一种封隔器的制作方法

1.本发明属于油气资源开发技术领域，尤其涉及一种封隔器。


背景技术：

2.随着油气开采难度的增加，国内油气开采出现大量的超深井和热采井。此外，富油煤、油页岩、重油和稠油开发正成为油气产量新的增长点，现有技术中，用于油气资源开发时，多采用橡胶式封隔器和金属封隔器作为坐封部件，橡胶封隔器通过向胶筒内充入压力，使橡胶膨胀，与井筒内壁接触，实现坐封；将胶筒内的压力降低，胶筒收缩，实现解封；金属封隔器通过膨胀性较大的金属，实现坐封，金属收缩实现解封，在富油煤和油页岩的地下原位热解提油工艺中，需要对岩层进行加热，为防止热量在注热井中无序传递，需要封隔器将注热井中的高温流体约束在注热井底部的有限空间。富油煤和油页岩等非常规油气资源开采时，注热井约为600℃；大于5mpa的高温高压环境，而现有技术的封隔器的耐温极限为360℃，存在不耐高温和高压，金属封隔器的坐封效果欠佳的缺点；在更换井下加热器时，现有的封隔器解封之后，地层的高温流体会回流至注热井，使地下水充满地层，降低地层加热效率。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术的阐述，本发明提供一种封隔器，解决了现有技术中封隔器耐高温和高压性能差，金属封隔器的坐封效果欠佳的缺陷。
4.为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种封隔器，包括封隔支座，导向支座，加强支座，加强支座与封隔支座下部焊接，导向支座下部与封隔支座焊接，所述封隔支座包括如下任一结构：
6.a、所述导向支座下部设置球形凹槽a，与加热器下部球形凸起密封连接，所述封隔支座上部设置流体流动通道和球形凹槽2，与密封凸台连接，中部设置的中部空腔内设置密封凸台及限位档杆；限位挡板固定在封隔支座下部，密封杆放置于封隔支座的中部空腔内，密封杆上部设置环形均布的密封杆通孔，密封杆中部为光滑圆杆，密封杆下部与密封凸台连接；
7.上述技术方案中，所述限位挡板上部对称设置一对限位档杆，限位挡板与限位档杆焊接在一起；限位挡板中部设置流道通孔。
8.上述技术方案中，所述限位挡板设置4个环形均布的挡板通孔，封隔支座下部设置4个环形均布的螺纹孔，限位挡板与封隔支座通过螺栓连接。
9.上述技术方案中，所述密封凸台上半部为球形，密封凸台顶部设置有用于与密封杆连接的螺纹孔，密封凸台下部设置一对用于穿过限位档杆的限位通孔，限位通孔对称分布。
10.b、所述封隔支座上部设置球形凹槽1，与加热器下部球形凸起连接，密封连接处，球形凹槽1下部设置流体通道中部空腔，中部空腔下部设置球形凹槽3，球形凹槽3与密封凸
台连接，封隔支座下部通过螺栓连接限位挡板，限位挡板上部设置一对对称分布的限位档杆，限位挡板与限位档杆焊接在一起；限位挡板中部设置流道通孔，限位档杆为倒梯形，封隔支座下部的球形凹槽3连接密封凸台，上半部为球形的密封凸台嵌接球形凹槽3内，密封凸台下部设置一对对称分布的用于穿过限位档杆的限位通孔，耐高温弹簧放置于密封凸台下部，限位档杆穿过耐高温弹簧和设置在密封凸台下部的一对限位通孔；
11.上述技术方案中，所述限位挡板设置4个环形均布的挡板通孔，封隔支座下部设置4个环形均布的螺纹孔，限位挡板与封隔支座通过螺栓连接。
12.c、所述导向支座下部设置球形凹槽a和球形凹槽b，球形凹槽a与加热器下部球形凸起密封连接，球形凹槽a和球形凹槽b之间设置流体通道中部空腔，球形凹槽b设置在中部空腔下部，球形凹槽b与密封凸台连接，所述封隔支座设置一对对称分布的流体流动通道，中部设置用于放置密封凸台的中部空腔，封隔支座中部设置用于放置密封环的环形密封凸台，封隔支座底部与限位挡板焊接在一起，导向支座底部设置用于与密封凸台相配合的球形凹槽b，密封凸台上半部为球形结构，与导向支座下部的球形凹槽b连接，限位挡板中心部位设置用于焊接压力注入阀的压力注入孔，密封凸台下部穿过密封环；
