CN103470211B - 爪套式防坐封封隔器 - Google Patents
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Abstract
<b>本发明涉及油气田固完井作业使用的封隔器技术领域，是一种爪套式防坐封封隔器，包括中心筒、上挡套、胶筒封隔装置、定位爪套、胶筒剪钉和液压驱动装置，中心筒的上部外侧固定安装有上挡套；中心筒的中部外侧通过胶筒剪钉固定有定位爪套；定位爪套侧壁的下部圆周分布有不少于两个的开口槽。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过在定位爪套上设置凸台定位块，并在憋压筒外设置外筒，可实现对定位爪套和憋压筒的限位保护，提高其对各种井况的适应性和可靠性，避免其提前座封，增添硬度不同的长、短胶筒配合使用，并在长胶筒内增添支撑环和撑环密封圈，可提高其封隔能力，避免窜层问题。</b>
Description
技术领域
本发明涉及油气田固完井作业使用的封隔器技术领域，是一种爪套式防坐封封隔器。
背景技术
在油田完井、修井、增产作业等施工过程中，经常需要使用封隔器在井壁上坐封封隔地层，以实现分层分段开采、控水堵水、储层改造等目的。而常规的封隔器往往存在以下几个方面的问题：1.结构复杂、部件繁多导致加工成本高，整体可靠性低，尤其是对于不规则井壁适应性差，当井内异常时易导致提前座封；2.封隔能力不足，在对油层注水增压时，易导致窜层，从而降低注水的效益。这些问题将给现场操作带来诸多不便，甚至影响到该井完井作业的顺利进行。
发明内容
本发明提供了一种爪套式防坐封封隔器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有封隔器可靠性差、易提前座封的问题。
本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种爪套式防坐封封隔器，包括中心筒、上挡套、胶筒封隔装置、定位爪套、胶筒剪钉和液压驱动装置，中心筒的上部外侧固定安装有上挡套；中心筒的中部外侧通过胶筒剪钉固定有定位爪套；定位爪套侧壁的下部圆周分布有不少于两个的开口槽，定位爪套的下部通过开口槽分隔成与开口槽数量相同的定位爪片，每个定位爪片的下部内外两侧均固定有凸台定位块，对应凸台定位块位置的中心筒外侧设置有定位槽，内侧的凸台定位块通过液压驱动装置的挤压位于定位槽内；在上挡套和定位爪套之间的中心筒外侧套装有能够在受压后径向膨胀使井眼封隔的胶筒封隔装置；中心筒的下部外侧固定有能推动定位爪套上行从而挤压胶筒封隔装置且能挤压和松开凸台定位块的液压驱动装置；中心筒的上端和下端分别设置有内螺纹或外螺纹。
下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：
上述液压驱动装置可包括憋压筒和外筒，憋压筒的上部内侧设置有内环台，憋压筒通过位于内环台位置的筒体剪钉固定在中心筒的下部外侧，对应凸台定位块位置的憋压筒上端内侧设置有压在凸台定位块上且位于内环台上方的定位凸台，憋压筒的外侧套装有外筒，外筒的下部和中心筒固定在一起；对应凸台定位块上方位置的定位爪套中部外侧有位于憋压筒上方的第一凸台，胶筒剪钉位于第一凸台的中部，外筒的上部套装在第一凸台外侧；对应第一凸台上方位置的定位爪套上部外侧有直径大于第一凸台直径的第二凸台，第二凸台的底面座于外筒顶端；位于筒体剪钉下方的中心筒和憋压筒上分别设置有能互相连通的中心筒进液孔和憋压筒进液孔；外筒的下部内侧有位于憋压筒下方的密封环台，位于中心筒进液孔上方的内环台与中心筒之间、位于憋压筒进液孔上方的憋压筒外侧与外筒内侧之间、密封环台内侧与中心筒外侧之间均设置有密封圈。
上述憋压筒的下部外侧可设置有位于筒体剪钉下方的凹槽。
上述位于憋压筒下方的中心筒外侧可有固定套，外筒的下部外侧与固定套的上部内侧通过螺纹连接固定在一起，固定套的下部内侧设置有套装在中心筒外侧的内凸台，外筒的底部与内凸台的顶端之间设置有内侧固定在中心筒外侧壁上的限位环。
