封隔器

摘要

本申请公开一种封隔器，包括：中心管，所述中心管的壁上设有透孔；胶筒单元；锥体单元；液缸套；所述中心管与所述液缸套之间顺次设有第一活塞、第一固定件、第二活塞、第二固定件；所述第一活塞位于所述锥体单元下方；所述第一活塞与所述锥体单元之间设有第一锁紧机构；所述第一固定件与所述中心管固定密封连接；所述第一固定件与所述第一活塞之间预置有热膨胀物；所述第二活塞与所述液缸套固定连接；所述第二固定件与所述中心管通过解封销钉连接；所述第二固定件与所述第二活塞之间设有进气空间，所述进气空间与所述透孔相连通；所述第二固定件与所述液缸套之间设有第二锁紧机构。本申请所提供的一种封隔器能够在封隔器坐封时提供足够的坐封力。

权利要求

1.一种封隔器，其特征在于，包括：

中心管，其上端连接有上接头，其下端连接有下接头；所述中心管的壁上设有透孔；

套设于所述中心管外的胶筒单元；

通过第一剪切销钉连接所述中心管的外壁的锥体单元，其位于所述胶筒单元下方；

套设在所述中心管外且能沿所述中心管轴向滑动的液缸套，其上端固定连接所述锥体单元，其下端与所述下接头密封接触；所述中心管与所述液缸套之间顺次设有第一活塞、第一固定件、第二活塞、第二固定件；

所述第一活塞位于所述锥体单元下方，其与所述中心管及所述液缸套密封接触；所述第一活塞与所述锥体单元之间设有第一锁紧机构，所述第一锁紧机构能够限制所述第一活塞仅能上行；

所述第一固定件与所述中心管固定密封连接，其与所述液缸套密封接触；所述第一固定件与所述第一活塞之间预置有热膨胀物；所述热膨胀物能够受热膨胀以推动所述第一活塞；

所述第二活塞与所述液缸套固定连接，其与所述中心管及所述液缸套密封接触；

所述第二固定件与所述中心管通过解封销钉连接；所述第二固定件与所述第二活塞之间设有进气空间，所述进气空间与所述透孔相连通；所述第二固定件与所述液缸套之间设有第二锁紧机构，所述第二锁紧机构能够限制所述液缸套仅能上行。

2.如权利要求1所述的封隔器，其特征在于：所述第一锁紧单元包括位于所述锥体单元上的第一锁紧扣以及连接在所述第一活塞上的第一锁紧管；所述第一锁紧扣与所述第一锁紧管相配合且所述第一锁紧扣能限制所述锁紧管仅能上行。

3.如权利要求2所述的封隔器，其特征在于：所述锥体单元包括锥体以及与所述锥体固定连接的锥体座；所述锥体上设有所述第一锁紧扣，其能够压缩所述胶筒单元；所述锥体座通过所述第一剪切销钉连接所述中心管。

4.如权利要求1所述的封隔器，其特征在于：所述第二锁紧单元包括位于所述液缸套上的第二锁紧扣以及连接在所述第二固定件上的第二锁紧管；所述第二锁紧扣与第二所述锁紧管相配合且所述第二锁紧管能限制所述第二锁紧扣仅能上行。

5.如权利要求1所述的封隔器，其特征在于：所述液缸套包括上液缸套及下液缸套；所述第二活塞连接所述上液缸套的下端及所述下液缸套的上端；所述上液缸套的上端连接所述锥体单元，所述下液缸套的下端与所述下接头密封接触。

6.如权利要求5所述的封隔器，其特征在于：所述第二活塞通过第一连接销钉连接所述上液缸套的下端及所述下液缸套的上端，所述上液缸套的上端通过第二连接销钉连接所述锥体单元。