13.d、所述导向支座下部设置球形凹槽a，与加热器下部球形凸起密封连接，所述封隔支座上部设置球形凹槽4，球形凹槽4与密封凸台连接，球形凹槽4下部设置对称分布的流体通道，封隔支座中部设置用于放置密封凸台和限位挡板的中部空腔，密封凸台上半部为球形，与封隔支座上部的球形凹槽4连接，密封凸台上部设置用于与加热器下部的方形通道配合设置的方孔，密封凸台上部设置用于流通高温流体的倒t形通道，密封凸台下部设置用于穿过限位挡板的圆柱形凸起，限位挡板中部设置的固定通孔，穿过密封凸台下部。
14.上述技术方案中，所述井下加热器下部的t形导杆和加热器下部焊接在一起，t形导杆外部为方形，中部设置有一导杆通孔，t形导杆和密封凸台的方形通道连接。
15.上述技术方案中，所述导向支座的上部焊接套管，所述加强支座的下部焊接花管。
16.本发明结构简单，将封隔器和套管在地面焊接为整体，然后下入注热井，封隔器的材料为耐高温合金，耐高温高压性能好，且封隔器和套管焊接为整体，封隔器的密封性好，通过加热器的密封杆和封隔器的密封凸台结合，确保更换井下加热器时，注热井维持高温高压状态。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明专利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发明专利的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
18.图1为本发明实施例a结构示意图；
19.图2为本发明实施例b结构示意图；
20.图3为本发明实施例c结构示意图；
21.图4为本发明实施例d结构示意图；
22.其中，1导向支座，101球形凹槽a，102球形凹槽b，2封隔支座，21流体流动通道，22中部空腔，23螺纹孔，241球形凹槽1，242球形凹槽2，243球形凹槽3，244球形凹槽4，3加强支
座，4限位挡板，41挡板通孔，42流道通孔，43压力注入孔，44固定通孔，5密封凸台，51限位通孔，6固井水泥，7花管，8套管，9地层，10限位档杆，11密封杆，111密封杆通孔，12耐高温弹簧，13压力注入阀，14密封环，15井下加热器，151球形凸起，152导杆通孔、153t形导杆。
具体实施方式
23.下面将结合本发明专利的附图，对本发明专利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发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
24.作为实施例所示的一种封隔器，包括封隔支座，导向支座，加强支座，加强支座与封隔支座下部焊接，导向支座下部与封隔支座焊接为一个整体。
25.导向支座上部内径大于下部内径，导向支座上部内径与套管内径一致，导向支座上部与套管焊接为一个整体。
26.在连接井下加热器时，导向支座起导向作用，确保加热器下部连接；同时，导向支座还能增强封隔支座上部和套管的连接强度。
27.加强支座与封隔支座下部焊接为一个整体，这样的结构可以增强封隔支座下部和花管的连接强度，加强支座的外径和固井水泥环的外径一致，防止水泥堵塞花管。
28.根据封隔支座结构的不同，本专利公开如下四个实施例，予以具体阐述说明实施例的具体结构：
