CN103437734B - 一种封隔器结构 - Google Patents

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本发明公开了一种封隔器结构，包括中心管、座封筒、胶筒座和胶筒，所述胶筒座包括上胶筒座和下胶筒座，所述座封筒、上胶筒座、胶筒和下胶筒座从上至下依次套装在中心管上，所述座封筒与上胶筒座之间设置有自锁机构，胶筒两端分别依次设置有端环和胀环。本发明不仅径向间隙小，能够实现环空较大间隙的有效封隔，同时实现价格低廉，以利于提高固井质量和保证增产改造效果。

Description

一种封隔器结构
技术领域
本发明涉及一种封隔器结构，用于石油天然气开发的油气井固井和增产改造作业，属于油气田作业的井下工具制造技术领域。
背景技术
在油气井的固井施工中，常常使用封隔器，防止油、气、水等窜槽，有效实现环空永久机械封隔，提高固井质量。
在油气井增产改造过程中，常常使用封隔器，实现层间封隔卡层，保证完井改造的针对性，最大化提高增产改造效果。
目前，在油气井固井施工和增产改造作业中使用的传统封隔器结构，主要有压缩式和扩张式两种。例如，中国专利号“CN200520132541.6”公开的一种酸压封隔器，公开日为2007年5月2日，其由水力锚、反洗部分、封隔件总成、卡瓦部分组成，由于采用水力锚下部依次接有反洗部分、封隔件总成、卡瓦部分，封隔器下入井内预定位置后，按所需座封高度上提管柱后旋转管柱，使胶筒膨胀。再如，中国专利号“CN200620010274.X”公开的一种补偿扩张式注水封隔器，公开日为2007年10月17日，其座封机构、解封机构安装在联接头的内两侧，联接头下部与胶筒的上部联接，联接头、胶筒套装在中心管外，联接头、胶筒可在中心管上滑动，滑动距离大于注水井中管柱的蠕动量。
压缩式封隔器就是通过轴向加压，压缩胶筒，胶筒径向增厚，填充环空间隙，实现封隔，该封隔器胶筒径向厚度较厚，封隔环空间隙一般较小，当胶筒较薄，环空间隙较大时，往往不能实现有效封隔。扩张式封隔器就是通过向胶皮筒内注入流体，使胶皮筒径向扩张，填充环空间隙，实现封隔，该封隔器胶筒较薄，能封隔的环空间隙较大，但该封隔器结构较复杂，生产制造成本高昂。
综上，现有技术中的压缩式封隔器存在径向设计空间大、环空封隔间隙小的缺点，扩张式封隔器存在结构复杂、成本高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有封隔器存在的上述问题，提供一种封隔器结构，本发明不仅径向间隙小，能够实现环空较大间隙的有效封隔，同时实现价格低廉，以利于提高固井质量和保证增产改造效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种封隔器结构，其特征在于：包括中心管、座封筒、胶筒座和胶筒，所述胶筒座包括上胶筒座和下胶筒座，所述座封筒、上胶筒座、胶筒和下胶筒座从上至下依次套装在中心管上，所述座封筒与上胶筒座之间设置有自锁机构，胶筒两端分别设置有胀开机构。
所述胶筒包括上胶筒、中胶筒和下胶筒，上胶筒、中胶筒和下胶筒组合形成胶筒，上胶筒、中胶筒和下胶筒轴向受压坐封时，上胶筒与中胶筒、下胶筒与中胶筒均径向相互重叠。
所述胀开机构包括依次设置在胶筒两端的端环和胀环。
所述上胶筒上端依次设置端环和胀环，下端与中胶筒配合；下胶筒上端与中胶筒配合，下端依次设置端环和胀环。
所述上胶筒与中胶筒之间、中胶筒与下胶筒之间均通过斜面配合。
所述自锁机构包括止退齿和止退环，所述止退齿设置在中心管外壁上，止退环位于座封筒与上胶筒座之间，止退环与止退齿配合形成自锁止退。
所述胀环包括内胀环和外胀环，内胀环和外胀环均为圆筒形结构，周向均分成若干等分，且内胀环和外胀环重叠且均匀错位设置。
所述上胶筒座和下胶筒座分别螺纹连接在中心管上，上胶筒座与座封筒螺纹连接。
采用本发明的优点在于：
一、本发明包括中心管、座封筒、胶筒座和胶筒，所述胶筒座包括上胶筒座和下胶筒座，所述座封筒、上胶筒座、胶筒和下胶筒座从上至下依次套装在中心管上，所述座封筒与上胶筒座之间设置有自锁机构，胶筒两端分别依次设置有端环和胀环，采用此结构，能够实现环空较大间隙的有效封隔，同时实现价格低廉，以利于提高固井质量和保证增产改造效果，且端环便于在较小的轴向座封力下实现胀环的有效胀开。
二、本发明中，所述胶筒包括上胶筒、中胶筒和下胶筒，上胶筒、中胶筒和下胶筒轴向受压坐封时，上胶筒与中胶筒、下胶筒与中胶筒均径向相互重叠，采用此结构，可增加径向厚度，能充分填充较大的环空间隙，实现较大环空间隙的高温高压封隔。
