專利名稱：化學介質充填固化型管外封隔器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種化學介質充填固化型管外封隔器，適用于油氣井的固井和完 井作業(yè)，用來封隔井下復雜地層，防止層間竄通，屬于石油鉆井工程用的井筒工具。
技術背景目前在石油完井固井作業(yè)中，為了封隔井下復雜地層，現(xiàn)場通常采用水力擴張式 管外封隔器作為層間封隔工具，由于這種常規(guī)的套管外封隔器是用泥漿、水等脹封的，這種 封堵在短期內能起到一定的效果，但是在井下溫度、壓力、化學腐蝕等因素作用下，很快使 封隔器膠筒老化破損，封裝其中的脹封液體會流出封隔器膠筒，造成封隔器泄漏失效，失去 層間隔離的作用。
發(fā)明內容本實用新型目的在于提供了一種化學介質充填固化型管外封隔器，克服水力擴張 式管外封隔器分層技術的缺陷，采用特定的化學介質充填脹封，最終充填介質與膨脹膠筒 形成一個完整的固化體，可以永久封隔地層，防止層間互竄。本實用新型采用如下的技術方案，即一種化學介質充填固化型管外封隔器由套管 接箍、上中心管、單流閥體、充填接頭、下中心管、控制閥體、套管短節(jié)由上至下依次螺紋連 接而成，其特征在于膨脹膠筒套裝于上中心管上，膠筒上端連接浮動頭與上中心管形成A 密封腔，充填缸套套裝在充填接頭與控制閥體的臺階上，由0型圈密封，與下中心管組成B 充填腔，充填缸套與下中心管B環(huán)腔內設有活塞，膠筒下端通過膠筒接頭與單流閥體相連， 單流閥體通過內螺紋將上、下中心管連接在一起，并通過外螺紋連接充填接頭，B充填腔與 A膠筒環(huán)腔之間的單流閥由彈簧鎖定，在充填缸套與下中心管的B環(huán)腔內置有密封活塞，活 塞由密封圈密封，控制閥體下端連接套管短節(jié)，并與套管柱連接?？刂崎y體下斷面軸向布置有開啟閥和限壓閥，開啟閥與閥體徑向注入孔連通，限 壓閥軸向孔與B充填腔連通，閥體上加工有斜孔，將開啟閥和限壓閥連通。開啟閥與閥體上 的徑向注入孔相通，閥套旋入閥體內，閥套和閥芯對應位置開孔，孔內裝有剪銷；限壓閥對 應斜孔處開有過流槽，經(jīng)閥芯內孔與充填腔B相通；限壓閥套旋入閥體內，閥套和閥芯對應 位置開孔，孔內裝有剪銷，在閥芯外緣均裝有0型圈，與閥孔形成密封。單流閥體沿軸向開有兩道閥孔，一道孔直接與B充填腔聯(lián)通，單流閥就放在該孔 內，單流閥套靠螺紋連接在閥體端部，彈簧將閥芯頂在孔內臺階上，閥芯上套有0型圈形成 密封；另一道軸向孔與A膠筒環(huán)腔相通，在兩軸向孔之間開有一斜孔，將兩孔貫通。膨脹膠筒由采用軟鋼帶為骨架的內囊、外囊組成。本實用新型工作時，將充填劑預置在B充填腔內，在井下打壓擠入A密封腔，使膠 筒膨脹貼緊在井壁上實現(xiàn)座封，同時，充填劑與膠筒A環(huán)腔內的固化劑混合，發(fā)生化學反應 固化，最終與膠筒形成一個完整固化體。本實用新型以化學介質充填膠筒，反應固化后與膠筒形成一個整體，無滲漏，封隔長效、可靠，有效防止層間互竄，滿足分層生產和作業(yè)的要求，提高開發(fā)效果。

