自感应式智能型电动驱动的液压胶囊封隔器

技术领域  本发明是一种电动驱动可通过压差自感应座封状态 的智能型液压胶囊封隔器，属于油井分层采油、注水工艺中的井下 工具类的技术领域。

背景技术  在油田采油生产后期进入高含水期开采阶段时，需要 对高含水层采取堵水措施，才能实现稳油控水、增产降耗的目标。 井下封隔器是实现这一目标的不可缺少的工具。这就要求封隔器座 封可靠同时解封也要可靠，这种相互矛盾的要求，使得现有的各类 封隔器都存在一些不足。

发明内容  针对目前封隔器存在的技术问题，本发明使用了一种 自感应式智能型电动驱动的液压胶囊封隔器来实现井下作业时的可 靠座封和解封的功能。本发明的封隔器是靠中空的充满液压油的胶 囊实现座封功能的，共有定时定压座封和压差感应补偿座封两种座 封方式和打压控制电液解封、强提解封及刺囊解封叁种解封方式； 座封时由单片计算机控制、由电动机驱动，通过改变液压油在胶囊A 腔中存放位置迫使胶囊产生形变来实现层位间封隔功能。本发明的 封隔器是由胶囊1、变径活塞2、传动丝母3、减速机4、电动机5、单 片计算机6、中空破囊针刺7、电池组8、压力感应器9、胶囊定位总 成10、定力剪切销11、油管12和解封接头13组成。本发明的封隔器 安装在油管12的外壁上，未座封时其外径与套管14留有一定的距 离。胶囊1与变径活塞2在轴向移动位置上有重叠部分，因此当变 径活塞2沿轴向位置移动时会压迫胶囊1中的液压油产生向上运动， 迫使胶囊1产生径向形变，实现封隔套管环形空间的作用。当本发 明的封隔器到达预定座封位置时，单片计算机6会根据预先设定的 程序启动电动机5通过减速机4和传动丝母3驱动变径活塞2产生 位移实现座封。在本发明的封隔器的上、下两端各安装一个压力感 应器，通过检测封隔器两端的压差来实现可靠座封。当封隔器出现 漏封情况时，单片计算机6会通过检测封隔器上、下的压力差，判 断漏封的程度并再次启动电动机5通过减速机4和传动丝母3驱动 变径活塞2产生位移消除漏封现象，对本发明的封隔器进行自感应 式智能化管理。由于本发明的封隔器是靠胶囊1中的液压油来实现 座封，因此只要将胶囊1中的液压油放出便能可靠的解封。打压控 制电液解封时，由地面设备将套环空间充满液体，并发出压力控制 信号，单片计算机6会通过检测到的压力控制信号，启动电动机5通 过减速机4和传动丝母3驱动变径活塞2产生反向位移，释放胶囊1 中的液压油能量，实现解封。当出现打压控制电液解封不奏效时， 便可启动强提解封。强提解封时，通过冲沙将解封接头13冲洗干净， 再将打捞矛头与解封接头13对接并进行上提，该上提的力达到一定 值时，定力剪切销11就会被剪断，胶囊定位总成10便会被一分为二， 其中一部分会随着解封接头13一起上行，脱离对胶囊1的密封位置， 液压油就会漏出胶囊1，实现了解封的目的。若封隔层位较多，下层 的封隔器没有解封，就可以使用刺囊解封，为此本发明专门设计了 多个中空破囊针刺7，它们的径向安装尺寸小于封隔器的内径，因此， 只要放入合适的解封工具15挤压中空破囊针刺7使它们产生径向位 移，便可刺破胶囊1放出存放的液压油，实现解封的目的。

下面结合说明书附图和实施实例对本发明做进一步说明。

附图说明  附图1是本发明封隔器的结构原理示意图，也是本发明 的封隔器的原始状态和打压控制电液解封后的复位状态；附图2是本 发明封隔器座封时工作的示意图；附图3是本发明封隔器强提解封时 的工作示意图；附图4是本发明封隔器刺囊解封时的工作示意图。

具体实施方式  在附图1中胶囊1的空腔A中充满了液压油，变径 活塞2的向上移动，会迫使胶囊1的下部进入变径活塞2的内部空 腔B，胶囊1下部空腔中的液压油受到挤压，会增高压力并被迫向上 转移，由于胶囊1的上部和内壁均为钢质结构，除产生微量变形外， 无法接受由胶囊1的下部转移过来的大量液压油，因此，液压油只 好挤压胶囊1的外壁使之变形，用以容纳胶囊1下部转移过来的大 部分液压油，当胶囊1的外壁变形量达到与套管14的内壁紧密接触 时，便可实现封隔套管环形空间的目的。变径活塞2的上行移动是 靠传动丝母3的旋转运动来获取动力和产生向上位移的。由于丝杆 结构是有一定自锁作用的，所以当动丝母3停止运动时，变径活塞2 将被锁定。传动丝母3的旋转运动的动力是由电动机5提供的，电 动机5通过减速机4的1800∶1的大速比获得较大的扭矩，用以驱动 传动丝母3做旋转运动。因此，变径活塞2将获得十几吨的推力， 最终保证了本发明封隔器的座封可靠性，附图2表明了这种状态。附 图3表明了强提解封时，定力剪切销11被剪断，胶囊定位总成10一分 为二，外密封部分随着解封接头13一起上行，脱离对胶囊1的密封位 置，液压油由箭头所指处漏出胶囊1，本发明的封隔器工作在解封状 态的示意图。本发明设计了多个中空破囊针刺7，中空破囊针刺7在 油管上成环状分布，其安装位置要小于油管11的内经，因此，只要 在油管11的内经放入一个稍小于油管11内经的解封工具15挤压中 空破囊针刺7，便可让中空破囊针刺7产生向外径方向移动的距离， 该移动距离使得中空破囊针刺7刺入胶囊1的内部，只要将中空破 囊针刺7做成空心的，胶囊1空腔A中的液压油就会沿着空心的中空 破囊针刺7提供的通道进入油管，胶囊1空腔A中液压油的压强将不 复存在，本发明的封隔器便被可靠性地解封，附图4便是刺囊解封的 工作原理示意图，图中液压油正在箭头所指处泻出胶囊1。

此外，在本发明的封隔器的上、下两端所安装的两个压力感应 器会检测封隔器两端的压差，单片计算机6会通过计算封隔器上、 下的压力差，便可判断出漏封的程度，并再次启动电动机5通过减 速机4和传动丝杆3驱动变径活塞2产生位移，消除漏封现象，对 本发明的封隔器进行自感应式的智能化管理。