[发明专利]一种套管外封隔器

说明书

本发明涉及油气钻井、完井、固井或者测井技术领域，具体涉及一种套管外封隔器，包括中心管、胶筒和胶筒固定环，胶筒套设于中心管之外，胶筒固定环固定在中心管上且与胶筒的两端固定连接，胶筒与中心管之间留有环形空间，胶筒包括由遇液体不膨胀的弹性材料制成的内筒和由遇油膨胀的弹性材料制成的外筒，胶筒固定环上设有通向环形空间的第一流道，第一流道的入口设有密封阀芯，内筒包括内筒体，内筒体轴向中心处设有径向的通孔，通孔的面向中心管的一端设有可压裂封膜,胶筒与胶筒固定环的连接处环绕设有指型簧片。本发明提供的套管外封隔器，可以避免胶筒的爆裂、撕裂和挤出，提高封隔效果。

技术领域

本发明涉及油气钻井、完井、固井或者测井技术领域，具体涉及一种套管外封隔器。

背景技术

封隔器是指具有弹性密封原件，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。根据具体的封隔位置不同可以分为多类，其中用于封隔套管与井眼之间环形空间的称为套管外封隔器。套管外封隔器可有效封隔油气水层，进行有选择性的开采或者封堵某一层段，保证套管外环形空间的密封。目前，套管外封隔器广泛应用于石油和天然气工业的油气井固井或完井工具，随着在压力敏感地型的地层进行油气井固井的施工越来越多，套管外封隔器可显著提高固井质量，有效进行层间封隔，保护或减少油层污染，为提高原油采收率和开采效率提供了保障。套管外封隔器逐渐成为固井、选择性完井技术的一种重要工具，已经成为研究应用的热点方向。

现有技术中的套管外封隔器主要是扩张式套管外封隔器和自膨胀式套管外封隔器。

扩张式套管外封隔器的工作原理是：在固井碰压后向套管内施加一定的压力，通过封隔器的特定装置使套管内钻井液填充进封隔器的胶筒内，使胶筒膨胀，封隔环形空间。目前的扩张式套管外封隔器存在以下问题：

首先，扩张式套管外封隔器虽然能实现套管与井壁间环形空间的密封，但由于胶筒的内外侧壁分别受到液压和井壁的作用力，所以胶筒的侧壁厚度变薄。在井壁存在不规则性，导致井壁作用于胶筒上的作用力不均匀的情况下，从而容易在压差较大的部分发生胀破现象，影响密封效果。

其次，由于井眼内壁不规整，膨胀后的胶筒各处受力不均，且膨胀后的胶筒厚度减薄，易导致封隔器爆裂，失去封隔作用。

授权公告号为CN107939334B的发明专利，公开了一种柱塞式扩张封隔器，利用工作过程中压力的变化使金属管扩张来进行坐封，包括中心管、扩张管、上套管、下套管和坐封阀，扩张管套设在中心管上，扩张管的两端分别与所述上套管和下套管固定连接，和所述中心管的两端分别与所述上套管和下套管固定连接，中心管、上套管、扩张管和下套管配合形成扩张腔，通过座封阀控制流体进入扩张腔，进入扩张腔的流体压持扩张管，使得扩张管向外变形扩张，扩张管外径逐渐变大，直至扩张管外壁接触障碍物为止，从而实现封隔。该封隔器的扩张管为金属管，因此避免了管体爆裂的情况，但是金属材质的扩张性能小于橡胶材质，因此该封隔器仅仅适用于环形空间较小的管与管之间的封隔，而不适用于环形空间较大的套管与井眼之间的封隔。

授权公告号为CN105781478B的发明专利，公开了一种无限压液力膨胀式套管外封隔器总成，包括连接单元、膨胀单元和控制单元，连接单元构成封隔器中心的刚性连接结构。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，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。所述的膨胀筒由橡胶材料制成。该技术方案中虽然采用了橡胶材料制成膨胀筒的筒体，但是为了提高其承压性能，膨胀筒的内部设置了耐高压加强骨架，扩张能力有限，限制了其座封性能。

自膨胀封隔器是一种无机械运动部件且不需要坐封工具的自激发胀封式封隔器，其工作原理是：通过限位机构对胶筒进行轴向定位，利用遇液体（油或水）膨胀橡胶的吸附特性使胶筒径向膨胀，从而封隔井眼与套管之间的环空，实现胶筒的胀封。但是目前的自膨胀套管外封隔器存在以下问题：由于橡胶膨胀后其弹性性能大大降低，抗形变能力下降，容易导致在座封过程中橡胶被挤出和撕裂，严重影响其封隔性能。