CN102797429A - 悬挂丢手防砂完井封隔器 - Google Patents

Abstract

一种悬挂丢手防砂完井封隔器：内连接头是通过变扣接头连接在丢手中心管的底端，丢手中心管的顶端套有丢手上接头，丢手中心管的外侧设置有解封机构，解封机构的外侧设置有锁定机构，丢手中心管和内连接头的外侧且位于锁定机构的下端设置有下中心管，下中心管的底端通过下连接头进行定位，并通过锚定机构进行固定，下中心管的外侧设置有外中心管，外中心管的外侧设置有密封机构，解封机构的顶端通过密封短接与丢手上接头及丢手中心管密封连接，并通过打捞接头进行固定，丢手上接头和打捞接头的外侧套有导向头，丢手中心管的外侧设置有滑套，滑套与下中心管的内侧为密封接触。本发明解封力小，无任何附加解封负荷，管柱安全性较高，后期打捞作业方便。

Description

悬挂丢手防砂完井封隔器

技术领域

本发明涉及一种封隔器。特别是涉及一种适用于油水井井下分层防砂完井工艺管柱的悬挂丢手防砂完井封隔器。

背景技术

常规丢手悬挂封隔器采用Y445型封隔器结构，坐封时，坐封压力直接作用于锚定卡瓦和解封剪钉，压差较大时容易造成封隔器直接解封而失效，为了防止这种事故，设计时通常采用增加解封剪钉的方式来降低风险，同样增加了解封负荷；目前丢手悬挂封隔器的解封方式均为强制上提解封，其上提力作用在锚定机构上，解封难度大，打捞管柱困难，为后续修井作业增加风险；尤其是在注水井中，管柱腐蚀结垢严重，管柱外径增大，解封失败后往往造成大修作业，大大增加了修井成本。同时，常规丢手方式为液压丢手，当丢手机构失效时，只能提出所有管柱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有独立的解封机构，解封力小，无任何附加解封负荷，管柱安全性较高，后期打捞作业安全的悬挂丢手防砂完井封隔器。

本发明所采用的技术方案是：一种悬挂丢手防砂完井封隔器，包括：位于中心的丢手中心管和内连接头，所述的内连接头是通过变扣接头连接在丢手中心管的底端，所述的丢手中心管的顶端套有丢手上接头，所述的丢手中心管的外侧设置有解封机构，所述解封机构的外侧设置有锁定机构，所述的丢手中心管和内连接头的外侧且位于锁定机构的下端设置有下中心管，所述下中心管的底端通过套在内连接头的外侧的下连接头进行定位，并通过锚定机构进行固定，所述的下中心管的外侧设置有外中心管，所述的外中心管的外侧且位于锁定机构和锚定机构之间设置有密封机构，其中，所述的解封机构的顶端通过密封短接与所述的丢手上接头及丢手中心管密封连接，并通过打捞接头进行固定，所述的丢手上接头和打捞接头的外侧套有导向头，所述的丢手中心管的外侧并位于下中心管的内侧还设置有滑套，所述的滑套与所述的下中心管的内侧为密封接触。

所述的解封机构包括有解封中心管，设置在解封中心管的外侧由上至下依次设置的解封挡环、支撑体、解封棘瓜和中间接头，其中，所述的解封中心管的顶端的内侧通过密封短接与所述的丢手上接头及丢手中心管密封连接，所述的解封挡环嵌入在所述的解封中心管顶端的外侧与所述的锁定机构的顶端以及打捞接头的底端之间，所述的中间接头位于所述的外中心管的上端，所述的解封中心管通过支撑体与锁定机构固定连接，所述的解封棘瓜和中间接头为固定连接。

所述的锁定机构包括有锁套、锁套环、大锁环、缸套、活塞及锁块，其中，所述的锁套分别与解封机构中的支撑体和解封挡环固定连接，所述的缸套套在锁套的外侧，缸套的顶端通过锁套环定位，所述的大锁环设置在所述的缸套的顶端与所述的锁套环内侧之间的间隙内，所述的活塞设置在所述的缸套与解封机构中的中间接头之间，并且，所述的锁块设置在活塞与所述的中间接头之间，所述的缸套、活塞和锁块的下端分别与密封机构相连接。

