用于高温高压工况下的组合式封隔器制造技术

一种用于高温高压工况下的组合式封隔器，组合式封隔器包括金属封隔器、钻杆和橡胶封隔器，金属封隔器下端和钻杆相连，橡胶封隔器位于金属封隔器的下部，通过钻杆连接，在升温和加压初期，橡胶封隔器起主要封隔作用；在长期的高温高压工况下，橡胶封隔器和金属封隔器共同起封隔作用。本实用新型专利技术的组合式封隔器和井下加热器联合使用，组合式封隔器和井下加热器位于井筒中，井下加热器位于组合式封隔器下方，井下加热器所需的动力线和信号线穿过组合式封隔器。该组合式封隔器可实现在高温高压工况下的长时间封隔，适用于油页岩、稠油、重油等的开采。

【技术实现步骤摘要】
用于高温高压工况下的组合式封隔器
本技术属于近临界水原位裂解油页岩领域，涉及一种用于高温高压工况下的组合式封隔器。
技术介绍
现有封隔器多为橡胶封隔器，金属封隔器较少，在高温工况下橡胶封隔器容易失效，封隔器作用的时间不能满足生产要求。油页岩原位裂解注热开采工艺需要对油页岩层进行加热，为防止流体在注热井中形成冷热流体的自循环，需要将注热井井眼用封隔器隔开。在运用井下注热法或近临界水法开采油页岩时，要求封隔器能长时间在高温高压的工况下运行，现有的封隔器大多不能满足在高温高压工况下长期稳定运行的要求。而且井下注热法或近临界水法要求封隔器留出一定的空间用于通过井下加热器的动力线、信号线等线缆，因此依靠常规方式实现坐封较为困难。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的在于提供一种用于高温高压工况下的组合式封隔器，该组合式封隔器对采用近临界水法开采油页岩的注热井井眼能实现长效封隔。一种用于高温高压工况的组合式封隔器，其包括金属封隔器、钻杆和橡胶封隔器，金属封隔器包括金属封隔器主体、第一上端盖、螺旋热敏金属条、第一下端盖、坐封环、密封盖、坐封销钉、坐封滑套、热敏坐封槽，橡胶封隔器包括,橡胶封隔器主体、坐封填料、导气管、上端盖、上端盖套、胶筒、钢套、下端盖、下端盖套、密封填料、密封盖、解封塞、密封环和解封阀；金属封隔器主体上部设置有外螺纹，用于连接注气管；金属封隔器主体上端面开有半圆形环槽，用于穿过线缆，半圆形环槽设置有沉头螺钉孔，用于固定密封盖；上端面开有六个螺纹孔，用于固定上端盖。主体中部外缘有螺旋形的T型凸台，用于与螺旋热敏金属条配合，实现封隔作用。金属封隔器主体下部有四对对称开孔的热敏坐封槽，用于高温流体与坐封金属环直接作用，实现快速坐封。热敏坐封槽下部开有四对销钉孔，用于固定坐封滑套；井下加热器所需的线缆穿过金属封隔器，先固定金属封隔器下端的密封盖，再从上部在线缆通道中填充密封填料，最后固定金属封隔器上端的密封盖，密封盖起到防止地下水等杂质进入封隔器主体使封隔器部分失效的作用，密封填料为水敏性填料。将金属封隔器的第一下端盖固定，再将螺旋热敏金属条与金属封隔器主体外缘的T型凸台配合；再将金属封隔器的第一上端盖用螺栓固定，在金属封隔器下部放置坐封环，挡住热敏坐封槽；再将坐封滑套用坐封销钉固定，坐封环为热敏金属环；坐封滑套为加重滑套，用于对橡胶封隔器实现坐封。金属封隔器下端和钻杆相连，钻杆长度约为9米。橡胶封隔器主体上部有公螺纹，与钻杆连接，公螺纹下部有外螺纹，与上端盖连接；下部有四个对称布置的解封阀，解封阀外侧焊接有导气管，便于解封时排除气体；解封阀下端设置有凸台，用于解封时限制解封塞的位置。橡胶封隔器主体下部有外螺纹，用于与下端盖连接。