一种用于高温完井的密封装置技术领域
本发明涉及油田开采领域，特别涉及一种用于高温完井的密封装置。
背景技术
目前，油田油井高温井段完井方式主要以裸眼完井为主，不能实现管外分
段封隔、分段控制开采，造成后续生产过程中含水上升快，油藏采出程度低的
问题。而要避免上述问题的产生，就需要密封高温地层裸眼井壁与套管之间的
环形空间，以实现分段封隔和分段控制开采。
现有技术中，主要是采用管外封隔器来密封裸眼井壁与套管之间的环形空
间。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
随着勘探开发技术的不断进步，油井深度向深井、超深井发展，深井、超
深井的特点是油藏温度很高，5000米深井的井底温度可达150～250℃，在对裸
眼井壁与套管之间的环形空间进行密封时，要求密封装置能够耐高温。由于国
内胶筒的耐温技术指标最高只能达到160℃左右，因此采用国内胶筒制成的管外
封隔器无法满足深井、超深井高温完井的需要，国外虽有耐高温橡胶材料但价
格昂贵，油田难以承受；同时管外封隔器普遍存在密封寿命短，密封结构承压
能力低的问题，且密封性能较差，容易出现泄漏。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种用于高温完井的密封
装置。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种用于高温完井的密封装置，所述装置包括：
中心管、两个内环、金属膨胀管、两个压紧环、单向阀和密封套；
所述两个内环分别套设在所述中心管的两端外，所述金属膨胀管套设在所
述中心管上，且所述金属膨胀管的两端分别固定在所述两个内环上，所述金属
膨胀管和所述中心管之间形成间隔空间，所述两个压紧环分别套设在所述金属
膨胀管的两端，一个所述内环和一个所述压紧环夹住所述金属膨胀管的一端，
所述单向阀安装在所述中心管上，所述单向阀的进口与所述中心管的内腔连通，
所述单向阀的出口与所述间隔空间连通，所述密封套套设在所述金属膨胀管的
中部外。
在本发明实施例的一种实现方式中，所述金属膨胀管为材料屈服强度较低
的金属管。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述装置还包括套设在所述金属膨
胀管的两端的两个保护罩，所述保护罩包括固定端和保护端，所述固定端固定
在所述压紧环上，所述保护端从所述固定端向所述金属膨胀管中部延伸，所述
保护端上设有多条平行于所述中心管的轴线的割槽。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述装置包括多个所述密封套，多
个所述密封套间隔设置。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述密封套包括橡胶环和金属罩，
所述橡胶环套设在所述金属膨胀管上，所述金属罩包裹在所述橡胶环上。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述金属罩为紫铜金属罩。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述装置还包括用于连接井内套管
的接头，所述接头固定在所述中心管一端。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述接头的两端各有一个内螺纹，
所述中心管的两端均设有外螺纹，所述接头的一端与所述中心管一端连接。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述内环焊接在所述中心管上。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述金属膨胀管的两端分别焊接在
所述两个内环上。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过在中心管两端套设内环，然后将金属膨胀管的两端分别固定在两个内
环上，然后通过两个压紧环压紧金属膨胀管的两端，在中心管和金属膨胀管之
间设置有单向阀，单向阀的进口与中心管连通，单向阀的出口与金属膨胀管连
通，该装置工作时，液体通过中心管和单向阀进入金属膨胀管，从而胀大金属
膨胀管和密封套，密封套胀大后贴紧到井壁上，起到密封作用，密封时，裸眼
井壁对金属膨胀管的膨胀范围起到限制作用，防止金属膨胀管胀坏，密封性能
好；该装置中膨胀管为金属材质，耐高温高压，密封套外部是金属罩，耐高温，
密封套被金属膨胀管胀大并贴紧裸眼井壁后可耐高压，使该密封装置可以用于
深井和超深井中裸眼井壁与套管间环形空间的密封；另外，该装置在使用时只
需要向中心管内压入液体，操作简单安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所
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
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的前提下，
还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的用于高温完井的密封装置的结构示意图；
