[發(fā)明專利]儲層改造用水平井耐高壓封隔器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010610689.1
• 申請日: 2010-12-17
• 公開（公告）號: CN102071901A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈澤俊;童征;高向前;張國文;王新忠;錢杰;薛建軍;郝忠獻(xiàn)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B33/127
• 分類號: E21B33/127
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 李玉明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油開采用井下工具，特別涉及一種井下封隔器，是一種儲層改造用水平井的帶有遇水、遇油自膨脹橡膠筒的封隔器。

背景技術(shù)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對石油天然氣等一次能源的需求不斷增加。全球油氣資源開發(fā)焦點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向低滲透、難動(dòng)用的非常規(guī)油氣藏，包括致密砂巖油氣藏、頁巖油氣藏、煤層氣等。以前被認(rèn)為不具有開采經(jīng)濟(jì)價(jià)值的非常規(guī)資源現(xiàn)在已經(jīng)得到大規(guī)模商業(yè)開發(fā)，滿足了日益增長的能源需求，獲得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，比如北美地區(qū)的頁巖氣開采。這主要得益于技術(shù)的進(jìn)步，尤其是水平井分段儲層改造技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用，大大降低了開發(fā)成本，提高了單井產(chǎn)量，延長了穩(wěn)產(chǎn)期。

目前，水平井分段儲層改造技術(shù)配套工具中的耐高壓管外封隔器是重要的工具之一，其耐壓性能、可靠性、工作壽命、成本等指標(biāo)對儲層改造效果和油氣田采收率有很大影響。現(xiàn)有的用于儲層改造的壓裂封隔器基本上采用的是機(jī)械式封隔器。中國專利CN2111360介紹了一種高壓自封壓裂封隔器，該封隔器采用了組合式的封隔件，由壓力平衡閥、水力錨、密封部分、密封總成鎖定裝置四部分形成一個(gè)自封式高壓密封系統(tǒng)，能在50～60MPa的高壓差下正常工作。中國專利CN2038544介紹了一種深井高壓封隔器，其特征是采用擴(kuò)張式膠筒和壓縮式膠筒組合的結(jié)構(gòu)，在一定節(jié)流壓差下，兩種膠筒之間形成液環(huán)，利用液體相對不可壓縮性原理，實(shí)現(xiàn)可靠座封。該封隔器可用于深井壓裂、酸化等多項(xiàng)工藝施工，并可多級使用。中國專利CN201460803U，提供了一種遇水、遇油自膨脹封隔器，由接箍、中心管、限位圈、保護(hù)環(huán)、上密封橡膠、下密封橡膠和限位螺栓組成，上密封橡膠和下密封橡膠硫化在中心管外壁上。

按座封方式分類，現(xiàn)有儲層改造封隔器分為機(jī)械座封式和液壓座封式兩類。前者只能用于直井，不能用于水平井、大斜度井。后者的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，現(xiàn)場施工存在座封失敗的風(fēng)險(xiǎn)，在裸眼環(huán)境中對井徑尺寸要求高，井徑偏大的位置不能座封，內(nèi)通徑也小，不利于后期井下措施作業(yè)。另外，傳統(tǒng)工具成本過高，如果一口水平井改造段數(shù)過多，所使用的封隔器數(shù)量也很多，則工具的費(fèi)用將大大增加導(dǎo)致開發(fā)沒有任何效益，無法收回非常規(guī)油氣生產(chǎn)井的投資。

用于制造自膨脹封隔器的橡膠有很多種(參閱美國專利文件US7059415“Wellbore?system?with?annular?seal?member”)。可膨脹橡膠是一種置于特定液體里時(shí)就會(huì)膨脹的彈性橡膠材料。可膨脹彈性體主要有兩種類型：在油里膨脹(溶脹)和在水里膨脹(滲透性膨脹)。無論哪種類型，隨著體積的增大，強(qiáng)度要有所下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提供一種儲層改造用水平井耐高壓封隔器，利用遇水、遇油自膨脹材料實(shí)現(xiàn)油井井下封隔，為水平井分段儲層改造技術(shù)提供可靠有效的配套工具。克服傳統(tǒng)封隔器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，現(xiàn)場施工存在座封失敗的風(fēng)險(xiǎn)，在裸眼環(huán)境中對井徑尺寸要求高，井徑偏大的位置不能座封，內(nèi)通徑小，不利于后期井下措施作業(yè)的不足。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：儲層改造用水平井耐高壓封隔器，主要由管體、自膨脹橡膠筒、接箍、限位環(huán)、緊固螺栓和中間擋環(huán)組成，管體的兩端有外螺紋，在管體的一端通過螺紋連接有接箍，其特征在于：在管體外壁上模壓并硫化有3～8節(jié)自膨脹橡膠筒；在相鄰兩節(jié)自膨脹橡膠筒之間通過緊固螺栓固定有一個(gè)環(huán)形中間擋環(huán)；在兩端自膨脹橡膠筒的外端部通過緊固螺栓分別固定有一個(gè)限位環(huán)。

自膨脹橡膠筒由自膨脹橡膠筒本體、自膨脹橡膠筒背壓環(huán)和金屬環(huán)組成；在自膨脹橡膠筒本體的兩端分別有自膨脹橡膠筒背壓環(huán)，在自膨脹橡膠筒背壓環(huán)的外壁表面硫化有金屬環(huán)。

遇油膨脹橡膠的膨脹速度與遇水膨脹橡膠的膨脹速度基本相同，但是遇油膨脹橡膠膨脹過程中的強(qiáng)度下降的速度明顯慢于遇水膨脹橡膠。利用該特性，自膨脹橡膠筒背壓環(huán)采用遇油膨脹橡膠材料制造，而自膨脹橡膠筒本體采用在遇油膨脹橡膠中混入遇水膨脹橡膠材料制造，使得自膨脹橡膠筒本體在膨脹時(shí)與自膨脹橡膠筒背壓環(huán)的強(qiáng)度變化有所差異。遇油膨脹橡膠中混入遇水膨脹橡膠方法、模壓并硫化的方法本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知。

所述的自膨脹橡膠筒背壓環(huán)為圓筒形，自膨脹橡膠筒背壓環(huán)的兩端是圓錐面，一端的圓錐面與金屬環(huán)硫化緊壓，另一端的圓錐面與自膨脹橡膠筒本體硫化貼緊，自膨脹橡膠筒背壓環(huán)和自膨脹橡膠筒本體9一同模壓并硫化在管體上。