本發明涉及一種封隔器,尤其是一種大通徑復合式自膨脹封隔器，主要用于對油氣井分層、分段。
背景技術：
目前常用的封隔器有壓縮式及擴張式封隔器及自膨脹封隔器，壓縮機擴張式封隔器在實際使用中，存在著一些缺點：管柱上需安裝諸多坐封配套工具，各工具關聯性大，作業風險高，完井工藝復雜；密封元件對不規則地層的適應性差，層間隔離密封效果差；由于結構與密封原理的限制，實際應用有效期較短；機械結構復雜，通徑小。目前已有的自膨脹封隔器同樣也有不足：為了達到封隔器的耐壓能力對環空間隙有嚴格要求，密封元件外徑較大，下入困難；密封元件厚度對封隔器承壓能力的影響大，厚膠層影響工具通徑。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，提供一種大通徑復合式自膨脹封隔器，通過與油或水充分接觸后膨脹，膨脹完畢后不收縮,始終貼緊井壁,保證坐封質量合格。
為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種大通徑復合式自膨脹封隔器，包括上接頭、中心管、限位環，上接頭和中心管由螺紋連接固定，在中心管上相間套有多個壓縮式密封膠筒和多個自膨脹長膠筒，套在中心管上下兩端的壓縮式密封膠筒由限位環固定，自膨脹長膠筒為三層膠筒結構，由外及內分為三層，分別為保護橡膠層、自膨脹主封橡膠層、快速自膨脹橡膠層，沿著自膨脹長膠筒的軸向開有多個相距一定間距的徑向環形凹槽，環形凹槽的深度到達自膨脹主封橡膠層的中間位置。
兩個相鄰的環形凹槽之間的間距為5-8厘米。
所述環形凹槽為“v”形，保護橡膠層斷開2.4-3厘米。
所述壓縮式密封膠筒包括位于上、下兩端的端部壓縮式密封膠筒和位于兩個自膨脹長膠筒之間的中部壓縮式密封膠筒，所述端部壓縮式密封膠筒由依次設置的端部壓縮式上膠筒、端部保護隔環和端部壓縮式下膠筒組成，所述中部壓縮式密封膠筒由依次設置的中部壓縮式端膠筒、自膨脹隔環、中部壓縮式主膠筒、自膨脹隔環和中部壓縮式端膠筒組成。
所述中部壓縮式端膠筒內部有金屬彈簧圈填充、橡膠硬度80-85度，自膨脹隔環采用遇油或遇水自動膨脹高硬度橡膠制作、形狀為平行四邊形、硬度90-95度、可自動膨脹，中部壓縮式主膠筒通過自膨脹隔環提供動力壓縮膨脹、硬度60-65度。
端部壓縮式密封膠筒由自膨脹長膠筒提供動力壓縮膨脹，端部保護隔環由h65黃銅制作，膨脹后呈碗狀展開，起保護支撐作用。
本發明的有益效果是：
(1)結合了自膨脹封隔器與壓縮式封隔器的特點，整機結構緊湊、通徑大、外徑小，應用范圍廣；
(2)自膨脹長膠筒采用凹凸結構，可將油、水等膨脹介質有效的存留在自膨脹膠筒的凹陷部位處，使得自膨脹膠筒能夠與油或水充分接觸膨脹；
(3)自膨脹長膠筒由外及內分為三層，保護橡膠、自膨脹主封橡膠、快速自膨脹橡膠，這種結構可有效增強膠筒承壓性能，降低膠層厚度，優化膠筒膨脹速率，減少工具外徑的同時保證良好的密封效果；
(4)自膨脹膠筒兩端及中間部位的壓縮式密封膠筒對密封膠筒起到良好的保護作用，使得密封膠筒有更高的承壓效果；
