CN103233698B - 沉砂封隔器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沉砂封隔器，包括中心管，特征在于：中心管上设有坐封锁紧机构和悬挂密封总成；坐封锁紧机构包括通过剪切销钉与中心管固定的压环；悬挂密封总成包括依次套装在中心管上的上卡瓦、上锥体、密封胶筒组件、下锥体和下卡瓦；密封胶筒组件包括橡胶筒、对称设置在橡胶筒两侧的母膨胀圈、公膨胀圈及箍环，所述橡胶筒与中心管之间装有支撑环和密封圈。优点是：本封隔器橡胶筒上、下可承受5000Psi高压，避免了封隔器提前坐封的风险，保证坐封可靠，使完井作业能够顺利进行；密封油层环空，且卡瓦锚定后可承受防砂管柱负载和后期作业工况下的轴向载荷。此外，还具有工作密封压力高，坐封及回收作业可靠，操作简便且可大幅度提高作业效率的优点。

Description

沉砂封隔器
技术领域
本发明属于石油、天然气完井技术领域，特别是涉及一种沉砂封隔器。
背景技术
在油田采油完井行业领域，为了承托管柱重量和密封套管环空，常采用封隔器来封堵或隔离油层段底部。目前，公知技术中的封隔器在实际使用中存在如下缺陷：其一，封隔器在下入过程中遇阻，剪切销钉意外剪切，容易造成封隔器提前坐封的风险；其二，传统封隔器坐封后，其胶筒的密封压差等级低，卡瓦锚定悬挂载荷小；其三，封隔器回收时需下入切割打捞工具分段回收，现场操作下入定位误差大，采用多级分段回收不仅作业繁琐、费时费力，影响作业效率，且作业成本高。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种安全可靠、密封性好、可承受较大悬挂载荷、操作简便且可大幅度提高作业效率的沉砂封隔器。
本沉砂封隔器也可配合其它完井工具完成层位封隔、采油或注入等其它作业。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
沉砂封隔器，包括用于封隔器内部支撑的中心管，所述中心管上设有坐封锁紧机构和悬挂密封总成；
所述坐封锁紧机构包括通过剪切销钉与中心管固定的压环；
所述悬挂密封总成包括依次套装在中心管上的上卡瓦、上锥体、密封胶筒组件、下锥体和下卡瓦；
所述密封胶筒组件包括橡胶筒、对称设置在橡胶筒两侧的母膨胀圈、公膨胀圈及箍环，所述橡胶筒与中心管之间装有支撑环和密封圈。
本发明还可以采用如下技术方案：
所述压环内部设有锁环，所述锁环内壁和外壁上均制有分别与压环和中心管配合的用于其向下单向运动的锯齿形牙。
上所述锥体、下锥体与母膨胀圈的接触面均为斜面。
所述上锥体、下锥体通过剪切销钉与中心管轴向固定。
所述下锥体和下卡瓦均通过键与中心管周向固定。
所述上卡瓦和下卡瓦上均制有保证其单向运动的锯齿形牙。
所述中心管下端螺纹连接有下接头，并通过定位销钉和尼龙垫与中心管固定，所述下接头下端外口制有便于下入沉砂封隔器的导向口。
采用上述沉砂封隔器的操作方法，包括如下步骤：
坐封作业：首先通过相应的送入方式将沉砂封隔器下放到预定位置后，使用专用坐封工具打压、推动压环下行，中心管在上层管柱的作用下，在打压过程中保持不动，随着压力的增加，当增加到17mpa值时，压环与中心管之间的剪切销钉被剪断，压环继续向下单向运动后，使锁环立即锁紧压环。压力持续增加，使压环推动上卡瓦、上锥体、橡胶筒、下锥体、下卡瓦下行，此时，上锥体、下锥体与中心管固定的两个剪切销钉被剪断；继续打压，上卡瓦、上锥体、橡胶筒、下锥体、下卡瓦继续向下运动并迫使橡胶筒在受压下开始撑开，直至橡胶筒与套管之间形成环空密封；然后再继续打压，下卡瓦、上卡瓦依次受压破裂撑开，其卡瓦牙与套管壁咬合，实现桥塞坐封。
