CN101165309A - 压缩式封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压缩式封隔器，座封机构包括锁套[8]、锁环[9]、锁环座[7]、中心管[12]，在锁环座[7]的每个腰孔中装有楔形锁块[10]，锁块[10]外圆面上设有与锁环[9]内圆锥面配合，锁环座[7]内侧设有锁块支撑套[18]和回位弹簧[16]，锁块支撑套[18]将锁块[10]挡在锁环座[7]的腰孔内；锁块支撑套[18]内壁上固定有挡块[17]，中心管[12]上设有推动挡块[17]上移的台阶[19]。本发明采用刚体楔形锁块替代弹性支撑爪，不会因变形扭曲引起发卡或无法解封；座封稳定可靠；锁块解封动作灵活、平稳、可靠。中心管与锁块支撑套之间设有洗井通道，可实施洗井作业。

Description

压缩式封隔器

技术领域

本发明涉及一种油气田勘探、开发过程中封隔油气井各油层或油管套管的封隔装置，尤其是座封稳定解封彻底的压缩式封隔器。

背景技术

目前，公知的一种压缩式封隔器，座封机构包括锁套、锁环、锁环座、弹性支撑爪、中心管，锁环座内圆柱面开有轴向槽，弹性支撑爪安装在锁环座的轴向槽内，锁环座下端外圆柱面设有环槽，锁环装在其环形槽内，环形槽内设有与内侧轴向槽相通的腰孔，中心管与弹性支撑爪接触部位设有向外凸起的环形凸台，该凸台将弹性支撑爪的端部压入到锁环座的腰孔内，锁环是开口环，锁环上设有单向锁止的环形牙，锁套上设有与锁环的环形牙配合的牙，锁环下端通过内圆锥面与弹性支撑爪的外圆锥面接触，当锁套带动锁环下行运动时，弹性支撑爪强行使锁环涨大，使锁环与锁套的牙紧密结合，从而锁止锁套下行。封隔器座封时，锁套压迫锁环收缩而向上移动至座封终了，胶筒的反作用力通过锁套将锁环压在弹性支撑爪上，实施座封锁止。解封时上提管柱，中心管上移，弹性支撑爪落入中心管凸台下端而向内收缩，弹性支撑爪与锁环脱离接触，锁环失去支撑，在锁套的作用下收缩脱离啮合，实现解封。这种结构的缺点是座封后弹性支撑爪与中心管的挤压应力很大，使其接触部位产生较大的变形，造成中心管移动时摩擦力阻力非常大，解封时不顺利；弹性支撑爪较长，下端容易弯曲变形而造成发卡或不能正常解封；解封不顺利时，不能强制解封。

发明内容

为了克服上述压缩式封隔器工作时解封不顺利、易发卡，不能强制解封的不足，本发明提供一种压缩式封隔器，该压缩式封隔器锁止部位挤压应力小，解封时轻松彻底。

本发明是这样实现的：它包括上接头、下接头、胶筒密封机构和座封机构，座封机构包括锁套、锁环、锁环座、中心管，锁环座下端外圆柱面设有环槽，锁环装在其环形槽内，环形槽内设有与内侧相通的腰孔，锁环上设有单向锁止的环形牙，锁环是开口环，锁环下端的设有内圆锥面，锁套上设有与锁环的环形牙配合的环形牙，在锁环座的每个腰孔中装有楔形锁块，锁块外圆面上设有与锁环内圆锥面配合的圆锥面，锁环座内侧设有锁块支撑套，中心管在锁块支撑套下端设有径向突起的台阶，中心管上移时该台阶可以推动锁块支撑套上移。

座封时，锁套上移，锁套的环形牙与锁环咬合，锁套压迫锁环收缩而向上移动至座封终了，实现座封。解封时，中心管上移，中心管上的台阶带动锁块支撑套上移脱离腰孔部位，锁块失去支撑条件，锁套压迫锁环收缩使锁块径向内移，锁套失去锁止而下移至脱开，实现解封。如遇特殊情况，锁块支撑套上移到极限，推动锁环座，利用胶筒与套管或套管接箍的阻力反推锁套实施强行解封。

