[发明专利]一种自膨胀封隔器

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井、完井作业技术领域，特别涉及一种遇液体自膨胀封隔器。

背景技术

封隔器作为一种起到层间隔离的井下作业工具，在石油勘探开发中被广泛应用于包括钻井、完井、储层改造等许多工艺措施中。自膨胀封隔器是一种无机械运动部件且不需要坐封工具的自激发胀封式封隔器，具备施工工艺简化，作业效率高，适应性强等优点，特别适用于复杂油气井的完井作业。

CN200920106033.9公开了一种自膨胀式封隔器。该自膨胀封隔器利用遇液体(油或水)膨胀橡胶的吸附特性来实现胶筒的胀封，并且通过卡簧实现胶筒的轴向限位。然而在这种限位方式中，在胶筒胀封后胶筒的外径会比挡环的外径大出很多，从而无法起到支撑橡胶、防止橡胶挤出的作用。另外，利用卡簧固定挡环的方式，结构复杂且不便于安装，削弱了基管的强度。整个封隔器承压能力有限。

CN200920278348.1公开了一种封隔器固定环及具有该固定环的遇液体自膨胀封隔器。在该自膨胀封隔器中，采用在胶筒上间隔地固定多个限位环的方式来防止胶筒鼓包，同时使固定环的固定部沿轴向的长度等于封隔器端部的长度。然而该防突结构依然仅在胶筒胀封的初始阶段起作用，一旦胶筒膨胀并与井壁接触，即会出现橡胶外挤的风险。另外，多个固定环也降低了胶筒的密封长度及其密封性能。

US7806193也公开了一种带有热塑性塑料端部挡环的遇油膨胀封隔器。在入井时，该端部挡环可保护胶筒；在膨胀后，该端部挡环为遇油膨胀的弹性单元提供一定的机械支撑，以限制其轴向挤出，提高密封能力。虽然该结构比较简单，然而在坐封后端环不能接触到井壁，橡胶仍有挤出、塞缝的可能，进而影响密封能力。

因此，现有技术中的自膨胀封隔器都无法有效地防止橡胶被挤出和撕裂，其密封能力均不能令人满意。

发明内容

考虑到现有技术中存在的以上技术问题，本发明的一个目的是提供一种自膨胀封隔器，其能够在胶筒遇液体膨胀时防止橡胶被挤出和撕裂。本发明的另一个目的是提供一种自膨胀封隔器，其能够使端部胶筒在胀封后依然能吸收井内液体。

根据本发明提供了一种自膨胀封隔器，包括基管、环绕在基管上的自膨胀胶筒、固定在基管上且紧邻于胶筒的两端的限位端环，以及分别环绕在胶筒的两端上的防突环。其中，各防突环均包括基环部分，以及多个从基环部分中沿基管的纵向延伸出来的板条部分。各板条部分在基管的周向上与相邻的板条部分彼此部分地重叠。

根据本发明，防突环具有多个从基环部分中沿纵向伸出的板条部分。这样，当封隔器下入到井底预定位置且胶筒接触到液体(油或水)而膨胀时，由于环绕安装在胶筒两端上的防突环的存在，胶筒两端的膨胀速度将小于其中间部分的膨胀速度。当胶筒吸收了足量的油或水时，因此胶筒的两端也会撑开防突环的板条部分而使之膨胀。在该膨胀过程中，考虑到板条部分一端固定在基环部分上而另一端为自由端，板条部分会始终紧密地贴合在胶筒上，防止胶筒被挤出、撕裂。因此，封隔器的承压能力得以提高。

此外，由于各个板条部分在周向上设置成彼此间部分地重叠，因此在它们之间仍然会形成有过流通道，使得井内液体能够经这些过流通道渗入到胶筒内。因此，胶筒的两端在胀封之后仍能吸收井内液体，从而保持了对井壁的压实度，实现可靠稳定的环空封隔。这样便能够实现胶筒的长久密封，大大提高了封隔器的密封能力和可靠性。此外，整个封隔器的结构也非常紧凑，更加便于入井，也能够适用于多种完井方式。

在一个实施例中，在相邻两个板条部分之间形成了过流通道。优选地，在各个板条部分的未被相邻板条部分覆盖的区域上设有至少一个过流孔。提供这种过流孔进一步增强了胶筒两端在胀封之后吸收井内液体的能力。

在一个具体的实施例中，相邻板条部分之间的重叠面积为各板条部分的面积的一半。

为了保护胶筒和防突环在下入时免受井壁划伤，限位端环的外径应至少等于或大于防突环的外径。为了限制胶筒的轴向变形，防突环的基环部分可至少部分地伸入到自膨胀封隔器的限位端环中。在一个具体的例子中，限位端环包括防突环的基环部分至少部分地伸入到其中的容纳部分。该容纳部分可以是凹槽或台阶。

在一个实施例中，在限位端环和基管之间设有密封圈，用于防止井内液体从端环与基管之间渗入而导致胶筒产生内侧鼓包。

在一个实施例中，自膨胀胶筒为硫化在基管上的橡胶胶筒。防突环的基环部分也可与自膨胀胶筒硫化为一体。