验封作业：沉砂封隔器坐封到位后，通过环空打压至2000psi×15分钟，检验橡胶筒与套管、套管与中心管有效密封的工作压差。同时，上提下放服务管柱检验卡瓦锚定的有效工作载荷。
回收作业：根据沉砂封隔器规格，下入切割打捞工具，首先探底，找到桥塞位置，按鱼顶计算，定位切割胶筒中部的中心管位置，然后分段打捞。
本发明具有的优点和积极效果是：由于本发明采用上述技术方案，本沉砂封隔器在外界坐封机构的推力下，剪切销钉被剪断后，坐封锁紧机构和悬挂密封总成下移，使得悬挂密封总成的橡胶筒不断受压而涨开，悬挂密封总成的上、下卡瓦也向外涨开，由于坐封锁紧机构只能向下移动，所以在压力增加到一定值时，上、下卡瓦完全涨开并卡住套管，橡胶筒在径向也完全涨开，实现环空密封。沉砂封隔器胶筒涨开和卡瓦涨开几乎同时进行，避免了封隔器提前坐封的风险，保证坐封可靠，使完井作业能够顺利进行。
本沉砂封隔器的橡胶筒上、下可承受5000Psi高压，密封油层环空，同时卡瓦锚定后可承受防砂管柱负载和后期作业工况下的轴向载荷。此外，还具有工作密封压力高，悬挂载荷大，坐封及回收作业可靠，操作简便且可大幅度提高作业效率的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明A部放大图。
图中：1、中心管；2、剪切销钉；3、压环；4、锁环；5、上卡瓦；6、上锥体；7、剪切销钉；8、公膨胀圈；9、箍环；10、橡胶筒；11、支撑圈；12、密封圈；13、膨胀圈定位销钉；14、母膨胀圈；15、下锥体；16、下卡瓦；17、键；18、定位销钉；19、尼龙垫；20、下接头。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1和图2，沉砂封隔器，包括用于封隔器内部支撑的中心管1，所述中心管上设有坐封锁紧机构和悬挂密封总成。所述坐封锁紧机构包括通过剪切销钉2与中心管固定的压环3；所述悬挂密封总成包括依次套装在中心管上的上卡瓦5、上锥体6、密封胶筒组件、下锥体6和下卡瓦16，所述上锥体、下锥体通过剪切销钉与中心管轴向固定。所述下锥体和下卡瓦均通过键17与中心管周向固定，其目的是为了防止下锥体和下卡瓦与中心管之间产生周向转动，以便更好地保证后续的套铣作业。
所述上卡瓦和下卡瓦上均制有保证其单向运动的锯齿形牙。
本实施例中，所述密封胶筒组件包括橡胶筒10、对称设置在橡胶筒两侧的母膨胀圈14、公膨胀圈8及箍环9，所述橡胶筒与中心管之间装有支撑环11和密封圈12。所述橡胶筒10两端部开有安装槽，在安装槽上装有箍环9和公膨胀圈8，公膨胀圈并通过膨胀圈定位销钉13与箍环，所述公膨胀圈外侧与母膨胀圈14配装，其中一侧的母膨胀圈与上锥体接触，另一侧的母膨胀圈与下锥体接触。通过采用母膨胀圈14、公膨胀圈8及箍环9的结构，可在沉砂封隔器下入和坐封过程中均起到有效保护作用。
本实施例中，所述压环内部设有锁环4，所述锁环内壁和外壁上均制有分别与压环和中心管配合的用于其向下单向运动的锯齿形牙。
本实施例中，所述上锥体、下锥体与母膨胀圈的接触面均为斜面。
在中心管下端螺纹连接下接头20，并通过定位销钉18和尼龙垫19与中心管固定，所述下接头下部外口制有便于沉砂封隔器下入的导向口。
采用上述沉砂封隔器的操作方法，包括如下步骤：
