裸眼封隔器的制作方法

[0001]
本说明书涉及石油井下工具技术领域，尤其涉及一种裸眼封隔器。


背景技术：

[0002]
本部分的描述仅提供与本说明书公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
[0003]
近年来裸眼井越来越多，对裸眼井地层进行酸化、压裂、注水、堵水和试油试气等分层措施作业需要使用裸眼封隔器。裸眼段和常规套管井段相比，井眼形状不规则，因此要求裸眼封隔器的最大密封系数(膨胀系数)比较大，并且对裸眼封隔器密封件的不规则变形能力有很强的要求。
[0004]
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本说明书的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本说明书的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现要素：

[0005]
鉴于现有技术的不足，本说明书的一个目的是提供一种裸眼封隔器，其具有较强的不规则变形能力和良好的密封性能。
[0006]
为达到上述目的，本说明书实施方式提供一种裸眼封隔器，包括：
[0007]
沿轴向延伸的管体，沿轴向具有第一通孔；
[0008]
周向套设在所述管体外的密封件，所述密封件具有固定端和自由端，所述固定端与所述管体固定，所述自由端能与裸眼井密封接触；
[0009]
沿所述管体周向设置的多个活塞，通过所述第一通孔能向所述活塞加压，使所述活塞能沿所述轴向向上移动；
[0010]
设于所述密封件和所述活塞之间的支撑块，用于推动所述密封件的自由端移动；所述支撑块具有第一表面，所述第一表面具有与所述管体外表面贴合的第一位置，以及不与所述管体外表面贴合的第二位置；所述活塞沿所述轴向向上移动能使所述支撑块从所述第一位置切换到所述第二位置；所述支撑块位于所述第二位置时，所述密封件的自由端能与裸眼井密封接触。
[0011]
作为一种优选的实施方式，所述支撑块在所述第一表面上具有旋转边，所述支撑块能绕所述旋转边旋转，而从所述第一位置切换到所述第二位置。
[0012]
作为一种优选的实施方式，所述支撑块具有第二表面，所述第二表面与所述第一表面相交于所述旋转边，且所述第二表面与所述第一表面不垂直。
[0013]
作为一种优选的实施方式，所述活塞与所述支撑块之间设有承力块，所述承力块具有与所述活塞相连接的一端，以及与所述旋转边相连接的一端。
[0014]
作为一种优选的实施方式，所述管体周向固定套设有安装套，所述安装套轴向设有第二通孔和多个第三通孔，所述第二通孔用于容纳部分所述管体，所述第三通孔位于所述第二通孔的周向，用于容纳至少部分所述活塞。
[0015]
作为一种优选的实施方式，所述活塞远离所述支撑块的一端设有锁紧块，所述管体外固定设有与所述锁紧块配合的锁紧套，所述活塞沿所述轴向向上移动时，所述锁紧块在所述锁紧套上向上滑动。
[0016]
作为一种优选的实施方式，所述锁紧块与所述锁紧套的接触面上设有单向限位部，用于限制所述锁紧块仅能向上滑动，不能向下滑动。
[0017]
作为一种优选的实施方式，所述管体上设有销钉，所述销钉将所述锁紧套固定在所述管体上。
[0018]
作为一种优选的实施方式，所述管体上设有进液孔，所述进液孔将所述第一通孔和所述活塞远离所述支撑块的一端连通。
[0019]
作为一种优选的实施方式，所述管体上端设有上接头，所述上接头和所述密封件之间设有压帽，用于固定所述密封件的固定端；所述管体下端设有挡环，用于形成所述活塞的加压腔。
[0020]
有益效果：本说明书实施方式所提供的裸眼封隔器，结构新颖独特，不同于常规的压缩封隔器和扩张封隔器。通过在管体周向设置多个活塞，推动支撑块从第一位置切换到第二位置，可以在周向上使密封件的自由端与裸眼井密封接触，使本裸眼封隔器具有较强的不规则变形能力和良好的密封性能。
[0021]
参照后文的说明和附图，详细公开了本说明书的特定实施方式，指明了本说明书的原理可以被采用的方式。应该理解，本说明书的实施方式在范围上并不因而受到限制。
[0022]
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0023]
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1为本说明书实施方式中所提供的一种裸眼封隔器的结构示意图；
[0026]
图2为图1的裸眼封隔器在坐封过程中的结构示意图；
[0027]
图3为图1的裸眼封隔器在坐封完成后的结构示意图；
[0028]
图4为本说明书实施方式中所提供的一种支撑块的结构示意图；
[0029]
图5为图1中安装套、活塞、承力块、支撑块的位置关系放大图；
[0030]
图6为图5中仅设有一个活塞时的示例图；
[0031]
图7为图3中安装套、活塞、承力块、支撑块的位置关系放大图；