圖1是本實用新型的結構示意圖。圖2是圖1的B-B剖面圖圖3是圖2的C-C剖面圖圖4是圖1的A-A剖面圖圖5是圖4的D-D剖面圖圖中套管接箍1、上中心管2、堵頭3、浮動頭4、密封圈5、膠筒護套6支撐套7、內 囊8、外囊9、軟鋼帶10、膠筒A環(huán)腔11、膠筒接頭12、單流閥套13、彈簧14、單流閥芯15、單 流閥體16、充填接頭17、I號0型圈18、充填缸套19、下中心管20、B充填腔21、密封活塞 22,11號0型圈23、控制閥體24、III號0型圈25、開啟閥芯26、剪銷27、開啟閥套28、套管 短節(jié)29、IV號0型圈30、限壓閥芯31、限壓閥剪銷32、限壓閥套33、V號0型圈34。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的結構予以進一步說明，如圖1所示的一種 化學介質充填固化型管外封隔器，它由套管接箍1、上中心管2、浮動頭4、膠筒護套6、內囊 8、外囊9、軟鋼帶10、膠筒接頭12、單流閥體16、充填接頭17、充填缸套19、下中心管20、密 封活塞22、控制閥體24、開啟閥芯26、套管短節(jié)29等組成，上中心管2上端螺紋連接套管接 箍1，膨脹膠筒(8，9，10)套裝于上中心管2上，膠筒上端護套6連接浮動頭4，密封圈5置 于浮動頭4內腔，由堵頭3封堵，膠筒與上中心管2形成A密封腔11 (膠筒A環(huán)腔)，膠筒 下端通過膠筒接頭與單流閥體相連；單流閥體通過內螺紋將上、下中心管(2，20)連接在一 起，并通過外螺紋連接充填接頭17 ；充填缸套19套裝在充填接頭17與控制閥體24的臺階 上，由0型圈(18，23)密封，在充填缸套19與下中心管20的B環(huán)腔內置有密封活塞22，由 密封圈密封；控制閥體24下端連接套管短節(jié)29，并與套管柱連接。A密封腔就是膠筒A環(huán) 腔。如圖2、3所示，控制閥體24軸向上開孔，分別裝有開啟閥26和限壓閥31，在兩流 道間開斜孔聯(lián)通。開啟閥26與閥體上的徑向注入孔相通，閥套28旋入閥體24內，閥套28 和閥芯26對應位置開孔，孔內裝有剪銷27 ；限壓閥31對應斜孔處開有過流槽，經(jīng)閥芯31內 孔與充填腔B相通；限壓閥套33旋入閥體24內，閥套33和閥芯31對應位置開孔，孔內裝 有剪銷32，在閥芯31外緣均裝有0型圈30，與閥孔形成密封。如圖4、5所示，單流閥體16沿軸向開有兩道閥孔，一道孔直接與B充填腔聯(lián)通，單 流閥就放在該孔內，單流閥套13靠螺紋連接在閥體16端部，彈簧14將閥芯15頂在孔內臺 階上，閥芯15上套有0型圈34，與孔形成密封，另一道軸向孔與膠筒A環(huán)腔相通，在兩軸向 孔之間開有一斜孔，將兩孔貫通。本實用新型的工作過程如下管外封隔器在地面組裝時，將充填劑和固化劑分別 注入B充填腔和膠筒與中心管A環(huán)腔內，此時，單流閥處于關閉狀態(tài)，將B充填腔和膠筒A 環(huán)腔隔離，充填劑和固化劑不會發(fā)生反應；當管外封隔器隨套管柱下井時，開啟閥處于關閉 狀態(tài)，液流不會進入工作腔，保護封隔器不提前座封；當封隔器下到預定位置需要座封時，井口打壓，憋壓至設定壓力值，將開啟閥剪銷剪斷，閥芯下行，液體經(jīng)控制閥體徑向注入孔以及開啟閥與限壓閥之間的斜孔，再通過限壓閥內腔，進入B充填腔。液流推動密封活塞上 行，擠壓腔內充填劑，當腔內壓力大于單流閥彈簧的預緊力時，單流閥芯上行，讓出液流通 道，充填劑被擠入膠筒和上中心管A環(huán)形腔內，使膠筒膨脹坐封。當膠筒內壓力達到設定值 時，限壓閥銷釘剪斷，限壓閥關閉，進液孔道堵死，此時套管內壓力的大小對膨脹膠筒無任 何影響，實現(xiàn)安全坐封。兩種化學介質在膠筒與上中心管A環(huán)腔內充分混合，在一定時間內 反應固化，最終與膨脹膠筒固化成一體，實現(xiàn)井段間的永久封隔。