7.如权利要求1所述的封隔器，其特征在于：所述第一固定件与所述中心管的外壁通过焊接连接。

8.如权利要求7所述的封隔器，其特征在于：所述第一活塞与所述液缸套及所述中心管之间设有密封圈；所述第一固定件与所述液缸套之间设有密封圈；所述第二活塞与所述液缸套及所述中心管之间设有密封圈。

9.如权利要求8所述的封隔器，其特征在于：所述密封圈包括聚四氟密封环和/或氟胶圈。

10.如权利要求1所述的封隔器，其特征在于：所述第一活塞通过第二剪切销钉连接所述中心管。

说明书

封隔器

技术领域

[0001] 本申请涉及稠油开采领域，尤其涉及一种封隔器。

背景技术

[0002] 我国稠油资源分布十分广泛，已在12个盆地发现了70多个重质油田，预计资源量可达300亿吨以上。随着轻质油的可开采储量逐渐减少及石油开采技术的不断提高，稠油开采得到的重视也在不断加强。稠油开采的方式主要是采取措施提高原油流动性、提高油水流度比以增加原油驱替效率，为此人们研发了一系列的稠油降粘技术，主要由蚕稀降粘、热力降粘、化学剂降粘、微生物降粘、超声波降粘、水热催化裂解降粘等。

[0003] 目前，蒸汽吞吐稠油开采技术是热力降粘中的一个重要方式，蒸汽吞吐稠油开采技术是通过先向油井注入一定量的蒸汽，关井一段时间，待蒸汽的热能向油层扩散后，再开井生产的一种开采重油的增产方法。在油田实际生产现场运用蒸汽吞吐稠油开采技术时，注入蒸汽过程中，需要通过封隔器将注气管柱和套管隔开。蒸汽吞吐稠油开采技术通常使用的封隔器为热采封隔器以适应蒸汽所带来井内高温情况。

[0004] 实际油田生产作业中，普遍使用的热采封隔器主要有压力坐封式封隔器、药力膨胀式封隔器等，但是它们均采用单一的坐封方式，使其在坐封时有时无法提供足够的坐封力，造成封隔器和套管密封不严，导致封隔器的封隔效果不理想。

发明内容

[0005] 鉴于现有技术的不足，本申请提供一种封隔器，以能够在封隔器坐封时提供足够的坐封力。

[0006] 为达到上述目的，本申请提供一种封隔器，包括：

[0007] 中心管，其上端连接有上接头，其下端连接有下接头；所述中心管的壁上设有透孔；

[0008] 套设于所述中心管外的胶筒单元；

[0009] 通过第一剪切销钉连接所述中心管的外壁的锥体单元，其位于所述胶筒单元下方；

[0010] 套设在所述中心管外且能沿所述中心管轴向滑动的液缸套，其上端固定连接所述锥体单元，其下端与所述下接头密封接触；所述中心管与所述液缸套之间顺次设有第一活塞、第一固定件、第二活塞、第二固定件；

[0011] 所述第一活塞位于所述锥体单元下方，其与所述中心管及所述液缸套密封接触；所述第一活塞与所述锥体单元之间设有第一锁紧机构，所述第一锁紧机构能够限制所述第一活塞仅能上行；

[0012] 所述第一固定件与所述中心管固定密封连接，其与所述液缸套密封接触；所述第一固定件与所述第一活塞之间预置有热膨胀物；所述热膨胀物能够受热膨胀以推动所述第一活塞；

[0013] 所述第二活塞与所述液缸套固定连接，其与所述中心管及所述液缸套密封接触；

[0014] 所述第二固定件与所述中心管通过解封销钉连接；所述第二固定件与所述第二活塞之间设有进气空间，所述进气空间与所述透孔相连通；所述第二固定件与所述液缸套之间设有第二锁紧机构，所述第二锁紧机构能够限制所述液缸套仅能上行。

[0015] 优选的，所述第一锁紧单元包括位于所述锥体单元上的第一锁紧扣以及连接在所述第一活塞上的第一锁紧管；所述第一锁紧扣与所述第一锁紧管相配合且所述第一锁紧扣能限制所述锁紧管仅能上行。