[0032]
图8为图7中仅设有一个活塞时的示例图。
[0033]
附图标记说明：
[0034]
1、上接头；2、压帽；3、管体；4、密封件；5、支撑块；501、第一表面；502、第二表面；503、旋转边；504、延伸部；6、承力块；7、活塞；8、安装套；801、第二通孔；802、第三通孔；9、锁
紧套；10、锁紧块；11、销钉；12、挡环；13、进液孔；14、加压腔。
具体实施方式
[0035]
为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。
[0036]
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0037]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本说明书的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本说明书的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本说明书。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0038]
请参阅图1至图3。本说明书实施方式提供一种裸眼封隔器，该装置可以包括管体3、密封件4、活塞7和支撑块5。需要说明的是，在图1至图3中，以读者面对附图时朝上的方向定义为“上”，朝下的方向定义为“下”。当将本实施方式提供的裸眼封隔器应用于斜井、水平井等其他非竖直井时，本说明书中的上方可以是离井口较近的方向，下方可以是离井口较远的方向。
[0039]
其中，所述管体3沿轴向延伸，沿轴向具有第一通孔。管体3可以是一个中心管。所述密封件4周向套设在管体3外。所述密封件4具有固定端和自由端，固定端与所述管体3固定，自由端能与裸眼井密封接触，完成坐封。多个所述活塞7沿所述管体3周向设置。通过所述第一通孔能向所述活塞7加压，使所述活塞7能沿所述轴向向上移动。所述支撑块5设于所述密封件4和所述活塞7之间，用于推动所述密封件4的自由端移动，最终与裸眼井密封接触。所述支撑块5具有第一表面501。该第一表面501具有与管体3外表面贴合的第一位置，以及不与管体3外表面贴合的第二位置。活塞7沿轴向向上移动能使支撑块5从第一位置切换到第二位置。支撑块5位于第二位置时，密封件4的自由端能与裸眼井密封接触。
[0040]
本说明书实施方式所提供的裸眼封隔器，结构新颖独特，不同于常规的压缩封隔器和扩张封隔器。通过在管体3周向设置多个活塞7，推动支撑块5从第一位置切换到第二位置，可以在周向上使密封件4的自由端与裸眼井密封接触，使本裸眼封隔器具有较强的不规则变形能力和良好的密封性能。
[0041]
在本说明书实施方式中，如图1和图4所示，所述支撑块5在第一表面501上具有旋转边503。支撑块5能绕该旋转边503旋转，而从第一位置切换到第二位置，增加密封件4的最大膨胀直径。所述支撑块5具有第二表面502，与第一表面501相交于所述旋转边503，且所述第二表面502与所述第一表面501不垂直。具体的，所述第一表面501为弧面，可以和管体3外壁贴合。第二表面502可以为平面，与轴向的夹角为锐角。支撑块5背对管体3的一端沿轴向向上具有延伸部504，用于与密封件4接触并推动密封件4自由端向外膨胀。而支撑块5面对
管体3的一端沿轴向向上与管体3外壁不接触，只有第一表面501与管体3外壁接触，从而在支撑块5受力后，使其能沿旋转边503旋转，如图3和图7所示，增加密封件4的最大膨胀直径。并且，周向上不同的支撑块5可以具有不同的旋转角度，从而使密封件4周向上不同处的膨胀直径不同，以更好地贴合形状不规则的裸眼井，使本裸眼封隔器具有较强的不规则变形能力和良好的密封性能。
[0042]
在本说明书实施方式中，如图1、图5和图6所示，所述活塞7与所述支撑块5之间可以设有承力块6。该承力块6具有与活塞7相连接的一端，以及与所述旋转边503相连接的一端。具体的，承力块6与活塞7相连接的一端可以设有用于容纳部分活塞7的凹槽，以使活塞7伸入承力块6并能推动该承力块6。承力块6与旋转边503相连接的一端为与轴向垂直的平面，该平面与管体3接触的边，即为旋转边503与承力块6的接触部分。通过承力块6将活塞7的轴向移动转化为支撑块5的转动，可以增加密封件4的最大膨胀直径。
[0043]
在本说明书实施方式中，所述管体3周向可以固定套设有安装套8。如图6和图8所示，该安装套8轴向设有第二通孔801和多个第三通孔802。所述第二通孔801用于容纳部分所述管体3。所述第三通孔802位于所述第二通孔801的周向，用于容纳至少部分所述活塞7。该安装套8为活塞7提供了安装位置。优选的，多个第三通孔802均匀间隔地分布在第二通孔801的周向。本说明书实施方式对活塞7的数量(即第三通孔802的数量)不做限制，活塞7越多，密封件4周向上的更所处能被增加最大膨胀直径，获得更好的密封效果。例如，活塞7可以设置12个、24个或其他个数。