上述憋压筒的下部内侧与中心筒外侧之间可设置有锁环，憋压筒的下部内侧与锁环外侧通过螺纹连接固定在一起，锁环上有轴向开口，轴向开口内设置有至少一个内部固定在中心筒上的防转钉，锁环的内壁上分布有止退倒齿，对应锁环上移行程位置的中心筒外侧设置有与止退倒齿相配合的筒体倒齿。
上述胶筒封隔装置可包括上短胶筒、数量不少于一个的长胶筒和下短胶筒；上短胶筒、长胶筒和下短胶筒自上而下依次套装在中心筒外侧，长胶筒的内壁中部固定有支撑环，支撑环的内壁上有撑环密封槽，撑环密封槽内安装有撑环密封圈。
上述长胶筒的数量可为两个。
上述在上短胶筒的顶部、上短胶筒与长胶筒之间、相邻的长胶筒之间、长胶筒与下短胶筒之间、下短胶筒的底部均可设置有套装在中心筒外侧的挡环。
上述上挡套的下端外侧可固定有上外凸台，定位爪套的上端外侧固定有下外凸台，位于上短胶筒顶部的挡环上部位于上外凸台与中心筒之间的上安装槽内，位于下短胶筒底部的挡环下部位于下外凸台与中心筒之间的下安装槽内。
本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过在定位爪套上设置凸台定位块，并在憋压筒外设置外筒，可实现对定位爪套和憋压筒的限位保护，提高其对各种井况的适应性和可靠性，避免其提前座封，增添硬度不同的长、短胶筒配合使用，并在长胶筒内增添支撑环和撑环密封圈，可提高其封隔能力，避免窜层问题。
附图说明
附图1为本发明最佳实施例的主视半剖视结构示意图。
附图2为附图1在D处的局部放大结构示意图。
附图3为附图1在A-A处的剖视放大结构示意图。
附图4为附图1在B-B处的剖视放大结构示意图。
附图中的编码分别为：1为中心筒，2为上挡套，3为定位爪套，4为凸台定位块，5为胶筒剪钉，6为开口槽，7为定位槽，8为憋压筒，9为外筒，10为筒体剪钉，11为定位凸台，12为中心筒进液孔，13为憋压筒进液孔，14为密封圈，15为内环台，16为固定套，17为内凸台，18为限位环，19为锁环，20为轴向开口，21为防转钉，22为上短胶筒，23为长胶筒，24为下短胶筒，25为支撑环，26为撑环密封圈，27为挡环，28为上外凸台，29为下外凸台，30为定位爪片，31为凹槽。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
如附图1、2、3、4所示，该爪套式防坐封封隔器包括中心筒1、上挡套2、胶筒封隔装置、定位爪套3、胶筒剪钉5和液压驱动装置，中心筒1的上部外侧固定安装有上挡套2；中心筒1的中部外侧通过胶筒剪钉5固定有定位爪套3；定位爪套3侧壁的下部圆周分布有不少于两个的开口槽6，定位爪套3的下部通过开口槽6分隔成与开口槽6数量相同的定位爪片30，每个定位爪片30的下部内外两侧均固定有凸台定位块4，对应凸台定位块4位置的中心筒1外侧设置有定位槽7，内侧的凸台定位块4通过液压驱动装置的挤压位于定位槽7内；在上挡套2和定位爪套3之间的中心筒1外侧套装有能够在受压后径向膨胀使井眼封隔的胶筒封隔装置；中心筒1的下部外侧固定有能推动定位爪套3上行从而挤压胶筒封隔装置且能挤压和松开凸台定位块4的液压驱动装置；中心筒1的上端和下端分别设置有内螺纹或外螺纹。在使用时，通过对液压驱动装置的憋压，推动定位爪套3上行从而挤压胶筒封隔装置，胶筒封隔装置受压后径向膨胀从而封隔井眼。在该过程中，通过凸台定位块4嵌入定位槽7内形成对定位爪套3的限位作用，可避免其在下入井内的过程中因外力而提前座封，从而提高其座封的可靠性，通过憋压作业，使压力传动装置上移并挤压胶塞封隔装置使井眼封隔，方便快捷。
可根据实际需要，对上述爪套式防坐封封隔器作进一步优化或/和改进：