[0016] 优选的，所述锥体单元包括锥体以及与所述锥体固定连接的锥体座；所述锥体上设有所述第一锁紧扣，其能够压缩所述胶筒单元；所述锥体座通过所述第一剪切销钉连接所述中心管。

[0017] 优选的，所述第二锁紧单元包括位于所述液缸套上的第二锁紧扣以及连接在所述第二固定件上的第二锁紧管；所述第二锁紧扣与第二所述锁紧管相配合且所述第二锁紧管能限制所述第二锁紧扣仅能上行。

[0018] 优选的，所述液缸套包括上液缸套及下液缸套；所述第二活塞连接所述上液缸套的下端及所述下液缸套的上端；所述上液缸套的上端连接所述锥体单元，所述下液缸套的下端与所述下接头密封接触。

[0019] 优选的，所述第二活塞通过第一连接销钉连接所述上液缸套的下端及所述下液缸套的上端，所述上液缸套的上端通过第二连接销钉连接所述锥体单元。

[0020] 优选的，所述第一固定件与所述中心管的外壁通过焊接连接。

[0021] 优选的，所述第一活塞与所述液缸套及所述中心管之间设有密封圈；所述第一固定件与所述液缸套之间设有密封圈；所述第二活塞与所述液缸套及所述中心管之间设有密封圈。

[0022] 优选的，所述密封圈包括聚四氟密封环和/或氟胶圈。

[0023] 优选的，所述第一活塞通过第二剪切销钉连接所述中心管。

[0024] 通过以上描述可以看出，本申请所提供的技术方案通过设有所述第一活塞及所述第二活塞组成的多级活塞结构，并利用注气压力推动结合所述热膨胀物受热膨胀推动，使得封隔器在坐封时能为所述胶筒单元提供两种推力，进而较大程度的加强了所述封隔器在坐封时的坐封力，所以，采用本申请所提供的封隔器能够在封隔器坐封时提供足够的坐封力。

附图说明

[0025] 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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1是本申请一种实施方式所提供的封隔器结构示意图。

具体实施方式

[0027] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

[0028] 请参考图1，本申请一种实施方式提供一种封隔器，包括：中心管1，其上端连接有上接头11，其下端连接有下接头12；所述中心管1的壁上设有透孔13；套设于所述中心管1外的胶筒单元3；通过第一剪切销钉43连接所述中心管1的外壁的锥体单元4，其位于所述胶筒单元3下方；套设在所述中心管1外且能沿所述中心管1轴向滑动的液缸套2，其上端固定连接所述锥体单元4，其下端与所述下接头12密封接触；所述中心管1与所述液缸套2之间顺次设有第一活塞5、第一固定件6、第二活塞7、第二固定件8；所述第一活塞5位于所述锥体单元4下方，其与所述中心管1及所述液缸套2密封接触；所述第一活塞5与所述锥体单元4之间设有第一锁紧机构，所述第一锁紧机构能够限制所述第一活塞5仅能上行；所述第一固定件6与所述中心管1固定密封连接，其与所述液缸套2密封接触；所述第一固定件6与所述第一活塞5之间预置有热膨胀物61；所述热膨胀物61能够受热膨胀以推动所述第一活塞5；所述第二活塞7与所述液缸套2固定连接，其与所述中心管1及所述液缸套2密封接触；所述第二固定件8与所述中心管1通过解封销钉81连接；所述第二固定件8与所述第二活塞7之间设有进气空间9，所述进气空间9与所述透孔13相连通；所述第二固定件8与所述液缸套2之间设有第二锁紧机构，所述第二锁紧机构能够限制所述液缸套2仅能上行。