[0044]
进一步的，所述活塞7远离支撑块5的一端设有锁紧块10，用于组织活塞7向下移动。锁紧块10与活塞7相连接的一端可以设有用于容纳部分活塞7的凹槽，以使活塞7伸入锁紧块10，从而锁紧块10能推动该活塞7向上移动。本实施例中的活塞7可以为圆柱状，沿轴向延伸。活塞7的两端可以设有直径略小于活塞7本体的连接部，两个连接部分别伸入锁紧块10的凹槽和承力块6的凹槽内，以更好地连接、传力。
[0045]
所述管体3外可以固定设有与所述锁紧块10配合的锁紧套9。活塞7沿轴向向上移动时，锁紧块10在锁紧套9上向上滑动。所述锁紧块10与锁紧套9的接触面上可以设有单向限位部，用于限制锁紧块10仅能向上滑动，而不能向下滑动。具体的，该单向限位部可以包括凸起和凹槽，凸起和凹槽一个位于锁紧块10上，另一个位于锁紧套9上。该凸起和凹槽均具有相对的一条斜边和一条直边，直边与轴向垂直，斜边与轴向夹角可以为锐角。该凸起和凹槽允许锁紧块10相对于锁紧套9向上滑动，不允许锁紧块10相对于锁紧套9向下滑动。本说明书实施方式并不限定该单向限位部的唯一结构，其他具有单向限位功能的结构也可以作为本实施方式的单向限位部。
[0046]
更进一步的，所述管体3上设有销钉11。该销钉11将所述锁紧套9固定在所述管体3上。当需要解封该裸眼封隔器时，只需上提与管体3相连的工具，剪断该销钉11，从而锁紧套9不再固定于管体3，使锁紧块10、活塞7、承力块6、支撑块5失去维持密封件4自由端与裸眼井密封接触的力，从而密封件4自由端收缩，完成解封。
[0047]
在本说明书实施方式中，所述管体3上设有进液孔13。该进液孔13将第一通孔和活塞7远离支撑块5的一端连通。活塞7远离支撑块5的一端设有加压腔14，而进液孔13将第一通孔和加压腔14连通，使液体可以通过第一通孔、进液孔13流入加压腔14，对锁紧块10和活塞7加压，使其向上移动。
[0048]
具体的，所述管体3上端可以设有上接头1，用于和其他工具杆体相连，实现该裸眼封隔器的下放和上提。所述上接头1和密封件4之间可以设有压帽2，用于固定密封件4的固定端。所述管体3下端可以设有挡环12，用于形成上述加压腔14。
[0049]
本说明书实施方式中的密封件4可以是胶筒，或者其他密封件，不做唯一的限定。现有技术中，密封件4应用于裸眼封隔器时，密封件4的最大膨胀直径和其自然状态下的直径的比值为1.1～1.15，而本实施方式的密封件4，最大膨胀直径和其自然状态下的直径的比值可以为1.2及以上。本裸眼封隔器的结构能增加密封件4的最大膨胀直径，从而提升密封效果，并且通过周向设置的互不干涉的多个活塞7，可以使本裸眼封隔器具有较强的不规则变形能力。
[0050]
在一种具体的应用场景中，需要坐封时，通过工具下放本裸眼封隔器至工作位置，使液体通过管体3上的进液孔13进入加压腔14内，如图2所示，锁紧块10推动活塞7向上运动，活塞7推动承力块6向上运动，承力块6推动支撑块5向上运动，支撑块5推动密封件4自由端膨胀。当达到一定作用力时，如图3所示，支撑块5下端由于存在坡角(第二表面502与第一表面501不垂直，第二表面502与轴向的夹角为锐角)，支撑块5可以绕所述旋转边503翻转，进一步增加了密封件4的最大膨胀直径。同时由于活塞7沿管体3周向均布，各个活塞7是相互独立的，因此可以根据井眼的椭圆度进行自行调节密封件4扩张后的椭圆度，使得密封件4自由端很好地贴合在井壁上，达到密封效果。需要解封时，上提与管体3相连的工具，剪断所述销钉11，使锁紧块10、活塞7、承力块6、支撑块5失去维持密封件4自由端与裸眼井密封接触的力，从而密封件4自由端收缩，完成解封。
[0051]
需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本说明书的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0052]
本文引用的任何数值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
[0053]
除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
[0054]
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由
…
构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
[0055]
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选
地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
[0056]
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。