如附图1、2、3、4所示，液压驱动装置包括憋压筒8和外筒9，憋压筒8的上部内侧设置有内环台15，憋压筒8通过位于内环台15位置的筒体剪钉10固定在中心筒1的下部外侧，对应凸台定位块4位置的憋压筒8上端内侧设置有压在凸台定位块4上且位于内环台15上方的定位凸台11，憋压筒8的外侧套装有外筒9，外筒9的下部和中心筒1固定在一起；对应凸台定位块4上方位置的定位爪套3中部外侧有位于憋压筒8上方的第一凸台，胶筒剪钉5位于第一凸台的中部，外筒9的上部套装在第一凸台外侧；对应第一凸台上方位置的定位爪套3上部外侧有直径大于第一凸台直径的第二凸台，第二凸台的底面座于外筒9顶端；位于筒体剪钉10下方的中心筒1和憋压筒8上分别设置有能互相连通的中心筒进液孔12和憋压筒进液孔13；外筒9的下部内侧有位于憋压筒8下方的密封环台，位于中心筒进液孔12上方的内环台15与中心筒1之间、位于憋压筒进液孔13上方的憋压筒8外侧与外筒9内侧之间、密封环台内侧与中心筒1外侧之间均设置有密封圈14。设置外筒9，可以实现对憋压筒8的保护，避免憋压筒8在下入井内的过程中因外力而移动，从而确保其对定位孔的定位作用。密封圈14与外筒9内侧和中心筒1外侧之间围成的间隙将形成液压腔，在使用时，高压流体依次通过中心筒进液孔12和憋压筒进液孔13进入液压腔内，当液压腔内的液体达到一定压力后，憋压筒8将受到向上的推力，从而剪断筒体剪钉10开始上行，当定位凸台11移动到凸台定位块4上方时，由于定位爪片30受到的挤压力消失，凸台定位块4将会松动，导致定位爪套3在受到憋压筒8的推力时能够剪断胶筒剪钉5，并在憋压筒8的作用下上行，从而挤压胶筒封隔装置。
如附图1所示，憋压筒8的下部外侧设置有位于筒体剪钉10下方的凹槽31。凹槽31可使憋压筒8外侧在该位置形成台阶，由此可便于高压流体通过中心筒进液孔12和憋压筒进液孔13后对筒体剪钉10的施压。
如附图1所示，位于憋压筒8下方的中心筒1外侧有固定套16，外筒9的下部外侧与固定套16的上部内侧通过螺纹连接固定在一起，固定套16的下部内侧设置有套装在中心筒1外侧的内凸台17，外筒9的底部与内凸台17的顶端之间设置有内侧固定在中心筒1外侧壁上的限位环18。
如附图1、4所示，憋压筒8的下部内侧与中心筒1外侧之间设置有锁环19，憋压筒8的下部内侧与锁环19外侧通过螺纹连接固定在一起，锁环19上有轴向开口20，轴向开口20内设置有至少一个内部固定在中心筒1上的防转钉21，锁环19的内壁上分布有止退倒齿，对应锁环19上移行程位置的中心筒1外侧设置有与止退倒齿相配合的筒体倒齿。止退倒齿和筒体倒齿的配合使用，可确保其在销钉剪断封隔后能够持续座封，不受井内其它外力的干扰。
如附图1所示，胶筒封隔装置包括上短胶筒22、数量不少于一个的长胶筒23和下短胶筒24；上短胶筒22、长胶筒23和下短胶筒24自上而下依次套装在中心筒1外侧，长胶筒23的内壁中部固定有支撑环25，支撑环25的内壁上有撑环密封槽，撑环密封槽内安装有撑环密封圈26。支撑环25和撑环密封圈26可使胶筒封隔装置在满足高压封隔的情况下依然确保低压封隔的能力；长、短胶筒的配合使用可解决其封隔能力不足、易窜层等问题，使其具有良好的座封效果。根据需求，上短胶筒22和下短胶筒24的硬度均高于长胶筒23。
如附图1所示，长胶筒23的数量为两个。
如附图1、2所示，在上短胶筒22的顶部、上短胶筒22与长胶筒23之间、相邻的长胶筒23之间、长胶筒23与下短胶筒24之间、下短胶筒24的底部均设置有套装在中心筒1外侧的挡环27。胶筒在受挤压时，挡环27可避免其出现波浪状变形。
如附图1、2所示，上挡套2的下端外侧固定有上外凸台28，定位爪套3的上端外侧固定有下外凸台29，位于上短胶筒22顶部的挡环27上部位于上外凸台28与中心筒1之间的上安装槽内，位于下短胶筒24底部的挡环27下部位于下外凸台29与中心筒1之间的下安装槽内。
以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
Claims (10)
1.一种爪套式防坐封封隔器，其特征在于包括中心筒、上挡套、胶筒封隔装置、定位爪套、胶筒剪钉和液压驱动装置，中心筒的上部外侧固定安装有上挡套；中心筒的中部外侧通过胶筒剪钉固定有定位爪套；定位爪套侧壁的下部圆周分布有不少于两个的开口槽，定位爪套的下部通过开口槽分隔成与开口槽数量相同的定位爪片，每个定位爪片的下部内外两侧均固定有凸台定位块，对应凸台定位块位置的中心筒外侧设置有定位槽，内侧的凸台定位块通过液压驱动装置的挤压位于定位槽内；在上挡套和定位爪套之间的中心筒外侧套装有能够在受压后径向膨胀使井眼封隔的胶筒封隔装置；中心筒的下部外侧固定有能推动定位爪套上行从而挤压胶筒封隔装置且能挤压和松开凸台定位块的液压驱动装置；中心筒的上端设置有内螺纹或外螺纹，中心筒的下端设置有内螺纹或外螺纹。