坐封作业：首先通过相应的送入方式将沉砂封隔器下放到预定位置后，使用专用坐封工具打压、推动压环下行，中心管在上层管柱的作用下，在打压过程中保持不动，随着压力的增加，当增加到17mpa值时，压环与中心管之间的剪切销钉被剪断，压环继续向下单向运动后，使锁环立即锁紧压环。压力持续增加，使压环推动上卡瓦、上锥体、橡胶筒、下锥体、下卡瓦下行，此时，上锥体、下锥体与中心管固定的两个剪切销钉被剪断；继续打压，上卡瓦、上锥体、橡胶筒、下锥体、下卡瓦继续向下运动并迫使橡胶筒在受压下开始撑开，直至橡胶筒与套管之间形成环空密封；然后再继续打压，下卡瓦、上卡瓦依次受压破裂撑开，其卡瓦牙与套管壁咬合，实现桥塞坐封。
验封作业：沉砂封隔器坐封到位后，通过环空打压至2000psi×15分钟，检验橡胶筒与套管、套管与中心管有效密封的工作压差。同时，上提下放服务管柱检验卡瓦锚定的有效工作载荷。
回收作业：根据沉砂封隔器规格，下入切割打捞工具，首先探底，找到桥塞位置，按鱼顶计算，定位切割胶筒中部的中心管位置，然后分段打捞。

Claims (4)

1.一种沉砂封隔器的操作方法，所述沉砂封隔器包括用于封隔器内部支撑的中心管，所述中心管上设有坐封锁紧机构和悬挂密封总成；
所述坐封锁紧机构包括通过剪切销钉与中心管固定的压环；
所述悬挂密封总成包括依次套装在中心管上的上卡瓦、上锥体、密封胶筒组件、下锥体和下卡瓦；所述上锥体、下锥体通过剪切销钉与中心管周向固定，所述上卡瓦和下卡瓦均制有保证其单向运动的锯齿形牙；
所述密封胶筒组件包括橡胶筒、对称设置在橡胶筒两侧的母膨胀圈、公膨胀圈及箍环，所述橡胶筒与中心管之间装有支撑环和密封圈；
所述压环内部设有锁环，所述锁环内壁和外壁上均制有分别与压环和中心管配合的用于其向下单向运动的锯齿形牙；
其特征在于：包括如下步骤：
坐封作业：首先通过相应的送入方式将沉砂封隔器下放到预定位置后，使用专用坐封工具打压、推动压环下行，中心管在上层管柱的作用下，在打压过程中保持不动，随着压力的增加，当增加到17mpa值时，压环与中心管之间的剪切销钉被剪断，压环继续向下单向运动后，使锁环立即锁紧压环；压力持续增加，使压环推动上卡瓦、上锥体、橡胶筒、下锥体、下卡瓦下行，此时，上锥体、下锥体与中心管固定的两个剪切销钉被剪断；继续打压，上卡瓦、上锥体、橡胶筒、下锥体、下卡瓦继续向下运动并迫使橡胶筒在受压下开始撑开，直至橡胶筒与套管之间形成环空密封；然后再继续打压，下卡瓦、上卡瓦依次受压破裂撑开，其卡瓦牙与套管壁咬合，实现桥塞坐封；
验封作业：沉砂封隔器坐封到位后，通过环空打压至2000psi×15分钟，检验橡胶筒与套管、套管与中心管有效密封的工作压差，同时，上提下放服务管柱检验卡瓦锚定的有效工作载荷；
回收作业：根据沉砂封隔器规格，下入切割打捞工具，首先探底，找到桥塞位置，按预定计算，定位切割胶筒中部的中心管位置，然后分段打捞。
2.根据权利要求1所述的沉砂封隔器的操作方法，其特征在于：所述上锥体、下锥体与母膨胀圈的接触面均为斜面。
3.根据权利要求1所述的沉砂封隔器的操作方法，其特征在于：所述上锥体、下锥体通过剪切销钉与中心管轴向固定。
4.根据权利要求1所述的沉砂封隔器的操作方法，其特征在于：所述中心管下端螺纹连接有下接头，并通过定位销钉和尼龙垫与中心管固定，所述下接头下端外口制有便于下入沉砂封隔器的导向口。
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