封隔器座封时，锁环与锁块、锁块支撑套与锁块的挤压力量很大，如果相互间接触面积较小，就产生较大的挤压应力，继而零部件产生较大变形而发卡或卡死。为了在解封时锁块支撑套滑动平稳，锁块径向内移的动作灵活，锁块内侧中间部位设有向内突起的台阶，台阶的高度大于锁环与锁套的环形牙啮合的深度，锁块支撑套下端有与锁块台阶上下段圆柱面分别配合的圆柱面。当锁块支撑套向上滑动时，分别与锁块台阶的上下段以圆柱面接触，锁块始终有两个受力面，受力平衡均匀，这样，锁块支撑套滑动平稳，解锁在瞬间完成，解锁动作灵敏。

锁块支撑套可以通过回位弹簧固定在锁环座上。锁环座在腰孔下端设有对锁块支撑套限位的定位凸块，回位弹簧设在锁块支撑套的上端并将锁块挡在锁环座的腰孔内；锁块支撑套内壁上固定有与中心管上的台阶配合的挡块。解封时中心管上的台阶上移推动挡块及锁块支撑套上移，压缩回位弹簧使锁块支撑套上移脱离锁块部位。锁块支撑套也可以通过剪钉固定在锁环座上。

锁套与胶筒密封机构的金属挡环之间还设有锁套调节套，锁套调节套与锁环座通过座封剪钉相连。

所述对锁块支撑套限位的定位凸块是一块与锁环座固连的挡环，锁块支撑套与中心管、挡环与中心管之间的环形间隙为洗井液过流通道，挡环下端的过流通道出口设有节流阀。

本发明的另一解决方案是：它包括上接头、下接头、胶筒密封机构和座封机构，座封机构包括锁套、锁环、锁环座、中心管，锁环座下端外圆柱面设有环形槽，锁环装在其环形槽内，环槽内设有与内侧相通的腰孔，锁环上设有单向锁止的环形牙，锁环是开口环，锁环下端的设有内圆锥面，锁套上设有与锁环的环形牙配合的环形牙，在锁环座的每个腰孔中装有楔形锁块，锁块外圆面上设有与锁环内圆锥面配合的圆锥面，中心管上有与锁块内壁配合的环形凸台。座封时，锁套上移，锁套的环形牙与锁环咬合，锁套压迫锁环收缩而向上移动至座封终了，实现座封。解封时，中心管上移，锁块在锁环的挤压下嵌入中心管凸台的台阶下端，锁块失去支撑条件，锁套失去锁止而下移至脱开，实现解封。

锁块内侧中间部位设有向内突起的台阶，台阶的高度大于锁环与锁套的环形牙啮合的深度，中心管的环形凸台上有与锁块内壁上的台阶配合、分别对应与座封状态及解封状态的上下两个台阶。当锁块滑行由中心管凸台的上台阶嵌入到下台阶时，锁块始终有两个圆柱面与中心管凸台接触，受力平衡均匀，这样，锁块滑动平稳，解锁在瞬间完成，解锁动作灵敏。

本发明的有益效果是，采用刚体楔形锁块替代弹性支撑爪，不会因变形扭曲引起发卡或无法解封，可以减少施工事故；锁块内侧以两个圆柱面支撑在锁块支撑套上，支撑面积大，锁块支撑套与锁块变形量小，座封稳定可靠；解封动作灵活、平稳、可靠，可实现强制解封。中心管与锁块支撑套或锁环座之间设有洗井通道，可实施洗井作业。结构也更简单、灵巧，锁块比弹性支撑爪加工更方便。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为图1中沿A-A线剖视图。

