[发明专利]一种井下作业用金属封隔器及方法

说明书

本发明涉及一种井下作业用金属封隔器及方法。其技术方案是：上接头的外壁连接密封钢套，上椎体密封活塞安装在所述中心管与密封钢套之间的环空，上椎体密封活塞的中下部外侧通过座封剪钉与锁簧套连接，锁簧套内安设锁簧；所述上椎体密封活塞的底部为锥形头，通过锥形头与金属密封工作组合件接触配合，所述金属密封工作组合件的下部与下椎体接触配合，下椎体的内壁通过下椎体复合密封圈与中心管密封。有益效果是：本发明性能可靠，可耐450度以上的高温，由于采用了开口式的层叠结构，也就是采用金属密封工作组合件，克服了现有技术的膨胀幅度小的问题，也克服了现有的橡胶材料或者金属与橡胶材料结合的封隔器存在的问题。

技术领域

本发明涉及一种井下作业装置及方法，特别涉及一种井下作业用金属封隔器及方法。

背景技术

在油气田开发领域，封隔器是实施分层采油、分层注水、分层压裂、酸化或机械卡堵等井下注采工艺的重要元器件，封隔器具体是指具有弹性密封元件，并借此封隔各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间环形空间，并隔绝产层，以控制产(注)液，保护套管的井下工具。在采油工程中封隔器用来分层，封隔器上设计有采油通道，坐封时，活塞套上行，采油通道被打开;坐封后，上层压力作用在平衡活塞上，向上推胶筒，使解封销钉免受剪切力;解封时，靠胶筒与套管的摩擦力剪断解封销钉，活塞套下行，关闭采油通道。

大部分的封隔器密封筒一般由弹性复合材料制备而成，可分为强制型、自封型和复合型等。强制型中的压缩式封隔器是最为普遍的一种，如Y341、K344、Y211及Y221等型号的封隔器，主要由上下接头、胶筒密封机构、座封机构组成，它的密封工作原理是：封隔器下井到预定位置后，通过上提下放管柱使座封机构的卡瓦咬合在套管内壁上形成支撑，同时在管柱的重力作用下，上接头推动胶筒压缩，使胶筒的直径变大，从而封隔油套环形空间。通过对胶筒的两端挤压使其变形成对油套环形空间的密封，但压力过大时，胶筒的压缩量更大，极易使其损坏。而且封隔器胶筒的使用工况是非常复杂和苛刻的：高压、高温、处于油介质中、同时还受到硫化氢、蒸汽、酸等的侵蚀。在这样的环境中，弹性体复合材料将会发生油溶胀、老化、过度交联等现象，导致材料的硬度上升、强度下降、弹性下降、抗裂口增长能力也明显降低。因此容易在单次使用时就产生早期破坏，导致密封失败。在油气田开发中，油气井的开采深度越来越深，随着油气井深度的增加，封隔器胶筒的工作环境温度、压力也随之增加，化学腐蚀性也越强，因此，就对封隔器的胶筒提出了适应上述恶劣工况的更高要求。

中国专利公开号CNI 356452A ，专利名称为《高温热采封隔器》，其公开了一种金属强制密封结构，它性能可靠，可耐450 ℃ 高温，但由于起密封作用的是胀头胀开金属波纹管，使其紧贴套管内壁达到密封作用，而金属波纹管胀开前处于折叠状，其存在的问题是：管壁不可能做的很厚，胀头的直径必须接近被密封的套管内径，故膨胀幅度小，不适合内壁粗糙，尺寸精度差的套管。

中国专利公开号CN103015943A，专利名称为《一种封隔器金属密封机构》，由圆筒、胀头和压力弹簧组成。圆筒内孔的一段呈圆台孔，在圆筒的外圆柱面上，制有两组数量相同、平行于轴线.沿圆周均匀分布的缝隙，一组缝隙从圆筒的圆台孔下底面向上底面延伸；另一组缝隙中的每一条缝隙都分别位于前一组相邻两缝隙的正中，并从距圆筒的圆台孔下底面一定距离起，向圆筒的另一端面延伸。胀头为带中心孔的圆台体。在圆筒的内孔中，设置有压力弹簧。通过胀头与圆筒的楔入式配合，使金属圆筒的外圆柱直径胀大，对油套环空起到牢固、严密的封隔作用。密封机构采用了金属材料，其耐温、耐压和耐腐蚀能力都显著超过普通封隔器上的胶筒密封，特别适合高温、高压油气井。但是其仍然存在的问题是：对圆筒的要求很高，而且圆筒与胀头的配合容易因为出现落物而造成无法卡紧的问题，进而造成无法实现封隔的问题，还有一个问题是膨胀幅度小，难以满足现场要求。