图2是图1中用于高温完井的密封装置A-A处截面图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明
实施方式作进一步地详细描述。
实施例
本发明实施例提供了一种用于高温完井的密封装置，参见图1和图2，该装
置包括：
中心管101、两个内环102、金属膨胀管103、两个压紧环104、单向阀105
和密封套107；
两个内环102分别套设在中心管101的两端外，金属膨胀管103套设在中
心管101上，金属膨胀管103的两端分别固定在两个内环102上，金属膨胀管
103和中心管101之间形成间隔空间1031，两个压紧环104分别套设在金属膨
胀管103的两端，一个内环102和一个压紧环104夹住金属膨胀管103的一端，
单向阀105安装在中心管101上，单向阀105的进口与中心管101的内腔连通，
单向阀105的出口与间隔空间1031连通，密封套107套设在金属膨胀管103的
中部外。
在本实施例的一种实现方式中，金属膨胀管103为材料屈服强度较低的金
属管。所述材料屈服强度较低的金属管是指，当内部液压力大于其屈服强度时
能够发生塑性变形，外径能被胀大，使得间隔空间1031变大，间隔空间1031
中充满液体使金属膨胀管103挤压密封套107并使其与井壁紧贴从而起到密封
效果。
进一步地，该密封装置还包括套设在金属膨胀管103的两端的两个保护罩
106，保护罩106包括固定端1061和保护端1062，固定端1061固定在压紧环
104上，保护端1062从固定端1061向金属膨胀管103中部延伸，保护端1062
上设有多条平行于中心管101的轴线的割槽1063，例如图2所示的8条割槽。
多条割槽1063优选沿中心管101的周向均匀布置。为了防止金属膨胀管103在
膨胀过程中两端因没有约束而向两端膨胀，而最终导致金属膨胀管103从压紧
环104表面开始向两端胀大出现破损，在金属膨胀管103两端套有保护罩106，
保护罩106的保护端1062有多个平行于轴线的割槽1063，使得当金属膨胀管
103向两端胀大时，保护罩106的保护端1062可以被金属膨胀管103胀大，当
保护端1062被胀大时呈伞状并贴紧到井壁上，而由于保护端1062是连接在固
定端1061上，能挡住金属膨胀管103继续向两端膨胀，从而起到限制和保护金
属膨胀管103的作用。
在本实施例的一种实现方式中，该装置可以只包括一个密封套107。在本发
明的另一种实施例中，该装置还可以包括多个密封套107，多个密封套107间隔
设置，采用多个密封套107可降低制造和装配难度。
具体地，密封套107包括橡胶环1071和金属罩1072，橡胶环1071套设在
金属膨胀管103上，金属罩1072包裹在橡胶环1071上。金属膨胀管103被液
压胀大时，挤压密封套107使其同时被胀大并最终贴紧裸眼井壁。组成密封套
107的金属罩1072的材质是屈服强度较低的金属，在受到金属膨胀管挤压时发
生塑性变形，不仅能够贴紧裸眼井壁，而且可嵌入井壁上可能存在的不规则凹
坑，起到完全密封套管与裸眼井壁之间环空的作用。另外，密封套107中金属
罩1072耐腐蚀，金属罩1072完全包裹橡胶环1071，使橡胶环1071与井内流体
隔开，以避免井内高温流体对橡胶环1071的侵蚀，确保这种密封件耐高温能力
更强，密封寿命更长。
其中，金属罩1072可以是紫铜金属罩、或屈服强度和硬度较低的金属制成
的金属罩。
进一步地，该装置还包括用于连接井内套管的接头108，接头108固定在中
心管101一端。具体地，中心管101两端均可接套管。一部分套管从悬挂器连
接到接头108上，一部分套管从中心管101上连接至井底。
具体地，接头108与中心管101通过螺纹连接。接头108的两端各有一个
内螺纹，中心管101两端均设有外螺纹，接头108的一端与中心管101的一端
连接。
在本实施例的一种实现方式中，内环102焊接在中心管101上。金属膨胀
管103的两端分别焊接在两个内环102上。
在本实施例的其他实现方式中，内环102和金属膨胀管103还可以采用其
他方式固定，如螺栓固定等。
本发明实施例通过在中心管两端套设内环，然后将金属膨胀管的两端分别
固定在两个内环上，然后通过两个压紧环压紧金属膨胀管的两端，在中心管和
金属膨胀管之间设置有单向阀，单向阀的进口与中心管连通，单向阀的出口与
金属膨胀管连通，该装置工作时，液体通过中心管和单向阀进入金属膨胀管，
从而胀大金属膨胀管和密封套，密封套胀大后贴紧到井壁上，起到密封作用，
密封时，裸眼井壁对金属膨胀管的膨胀范围起到限制作用，防止金属膨胀管胀
坏，密封性能好；该装置中膨胀管为金属材质，耐高温高压，密封套外部是金
属罩，耐高温，密封套被金属膨胀管胀大并贴紧裸眼井壁后可耐高压，使该密
封装置可以用于深井和超深井中裸眼井壁与套管间环形空间的密封；另外，该
装置在使用时只需要向中心管内压入液体，操作简单安全。综上，本装置施工
工艺简单，操作方便，结构合理，安全可靠，可实现对深井、超深井高温地层
裸眼井段进行长期有效分段封隔和分段控制开采，提高油藏采出程度，避免油
气资源的浪费。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的
精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的
保护范围之内。