(5)現場操作方便、安全，工具結構簡單可靠。
附圖說明
圖1是本發明大通徑復合式自膨脹封隔器的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明：
如圖1所示，本發明的大通徑復合式自膨脹封隔器，包括上接頭1、中心管2、限位環3，上接頭1和中心管2由螺紋連接固定，在中心管2上相間套有多個壓縮式密封膠筒和多個自膨脹長膠筒7，套在中心管2上下兩端的壓縮式密封膠筒由限位環3固定，自膨脹長膠筒7為三層膠筒結構，由外及內分為三層，分別為保護橡膠層a、自膨脹主封橡膠層b、快速自膨脹橡膠層c，沿著自膨脹長膠筒7的軸向開有多個相距一定間距的徑向環形凹槽11，環形凹槽11的深度到達自膨脹主封橡膠層b的中間位置。
兩個相鄰的環形凹槽11之間的間距為5-8厘米。
所述環形凹槽11為“v”形，保護橡膠層a斷開2.4-3厘米。
所述壓縮式密封膠筒包括位于上、下兩端的端部壓縮式密封膠筒和位于兩個自膨脹長膠筒7之間的中部壓縮式密封膠筒，所述端部壓縮式密封膠筒由依次設置的端部壓縮式上膠筒4、端部保護隔環5和端部壓縮式下膠筒6組成，所述中部壓縮式密封膠筒由依次設置的中部壓縮式端膠筒8、自膨脹隔環10、中部壓縮式主膠筒9、自膨脹隔環10和中部壓縮式端膠筒8組成。
所述中部壓縮式端膠筒8內部有金屬彈簧圈填充、橡膠硬度80-85度，自膨脹隔環10采用遇油或遇水自動膨脹高硬度橡膠制作、形狀為平行四邊形、硬度90-95度、可自動膨脹，中部壓縮式主膠筒9通過自膨脹隔環10提供動力壓縮膨脹、硬度60-65度。
端部壓縮式密封膠筒由自膨脹長膠筒7提供動力壓縮膨脹，端部保護隔環5由h65黃銅制作，膨脹后呈碗狀展開，起保護支撐作用。
所述中心管2與自膨脹長膠筒7采用1.5mm過盈配合套裝并膠粘的方式安裝在一起。
本發明大通徑復合式自膨脹封隔器接入到完井管柱中，完井管柱下到位后，與油或水接觸，經過7-10天膨脹，大通徑復合式自膨脹封隔器充分脹封，自膨脹膠筒緊貼井壁，并且在自膨脹膠筒膨脹過程中，端部及中部的壓縮式密封膠筒受自膨脹長膠筒膨脹力擠壓自動脹封，對自膨脹長膠筒起良好保護作用的同時提高工具的整體密封性能。
中心管2與自膨脹長膠筒7采用1.5mm過盈配合套裝并膠粘的方式安裝在一起，防止自膨脹長膠筒7脫出，自膨脹長膠筒7采用凹凸結構，可將油、水等膨脹介質有效的存留在自膨脹長膠筒7的凹陷部位處，使得自膨脹膠筒能夠與油或水充分接觸膨脹。
自膨脹長膠筒7由外及內分為三層，分別為保護橡膠層a、自膨脹主封橡膠層b、快速自膨脹橡膠層c。保護橡膠層a用于保護膠筒、避免在下入過程中對膠筒造成損傷，同時限制自膨脹長膠筒7在48小時內的初期膨脹速率，保證工具可順利下入井中；自膨脹主封橡膠層b膨脹速率適中，膠筒材料致密，起主封作用；快速自膨脹橡膠層c作用在于在自膨脹主封橡膠層b膨脹3-5天后，油水介質可滲透到快速自膨脹橡膠層c中，快速自膨脹橡膠層c膨脹速率高，使整個膠筒快速膨脹，充分填充密封空間。三層式膠筒結構可提高自膨脹膠筒密封性能、同時使自膨脹膠筒擁有初期膨脹速率低后期膨脹速率快的特點。
