨胀筒30。

如图1所示，在所述膨胀筒30上端的管体10的外壁上设置有连通所述膨胀筒30的活塞腔40。同时，所述活塞腔40能够通过设置在管体10外壁上的第一通孔22与所述第一通道20相连通。在所述活塞腔40内设置有第一活塞41，所述第一活塞41设置在第一通孔22的下端，由此使得第一通道20内的高压流体通过第一通孔22进入活塞腔40后能够推动第一活塞41向靠近膨胀筒30的下端移动。

如图2所示，在本实用新型的分级控制扩张式裸眼封隔器100入井的过程中，所述第一活塞41通过第一剪切销钉411固定在活塞腔40内初始的第一位置处。当所述第一活塞41位于第一位置时，其位于活塞腔40的小径段43内。此时，所述第一活塞41能够封闭活塞腔40，从而切断第一通孔22与膨胀筒30之间的连通，阻碍第一通道20内的高压流体进入膨胀筒30内。

而当向第一通道20通入高压流体后，高压流体能够通过第一通孔22进入活塞腔40内，推动第一活塞41剪断所述第一剪切销钉411。随后，所述第一活塞40便能在高压流体的推动下穿过所述台阶部42运动，直至抵接在所述活塞腔40下端的侧壁上。此时，所述第一活塞41到达大径段44内，从而处于使得活塞腔40和膨胀筒30保持连通的第二位置处。在这种情况下，所述第一活塞41便无法继续封闭活塞腔40，位于第一通达20内的高压流体便能够通过活塞腔40进入膨胀筒30内，使得膨胀筒30胀封从而封隔管体10外侧的环形空间。

如图1所示，在所述第一通孔22上方的活塞腔内40还设置有第二活塞45。所述第二活塞45上端的管体10的外壁上设置有连通所述第一通道20的第二通孔46，使得第一通道20内的高压流体能够通过第二通孔46到达第二活塞45上端的活塞腔40内。

在初始的状态下，所述第二活塞45通过第二剪切销钉451固定在活塞腔45的第三位置处，此时所述第二活塞45在管体10的轴向上位于第一通孔22和第二通孔45之间。在这种状态下，第一通道20内的高压流体能够同时通过第一通孔22和第二通孔45流入所述活塞腔40内。

而当第二剪切销钉451在流体压力作用下被剪断后，所述第二活塞45能够在流体的推动下向下移动，直至第二活塞45抵接在第一活塞41上。此时所述第二活塞45能够覆盖在第一通孔22上，从而切断第一通道20与活塞腔40的大径段44之间的连通。此时，所述第二活塞45到达切断膨胀筒30与第一通道20之间的连通的第四位置处。

在本实用新型中，所述第二剪切销钉451的剪切力设置为大于第一剪切销钉411的剪切力，从而防止第二剪切销钉451先于第一剪切销钉411被剪断，进而防止所述第一通孔22在膨胀筒30胀封前被第二活塞45封闭。这样在所述扩张式裸眼封隔器100工作的过程中，作业人员即可向第一通道20注入高压流体，直至第一剪切销钉411被剪断，流体进入膨胀筒30内完成胀封。当膨胀筒30胀封完毕后，即可增大流体压力，直至第二剪切销钉451被剪断。在这种状态下，所述第一通孔22被封闭。

相较于现有的通过弹簧控制膨胀筒密封的形式，通过这种分级控制的设置，能够在膨胀筒30胀封后防止膨胀筒30内的流体流出，保证管柱的密封完整性，同时又能避免弹簧失效对张式裸眼封隔器100所带来的影响，提高张式裸眼封隔器100的可靠性。

如图1所示，在一个优选的实施例中，在所述第二活塞45与管体10的外壁之间还设置有棘齿锁环50，所述第二活塞45通过棘齿锁环50连接在所述管体的外壁上。所述棘齿锁环50能够保证第二活塞45仅能够相对于管体10单向移动(即仅能够相对于管体10向下移动)。通过这种设置，能够防止第二活塞45封闭第一通孔22后回退，造成第一通孔22重新开启。

进一步地，在所述第二活塞40与棘齿锁环50之间还设置有固定件55，所述固定件55优选地设置为内六角圆柱形螺钉。通过内六角圆柱形螺钉能够在不影响第二活塞40沿轴向相对于棘齿锁环50移动的前提下，防止第二活塞40相对于棘齿锁环50沿周向转动，从而起到固定第二活塞40的效果。

如图1所示，在所述第一活塞41靠近管体10和远离管体10的径向两侧还分别设置有第一密封组件60。所述第一密封组件60能够密封第一活塞41与管体10以及活塞腔40径向之间的细微间隙，防止第一通孔22封闭后膨胀筒30内的流体通过这一细微间隙泄漏至第一通道20内，由此增强第一活塞41的密封性。

同时，在所述第一活塞41与第一通孔22之间的管体10的外壁上还设置有第二密封组件62。这样当所述第二活塞45到达第四位置后，其能够到达第二密封组件62远离管体10的径向外侧。此时所述第二密封组件62能够封闭第二活塞45与管体10之间的细微间隙，从而起到密封的效果。