所述的密封机构包括有由上至下依次套在外中心管外侧的上胶筒座、上胶筒、下胶筒和下胶筒座，所述的上胶筒座的顶端分别与锁定机构中的缸套、活塞和锁块相连接，所述的上胶筒和下胶筒之间设置有胶筒隔环，所述的下胶筒座的下端连接锚定机构。

所述的锚定机构包括有套在下中心管的外侧，上端嵌入在密封机构中的下胶筒座的内侧并与外中心管固定连接的上锥体，套在下中心管的外侧并通过固定套定位的下锥体，所述的上锥体与下锥体之间设置有卡瓦，所述的卡瓦通过卡瓦套定位，所述的卡瓦套固定在固定套上，所述的卡瓦上设置有调整弹簧。

本发明的悬挂丢手防砂完井封隔器，具有独立的解封机构，解封力小，无任何附加解封负荷，管柱安全性较高，后期打捞作业方便。其锁定机构、解封机构均为单向运动机构，防止内、外管的蠕串；密封机构具有U型槽结构，保证胶筒受力均匀，防止密封不严。丢手总成实现防砂管柱与坐封服务工具的分离，其丢手方式设有机械和液压双重丢手功能，丢手动作安全可靠。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图中

1：丢手中心管                2：内连接头

3：变扣接头                  4：丢手上接头

5：下中心管                  6：下连接头

7：外中心管                  8：密封短接

9：打捞接头                  10：导向头

11：滑套                     12：解封中心管

13：解封挡环                 14：解封棘瓜

15：中间接头                 16：支撑体

17：锁套                     18：锁套环

19：大锁环                   20：缸套

21：活塞                     22：锁块

23：上胶筒座                 24：上胶筒

25：下胶筒                   26：下胶筒座

27：胶筒隔环                 28：上锥体

29：固定套                   30：下锥体

31：卡瓦                     32：卡瓦套

33：调整弹簧

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的悬挂丢手防砂完井封隔器做出详细说明。

本发明的悬挂丢手防砂完井封隔器主要由丢手上接头、导向接头、打捞接头、锁定机构、解封机构、密封机构、锚定机构、下连接头、内连接头组成。下连接头与外防砂管柱相连，是外防砂管柱的最上端部分，丢手总成的丢手上接头连接油管或钻杆，其内连接头下接坐封服务工具。

如图1所示，本发明的悬挂丢手防砂完井封隔器，包括：位于中心的丢手中心管1和内连接头2，所述的内连接头2是通过变扣接头3连接在丢手中心管1的底端，所述的丢手中心管1的顶端套有丢手上接头4，丢手上接头4位于最上端，用来连接标准油管与丢手悬挂封隔器。所述的丢手中心管1的外侧设置有解封机构，所述解封机构的外侧设置有锁定机构，所述的丢手中心管1和内连接头2的外侧且位于锁定机构的下端设置有下中心管5，所述下中心管5的底端通过套在内连接头2的外侧的下连接头6进行定位，并通过锚定机构进行固定，所述的下中心管5的外侧设置有外中心管7，所述的外中心管7的外侧且位于锁定机构和锚定机构之间设置有密封机构，其中，所述的解封机构的顶端通过密封短接8与所述的丢手上接头4及丢手中心管1密封连接，并通过打捞接头9进行固定，所述的丢手上接头4和打捞接头9的外侧套有导向头10，导向头10连接于打捞接头9上部，打捞接头9下部与坐封机构相连，所述的丢手中心管1的外侧并位于下中心管5的内侧还设置有滑套11，所述的滑套11与所述的下中心管5的内侧为密封接触。

所述的解封机构包括有解封中心管12，设置在解封中心管12的外侧由上至下依次设置的解封挡环13、支撑体16、解封棘瓜14和中间接头15，其中，所述的解封中心管12的顶端的内侧通过密封短接8与所述的丢手上接头4及丢手中心管1密封连接，所述的解封挡环13嵌入在所述的解封中心管12顶端的外侧与所述的锁定机构的顶端以及打捞接头9的底端之间，所述的中间接头15位于所述的外中心管7的上端，所述的解封中心管12通过支撑体16与锁定机构固定连接，所述的解封棘瓜14和中间接头15为固定连接。