2.根据权利要求1所述的爪套式防坐封封隔器，其特征在于液压驱动装置包括憋压筒和外筒，憋压筒的上部内侧设置有内环台，憋压筒通过位于内环台位置的筒体剪钉固定在中心筒的下部外侧，对应凸台定位块位置的憋压筒上端内侧设置有压在凸台定位块上且位于内环台上方的定位凸台，憋压筒的外侧套装有外筒，外筒的下部和中心筒固定在一起；对应凸台定位块上方位置的定位爪套中部外侧有位于憋压筒上方的第一凸台，胶筒剪钉位于第一凸台的中部，外筒的上部套装在第一凸台外侧；对应第一凸台上方位置的定位爪套上部外侧有直径大于第一凸台直径的第二凸台，第二凸台的底面座于外筒顶端；位于筒体剪钉下方的中心筒和憋压筒上分别设置有能互相连通的中心筒进液孔和憋压筒进液孔；外筒的下部内侧有位于憋压筒下方的密封环台，位于中心筒进液孔上方的内环台与中心筒之间、位于憋压筒进液孔上方的憋压筒外侧与外筒内侧之间、密封环台内侧与中心筒外侧之间均设置有密封圈。
3.根据权利要求2所述的爪套式防坐封封隔器，其特征在于位于憋压筒的下部外侧设置有位于筒体剪钉下方的凹槽。
4.根据权利要求2或3所述的爪套式防坐封封隔器，其特征在于憋压筒下方的中心筒外侧有固定套，外筒的下部外侧与固定套的上部内侧通过螺纹连接固定在一起，固定套的下部内侧设置有套装在中心筒外侧的内凸台，外筒的底部与内凸台的顶端之间设置有内侧固定在中心筒外侧壁上的限位环。
5.根据权利要求2或3所述的爪套式防坐封封隔器，其特征在于憋压筒的下部内侧与中心筒外侧之间设置有锁环，憋压筒的下部内侧与锁环外侧通过螺纹连接固定在一起，锁环上有轴向开口，轴向开口内设置有至少一个内部固定在中心筒上的防转钉，锁环的内壁上分布有止退倒齿，对应锁环上移行程位置的中心筒外侧设置有与止退倒齿相配合的筒体倒齿。
6.根据权利要求4所述的爪套式防坐封封隔器，其特征在于憋压筒的下部内侧与中心筒外侧之间设置有锁环，憋压筒的下部内侧与锁环外侧通过螺纹连接固定在一起，锁环上有轴向开口，轴向开口内设置有至少一个内部固定在中心筒上的防转钉，锁环的内壁上分布有止退倒齿，对应锁环上移行程位置的中心筒外侧设置有与止退倒齿相配合的筒体倒齿。
7.根据权利要求1或2或3所述的爪套式防坐封封隔器，其特征在于胶筒封隔装置包括上短胶筒、下短胶筒、数量不少于一个的长胶筒；上短胶筒、长胶筒和下短胶筒自上而下依次套装在中心筒外侧，长胶筒的内壁中部固定有支撑环，支撑环的内壁上有撑环密封槽，撑环密封槽内安装有撑环密封圈。
8.根据权利要求6所述的爪套式防坐封封隔器，其特征在于胶筒封隔装置包括上短胶筒、下短胶筒、数量不少于一个的长胶筒；上短胶筒、长胶筒和下短胶筒自上而下依次套装在中心筒外侧，长胶筒的内壁中部固定有支撑环，支撑环的内壁上有撑环密封槽，撑环密封槽内安装有撑环密封圈。
9.根据权利要求7所述的爪套式防坐封封隔器，其特征在于长胶筒的数量为两个；或/和，在上短胶筒的顶部、上短胶筒与长胶筒之间、相邻的长胶筒之间、长胶筒与下短胶筒之间、下短胶筒的底部均设置有套装在中心筒外侧的挡环；或/和，上挡套的下端外侧固定有上外凸台，定位爪套的上端外侧固定有下外凸台，位于上短胶筒顶部的挡环上部位于上外凸台与中心筒之间的上安装槽内，位于下短胶筒底部的挡环下部位于下外凸台与中心筒之间的下安装槽内。
10.根据权利要求8所述的爪套式防坐封封隔器，其特征在于长胶筒的数量为两个；或/和，在上短胶筒的顶部、上短胶筒与长胶筒之间、相邻的长胶筒之间、长胶筒与下短胶筒之间、下短胶筒的底部均设置有套装在中心筒外侧的挡环；或/和，上挡套的下端外侧固定有上外凸台，定位爪套的上端外侧固定有下外凸台，位于上短胶筒顶部的挡环上部位于上外凸台与中心筒之间的上安装槽内，位于下短胶筒底部的挡环下部位于下外凸台与中心筒之间的下安装槽内。
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