[发明专利]膨胀式裸眼补贴封隔器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于油气田钻井作业中，井下补贴裸眼的封隔器，是一种膨胀式裸眼补贴封隔器，属于钻井井下工具。

技术背景

现阶段国内油气井中，深井、复杂井越来越多，使得钻井过程中发生井漏、井涌等复杂情况越来越频繁。而目前解决的办法是依靠井控设备在复杂情况下继续钻进，或多下入一层技术套管封隔复杂地层。这样会增加钻井过程中的风险和成本，或者使井身结构变得更加复杂，使得可利用的井眼直径越来越小，在深井超深井中，井眼直径的不断缩小有可能导致无法钻达目的层。最终导致钻速降低，增加钻井作业时间和钻井风险，降低油气井产量，增加钻井成本。

目前油气田采用的封隔器有机械式、水力式、水力机械式、自封式等多种形式。这些封隔器的不足之处在于：一是结构复杂，下井后造成井眼通径变小，其他工具难以通过，下一步钻进作业无法进行。二是这些封隔器普遍较短，且成本较高不能大量使用，因此在复杂地层的裸眼中不能达到有效封隔地层的作用。这些缺陷难以克服，有待进一步改进和创新。

发明内容：

本发明的目的是：为了使封隔复杂地层后仍保持较大通径，允许钻具顺利通过封隔器继续钻进，不改变或简化原有的井身结构，以提说高钻速、减少钻井作业时间和钻井成本，特提出一种膨胀式裸眼补贴封隔器。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种膨胀式裸眼补贴封隔器，是由本体，外螺纹，内螺纹，自适应橡胶套及上下台肩组成，其特征是：本体用具有高膨胀率的膨胀补贴管，两端加工有适合高膨胀率膨胀变形的外螺纹和内螺纹，在两端连接膨胀补贴管或串联多个膨胀式裸眼补贴封隔器；在本体中部加工膨胀补贴管的外表面，使其壁厚变薄，在能够满足管体强度要求的前提下使嵌入的橡胶套更厚，提高密封效果；加工本体外表面所形成的上台肩和下台肩能够在轴向固定橡胶套，并起到保护橡胶套的作用。自适应橡胶套固定在本体中部，其长度比本体略短，使本体两端各露出100-500mm；外径比本体大1-20mm；在本体被膨胀时发生挤压变形，能够自适应井眼形状，充满井眼环空；其长度和厚度可以有效封隔地层。在将膨胀式裸眼补贴封隔器下入井内预定位置后，使用膨胀工具从内部膨胀本封隔器，使其内径增大，外表面紧贴于裸眼井壁上，橡胶套受挤压后有效封隔裸眼井段。

本发明的有益效果是：膨胀式裸眼补贴封隔器结构简单，整体壁厚较薄，经膨胀后增大的内径与上一层套管内径相同，足以使后继施工的钻具顺利通过，不改变或可以简化原有的井身结构；本封隔器是利用金属永久塑性变形来达到坐封的目的，没有其他液压或机械机构辅助，不会发生封隔器意外解封或脱落的情况；本封隔器有效长度(橡胶长度)较长，在裸眼井段中封隔效果好。另外，本封隔器成本低廉，施工方便。

附图说明

图1为本发明膨胀式裸眼补贴封隔器结构示意图。图中：1.本体；2.外螺纹；3.内螺纹；4.自适应橡胶套；5.上台肩；6.下台肩。

图2为本发明膨胀式裸眼补贴封隔器膨胀作业示意图。图中：7.膨胀式裸眼补贴封隔器；8.膨胀工具；9.井眼。

图3为本发明膨胀式裸眼补贴封隔器膨胀后的井身结构示意图。图中：10.上层套管；11.膨胀补贴管；12.扩眼井段；13.稳定地层；14.复杂地层。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

按照图1所示，膨胀式裸眼补贴封隔器本体1是具有高膨胀率的膨胀补贴管，两端加工有适合高膨胀率膨胀变形的外螺纹2和内螺纹3，可以在两端连接膨胀补贴管或串联多个膨胀式裸眼补贴封隔器。在本体1中部加工膨胀补贴管的外表面，使其壁厚变薄，在能够满足管体强度要求的前提下能够使嵌入的自适应橡胶套4更厚，提高密封效果。加工本体外表面所形成的上台肩5和下台肩6能够在轴向固定橡胶套4，并起到保护橡胶套的作用。自适应橡胶套4固定在本体1中部，其长度比本体1略短，使本体两端各露出100-500mm；外径比本体1大1-20mm，其长度和厚度可以有效封隔地层。

使用方法如图2所示，将膨胀式裸眼补贴封隔器下入井内预定位置后，使用膨胀工具从内部膨胀本封隔器，使其内径增大，外表面紧贴于裸眼井壁上，橡胶套受挤压后可以自适应井眼形状，充满井眼环空，有效封隔地层。

其工作状态如图3所示，在需要封隔的地层先扩眼，之后下入膨胀式裸眼补贴封隔器，并使用膨胀工具进行膨胀，使封隔器贴于裸眼井壁上，在面对较长的复杂地层时，将膨胀式裸眼补贴封隔器与膨胀补贴管配合使用，能够有效封隔复杂的裸眼井段，并且保证了封隔器通径与上层套管通径相同。

这种膨胀式裸眼补贴封隔器的生产方法是：在普通车床上对本体——高膨胀率补贴管的外表面进行加工至设计尺寸，然后用高精度的数控管螺纹车床，使用专用刀具分别加工内、外螺纹，最后将橡胶套固定在本体的设计位置上。