[0029] 使用时，通过油管将本实施方式所提供的封隔器下入到井中的预定位置，然后通过油管注入高温蒸汽。在注气过程中，首先所述高温蒸汽通过所述透孔13进入到所述进气空间9内，随着所述高温蒸汽的注入，所述高温蒸汽在所述进气空间9内对所述第二活塞7的第一推力越来越大，所述第一推力经过所述液缸套2传递给所述锥体单元4。随着所述高温蒸汽的注入，所述第一推力越来越大直至将所述第一剪切销钉43剪断，所述第二活塞7上行，并推动所述锥体单元4上行，所述锥体单元4上行挤压所述胶筒单元3。同时，随着所述高温蒸汽的注入，所述热膨胀物61随着温度的提高体积逐渐增大，进而将第二推力作用于所述第一活塞5上，使所述第二活塞7行。随着所述热膨胀物61的体积越来越大，所述第二推力越来越大直至将所述第一活塞5推至与所述锥形单元接触，进而推动所述锥形单元继续上行。所述锥形单元在所述第一推力及所述第二推力的共同作用下将所述胶筒单元3压缩，进而完成所述封隔器的坐封工作。在注气结束后，将所述封隔器解封时，在井外通过提拉油管，使油管带动所述中心管1将所述解封销钉81剪断，胶筒单元3便不再受到约束，进而完成解封。

[0030] 通过以上描述可以看出，本实施方式所提供的技术方案通过设有所述第一活塞5及所述第二活塞7组成的多级活塞结构，并利用注气压力推动结合所述热膨胀物61受热膨胀推动，使得封隔器在坐封时能为所述胶筒单元3提供两种推力，进而较大程度的加强了所述封隔器在坐封时的坐封力，所以，采用本实施方式所提供的封隔器能够在封隔器坐封时提供足够的坐封力。

[0031] 同时，在注气结束后温度随之降低，所述热膨胀物61所在空间因所述热膨胀物61在坐封时增大，该空间也随之所增大。随着温度降低，所述热膨胀物61逐渐回缩，但所述第一活塞5因所述第一锁紧机构而无法下行，进而所述热膨胀物61所在空间无法缩小，进而在该空间内形成负压。由于所述负压的存在，在解封时所述负压可以给予所述第一活塞5一拉力，所述第一活塞5通过所述第一锁紧机构将该拉力传递给所述锥体单元4，进而可以促进所述锥体单元4的下移，有效保证了封隔器解封的顺利进行。

[0032] 所述中心管1为管体，所述上接头11与所述下接头12分别位于其两端以用于连接油管。具体的，所述上接头11及所述下接头12与所述中心管1可以通过油管扣连接。所述中心管1可以供所述液缸套2、所述锥体单元4、所述第一活塞5、所述第二活塞7沿其轴向滑动，进而将所述胶筒单元3压缩。

[0033] 所述胶筒单元3整体套设在所述中心管1外，其靠近所述上接头11，所述胶筒单元3可以被所述锥体单元4压缩，其在压缩后外径膨胀进而将套管密封分隔。具体的，如图1所示，所述胶筒单元3可以包括胶筒31、胶筒垫环32以及胶筒压帽33。所述胶筒垫环32通过螺纹连接所述上接头11，所述胶筒垫环32与所述胶筒压帽33螺纹连接并压紧所述胶筒31。所述胶筒31的部分位于所述胶筒垫环32与所述胶筒压帽33之间，其可以受到压缩而增大外径。

[0034] 所述锥体单元4整体套设在所述中心管1外部，其可以包括锥体41以及与所述锥体41固定连接的锥体座42；所述锥体41能够压缩所述胶筒单元3。所述锥体座42通过所述第一剪切销钉43连接所述中心管1。具体的，所述锥体座42与所述锥体41为螺纹连接。所述锥体
41可以为多个，并均匀分布于所述中心管1的周向，进而保证所述胶筒单元3受到沿周向分布均匀的压缩力(坐封力)。

