一种纳米流控自热解封胶筒及设计方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米流控自热解封胶筒及设计方法，包括胶筒、纳米流控系统夹层、发热夹层；所述胶筒内腔中环形布置有两个夹层，由外而内分别是纳米流控系统夹层、发热夹层，两个夹层高度相等，所述纳米流控系统夹层、发热夹层之间通过隔膜隔开。本发明专利技术能够解决上述背景中胶筒解封时不易取出，需要使用专业钻井设备钻削去除，费时费力、操作工艺复杂成本大的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米流控自热解封胶筒及设计方法


[0001]本专利技术涉及胶筒
，特别涉及一种纳米流控自热解封胶筒及设计方法。

技术介绍

[0002]胶筒作为封隔器/桥塞的核心元件，其密封性能的好坏决定整个采油过程能否顺利实施。目前，市场上的胶筒，外观构造一般分为单胶筒、双胶筒和三胶筒三种类型，是一种具有弹性和密封能力的筒状橡胶密封制品。这类胶筒制成的封隔器/桥塞，由于在管柱压力较大时，坐封完全后胶筒的肩部都会受到不同程度的损伤，容易导致井内的泥沙等杂质卡涩胶筒，封堵工作结束后，封隔器/桥塞不容易取出井面，需要使用专业的井下动力钻井设备钻除，费时费力、操作工艺复杂成本大。

技术实现思路

[0003]为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种纳米流控自热解封胶筒及设计方法，能够解决上述背景中胶筒解封时不易取出，需要使用专业钻井设备钻削去除，费时费力、操作工艺复杂成本大的问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一种纳米流控自热解封胶筒，包括胶筒1、纳米流控系统夹层101、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米流控自热解封胶筒，其特征在于，包括胶筒(1)、纳米流控系统夹层(101)、发热夹层(102)；所述胶筒(1)内腔中环形布置有两个夹层，由外而内分别是纳米流控系统夹层(101)、发热夹层(102)，两个夹层高度相等，所述纳米流控系统夹层(101)、发热夹层(102)之间通过隔膜隔开。2.根据权利要求1所述的一种纳米流控自热解封胶筒，其特征在于，所述隔膜厚度为1mm，所述夹层为胶筒(1)高度的60％
±
5％。3.根据权利要求1所述的一种纳米流控自热解封胶筒，其特征在于，所述纳米流控系统夹层(101)中的填充物为纳米流控填充液，纳米流控填充液由功能流体与纳米多孔介质构成，功能流体为甘油，纳米多孔介质为憎水性纳米多孔材料，纳米流控填充液中甘油与纳米多孔介质的质量比为4:1。4.根据权利要求1所述的一种纳米流控自热解封胶筒，其特征在于，所述发热夹层(102)包括氧化钙夹层(103)、热熔胶夹层(104)、水夹层(105)；氧化钙夹层(103)中填充氧化钙，水夹层(105)中填充水，所述发热夹层(102)中的氧化钙夹层(103)、热熔胶夹层(104)、水夹层(105)均为环形夹层，沿胶筒(1)径向由内至外按顺序排列，三个夹层紧密贴合、高度相等。5.根据权利要求4所述的一种纳米流控自热解封胶筒，其特征在于，所述热熔胶夹层(104)由HY
‑
W5120型号的热熔胶网膜制成，热熔胶中间包覆微型加热元件(106)，热熔胶夹层(104)厚度为2mm。6.根据权利要求4所述的一种纳米流控自热解封胶筒，其特征在于，沿热熔胶夹层(104)环形面十字交错布置微型加热元件(106)，所述微型加热元件(106)为蚀刻箔片加热器，采用纽扣电池供电。7.基于权利要求1
‑
6任一项所述的一种纳米流控自热解封胶筒的使用方法，其特征在于，包括以下步骤；当胶筒(1)需要解封时，通过控制启动微型加热元件(106)加热，使热熔胶夹层(104)局部融化，氧化钙夹层(103)中的氧化钙与水夹层(105)中的水接触并发生反应，释放热量，该热量使热熔胶夹层(104)进一步融化，同时使纳米流控系统夹层(101)的温度由T1升高至大于T2；所述的胶筒(1)中的纳米流控系统夹层(101)的温度由T1升高至大于T2后，触发纳米流控填充液中的甘油流入纳米多孔介质孔道的行为，使得纳米流控系统夹层(101)体积减小，整个胶筒(1)体积减小，便于解封。8.根据权利要求7所述的一种纳米流控自热解封胶筒的使用方法，其特征在于，所述的胶筒(1)中的纳米流控系统夹层(101)的尺寸设计方法分为两步：第一步：根据自热解封胶筒目标辅助收缩体积量计算纳米流控系统夹层(101)的体积：式中：V
n
为纳米流控系统夹层体积，m3，ΔV
sh
为自热解封胶筒在解封时的目标辅助收缩体积量，m3，该值在设计前给定，α为多孔介质孔道质量系数，根据多孔介质孔道质量取值，
取值范围1.2～2，孔道质量越好，取值越低，V
acc
为单位质量纳米多孔介质的孔体积，m3/kg，φ为纳米多孔介质孔隙度，V
acc
与φ可通过多孔介质表征手段获得，ρ
gly
为甘油的密度，kg/m3；第二步：根据纳米流控系统夹层(101)总体积计算纳米流控系统夹层(101)厚度；式中：t
n
为纳米流控系统夹层厚度，m，d
n
为纳米流控系统夹层的外径，m，d
n
可根据纳米流控系统夹层的大小进行调整，d
n
的取值范围为：D
外
‑
1/4～1/6(D
外
‑
D
内
)，其中D
内
、D
外
分别为胶筒的内、外径，h
n
为纳米流控系统夹层高度，m，h
n
为设计值，考虑到胶筒承压性能，在60％
±
5％的胶筒高度附近取值，V
n
...

【专利技术属性】
技术研发人员：章娅菲，范太浩，窦益华，郑杰，魏文澜，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：