[发明专利]环形封隔器

说明书

石油的第一次开采或具有高粘性重油的初次开采的一般方法是采用蒸汽喷射方法。二次开采的普通方法中包括一对油井或多个油井，其中某些井是用来注入高压高温蒸汽，使用另一组井采油，通过蒸汽迫使油从岩层中出来。蒸汽不但提供作用到石油上的压力，并使石油从注入井流向产油井，而且蒸汽给油加热，降低油的粘性，使油更容易从岩层流到产油井中。

用于蒸汽喷射的另一种方法是使用一口单井。临时采用喷入蒸汽来加热地层中的流体，然后中断喷射蒸汽，当生产石油时，由于压力差的作用受热的油开始流到该井中。单井也可以在一个高度使用蒸汽喷射，并在不同高度进行采油。这些井使用井底泵或杆式泵把油从井中抽出。

在蒸汽喷射过程中所发生的问题是岩层中的油被放空，蒸汽从岩层流入产油井。蒸汽从工业上所称的减饱和区穿入产油井使产量减少。流入产油井的任何蒸汽将增加产油井中的压力，从而减少了油的流出。另外，进入产油井套管中的蒸汽必须在地面上处理。蒸汽可以冷凝，水也可以重新用于蒸汽喷射。在这种情况下，这些损失的蒸汽代表着大量的能量消耗，并且为生产蒸汽而燃烧燃料所释放的污染物增加了。另一种办法是把达到地面的蒸汽排放掉，这不但耗损了能量，而且污染了环境。

所以需要把在减饱和区中的部分井隔离开，以阻止蒸汽进入井孔中。

在石油工业中，目前已研制出许多高级的封隔器，这些封隔器放到井管中以阻塞部分井管。它们具有复杂的机械和液压装置，以便在井里的油管中径向向前滑动，并将其固定在适当位置。它们通常具有弹性材料密封件，使密封件膨胀靠在油管的内壁，以便给油管提供密封。由于封隔器要求很高，因此它很贵。另外，由于在蒸汽喷射过程中遇到高温，因此弹性材料封隔器在使用中很快就被损坏。有时喷射出的蒸汽高达250-425℃，这将导致密封件被损坏而密封失效。

因此，需要提供一种用于油井的“自行展开”的封隔器或密封，该封隔器能迅速地插入井中而不需要复杂的设备，它制造经济，并能在蒸汽喷射的高温中使用。

这样，根据本发明的目前的最好的实施例，提供一种用于密封美国石油学会（API）给定直径的油管的环形封隔器。该封隔器至少有一对刚性密封环，一个至少带有一条环形槽的圆筒形心轴。一对密封环安装在该环形槽中，而且这两个环基本上占据了环形槽的全长。每个环的外径大于美国石油学会给定尺寸的油管的内径。每个环上有一纵向切口，以便环收缩直径配合插入油管中，并设有一装置，使两切口不处在一直线上，以避免形成泄漏通道。最好在环形封隔器中使用两对或多对环，这些环放在隔开的环形槽中。

本发明提供一种唯一知道的自行展开式封隔器，当安装在井中时不需要机械或液压装置将其展开。

本发明的上述及其他特点和优点，通过下面结合附图的详细描述将变得更加清楚明白。其中：

图1为安装在套管中的两个环形封隔器的纵向剖视图;

图2为本发明的环形封隔器的一个实施例沿纵向半剖侧视图;

图3为本发明环形封隔器的另一实施例的局部纵向半剖侧视图;

图4为沿图3中线4-4剖开的环形封隔器横截面视图。

一口油井有一地面套管10，该套管10是一个从地面向下延伸到开采区附近的钢管。在开采区使用各种各样的技术从采油井中采油或将蒸汽注入到注入井中。图1所示的技术使用了一钢管11，它从地面套管的下面延伸到油井孔中的扩大的部分中。其中部分管子，通常称作衬管上具有孔，以便于生产流体流入井口。通常将砾石填在油井衬管周围，以便在衬管和围岩或储油层15之间形成一个高孔隙度区域，油是从该储油层15采出。对于这种开采方法，该衬管壁上有一个约0.5～2.5毫米宽、5厘米长的井中流体可以流过的切槽。

油井中使用的油管和套管都是采用由美国石油协会（API）制定的标准管径。这些标准管径都标有内径，这样油井司钻或操作者能够知道孔的直径，通过该孔进行油的回收工作。实际上，本发明所提供的油井密封工具或环形封隔器是专门为API特定尺寸的油管而设计的，例如，为直径为5 1/2 英寸（14厘米）、每英尺重17磅（25kg/m）的油管而设计的特殊的环形封隔器。该油管有特定的内径，而环形封隔器的外径仅仅与这种尺寸的油管配合使用。