[发明专利]一种可重复利用的膨胀式套管外封隔器

说明书

技术领域

本发明属于油田井下工具技术领域，尤其涉及一种可重复利用的膨胀式套管外封隔器。

背景技术

套管外封隔器是一种用于石油工业油气井固井或完井工具，是采用机械方式制止或控制油、气、水互窜的重要手段，它主要由膨胀筒、中间连接管及阀系等组成，下井时将其接于套管管柱的适当位置，靠套管内液压力的升高使膨胀筒膨胀，以达到控制管外环空的目的。目前现场使用的套管外封隔器的阀系结构复杂，并且这种阀系安装采用横向安置，即阀的轴线方向于管外封隔器的轴向方向垂直，因此加工制造难度大，耗时长，加工成本很高。另外，这种阀系在制造过程中必须采用焊接工艺，不但对工艺水平的要求高，而且阀系的整体承压能力会因此受到限制。

另外，封隔器工作时，常常需要在井下停留数月甚至一年以上，而现有的钢制封隔器在井下长时间安装后会被严重锈蚀，不但难以拆卸更换胶筒，而且各关键结构的尺寸精度也不能保证，因此，现有的封隔器大多只能使用一次，不能重复利用，进而导致封隔器的应用成本居高不下。

发明内容

本发明通过改变阀系的布置方式，提供一种可重复利用的膨胀式套管外封隔器，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种可重复利用的膨胀式套管外封隔器，包括连接单元、膨胀单元和控制单元，所述的连接单元主要由上连接管、阀体、中间连接管、接头和下连接管通过螺纹依次连接而成，其中，阀体、中间连接管和接头均由碳纤维复合材料制成；

由碳纤维复合材料制成的各零件的侧壁均为双层碳纤维结构，每层碳纤维结构均为由环氧树脂粘结而成的碳纤维束制成，其中，构成内层碳纤维结构的各股碳纤维束的长度方向均与封隔器的轴线方向一致，构成外层碳纤维结构的各股碳纤维束螺旋缠绕在内层碳纤维结构的外侧；

所述的环氧树脂内添加用于改善环氧树脂强度的玄武岩短纤维，由碳纤维复合材料制成的各零件上的螺纹和沟槽结构均需要通过模具成型的方式进行加工；

所述的膨胀单元套在中间连接管的外侧，膨胀单元包括膨胀筒护环、膨胀筒胀环、膨胀筒组件和膨胀筒连接环，所述的膨胀筒组件由两个膨胀筒接头和膨胀筒组成，膨胀筒的两端硫化在两个膨胀筒接头上，靠近阀体的膨胀筒接头通过连接螺丝与阀体相连，另一个膨胀筒接头通过螺纹与膨胀筒连接环相连，膨胀筒护环和膨胀筒胀环套装在膨胀筒组件的外侧，所述的接头的外侧设置有台肩，所述的膨胀筒连接环从接头一侧套入并靠在所述的台肩上，膨胀筒组件与中间连接管之间设置有用于容纳液体的环形空间；

所述的控制单元主要由打开阀、关闭阀和单向阀组成，阀体上设置有两个轴线与中间连接管的轴线平行的贯通孔，两个贯通孔均将中间连接管与膨胀单元之间的环形空间与本发明的外部连通，打开阀和关闭阀安装在一个贯通孔内，单向阀安装在另一个贯通孔内，打开阀和关闭阀通过压帽封装在阀体内，打开阀包括打开阀芯、打开阀套和打开销，打开阀芯通过打开销与打开阀套连接，关闭阀包括关闭阀芯、关闭弹簧和安全销，关闭阀芯的尾部设置有滑杆，滑杆穿过压帽中心的圆孔并通过安全销安装在压帽上，所述的关闭弹簧套在滑杆上且位于压帽与关闭阀芯的头部之间；

所述的阀体的内侧通过螺纹安装有充液销，充液销的轴线垂直于打开阀或关闭阀的轴线，充液销上设置有凸出于阀体内壁的悬出段，充液销的中心设置有盲孔，盲孔与打开阀和关闭阀之间的空间连通，盲孔的最深处与阀体的中轴线之间的距离小于阀体的最小内径；

阀体的端部、上连接管的外侧设置有一压环，压环通过螺栓安装在阀体的端部，压环上与关闭阀和单向阀对应的位置分别设置有过液孔。

与阀体相邻的膨胀筒接头点焊在中间连接管上。所述的打开阀芯与打开阀套之间设置有密封件，所述的关闭阀芯所在的贯通孔的内壁与所述的关闭阀芯之间设置有密封件。所述的单向阀的过液方向为由本发明的外部至内部。所述的关闭阀芯的头部与所述的打开阀芯的尾部相抵。所述的膨胀筒由橡胶材料制成，膨胀筒的内部设置有耐高压加强骨架。所述的耐高压加强骨架由钢丝或尼龙材料制成。

本发明的有益效果为：

1、本发明中的各主要结构件均采用碳纤维制成，与传统的钢制结构相比，碳纤维具有防锈、质轻、耐腐蚀等诸多优异的性能，封隔器长时间使用后，各主要结构件仍然不会腐蚀损坏，也不会因锈死难以拆卸，封隔器取出后，仅需更换胶筒和个别附件即可将封隔器重复利用，节省封隔器的使用成本。