上端盖与橡胶封隔器主体连接，钻杆下端和橡胶封隔器主体连接，将线缆穿过上端盖，再安装橡胶封隔器下端的解封阀，导气管焊接在解封阀处，钢套套在胶筒上，胶筒从橡胶封隔器下端套在导气管外侧，胶筒和橡胶封隔器主体之间的环空填充有坐封填料，坐封时金属封隔器上的坐封环挤压坐封滑套，坐封滑套剪断坐封销钉，坐封滑套冲击橡胶封隔器的上端盖，使坐封填料产生氮气，实现橡胶封隔器的坐封。填料完成后将橡胶封隔器下端盖穿过线缆，再连接在橡胶封隔器主体上，再将上端盖套和下端盖套分别用螺栓固定在上端盖和下端盖上。在上端盖和下端盖的线缆槽和线缆的空隙中填充填料进行密封，再用密封盖压实，用沉头螺钉固定密封盖。解封时从钻杆内壁下入解封塞，再用高压流体推动解封塞下行，推开解封阀，实现橡胶封隔器的解封。所述金属封隔器主体中部外缘有双螺旋形的T型凸台，用于与螺旋热敏金属条配合，实现坐封。所述金属封隔器中的坐封环为热膨胀系数较大的热敏金属环，由其膨胀产生的挤压力剪断坐封销钉使坐封滑套下落，冲击橡胶封隔器，实现橡胶封隔器坐封。所述金属封隔器的坐封滑套为加重滑套，用于橡胶封隔器坐封时产生冲击力。所述橡胶封隔器胶筒外侧有钢套，用于防止胶套过渡膨胀。所述的坐封填料包括叠氮化钠(NaN3)、二氧化硅(SiO2)和硝酸钾(KNO3)，坐封填料产生氮气的方程式如下：10Na+2KNO3+6SiO2＝5Na2SiO3+K2SiO3+N2↑橡胶封隔器位于金属封隔器的下部，通过钻杆连接，在升温和加压初期，橡胶封隔器起主要封隔作用；在长期的高温高压工况下，橡胶封隔器和金属封隔器共同起封隔作用。本技术的组合式封隔器和井下加热器联合使用，组合式封隔器和井下加热器位于井筒中，井下加热器位于组合式封隔器下方，井下加热器所需的动力线和信号线穿过组合式封隔器。本技术的有益效果：该组合式封隔器可实现在高温高压工况下的长时间封隔，适用于油页岩、稠油、重油等的开采。附图说明图1为本技术的使用示意图。图2为本技术的金属封隔器示意图。图3为本技术的橡胶封隔器示意图。图4为图3中的A-A视图。图5为本技术的橡胶封隔器解封示意图。图中：1—金属封隔器；2—钻杆；3—橡胶封隔器；4—金属封隔器主体；5—第一上端盖；6—螺旋热敏金属条；7—第一下端盖；8—坐封环；9—密封盖；10—坐封销钉；11—坐封滑套；12—上端盖；13—上端盖套；14—导气管；15—橡胶封隔器主体；16—胶筒；17—钢套；18—坐封填料；19—密封填料；20—下端盖；21—下端盖套；22—解封塞；23—密封环；24—热敏坐封槽；25—解封阀；26—井下加热器；27—井筒；28—动力线和信号线。具体实施方式请参阅图2、图3、图4和图5所示，一种用于高温高压工况的组合式封隔器，其包括金属封隔器1、钻杆2和橡胶封隔器3，金属封隔器1包括金属封隔器主体4、第一上端盖5、螺旋热敏金属条6、第一下端盖7、坐封环8、密封盖9、坐封销钉10、坐封滑套11、热敏坐封槽24，橡胶封隔器3包括,橡胶封隔器主体15、坐封填料18、导气管14、上端盖12、上端盖套13、胶筒16、钢套17、下端盖20、下端盖套21、密封填料19、密封盖9、解封塞22、密封环23和解封阀25；金属封隔器主体4上部设置有外螺纹，用于连接注气管；金属封隔器主体4上端面开有半圆形环槽，用于穿过线缆，半圆形环槽设置有沉头螺钉孔，用于固定密封盖9；上端面开有六个螺纹孔，用于固定上端盖。主体中部外缘有螺旋形的T型凸台，用于与螺旋热敏金属条6配合，实现封隔作用。