三、本发明中，所述上胶筒与中胶筒之间、中胶筒与下胶筒之间均通过斜面配合，采用此结构，可实现薄壁胶筒封隔较大环空间隙，且可靠性更高。
四、本发明中，所述自锁机构包括止退齿和止退环，所述止退齿设置在中心管外壁上，止退环位于座封筒与上胶筒座之间，止退环与止退齿配合形成自锁止退，采用此结构，封隔器座封后，可实现封隔器永久封隔。
五、本发明中，所述胀环包括内胀环和外胀环，内胀环和外胀环均为圆筒形结构，周向均分成若干等分，且内胀环和外胀环重叠且均匀错位设置，采用此结构，形成双层胀环结构，在胀环胀开后，能实现对胶筒的无缝支撑，保护胶筒最佳，增强封隔性能。
六、本发明中，所述上胶筒座和下胶筒座分别螺纹连接在中心管上，上胶筒座与座封筒螺纹连接，采用螺纹连接，整体性更好，提高封隔性能，且更便于安装和拆卸。
七、本发明中，采用上胶筒、中胶筒和下胶筒的结构，可设置为薄壁胶筒，可以与中心管的径向总厚度较薄结合使用，能实现内通径要求较大、径向设计间隙较小的封隔器结构。
综上，发明与现有技术相比，具有胶筒薄、径向设计间隙小、耐温高、密封压力高等优点，很好地解决了现有封隔器径向设计间隙有限和成本高的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
图中标记为：1、中心管，2、座封筒，3、止退环，4、上胶筒座，5、第一外胀环，6、内胀环，7、端环，8、上胶筒， 9、中胶筒，10、下胶筒，11、下胶筒座，12、第二外胀环。
具体实施方式
实施例1
一种封隔器结构，包括中心管1、座封筒2、胶筒座和胶筒，所述胶筒座包括上胶筒座4和下胶筒座11，所述座封筒2、上胶筒座4、胶筒和下胶筒座11从上至下依次套装在中心管1上，所述座封筒2与上胶筒座4之间设置有自锁机构，胶筒两端分别设置有胀开机构。
本实施例的优选实施方式为，所述胶筒包括上胶筒8、中胶筒9和下胶筒10，上胶筒8、中胶筒9和下胶筒10组合形成胶筒，上胶筒8、中胶筒9和下胶筒10轴向受压坐封时，上胶筒8与中胶筒9、下胶筒10与中胶筒9均径向相互重叠。
本实施例的又一优选实施方式为，所述胀开机构包括依次设置在胶筒两端的端环7和胀环。
进一步地，所述上胶筒8上端依次设置端环7和胀环，下端与中胶筒9配合；下胶筒10上端与中胶筒9配合，下端依次设置端环7和胀环。
进一步地，所述上胶筒8与中胶筒9之间、中胶筒9与下胶筒10之间重叠时均通过斜面配合，如图所示，中胶筒两端分别设置为斜面，上胶筒8和下胶筒10对应设置为斜面。
本实施例的又一优选实施方式为，所述自锁机构包括止退齿和止退环3，所述止退齿设置在中心管1外壁上，止退环3位于座封筒2与上胶筒座4之间，止退环3与止退齿配合形成自锁止退。
本实施例的又一优选实施方式为，所述胀环包括内胀环6和外胀环，内胀环6和外胀环均为圆筒形结构，周向均分成若干等分，且内胀环6和外胀环重叠且均匀错位设置，错位设置是指内胀环6的各等分和外胀环的各等分。
本实施例的又一优选实施方式为，所述上胶筒座4和下胶筒座11分别螺纹连接在中心管1上，上胶筒座4与座封筒2螺纹连接。
实施例2
一种封隔器结构，主要包括中心管1、座封筒2、胶筒座、胶筒、端环7和胀环等组成。胶筒安放在中心管1的下部圆柱面上，胶筒两端设置有端环7和胀环，下胶筒座11通过螺纹连接在中心管1的下端，上胶筒座4安放在中心管1上胶筒的上部，上胶筒座4通过螺纹连接有座封筒2，座封筒2与上胶筒座4之间设置有止退环3。
所述的胶筒包括上胶筒8、中胶筒9和下胶筒10，上胶筒8与中胶筒9、中胶筒9与下胶筒10之间通过斜面配合，实现薄壁胶筒封隔较大环空间隙。
所述的胀环包括内胀环6和外胀环，外胀环包括上胶筒座4下端的第一外胀环5和下胶筒座11上端的第二外胀环12，胀环为薄壁圆筒形，周向均分成若干等分，内胀环6分别与外胀环重叠、均匀错位安装，实现无缝支撑，保护胶筒，增强封隔性能。
所述的中心管1上设置有止退齿，止退环3与止退齿配合自锁止退，实现环空永久机械封隔。
本发明的工作原理如下：
封隔器座封时，座封筒2推动上胶筒座4下行，压缩胶筒和胀环，上胶筒8、中胶筒9、下胶筒10沿配合斜面爬升重叠，增加径向厚度，胶筒轴向挤压，进一步增加径向厚度，实现较大环空间隙充分填充。同时，内胀环6与第一外胀环5和第二外胀环12被胀开，形成无缝支撑，进而实现较大环空间隙的有效封隔。座封时，止退环3随座封筒2和上胶筒座4一起下行，座封后，止退环3与止退齿配合，实现上胶筒座4在中心管1上止退，实现封隔器永久封隔。