29.根据图1所示，实施例a：导向支座下部设置球形凹槽a，与加热器下部球形凸起密封连接，封隔支座上部设置流体流动通道和球形凹槽2，球形凹槽2与密封凸台连接，中部设置的中部空腔，用于流通高温流体，同时中部空腔内设置密封凸台及限位档杆；密封凸台上半部为球形结构，在密封凸台顶部设置螺纹孔，用于与密封杆连接；密封凸台下部设置一对对称分布的限位通孔，用于穿过限位档杆，限制密封凸台在水平面的位移。
30.限位档杆为两根，限位档杆对称分布设置在限位挡板上部，限位挡板与限位档杆焊接在一起。
31.封隔支座下部设置4个环形均布的螺纹孔，限位挡板设置4个环形均布的挡板通孔，螺栓穿过螺纹孔和挡板通孔，将限位挡板固定在封隔支座下部。
32.限位挡板中部设置流道通孔，用于流通高温流体，密封杆放置于封隔支座的中部空腔内，密封杆轴向截面为t形，密封杆上部设置环形均布的密封杆通孔，用于流通高温流体，密封杆中部为光滑圆杆，密封杆下部设置外螺纹，通过螺纹与密封凸台连接；
33.本实施例技术方案在使用时，使用螺栓固定限位挡板，将导向支座和加强支座分别焊接在封隔支座的上部和下部，最后将套管和花管分别焊接在导向支座的上部和加强支座的下部。焊接有封隔支座的套管下入施工井内，然后使用固井水泥固井；将密封杆焊接在井下加热器出口，然后下入井下加热器，井下加热器下部的球形凸台与导向支座下部的球形凹槽a连接，密封连接处。同时，密封杆下部的外螺纹和密封凸台的内螺纹连接。然后，井下加热器可向井筒注入高温高压的流体。
34.当需要更换井下加热器时，上提井下加热器，井下加热器上提过程中密封杆带动密封凸台上移至封隔支座中部的球形凹槽2，密封凸台与球形凹槽2接触，实现对井内高温
高压流体的密封作用。此时，密封凸台上部无压力，而密封凸台下部为高压条件，在压力差作用下，密封凸台始终保持与球形凹槽2紧密接触。
35.根据图2所示，实施例b：封隔支座上部设置球形凹槽1，用于与井下加热器下部的球形凸起配合，对连接处起密封作用。球形凹槽1下部设置流体通道中部空腔，中部空腔用于流通高温流体，中部空腔下部设置球形凹槽3，球形凹槽3与密封凸台连接。限位挡板设置4个环形均布的挡板通孔，封隔支座下部设置4个环形均布的螺纹孔，封隔支座下部通过螺栓连接限位挡板。
36.限位挡板上部设置一对对称分布的限位档杆，限位档杆为倒梯形，用于限制高温弹簧和密封凸台的径向位移。同时，限位挡板中部设置用于流通高温流体的流道通孔，限位挡板与限位档杆焊接在一起；封隔支座下部的球形凹槽3连接密封凸台，密封凸台上半部为球形结构，嵌接在封隔支座下部的球形凹槽3内，防止注热井中的高温高压流体回灌至注热井；密封凸台下部设置有一对对称分布的限位通孔，用于穿过限位档杆，限制密封凸台的径向位移，耐高温弹簧放置于密封凸台下部，限位档杆穿过耐高温弹簧和设置在密封凸台下部的一对限位通孔穿过。
37.本实施例技术方案在使用时，将耐高温弹簧放置于密封凸台下部，限位档杆穿过耐高温弹簧和设置在密封凸台下部的一对限位通孔穿过，再用螺栓固定限位挡板；再将导向支座和加强支座分别焊接在封隔支座的上部和下部，最后将套管和花管分别焊接在导向支座的上部和加强支座的下部。下入焊接有封隔支座的套管，然后固井，下入井下加热器，井下加热器下部的球形凸台与封隔支座上部设置球形凹槽1连接，实现对连接处的密封；然后，井下加热器可向井筒注入高温高压的流体。
38.当需要更换井下加热器时，停止注入气体，上提井下加热器，此时，密封凸台上部无压力，而密封凸台下部为高压条件，在压力差作用下，密封凸台始终保持与球形凹槽3紧密接触，实现对井内高温高压流体的密封作用。