在本实用新型中，所述第一密封组件60和第二密封组件62都同时包括至少一道密封圈以及设置在所述密封圈两侧的至少一道背圈。通过密封圈和背圈相组合的方式能够更有效地提升第一密封组件60和第二密封组件62的密封性能，从而提高所述张式裸眼封隔器100的可靠性。

如图1所示，在所述第二密封组件62远离管体10外壁的外侧还套设有保护层66。所述保护层能够在膨胀筒30胀封前保护第二密封组件62，防止第二密封组件60受到井下流体的腐蚀或外力破坏。同时，所述保护层60固定地连接在第一活塞41上，使得保护层60能够随着第一活塞41一同运动。这样在第一活塞41从第一位置运动到第二位置的过程中，所述保护层66能够相对于第二密封组件62向下运动，使得第二密封组件62重新露出，起到密封效果。

而需要说明的是，在所述分级控制扩张式裸眼封隔器100的其他必要位置处(例如第二活塞45与活塞腔40的径向间)同样设置有不同的密封件(未示出)，在这里不再进行详述。

除此以外，在本实用新型中，所述膨胀筒30采用氢化丁晴材料制成。这种材料在高温下具有更好的弹性，能够有效地密封油井下不规则的井壁。同时，所述第一密封组件60和第二密封组件62由PEEK材料制成。这种材料具有耐高温、耐高压、耐磨的特点，能够有效地提高第一密封组件60和第二密封组件62可靠性。

以下简述根据本实用新型的分级控制扩张式裸眼封隔器100的工作过程。

本实用新型的分级控制扩张式裸眼封隔器100用于封隔井下的不同井段。当需要进行油井封隔的作业时，首先将所述张式裸眼封隔器100随着管柱一同下入至指定的封隔位置。随后向井下注入高压流体，此时高压流体会依次经过第一通道20和第一通孔22到达活塞腔40内，剪断第一剪切销钉411并推动第一活塞41从初始的第一位置运动至第二位置处。此时，位于第一通道20内的高压流体便可以进入膨胀筒30内，使得膨胀筒30完成胀封。

当膨胀筒30完成胀封后，即可增大第一通道内20的流体压力，使得高压流体剪断第二剪切销钉451并推动第二活塞45从初始的第三位置运动至第四位置处。此时所述第二活塞45会封闭第一通孔22，从而封闭第一通道20与膨胀筒之间的连通。

最后应说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施方案而已，并不构成对本实用新型的任何限制。尽管参照前述实施方案对本实用新型进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。

Claims (10)

1.一种分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，包括：

管体(10)，所述管体内限定有流体流通的第一通道(20)；

设置在所述管体外壁上的膨胀筒(30)，以及，

设置在所述管体外壁上的能够与所述膨胀筒相连通的活塞腔(40)，所述活塞腔通过设置在管体外壁上的第一通孔(22)与第一通道相连通，在所述活塞内设置有第一活塞(41)，所述第一活塞具有初始的切断活塞腔与膨胀筒之间的连通的第一位置和使得活塞腔与膨胀筒之间保持连通的第二位置。

2.根据权利要求1所述的分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，在所述活塞腔内还设置有第二活塞(45)，所述第二活塞具有初始的使得所述第一通孔保持畅通的第三位置，以及能够堵塞所述第一通孔的第四位置。

3.根据权利要求2所述的分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，在所述第二活塞远离膨胀筒的一端的管体外壁设置有连通所述活塞腔和第一通道的第二通孔(46)。

4.根据权利要求3所述的分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，所述第一活塞和第二活塞分别通过第一剪切销钉(411)和第二剪切销钉(451)固定在所述活塞腔内，所述第二剪切销钉的剪切力设置为大于第一剪切销钉的剪切力。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，在所述活塞腔的内壁上设置有台阶部(42)，使得所述活塞腔具有大径段(44)和能够被第一活塞密封的小径段(43)，当所述第一活塞从第一位置运动至第二位置时能够从所述小径段移动至大径段内。

6.根据权利要求2-4中任一项所述的分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，在所述第二活塞与管体的外壁之间还设置有棘齿锁环(50)，所述第二活塞通过棘齿锁环连接在所述管体的外壁上。

7.根据权利要求6所述的分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，在所述第二活塞与棘齿锁环之间还设置有防止第二活塞转动的固定件(55)。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，在所述第一活塞靠近管体和远离管体的径向两侧还分别设置有第一密封组件(60)，在所述第一活塞与第一通孔之间的管体外壁上还设置有第二密封组件(62)，所述第一密封组件和第二密封组件均包括密封圈和设置在所述密封圈两端的背圈。

9.根据权利要求8所述的分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，在所述第二密封组件远离管体外壁的外侧还套设有保护层(66)，所述保护层连接在第一活塞上。

10.根据权利要求9所述的分级控制扩张式裸眼封隔器，其特征在于，所述膨胀筒采用氢化丁晴材料制成，所述密封圈和背圈采用材PEEK料制成。

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