图3为图1中R处局部放大示意图。

图4为本发明座封时结构示意图。

图5为本发明解封时结构示意图。

图6为本发明实施例二结构示意图。

图7为图6中沿C-C线剖视图。

图8为图6中D处局部放大示意图。

图9为实施例二座封时结构示意图。

图10为实施例二解封时结构示意图。

图中，1、上接头，2、胶筒，3、外芯管，4、金属挡环，5、调节套，6、剪钉，7、锁环座，8、锁套，9、锁环，10、锁块，10、牙，12、中心管，13、过流孔，14、座封活塞，15、下接头，16、回位弹簧，17、挡块，18、锁块支撑套，19、台阶，20、节流套，21、节流弹簧，22、过液孔，23、阀座，24、台阶，25、上台阶，26、下台阶，27、环形槽，28、凸台、29、槽壁。

具体实施方式

实施例1：

如图1至3所示，压缩式封隔器包括上接头1、洗井机构、胶筒密封机构、座封机构和下接头15。座封机构包括锁套8、锁环9、楔形锁块10、锁环座7、中心管12，锁环座7下端外圆柱面设有环槽，锁环9装在其环开槽内，环形槽内设有与内侧相通的数个腰孔，每个腰孔中装有锁块10，锁环为9开口环，锁环9的外圆周面上设有单向锁止的环形牙，锁套8上设有与锁环9的环形牙配合的环形牙11，锁环9下端与锁块下端接触部位设有内圆锥面，锁块10外圆面下端设有与锁环内圆锥面配合的外圆锥面。锁环座7内侧设有锁块支撑套18和回位弹簧16，锁环座上端的内壁上设有回位弹簧座，锁块座下端安装有节流阀，该节流阀由挡环20、节流弹簧21和阀座23组成，阀座23与锁块座7螺纹连接，将挡环20固定在锁环座7下端，从而形成对锁块支撑套18限位的定位凸块，锁块支撑套18与中心管12、挡环20与中心管12之间的环形间隙为洗井液过流通道，阀座23上开有过液孔22。回位弹簧16将锁块支撑套18顶在挡环的端壁上，并将锁块10封闭在锁环座的腰孔内。锁块支撑套也可以通过剪钉固定在锁环座上。

锁块10内侧中间部位设有向内突起的台阶24，台阶的高度大于锁环与锁套的环形牙啮合的深度，锁块支撑套18下端有与锁块10的台阶24上下段圆柱面分别配合的圆柱面，锁块10外圆面下端上设有与锁环9下端内圆锥面配合的圆锥面。

锁块支撑套18内壁上固定有数个挡块17，该挡块下端的中心管12上设有径向突起的台阶19，中心管12上移时该台阶19可以推动挡块17及锁块支撑套18上移。锁块支撑套18与中心管12之间的环形间隙为洗井液过流通道。

为了便于调节锁套的行程，锁套8与胶筒密封机构的金属挡圈4之间还设有锁套调节套5，锁套调节套5与锁环座7通过座封剪钉6相连。

具体动作如下：座封时锁套8上移，锁套的环形牙与锁环9咬合，锁套压迫锁环收缩而向上移动至座封终了，实现座封，参见图4。解封时中心管上移，中心管上的台阶19带动挡块17及锁块支撑套18压缩回位弹簧16而上移，当锁块支撑套18下端上移至锁块10台阶上段外圆面时，锁套8压迫锁环9收缩使锁块10径向内移，锁套失去锁止而下移至脱开，实现解封，参见图5。如遇特殊情况，锁块支撑套上移到极限，推动锁环座，利用胶筒与套管或套管接箍的阻力反推锁套实施强行解封。

