[发明专利]温控热膨胀式封隔器

说明书

本发明涉及油田井下作业常用封隔专用工具。

目前，我国已普遍推广使用的封隔器主要有支撑式、卡瓦式、水力压缩式，水力扩张式、水力密闭式和由记忆合金等组成的热力自封式等几种类型。这些封隔器在井下作业过程中，各自占有一定的优势，但又各有不足，如支撑式、卡瓦式等存在有不能多极使用，又需依靠卡瓦或井底的支撑点来完成密封工作。水力压缩式、水力扩张式、水力密闭式封隔器，不仅封隔器本身制造工艺复杂，在作业时还必须依靠地面上的专用设备加压来完成密封工作。由记忆合金等组成热力自封式，因受温差所限，应用范围较窄。

本发明简化了封隔器制造与作业的程序，取消了地面压力摇控，可不配合卡瓦等专用工具，可单独多次重复使用。如配合卡瓦等专用工具又可作为丢手封隔器使用。即使在套管变形的情况下，本发明的封隔仍能良好的密封油管与套管之间的环形空间，且不影响中心管通径。本发明还具有适用不同工作环境温度的特点，在50℃至200℃之间任何一个温度段的油井都可以调节使用。

本发明是利用石蜡熔化后体积膨胀做动力来完成封隔作用的。目前国内工厂已能生产出多个熔点不同的石蜡品种。此材料在低温高温的情况下，物理性能十分可靠，对熔点温度敏感，而且价格低廉易得。

石蜡是一种低熔点的固体材料，当环境温度高于其熔点时，石蜡由固态转换成液态，体积膨胀，最大可以得到一个100比120的高膨胀量，此时，如果温度再升高，它的膨胀比值几乎不再变化。另外，石蜡由液态冷却在未完全成为固态时，可搅拌成膏状物体。而此时体积缩小接近固态时的体积。

本发明正是利用石蜡这些特点制造完成的。在中心管外缘安装了一个装载石蜡的膨胀反应缸。反应缸与上部的耐高温、耐高压的高弹性胶筒外部连接密封，内部通过过流孔道相通。

使用时，将液态石蜡搅拌冷却至膏状后，注入膨胀反应缸内。因反应缸内的温度较低，注入膏状石蜡迅速冷却至固态，这样就得一个十分充实的固态膨胀原体。当封隔器在井下得到一个与注入反应缸内石蜡熔点相同或高于其熔点的温度时，固体石蜡反应成液态，经过流孔道进入胶筒，迫使胶筒向处扩张；起到密封油管和套管之间环形空间的密封作用。

由于本封隔器胶筒向外的扩张力，是来自于自身的不可逆的热膨胀力，又兼具液体不可压缩的特点。因此，在座封时，可以不受井内压力的影响，起到可靠的座封目的。

本发明封隔器在解封时有两种方式。

1、注水降温解封法：在封隔器座封时如需解封，只需通过油管向井内注水降温，在封隔器中心管遇冷后，便带动反应缸内的石蜡不断凝结收缩，胶筒则靠自身弹性和井内压力回缩，直至胶筒回缩复位。

2、正向旋转上提解封法：在封隔器座封的情况下如需解封，将油管向上提住，正时针缓慢旋转油管封隔器便能顺利解封。因本封隔器的上接头与封隔器中心管，用的反向方形丝扣相连接，当油管带动上接头正向旋转并上提时，上接头则上移，与胶筒上压盖脱离，胶筒便在内部压力与井内压力的驱使下随上接头上移，并拉动胶筒滑套上移把胶筒拉长，使胶筒直径变细，以达到完全可靠的解封目的，保证封隔器在随油管取出时不受阻。因上接头在解封旋转过程中能旋转至与胶管滑套和中心管锁紧，所以又可带动下极封隔器的上接头旋转解封。

因本发明涉及两种解封方式，在制造工艺和使用方面有两种不同的方法。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是注水降温解封法的封隔器示意图

图2是上提旋转解封法的封隔器示意图

如发明专利附图(1)所示：本封隔器的特点是在中心管5外缘安装了一个膨胀反应缸10，膨胀反应缸10的内壁与中心管5外缘之间留有一填装石蜡的空间。胶筒6的安装：上端用用上接头2压紧在中心管上，下端与膨胀反应缸上端结合旋紧下接头11。将膨胀反应缸上端与胶筒下端结合面压紧密封。将制成膏状的石蜡通过注入孔8压注进膨胀反应缸内，再用罗钉将注入孔堵死。

它的工作流程是：当封隔器在油管的带动下，进入井内，随进入井内的深度增加，井内的温度也在不断升高，在达到预定深度和温度段时，封隔器内石蜡，便转换成液态，体积膨胀。膨胀的液体经胶筒6与膨胀反应缸10连接处的过流孔道7进入胶筒内部，迫使胶筒6向外扩张座封。因地下是一个恒温环境，不受季节变化的影响，给本发明的温控封隔器带来了良好座封条件。