所述的锁定机构包括有锁套17、锁套环18、大锁环19、缸套20、活塞21及锁块22，其中，所述的锁套17分别与解封机构中的支撑体16和解封挡环13固定连接，所述的缸套20套在锁套17的外侧，缸套20的顶端通过锁套环18定位，所述的大锁环19设置在所述的缸套20的顶端与所述的锁套环18内侧之间的间隙内，所述的活塞21设置在所述的缸套20与解封机构中的中间接头15之间，并且，所述的锁块22设置在活塞21与所述的中间接头15之间，所述的缸套20、活塞21和锁块22的下端分别与密封机构相连接。

所述的密封机构包括有由上至下依次套在外中心管7外侧的上胶筒座23、上胶筒24、下胶筒25和下胶筒座26，所述的上胶筒座23的顶端分别与锁定机构中的缸套20、活塞21和锁块22相连接，所述的上胶筒24和下胶筒25之间设置有胶筒隔环27，所述的下胶筒座26的下端连接锚定机构。

所述的锚定机构包括有套在下中心管5的外侧，上端嵌入在密封机构中的下胶筒座26的内侧并与外中心管7固定连接的上锥体28，套在下中心管5的外侧并通过固定套29定位的下锥体30，所述的上锥体28与下锥体30之间设置有卡瓦31，所述的卡瓦31通过卡瓦套32定位，所述的卡瓦套32固定在固定套29上，所述的卡瓦31上设置有调整弹簧33。

下连接头6一端连接于锚定机构，另一端用来连接防砂管柱，内连接头2位于工具最下端，上部与丢手上接头4相连，下部用来连接坐封服务工具。

本发明的悬挂丢手防砂完井封隔器，解封机构由解封挡环、支撑体、解封中心管，解封棘爪组成独立系统，解封时上提打捞接头，解封机构动作，锁定机构释放，胶筒座和卡瓦受力解除。其上提力不直接作用在锚定结构上，解封负荷小。

锁块22可以防止中途坐封；锁定机构具有单向步进锁定功能，在油管泄压时，维持坐封状态；密封机构胶筒的U型槽结构，保证胶筒受力均匀，有效密封。其解封机构独立成系统，具有解封力小，无任何附加解封负荷，安全可靠的优点，后期打捞作业方便。悬挂丢手防砂完井封隔器的下连接头与外防砂管柱相连，是外防砂管柱的最上端部分。丢手总成的上接头连接油管或钻杆，其内连接头下接坐封服务工具，其丢手为双重丢手方式，丢手安全可靠。

本发明中通过锚定机构向上向外扩张作用实现对整个外防砂管柱的悬挂。所述的锁块与活塞配合，形成定压启动，防止下井过程中的中途坐封情况。锁定机构为特殊锯齿波螺纹结构，形成单向步进锁定，在坐封与解封过程中，为单向运动方式，若油管泄压，活塞不会因胶筒恢复变形而有轴向位移，最终维持油管内最大压力时的坐封状态。其密封机构，密封面胶筒为中部U型槽结构，胶筒挤压受力时，其作用力均布于整个胶筒，防止作用力集中于中部上下表面，造成中部凸起，密封不严。所述的解封机构为独立系统，主要由解封挡环、支撑体、解封中心管，解封棘爪组成。解封时，上提打捞接头，解封机构动作，锁定机构释放，从而胶筒座和卡瓦受力自行解除。解封上提力不直接作用在锚定结构上，解封负荷小，根据需要的解封力可以自行调节，避免强制上提解封方式造成的管柱拉断或解封失效。

丢手上接头连接油管或钻杆；内连接头下接坐封服务工具；其丢手方式为旋转丢手与打压两种方式，防止单纯打压无法脱手时，可以采用有备用丢手方式。完成丢手动作后，实现内部坐封服务工具与防砂管柱的分离。

使用本发明的悬挂丢手防砂完井封隔器包括以下步骤：

（1）封隔器打压，达到一定压力，坐封机构开始启动，压力液推动活塞移动，锚定机构在径向上向外扩张，卡瓦齿咬紧套管内壁，实现悬挂丢手封隔器对整个外防砂管柱的悬挂作用。

（2）坐封卡瓦过程中，随着卡瓦扩张到最大外径，活塞开始压缩封隔器的胶筒，上、下胶筒受力后均匀膨胀，密封机构封堵油套之间的环空，达到防砂段分层密封的目的。

（3）继续增压，完成丢手动作，实现坐封服务工具与防砂管柱的分离。

（4）后期需要打捞悬挂丢手防砂完井封隔器时，只需对接打捞接头或下捞矛打捞中心管，解封中心管12向上动作，锁套17失去支撑，上、下胶筒和卡瓦受力解除，即可完成悬挂丢手封隔器的解封。