保護橡膠層a體積膨脹速率為6％/24h、硬度85-90度，自膨脹主封橡膠層b體積膨脹速率為15％/24h、硬度75-80度，快速自膨脹橡膠層c體積膨脹速率為30％/24h、硬度60-70度。
自膨脹長膠筒7兩端有起保護作用的端部壓縮式密封膠筒，端部壓縮式上膠筒4、端部保護隔環5、端部壓縮式下膠筒6，自膨脹長膠筒7脹封的同時，將膨脹力傳遞給兩端的壓縮膠筒，壓縮膠筒受力膨脹，包覆自膨脹長膠筒7肩部，保護自膨脹長膠筒7，增強其密封能力。
自膨脹長膠筒7中間套裝有起輔助密封能力的中部壓縮式密封膠筒，中部壓縮式密封膠筒由中部壓縮式端膠筒8、中部壓縮式主膠筒9、自膨脹隔環10組成，自膨脹長膠筒7與自膨脹隔環10在油水介質下可自動膨脹，可提供驅動力給中部壓縮式主膠筒9與中部壓縮式端膠筒8，使其膨脹，起輔助密封功能的同時進一步保護自膨脹長膠筒7。
起主要密封功能的自膨脹長膠筒7可以自動膨脹并推動輔助密封與保護膠筒膨脹，保證密封性能的同時不需要其余的機械結構，三層式自膨脹長膠筒7可有效減少膠層厚度、保證密封性能，壓縮式密封膠筒也可以進一步提高工具的密封能力，采用三層式自膨脹膠筒與壓縮式密封膠筒組成的復合式自膨脹封隔器擁有結構緊湊，通徑大、最大外徑小、耐壓性能優、操作簡單的特點。
凹陷位置用于存儲膨脹介質，自膨脹長膠筒7由外及內分為保護橡膠、自膨脹主封橡膠和快速膨脹橡膠三層。在自膨脹長膠筒7兩端和中部裝有壓縮式膠筒，兩端的壓縮膠筒用于保護自膨脹長膠筒7，提高其承壓能力；中部壓縮式膠筒由中部自膨脹隔環10啟動，起輔助密封的作用。大通徑復合式自膨脹封隔器下入井中，在自膨脹長膠筒7外層保護橡膠作用下，下放過程中減緩內部自膨脹橡膠膨脹，使封隔器能順利下放。下放到目的層后，自膨脹長膠筒7在井下遇油或遇水一段時間后自動膨脹,膠筒凹陷處始終存有膨脹介質、增加耐壓性能，同時壓縮膠筒起到良好的保護及輔助密封作用。
本發明大通徑復合式自膨脹封隔器工作原理為：將多個此工具設計接入到完井管柱中，完井管柱下到位后，自膨脹長膠筒7與油或水接觸，徑過7-10天自動膨脹填充密封空間，自膨脹長膠筒7緊貼井壁，并且在自膨脹長膠筒7膨脹過程中，會將膨脹力傳給端部壓縮式上膠筒4、端部隔環5、端部壓縮式下膠筒6使其膨脹，端部保護組合膠筒膨脹后扣覆在自膨脹長膠筒7肩部，對自膨脹長膠筒7起良好的保護作用，提高自膨脹長膠筒7密封性能。自膨脹長膠筒7在油水介質下膨脹的同時也會將膨脹力傳遞給中部壓縮式端膠筒8及中部壓縮式主膠筒9，并且中部自膨脹隔環10在油水介質下也會發生膨脹，在雙重擠壓效果下中部壓縮式端膠筒8及中部壓縮式主膠筒9膨脹展開，起輔助密封功能，并且能緩沖壓力激動對自膨脹長膠筒7的損傷，進一步提高封隔器的密封能力和使用壽命。
綜上所述，本發明的內容并不局限在上述的實施例中，相同領域內的有識之士可以在本發明的技術指導思想之內可以輕易提出其他的實施例，但這種實施例都包括在本發明的范圍之內。