Claims (4)

1.一种封隔器结构，其特征在于：包括中心管（1）、座封筒（2）、胶筒座和胶筒，所述胶筒座包括上胶筒座（4）和下胶筒座（11），所述座封筒（2）、上胶筒座（4）、胶筒和下胶筒座（11）从上至下依次套装在中心管（1）上，所述座封筒（2）与上胶筒座（4）之间设置有自锁机构，胶筒两端分别设置有胀开机构；
所述胶筒包括上胶筒（8）、中胶筒（9）和下胶筒（10），上胶筒（8）、中胶筒（9）和下胶筒（10）组合形成胶筒，上胶筒（8）、中胶筒（9）和下胶筒（10）轴向受压坐封时，上胶筒（8）与中胶筒（9）、下胶筒（10）与中胶筒（9）均径向相互重叠；
所述胀开机构包括依次设置在胶筒两端的端环（7）和胀环；所述的胀环包括内胀环（6）和外胀环，内胀环（6）和外胀环均为圆筒形结构，周向均分成若干等分，且内胀环（6）和外胀环重叠且均匀错位设置；外胀环包括上胶筒座（4）下端的第一外胀环（5）和下胶筒座（11）上端的第二外胀环（12）；
所述自锁机构包括止退齿和止退环（3），所述止退齿设置在中心管（1）外壁上，止退环（3）位于座封筒（2）与上胶筒座（4）之间，止退环（3）与止退齿配合形成自锁止退；
座封时，座封筒（2）推动上胶筒座（4）下行，压缩胶筒和胀环，上胶筒（8）、中胶筒（9）、下胶筒（10）爬升重叠，同时内胀环（6）与第一外胀环（5）和第二外胀环（12）被胀开形成支撑，且止退环（3）随座封筒（2）和上胶筒座（4）一起下行；座封后，止退环（3）与止退齿配合，上胶筒座（4）在中心管（1）上止退。
2.根据权利要求1所述的一种封隔器结构，其特征在于：所述上胶筒（8）上端依次设置端环（7）和胀环，下端与中胶筒（9）配合；下胶筒（10）上端与中胶筒（9）配合，下端依次设置端环（7）和胀环。
3.根据权利要求1或2所述的一种封隔器结构，其特征在于：所述上胶筒（8）与中胶筒（9）之间、中胶筒（9）与下胶筒（10）之间均通过斜面配合。
4.根据权利要求3所述的一种封隔器结构，其特征在于：所述上胶筒座（4）和下胶筒座（11）分别螺纹连接在中心管（1）上，上胶筒座（4）与座封筒（2）螺纹连接。
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