Claims (5)

1.一种悬挂丢手防砂完井封隔器，其特征在于，包括：位于中心的丢手中心管（1）和内连接头（2），所述的内连接头（2）是通过变扣接头（3）连接在丢手中心管（1）的底端，所述的丢手中心管（1）的顶端套有丢手上接头（4），所述的丢手中心管（1）的外侧设置有解封机构，所述解封机构的外侧设置有锁定机构，所述的丢手中心管（1）和内连接头（2）的外侧且位于锁定机构的下端设置有下中心管（5），所述下中心管（5）的底端通过套在内连接头（2）的外侧的下连接头（6）进行定位，并通过锚定机构进行固定，所述的下中心管（5）的外侧设置有外中心管（7），所述的外中心管（7）的外侧且位于锁定机构和锚定机构之间设置有密封机构，其中，所述的解封机构的顶端通过密封短接（8）与所述的丢手上接头（4）及丢手中心管（1）密封连接，并通过打捞接头（9）进行固定，所述的丢手上接头（4）和打捞接头（9）的外侧套有导向头（10），所述的丢手中心管（1）的外侧并位于下中心管（5）的内侧还设置有滑套（11），所述的滑套（11）与所述的下中心管（5）的内侧为密封接触。

2.根据权利要求1所述的悬挂丢手防砂完井封隔器，其特征在于，所述的解封机构包括有解封中心管（12），设置在解封中心管（12）的外侧由上至下依次设置的解封挡环（13）、支撑体（16）、解封棘瓜（14）和中间接头（15），其中，所述的解封中心管（12）的顶端的内侧通过密封短接（8）与所述的丢手上接头（4）及丢手中心管（1）密封连接，所述的解封挡环（13）嵌入在所述的解封中心管（12）顶端的外侧与所述的锁定机构的顶端以及打捞接头（9）的底端之间，所述的中间接头（15）位于所述的外中心管（7）的上端，所述的解封中心管（12）通过支撑体（16）与锁定机构固定连接，所述的解封棘瓜（14）和中间接头（15）为固定连接。

3.根据权利要求1所述的悬挂丢手防砂完井封隔器，其特征在于，所述的锁定机构包括有锁套（17）、锁套环（18）、大锁环（19）、缸套（20）、活塞（21）及锁块（22），其中，所述的锁套（17）分别与解封机构中的支撑体（16）和解封挡环（13）固定连接，所述的缸套（20）套在锁套（17）的外侧，缸套（20）的顶端通过锁套环（18）定位，所述的大锁环（19）设置在所述的缸套（20）的顶端与所述的锁套环（18）内侧之间的间隙内，所述的活塞（21）设置在所述的缸套（20）与解封机构中的中间接头（15）之间，并且，所述的锁块（22）设置在活塞（21）与所述的中间接头（15）之间，所述的缸套（20）、活塞（21）和锁块（22）的下端分别与密封机构相连接。

4.根据权利要求1所述的悬挂丢手防砂完井封隔器，其特征在于，所述的密封机构包括有由上至下依次套在外中心管（7）外侧的上胶筒座（23）、上胶筒（24）、下胶筒（25）和下胶筒座（26），所述的上胶筒座（23）的顶端分别与锁定机构中的缸套（20）、活塞（21）和锁块（22）相连接，所述的上胶筒（24）和下胶筒（25）之间设置有胶筒隔环（27），所述的下胶筒座（26）的下端连接锚定机构。

5.根据权利要求1所述的悬挂丢手防砂完井封隔器，其特征在于，所述的锚定机构包括有套在下中心管（5）的外侧，上端嵌入在密封机构中的下胶筒座（26）的内侧并与外中心管（7）固定连接的上锥体（28），套在下中心管（5）的外侧并通过固定套（29）定位的下锥体（30），所述的上锥体（28）与下锥体（30）之间设置有卡瓦（31），所述的卡瓦（31）通过卡瓦套（32）定位，所述的卡瓦套（32）固定在固定套（29）上，所述的卡瓦（31）上设置有调整弹簧（33）。

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