[0035] 继续参考图1，所述液缸套2整体为管体，其可以包括上液缸套21及下液缸套22，以便于其他部件的安装。进一步的，所述第二活塞7连接所述上液缸套21的下端及所述下液缸套22的上端；所述上液缸套21的上端连接所述锥体单元4，所述下液缸套22的下端与所述下接头12密封接触。具体的，所述第二活塞7通过第一连接销钉71连接所述上液缸套21的下端及所述下液缸套22的上端，所述上液缸套21的上端通过第二连接销钉23连接所述锥体单元4。为保证所述进气空间9进入的气体不产生漏失，所述液缸套2的下端可以与所述下接头12密封接触，同时，所述液缸套2与所述下接头12接触部分需要具有一定的长度，以保证在所述液缸套2上行过程中始终与所述下接头12密封接触。具体的，所述下接头12与所述液缸套
2之间可以设有密封圈10，所述密封圈10可以包括聚四氟密封环和/或氟胶圈。所述密封圈
10可以套设在所述下接头12的外表面上所开设的凹槽里。

[0036] 所述第一活塞5为所述封隔器的动力机构，其用于为所述锥体单元4压缩所述胶筒单元3提供坐封力。所述第一活塞5整体套设在所述中心管1外，并位于所述液缸套2与所述中心管1之间的环空内。所述第一活塞5位于所述锥体41的下方，其上行时能够顶抵推动所述锥体单元4。

[0037] 所述第一锁紧机构位于所述第一活塞5与所述锥体单元4之间，具体的，所述第一锁紧单元可以包括位于所述锥体单元4上的第一锁紧扣52以及连接在所述第一活塞5上的第一锁紧管51；所述第一锁紧扣52与所述第一锁紧管51相配合且能限制所述第一锁紧管51仅能上行。以所述锥体单元4包括所述锥体41及所述锥体座42为例，所述第一锁紧扣52可以为所述锥体41内表面加工的倒齿，且沿所述中心管1轴向多圈排布，所述第一锁紧管51可以为开口圆环，其具有一定的收缩恢复能力，所述第一锁紧管51的外表面设有与所述锥体41的倒齿相匹配的倒齿。通过所述倒齿互相啮合，所述第一锁紧管51可以进行上行，而在所述第一锁紧管51下行的时候所述第一锁紧扣52阻碍其下行。进一步的，如图1所示，所述第一活塞5的部分可以位于所述锥体单元4的所述锥体41与所述中心管1之间，同时，在该部分所述第一活塞5上设有一凹槽，所述第一锁紧管51即可设置于该凹槽内，同时，所述锥体单元4的部分内表面设有所述第一锁紧扣52。

[0038] 所述第一活塞5与所述中心管1以及所述第一活塞5与所述液缸套2之间均为密封接触，以保证所述第一固定件6与所述第一活塞5之间形成密闭空间。进一步的，为保证所述第一活塞5与所述中心管1、所述液缸套2具有较好的密封效果，所述第一活塞5与所述液缸套2及所述中心管1之间设有密封圈10。所述密封圈10可以包括聚四氟密封环和/或氟胶圈。所述密封圈10可以套设在所述第一活塞5内表面以及外表面开设的凹槽内。考虑到所述封隔器在下井过程中容易出现晃动或者因为井内温度过高而提前坐封，所以所述第一活塞5可以通过第二剪切销钉53连接所述中心管1。所述第一活塞5只有在将所述第二剪切销钉53剪断后才可上行推动所述锥体单元4。

[0039] 所述第一固定件6固定套设在所述中心管1外且位于所述第一活塞5的下方。考虑到所述第一固定件6能够抵抗因所述热膨胀物61膨胀而带来的推力，所述第一固定件6与所述中心管1的外壁通过焊接连接，即所述固定密封连接为焊接。当然，所述第一固定件6与所述中心管1也可以采用其他方式，只须保证所述第一固定件6固定在所述中心管1的外壁上且与中心管1之间保持密封即可，本申请并不以此为限。