權利要求一種化學介質充填固化型管外封隔器由套管接箍(1)、上中心管(2)、單流閥體(16)、充填接頭(17)、下中心管(20)、控制閥體(24)、套管短節(jié)(29)由上至下依次螺紋連接而成，其特征在于上中心管2上端螺紋連接套管接箍(1)，膨脹膠筒套裝于上中心管(2)上，膠筒上端護套(6)連接浮動頭(4)，密封圈(5)置于浮動頭(4)內腔，由堵頭(3)封堵，膠筒與上中心管(2)形成A密封腔(11)，膠筒下端通過膠筒接頭與單流閥體(16)相連，單流閥體(16)通過內螺紋將上、下中心管(2、20)連接在一起，單流閥體(16)通過外螺紋連接充填接頭(17)，充填缸套(19)套裝在充填接頭(17)與控制閥體(24)的臺階上，由O型圈(18、23)密封，在充填缸套(19)與下中心管(20)的B環(huán)腔內置有密封活塞(22)，活塞(22)由密封圈密封；控制閥體(24)下端連接套管短節(jié)(29)，并與套管柱連接。
2.如權利要求1所述的化學介質充填固化型管外封隔器，其特征在于膨脹膠筒由軟鋼 帶(10)為骨架的內囊(8)和外囊(9)構成。
3.如權利要求1所述的化學介質充填固化型管外封隔器，其特征在于控制閥體(24)軸 向上開孔，且分別裝有開啟閥(26)和限壓閥(31)。
4.如權利要求1所述的化學介質充填固化型管外封隔器，其特征在于單流閥體(16)沿 軸向開有兩道閥孔，一道閥孔直接與B充填腔聯(lián)通，單流閥就放在該孔內，單流閥套(13)靠 螺紋連接在閥體(16)端部，彈簧(14)將閥芯(15)頂在孔內臺階上，閥芯(15)上套有O型 圈(34)，另一道軸向孔與膠筒A環(huán)腔相通，在兩軸向孔之間開有一斜孔，將兩孔貫通。
5.如權利要求3所述的化學介質充填固化型管外封隔器，其特征在于控制閥體的開啟 閥(26)與閥體上的徑向注入孔相通，閥套(28)旋入閥體(24)內，閥套(28)和閥芯(26) 對應位置開孔，孔內裝有剪銷(27)，限壓閥(31)對應斜孔處開有過流槽，經(jīng)閥芯(31)內孔 與B充填腔相通，限壓閥套(33)旋入閥體(24)內，閥套(33)和閥芯(31)對應位置開孔， 孔內裝有剪銷(32)，在閥芯(31)外緣均裝有O型圈(30)。
專利摘要本實用新型涉及一種化學介質充填固化型管外封隔器，它由套管接箍、上中心管、單流閥體、充填接頭、下中心管、控制閥體、套管短節(jié)依次螺紋連接而成，膨脹膠筒套裝于上中心管上，膠筒上端連接浮動頭與上中心管形成A密封腔，充填缸套套裝在充填接頭與控制閥體的臺階上，與下中心管組成B充填腔。本實用新型將充填劑預置在B充填腔內，在井下打壓擠入A密封腔，使膠筒膨脹貼緊在井壁上實現(xiàn)座封，同時，充填劑與膠筒A環(huán)腔內的固化劑混合，反應并固化，與膠筒形成一個完整固化體，本實用新型利用化學介質充填固化，形成井下永久性封堵，有效解決層間干擾、互竄的難題。
文檔編號E21B33/128GK201568011SQ20092027205
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者喬金中, 張榮文, 張鵬, 程智遠, 趙鵬, 郭志勤 申請人:中國石油集團渤海鉆探工程有限公司