金属封隔器主体4下部有四对对称开孔的热敏坐封槽24，用于高温流体与坐封金属环直接作用，实现快速坐封。热敏坐封槽24下部开有四对销钉孔，用于固定坐封滑套11；井下加热器所需的线缆穿过金属封隔器1，先固定金属封隔器下端的密封盖9，再从上部在线缆通道中填充密封填料19，最后固定金属封隔器上端的密封盖9，密封盖9起到防止地下水等杂质进入封隔器主体使封隔器部分失效的作用，密封填料19为水敏性填料。将金属封隔器1的第一下端盖7固定，再将螺旋热敏金属条6与金属封隔器主体4外缘的T型凸台配合；再将金属封隔器1的第一上端盖5用螺栓固定，在金属封隔器1下部放置坐封环8，挡住热敏坐封槽24；再将坐封滑套11用坐封销钉10固定，坐封环8为热敏金属环；坐封滑套11为加重滑套，用于对橡胶封隔器3实现坐封。金属封隔器下端和钻杆2相连，钻杆长度约为9米。橡胶封隔器主体15上部有公螺纹，与钻杆2连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高温高压工况下的组合式封隔器，其特征在于：包括金属封隔器(1)、钻杆(2)和橡胶封隔器(3)，金属封隔器(1)包括金属封隔器主体(4)、第一上端盖(5)、螺旋热敏金属条(6)、第一下端盖(7)、坐封环(8)、密封盖(9)、坐封销钉(10)、坐封滑套(11)、热敏坐封槽(24)，橡胶封隔器(3)包括，橡胶封隔器主体(15)、坐封填料(18)、导气管(14)、上端盖(12)、上端盖套(13)、胶筒(16)、钢套(17)、下端盖(20)、下端盖套(21)、密封填料(19)、密封盖(9)、解封塞(22)、密封环(23)和解封阀(25)；金属封隔器主体(4)上部设置有外螺纹，用于连接注气管；金属封隔器主体(4)上端面开有半圆形环槽，用于穿过线缆，半圆形环槽设置有沉头螺钉孔，用于固定密封盖(9)；上端面开有六个螺纹孔，用于固定上端盖；主体中部外缘有螺旋形的T型凸台，用于与螺旋热敏金属条(6)配合，实现封隔作用；金属封隔器主体(4)下部有四对对称开孔的热敏坐封槽(24)，用于高温流体与坐封金属环直接作用，实现快速坐封；热敏坐封槽(24)下部开有四对销钉孔，用于固定坐封滑套(11)；井下加热器所需的线缆穿过金属封隔器(1)，先固定金属封隔器(1)下端的密封盖(9)，再从上部在线缆通道中填充密封填料(19)，最后固定金属封隔器上端的密封盖(9)，密封盖(9)起到防止地下水等杂质进入封隔器主体使封隔器部分失效的作用，密封填料(19)为水敏性填料；将金属封隔器(1)的第一下端盖(7)固定，再将螺旋热敏金属条(6)与金属封隔器主体(4)外缘的T型凸台配合；再将金属封隔器(1)的第一上端盖(5)用螺栓固定，在金属封隔器(1)下部放置坐封环(8)，挡住热敏坐封槽(24)；再将坐封滑套(11)用坐封销钉(10)固定，坐封滑套(11)为加重滑套，用于对橡胶封隔器(3)实现坐封；金属封隔器下端和钻杆(2)相连；橡胶封隔器主体(15)上部有公螺纹，与钻杆(2)连接，公螺纹下部有外螺纹，与上端盖(12)连接；下部有四个对称布置的解封阀(25)，解封阀(25)外侧焊接有导气管(14)，便于解封时排除气体；解封阀(25)下端设置有凸台，用于解封时限制解封塞(22)的位置；橡胶封隔器主体(15)下部有外螺纹，用于与下端盖(20)连接；上端盖(12)与橡胶封隔器主体(15)连接，钻杆(2)下端和橡胶封隔器主体(15)连接，将线缆穿过上端盖(12)，再安装橡胶封隔器(3)下端的解封