[实用新型]储层改造用水平井耐高压封隔器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油开采用井下工具，特别涉及一种井下封隔器，是一种储层改造用水平井的带有遇水、遇油自膨胀橡胶筒的封隔器。

背景技术

随着国民经济的快速发展，对石油天然气等一次能源的需求不断增加。全球油气资源开发焦点逐渐转向低渗透、难动用的非常规油气藏，包括致密砂岩油气藏、页岩油气藏、煤层气等。以前被认为不具有开采经济价值的非常规资源现在已经得到大规模商业开发，满足了日益增长的能源需求，获得了可观的经济效益，比如北美地区的页岩气开采。这主要得益于技术的进步，尤其是水平井分段储层改造技术的规模应用，大大降低了开发成本，提高了单井产量，延长了稳产期。

目前，水平井分段储层改造技术配套工具中的耐高压管外封隔器是重要的工具之一，其耐压性能、可靠性、工作寿命、成本等指标对储层改造效果和油气田采收率有很大影响。现有的用于储层改造的压裂封隔器基本上采用的是机械式封隔器。中国专利CN2111360介绍了一种高压自封压裂封隔器，该封隔器采用了组合式的封隔件，由压力平衡阀、水力锚、密封部分、密封总成锁定装置四部分形成一个自封式高压密封系统，能在50～60MPa的高压差下正常工作。中国专利CN2038544介绍了一种深井高压封隔器，其特征是采用扩张式胶筒和压缩式胶筒组合的结构，在一定节流压差下，两种胶筒之间形成液环，利用液体相对不可压缩性原理，实现可靠座封。该封隔器可用于深井压裂、酸化等多项工艺施工，并可多级使用。中国专利CN201460803U，提供了一种遇水、遇油自膨胀封隔器，由接箍、中心管、限位圈、保护环、上密封橡胶、下密 封橡胶和限位螺栓组成，上密封橡胶和下密封橡胶硫化在中心管外壁上。

按座封方式分类，现有储层改造封隔器分为机械座封式和液压座封式两类。前者只能用于直井，不能用于水平井、大斜度井。后者的结构非常复杂，现场施工存在座封失败的风险，在裸眼环境中对井径尺寸要求高，井径偏大的位置不能座封，内通径也小，不利于后期井下措施作业。另外，传统工具成本过高，如果一口水平井改造段数过多，所使用的封隔器数量也很多，则工具的费用将大大增加导致开发没有任何效益，无法收回非常规油气生产井的投资。

用于制造自膨胀封隔器的橡胶有很多种(参阅美国专利文件US7059415“Wellbore system with annular seal member”)。可膨胀橡胶是一种置于特定液体里时就会膨胀的弹性橡胶材料。可膨胀弹性体主要有两种类型：在油里膨胀(溶胀)和在水里膨胀(渗透性膨胀)。无论哪种类型，随着体积的增大，强度要有所下降。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种储层改造用水平井耐高压封隔器，利用遇水、遇油自膨胀材料实现油井井下封隔，为水平井分段储层改造技术提供可靠有效的配套工具。克服传统封隔器结构复杂，现场施工存在座封失败的风险，在裸眼环境中对井径尺寸要求高，井径偏大的位置不能座封，内通径小，不利于后期井下措施作业的不足。

本实用新型采用的技术方案是：储层改造用水平井耐高压封隔器，主要由管体、自膨胀橡胶筒、接箍、限位环、紧固螺栓和中间挡环组成，管体的两端有外螺纹，在管体的一端通过螺纹连接有接箍，其特征在于：在管体外壁上模压并硫化有3～8节自膨胀橡胶筒；在相邻两节自膨胀橡胶筒之间通过紧固螺栓固定有一个环形中间挡环；在两端自膨胀橡胶筒的外端部通过紧固螺栓分别固定有一个限位环。

自膨胀橡胶筒由自膨胀橡胶筒本体、自膨胀橡胶筒背压环和金属环组成；在自膨胀橡胶筒本体的两端分别有自膨胀橡胶筒背压环，在自膨胀橡胶筒背压环的外壁表面硫化有金属环。

遇油膨胀橡胶的膨胀速度与遇水膨胀橡胶的膨胀速度基本相同，但是遇油膨胀橡胶膨胀过程中的强度下降的速度明显慢于遇水膨胀橡胶。利用该特性，自膨胀橡胶筒背压环采用遇油膨胀橡胶材料制造，而自膨胀橡胶筒本体采用在遇油膨胀橡胶中混入遇水膨胀橡胶材料制造，使得自膨胀橡胶筒本体在膨胀时与自膨胀橡胶筒背压环的强度变化有所差异。遇油膨胀橡胶中混入遇水膨胀橡胶方法、模压并硫化的方法本领域技术人员熟知。

所述的自膨胀橡胶筒背压环为圆筒形，自膨胀橡胶筒背压环的两端是圆锥面，一端的圆锥面与金属环硫化紧压，另一端的圆锥面与自膨胀橡胶筒本体硫化贴紧，自膨胀橡胶筒背压环和自膨胀橡胶筒本体一同模压并硫化在管体上。