实施例2：

本发明的另一解决方案如图6至8所示，与实施例1相同的部分这里不再进行描述。中心管12上有与锁块10内壁配合的环形凸台28，该凸台28下端设有与锁块10内侧中间部位的台阶24配合的上下两个台阶25和26。座封前及座封后，凸台28下端的上台阶25与锁块10上的台阶24配合，见图8和图9。解封时，上提中心管，凸台28下端的下台阶26与锁块10上的台阶24配合，见图10，此时锁块的台阶24下端嵌入到中心管凸台28下端的环形槽27中，锁套8压迫锁环9收缩使锁块10径向内移，锁套失去锁止而下移至脱开，实现解封。如遇特殊情况，中心管12上移到极限，环形槽27下端的槽壁29通过锁块推动锁环座，利用胶筒与套管或套管接箍的阻力反推锁套实施强行解封。本例中锁块与锁块之间的间隙为洗井通道。

Claims (7)

1.一种压缩式封隔器，包括上接头[1]、胶筒密封机构、座封机构和下接头[15]，座封机构包括锁套[8]、锁环[9]、锁环座[7]、中心管[12]，锁环座[7]上设有数个腰孔，锁环[9]套在锁环座[7]的腰孔部位的环形槽里，锁环上设有单向锁止的环形牙，锁环[9]下端的设有内圆锥面，锁环[9]是有开口槽的弹性环，锁套[8]上设有与锁环[9]的环形牙配合的环形牙[11]，其特征是：在锁环座[7]的每个腰孔中装有楔形锁块[10]，锁块[10]外圆面上设有与锁环[9]内圆锥面配合的圆锥面，锁环座[7]内侧设有锁块支撑套[18]，中心管[12]在锁块支撑套[18]下端设有径向突起的台阶[19]，中心管[12]上移时该台阶[19]可以推动锁块支撑套[18]上移。

2.根据权利要求1所述的压缩式封隔器，其特征是：锁块[10]内侧中间部位设有向内突起的台阶[24]，台阶的高度大于锁环与锁套的环形牙啮合的深度，锁块支撑套[18]下端有与锁块[10]台阶[24]上下段圆柱面分别配合的圆柱面。

3.根据权利要求1所述的压缩式封隔器，其特征是：锁环座[7]内侧设有回位弹簧[16]，锁环座[7]在腰孔下端设有对锁块支撑套[18]限位的定位凸块，回位弹簧[16]设在锁块支撑套[18]的上端并将锁块[10]挡在锁环座[7]的腰孔内；锁块支撑套[18]内壁上固定有与中心管[12]上的台阶[19]配合的挡块[17]。

4.根据权利要求1所述的压缩式封隔器，其特征是：锁套[8]与胶筒密封机构的金属挡圈[4]之间还设有用于调节锁套长度的调节套[5]，调节套[5]与锁环座[7]通过座封剪钉[6]相连。

5.根据权利要求2或3所述的压缩式封隔器，其特征是：所述对锁块支撑套[18]限位的定位凸块是一块与锁环座[7]固连的挡环[20]，锁块支撑套[18]、挡环[20]与中心管[12]之间的环形间隙为洗井液过流通道，挡环[20]下端的过流通道出口设有节流阀[21、23]。

6.一种压缩式封隔器，包括上接头[1]、胶筒密封机构、座封机构和下接头[15]，座封机构包括锁套[8]、锁环[9]、锁环座[7]、中心管[12]，锁环座[7]上设有数个腰孔，锁环[9]套在锁环座[7]的腰孔部位的环槽里，锁环上设有单向锁止的环形牙，锁环[9]下端的设有内圆锥面，锁环[9]是有开口槽的弹性环，锁套[8]上设有与锁环[9]的环形牙配合的环形牙[11]，其特征是：在锁环座[7]的每个腰孔中装有楔形锁块[10]，锁块[10]外圆面上设有与锁环[9]内圆锥面配合的圆锥面；中心管[12]上有与锁块内壁配合的环形凸台[28]。

7.根据权利要求6所述的压缩式封隔器，其特征是：锁块[10]内侧中间部位设有向内突起的台阶[24]，台阶[24]的高度大于锁环与锁套的环形牙啮合的深度，中心管的环形凸台[28]上有与锁块内壁上的台阶[24]配合、分别对应座封状态及解封状态的上下两个台阶[25和26]。

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