[发明专利]自膨胀式封隔器

说明书

技术领域

本发明是有关于一种石油开发用的油气井井下工具，特别是关于一种自膨胀式封隔器。

背景技术

随着国民经济对石油天然气能源的需求不断增加，油气资源开发对象由以常规资源为主逐渐转向常规资源和非常规资源并重。在非常规资源中，稠油资源具有较大的比例，已成为开发的主战场之一。开发稠油的各种工艺中，注蒸汽热采技术是主流技术，而井下隔离隔热是保证热采效果、提高热采采收率的关键技术。耐高温的封隔器是关键的井下配套工具，它在稠油井注汽时封隔油管和套管的环形空间，起到减少热损失，保护油井套管的作用。

除了开发稠油资源，油气田开发还面临其它挑战，特别是深层高温高压油气藏(HPHT)，这些资源埋藏深、储层压力系数高、温度普遍超过150℃。有效开发这些资源对井下工具提出了更高的要求，工具必须具备很好的耐高温高压能力。随着近年来对低碳、可再生能源开发的不断重视，地热资源作为一种新型能源逐渐进入人们的视野，并已经开始进入商业化开发应用阶段。由于地热井普遍较深，开发地热资源必须采用开发石油天然气资源的技术，包括井下封隔器、井口装置等。地热井的井下温度普遍在200℃以上，完井时必须使用耐高温的封隔器才能保证地热生产井的寿命和可靠性。

现有的热采封隔器主要有机械式、液压式、热胀式和热敏金属式四种，前两种存在以下不足：(1)结构复杂，热密封性能不稳定，隔热效果差，下井遇阻事故时有发生；(2)对套管的损害严重，经济损失巨大不便多级使用，难以实现分层或多层注汽；(3)必须连接热伸缩管，不能自补偿和调节。热胀式热采封隔器较前两种封隔器有较大的进步，但现有的热胀式封隔器存在以下不足：(1)膨胀剂是一种分子量较大烷烃类易燃、易挥发溶液，稳定性差，易分解，一旦分解则解封困难；(2)膨胀筒材料含碳量太低，屈服强度低，塑性变形大，因而耐压性差，解封困难；(3)整体变形增加了封隔器下井难度，材料密封外套长度小且等外径，影响了密封抗压性能。热敏金属式封隔器在一定程度上克服了前几种封隔器的缺点，但是存在使用条件受限的问题，如应用的油井井斜角不能超过30°，井深要小于1800m，而且也要配接伸缩管。

此外，也有自膨胀式封隔器，现有的自膨胀式封隔器包括自膨胀胶筒和油管，其油管与自膨胀胶筒相对固定，因此，当自膨胀胶筒与油管受热膨胀时，由于二者的膨胀率并不相同，因此，油管受热产生的伸缩变形对座封后的胶筒会产生影响，使得封隔器的座封效果不好。

发明内容

本发明的目的是，提供一种自膨胀式封隔器，其能在井下高温环境下，油管管体受热变形不会对座封后的自膨胀胶筒产生影响。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种自膨胀式封隔器，其包括：油管管体；自膨胀胶筒，所述油管管体可轴向移动地穿设在自膨胀胶筒内部；两个限位环，其套设在所述油管管体的外部并分别固定连接在自膨胀胶筒的两端，每个限位环的内部设有在常温时能使限位环与油管管体相对固定，但当温度上升到高温值时能使限位环与油管管体相对浮动的限位环开口挡环，所述油管管体与限位环之间设有动密封装置。

在优选的实施方式中，每个所述限位环的内部设有限位槽，所述油管管体的外部设有浅槽，在常温状态下，所述限位环开口挡环的外侧端容置在限位槽内，内侧端容置在浅槽内。

在优选的实施方式中，所述限位环开口挡环采用形状记忆合金制成。

在优选的实施方式中，每个所述限位环的内部在靠近自膨胀胶筒的一端依次设置有挡环容置槽和弹簧容置槽，所述挡环容置槽位于弹簧容置槽的一端，且挡环容置槽的半径大于弹簧容置槽的半径，每个挡环容置槽的内部设置有当温度上升到一预定温度能缩小以脱离挡环容置槽卡设的弹簧开口挡环，所述压缩弹簧套设在油管管体的外部并位于弹簧容置槽内部，且压缩弹簧的一端顶抵在弹簧开口挡环的端面上，另一端顶抵在弹簧容置槽上，所述弹簧开口挡环采用形状记忆合金制成。

在优选的实施方式中，所述封隔器还包括衬管，所述自膨胀胶筒的两端分别结合有承压环，所述自膨胀胶筒与承压环一起粘结、硫化在衬管外部，衬管的两端为外露部分，衬管的外露部分插设入所述弹簧容置槽内，所述压缩弹簧套设在衬管外部，所述承压环连接所述弹簧开口挡环。

在优选的实施方式中，所述衬管与限位环焊接固定。

在优选的实施方式中，所述封隔器还包括环形的金属加强条组合体，所述金属加强条组合体的主体嵌入在所述自膨胀胶筒的端部内，另一端连接所述承压环，所述金属加强条组合体粘结在所述衬管外。