39.根据图3所示，实施例c：导向支座下部设置球形凹槽a和球形凹槽b，球形凹槽a与加热器下部球形凸起密封连接，球形凹槽a和球形凹槽b之间设置流体通道中部空腔，球形凹槽b设置在中部空腔下部，球形凹槽b与密封凸台连接。封隔支座设置一对对称分布的流体流动通道，封隔支座中部设置用于放置密封凸台的中部空腔，以及设置用于放置密封环的环形密封凸台，封隔支座底部与限位挡板焊接在一起，限位挡板中心部位设置压力注入孔，用于焊接压力注入阀，压力注入阀用于向封隔支座的空腔中注入高压气体，在压力作用下，推动密封凸台向上移动，使密封凸台上半部的球形结构和导向支座下部的球形凹槽b连接，压力注入完成后，将压力注入阀与限位挡板焊接为一个整体，提高封隔支座空腔的密封性，确保高压气体对密封凸台产生足够推力；导向支座底部设置用于与密封凸台相配合的球形凹槽b，密封凸台上半部为球形结构，与导向支座下部的球形凹槽b连接，防止注热井中的高温高压流体回灌至注热井，密封凸台下部穿过密封环，用于限制密封凸台的径向位移。
40.本实施例技术方案在使用时，将密封环和封隔支座焊接在一起，然后将密封凸台穿过密封环，再将限位挡板与封隔支座焊接在一起，通过压力注入阀向封隔支座的空腔注入高压气体，然后将压力注入阀和限位挡板焊接为一个整体。将导向支座和加强支座分别焊接在封隔支座的上部和下部，最后，将套管和花管分别焊接在导向支座上部和加强支座下部，下入焊接有封隔支座的套管，然后固井；下入井下加热器，井下加热器下部的球形凸
台与导向支座上部的球形凹槽a连接，实现对连接处的密封；然后，井下加热器可向井筒注入高温高压的流体。
41.当需要更换井下加热器时，停止注入气体，上提井下加热器，此时，密封凸台上部无压力，而密封凸台下部为高压条件，在压力差作用下，密封凸台始终保持与球形凹槽b紧密接触，实现对井内高温高压流体的密封作用。
42.根据图4所示，实施例d：导向支座下部设置球形凹槽a，与加热器下部球形凸起密封连接，封隔支座上部设置球形凹槽4，球形凹槽与密封凸台连接。球形凹槽4下部设置对称分布的流体通道，用于流通高温流体，封隔支座中部设置用于放置密封凸台和限位挡板的中部空腔，密封凸台上半部为球形结构，与封隔支座上部的球形凹槽4连接，对连接处起密封作用，防止注热井中的高温高压流体回灌至注热井，密封凸台上部设置用于与加热器下部的方形通道配合设置的方孔，起到流通高温流体和封闭流体流动通道的作用，井下加热器下部的t形导杆和加热器下部焊接在一起，t形导杆下部为方形，中部设置有一导杆通孔，密封凸台下部设置用于流通高温流体的倒t形通道，t形导杆和密封凸台的方形通道连接，密封凸台下部设置用于穿过限位挡板的圆柱形凸起，限位挡板中部设置有一固定通孔，用于穿过密封凸台下部，固定密封凸台，限制密封凸台的竖向位移，限位挡板与封隔支座焊接为一个整体。
43.本实施例技术方案在使用时，密封凸台穿过封隔支座中部，限位挡板穿过密封凸台下部，并将限位挡板与封隔支座焊接为一个整体，调整密封凸台的位置，确保密封凸台和封隔支座的流体流动通道连通。在将导向支座和加强支座分别焊接在封隔支座的上部和下部。最后将套管和花管分别焊接在导向支座的上部和加强支座的下部。下入焊接有封隔支座的套管，然后固井。下入井下加热器，井下加热器下部的球形凸台与导向支座上部的球形凹槽4连接，实现对连接处的密封。井下加热器下部的t形导杆和加热器下部焊接在一起，t形导杆和密封凸台的方形通道连接，井下加热器可向井筒注入高温高压的流体。
44.当需要更换井下加热器时，停止注入气体，旋转井下加热器90
°
，此时，密封凸台的流体通道与封隔支座的流体通道垂直，实现对井内高温高压流体的密封作用，然后上提井下加热器。
45.以上所述，仅为本发明专利的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。