阀(25)，导气管(14)焊接在解封阀(25)处，钢套(17)套在胶筒(16)上，胶筒(16)从橡胶封隔器(3)下端套在导气管(14)外侧，胶筒(16)和橡胶封隔器主体(15)之间的环空填充有坐封填料(18)，坐封时金属封隔器(1)上的坐封环(8)挤压坐封滑套(11)，坐封滑套(11)剪断坐封销钉(10)，坐封滑套(11)冲击橡胶封隔器(3)的上端盖(12)，使坐封填料(18)产生氮气，实现橡胶封隔器(3)的坐封；填料完成后将橡胶封隔器(3)下端盖(20)穿过线缆，再连接在橡胶封隔器主体(15)上，再将上端盖套(13)和下端盖套(21)分别用螺栓固定在上端盖(12)和下端盖(20)上；在上端盖(12)和下端盖(20)的线缆槽和线缆的空隙中填充填料进行密封，再用密封盖(9)压实，用沉头螺钉固定密封盖(9)；解封时从钻杆(2)内壁下入解封塞(22)，再用高压流体推动解封塞(22)下行，推开解封阀(25)，实现橡胶封隔器(3)的解封；橡胶封隔器(3)位于金属封隔器(1)的下部，通过钻杆(2)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于高温高压工况下的组合式封隔器，其特征在于：包括金属封隔器(1)、钻杆(2)和橡胶封隔器(3)，金属封隔器(1)包括金属封隔器主体(4)、第一上端盖(5)、螺旋热敏金属条(6)、第一下端盖(7)、坐封环(8)、密封盖(9)、坐封销钉(10)、坐封滑套(11)、热敏坐封槽(24)，橡胶封隔器(3)包括，橡胶封隔器主体(15)、坐封填料(18)、导气管(14)、上端盖(12)、上端盖套(13)、胶筒(16)、钢套(17)、下端盖(20)、下端盖套(21)、密封填料(19)、密封盖(9)、解封塞(22)、密封环(23)和解封阀(25)；金属封隔器主体(4)上部设置有外螺纹，用于连接注气管；金属封隔器主体(4)上端面开有半圆形环槽，用于穿过线缆，半圆形环槽设置有沉头螺钉孔，用于固定密封盖(9)；上端面开有六个螺纹孔，用于固定上端盖；主体中部外缘有螺旋形的T型凸台，用于与螺旋热敏金属条(6)配合，实现封隔作用；金属封隔器主体(4)下部有四对对称开孔的热敏坐封槽(24)，用于高温流体与坐封金属环直接作用，实现快速坐封；热敏坐封槽(24)下部开有四对销钉孔，用于固定坐封滑套(11)；井下加热器所需的线缆穿过金属封隔器(1)，先固定金属封隔器(1)下端的密封盖(9)，再从上部在线缆通道中填充密封填料(19)，最后固定金属封隔器上端的密封盖(9)，密封盖(9)起到防止地下水等杂质进入封隔器主体使封隔器部分失效的作用，密封填料(19)为水敏性填料；将金属封隔器(1)的第一下端盖(7)固定，再将螺旋热敏金属条(6)与金属封隔器主体(4)外缘的T型凸台配合；再将金属封隔器(1)的第一上端盖(5)用螺栓固定，在金属封隔器(1)下部放置坐封环(8)，挡住热敏坐封槽(24)；再将坐封滑套(11)用坐封销钉(10)固定，坐封滑套(11)为加重滑套，用于对橡胶封隔器(3)实现坐封；金属封隔器下端和钻杆(2)相连；橡胶封隔器主体(15)上部有公螺纹，与钻杆(2)连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振东，李强，郭威，孙友宏，赵帅，陈强，韩婧，康世杰，刘召，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22