[0040] 为保证所述第一固定件6与所述第一活塞5之间形成密闭空间，所述第一固定件6与所述液缸套2密封接触，具体的，所述第一固定件6与所述液缸套2之间可以设有密封圈10，所述密封圈10可以包括聚四氟密封环和/或氟胶圈。所述密封圈10可以套设在所述第一固定件6的外表面上所开设的凹槽里。

[0041] 所述热膨胀物61位于所述第一固定件6与所述第一活塞5之间形成的密闭空间内，其可以随着温度的提高而进行膨胀。比如所述热膨胀物61可以包括酒精。当然，所述热膨胀物61也可以随着温度的降低而恢复原有体积，进而使得本实施方式所提供封隔器具有较好的解封效果。

[0042] 所述第二活塞7同样为所述封隔器的动力机构，其用于为所述锥体单元4压缩所述胶筒单元3提供坐封力。所述第二活塞7整体套设在所述中心管1上且位于所述液缸套2与所述中心管1之间。所述第二活塞7位于所述第一固定件6的下方，其上行时带动所述液缸套2上行，进而将动力传递给所述锥体单元4。考虑到所述第二活塞7沿所述中心管1轴向须上行一定的距离，所以在未坐封状态下，所述第一固定件6的底面与所述第二活塞7的顶面相隔一定的距离。进一步的，所述第二活塞7与所述液缸套2及所述中心管1之间设有密封圈10，所述密封圈10可以包括聚四氟密封环和/或氟胶圈。具体的，所述第二活塞7的内表面及外表面均可以设有容纳所述密封圈10的凹槽，所述密封圈10位于所述凹槽内且部分伸出。

[0043] 所述第二固定件8固定套设在所述中心管1外且位于所述液缸套2与所述中心管1之间，所述第二固定件8在所述封隔器坐封过程中须承受气体在所述进气空间9内形成的压力。所述解封销钉81的剪断力需大于所述第一剪断销钉及所述第二剪断销钉的剪断力，同时，所述解封销钉81的剪断力还大于所述胶筒单元3的坐封力。解封时，通过井外提拉油管使得所述中心管1剪断所述解封销钉81，解封销钉81被剪断后，所述第二固定件8不与所述中心管1连接，进而无法通过所述第二锁紧机构支撑所述液缸套2，进而此时所述第二锁紧管83无法限制所述第二锁紧扣82下移，同时又由于所述负压的存在，导致所述第一活塞5可以通过所述第一锁紧机构一同拉动所述锥体单元4下移，进而完成解封。

[0044] 所述第二固定件8与所述第二活塞7之间形成有所述进气空间9，所述进气空间9通过所述透孔13与所述中心管1内部相通，进而通过油管注入高温蒸汽时所述高温蒸汽可以通过所述透孔13进入到所述进气空间9内。所述高温蒸汽随着注入量的增多，进而对所述第二活塞7的推力越来越大，直至将所述第一剪断销钉剪断，然后推动所述第二活塞7上行，最后通过所述锥形单元压缩所述胶筒单元3。

[0045] 所述第二锁紧单元位于所述第二固定件8与所述液缸套2之间，具体的，所述第二锁紧单元包括位于所述液缸套2上的第二锁紧扣82以及连接在所述第二固定件8上的第二锁紧管83；所述第二锁紧扣82与所述第二锁紧管83相配合且所述第二锁紧管83能限制所述第二锁紧扣82仅能上行。进一步的，所述第二锁紧扣82可以为所述液缸套2内表面加工的倒齿，且沿所述中心管1轴向多圈排布，所述第二锁紧管83可以为开口圆环，其具有一定的收缩恢复能力，所述第二锁紧管83的外表面设有与所述锥体41的倒齿相匹配的倒齿。通过所述倒齿互相啮合，所述第二锁紧扣82可以进行上行，而在所述第二锁紧扣82下行的时候，在未剪断所述解封销钉81的情况下，所述第二锁紧管83阻碍其下行。

[0046] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。