[发明专利]一种井下封隔装置

说明书

技术领域

本申请涉及石油天然气开发用油气井井下工具技术领域，特别涉及一种基于电致型形状记忆聚合物材料的井下封隔装置。

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。同时，开发油气藏的井型越来越复杂，比如大位移水平井、多分支井等，这些都对包括封隔器在内的完井工具提出了很高的要求。封隔器是油气开采中重要的井下层间隔离工具，广泛用于完井、采油、注水、储层改造、井下作业等领域。

近年来自膨胀封隔器逐渐得到规模应用，该工具没有复杂的机械结构，仅靠特殊橡胶制成的胶筒吸油或吸水膨胀来座封，现场施工工艺简便，但自膨胀封隔器存在座封不可控、不能立即座封、性能受井筒内液体性质影响等缺点。

在采用基于形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer，简称SMP)材料的封隔器方面，国外已开展大量工作，提出了设计方案。例如，专利号为7743825，名称为“Packer sealing element with Shape Memory material”的美国专利申请公开了一种采用基于形状记忆聚合物材料的封隔器，该封隔器采用“一端固定，另一端浮动”的结构，以适应形状记忆胶筒在形变过程中的轴向伸长或缩短，封隔器下入到位后，从地面向管内泵送一定压力的高温液体，通过某种内部机构将热量传至胶筒内部，当温度上升至形状记忆材料的转变温度时，胶筒开始形变，浮动端限位环在管体表面跟随形状记忆胶筒的形变而滑动，直至胶筒与井壁紧密接触并座封。国内也对这方面进行了研究，例如，申请号为201310083062.9，名称为“基于形状记忆材料的井下封隔器”的专利申请也公开了一种井下封隔器，该封隔器的胶筒由形状记忆聚合物材料制作而成，通过注入高温触发液来将热量均匀传递至整个胶筒，升高胶筒的温度，当温度上升至胶筒的转变温度时，胶筒开始形变，开口挡环也发生形变从管体的槽内“跳出”，失去对浮动端总成的定位，浮动端总成跟随胶筒轴向上移，直至胶筒与套管内壁产生紧密的接触并形成有效的密封为止。

虽然采用基于SMP材料的封隔器具有整体尺寸较小、结构简单、座封可控、裸眼适应性好、可满足不同井况的复杂结构井完井需求等优点，但现有的采用基于SMP材料的封隔器施工工艺比较复杂，工具下入到位后，需要从地面向井筒内泵送高温液体，有一定的安全风险。此外，胶筒的温度难以控制，可能出现温度达不到转变温度值而不能座封、温度过高导致胶筒材料失效等情况。

发明内容

为解决现有技术中封隔器不便于座封的缺陷，本申请提供了一种便于座封的井下封隔装置，该装置具有结构简单、施工工艺简单、现场作业风险低等优点。

为实现以上技术目的，本申请提供一种基于电致型形状记忆聚合物材料的井下封隔装置，该装置包括：

管体、固定端总成、浮动端总成，所述管体外部套设有胶筒，所述固定端总成套设在所述管体上并与所述胶筒的上端连接，所述浮动端总成套设在所述管体上并与所述胶筒的下端连接，其特征在于，

所述井下封隔装置还包括有电极，所述电极所传输的能量能够用于为所述胶筒加热，所述固定端总成上设有供电结构，所述供电结构用于通过所述电极为所述胶筒供电，所述供电结构能提供所述胶筒完成形变所需的电能。

优选的，所述胶筒由掺杂有导电填料的形状记忆聚合物材料制成，所述导电填料包括炭黑、碳纤维或碳纳米管。

优选的，所述固定端总成上还设有监控结构，所述监控结构与所述供电结构相互电连接，所述监控结构用于监测所述胶筒上温度和压力的变化、所述胶筒周围环境的温度和压力的变化以及控制所述供电结构。

优选的，所述供电结构包括供电单元工作筒；所述监控结构包括控制单元工作筒和监测单元工作筒，所述监测单元工作筒用于监测所述胶筒的温度和压力的变化以及所述胶筒周围环境的温度和压力的变化；所述控制单元工作筒用于与所述供电单元工作筒、所述监测单元工作筒进行数据交换以及控制指令的发送。

优选的，所述电极为可伸缩电极，所述可伸缩电极嵌入在所述胶筒内部，所述可伸缩电极的一端与所述固定端总成连接，所述可伸缩电极的另一端与所述浮动端总成连接。

优选的，所述可伸缩电极的横截面外缘具有锯齿结构。

优选的，所述可伸缩电极为可伸缩电缆或可伸缩螺旋管。

优选的，所述胶筒的内壁和外壁两侧均设置有绝缘层，所述绝缘层将所述胶筒与外界隔开。