CN104295261B - 一种自验封封隔器 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种自验封封隔器，可作为筛管悬挂器使用，也可以在分层开采的封下采上工艺中堵底水使用。该自验封封隔器的上中心管的侧壁上设有验封透孔；上中心管内通过验封剪钉设有封闭验封透孔的验封活塞；相邻胶筒之间设有验封隔环，验封隔环圆周设有多个径向流体透孔，胶筒芯管的侧壁设有在压缩胶筒后能与径向流体透孔连通的第二透孔。坐封完成后，通过液体压力剪断验封剪钉，压力液体通过液体通道进入两相邻胶筒之间的空隙来检验是否坐封完全。另外，该自验封封隔器还设有防中途丢手机构和弹性解封机构，防中途丢手机构包括上接头及限位爪簧，弹性解封机构包括下中心管及解封螺母。
Description
技术领域
本发明是关于一种油井封隔装置，尤其涉及一种自验封封隔器。
背景技术
在油田开发过程中，对于出砂比较严重的疏松砂岩油藏需进行机械防砂，在此项工艺中，可以用到Y455封隔器作为筛管悬挂器，主要目的是悬挂防砂筛管和封闭防砂筛管及套管的环形空间，防止地层流体携带地层砂由防砂筛管及套管的环形空间进入井筒而导致出砂。现有的筛管悬挂器没有自验封功能，坐封失败后不能及时发现，导致后期防砂效果不佳。在分层开采时封下采上的工艺中，也可以用到Y445封隔器进行封层，而现有的Y445封隔器在坐封以后不能进行验封，无法确定封隔器的胶筒是否坐实，有时可能因封隔器坐封不合格或密封性能差导致封堵失败。综上所述，对封隔器的坐封质量进行检验是十分必要的。
由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种自验封封隔器，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自验封封隔器，解决封隔器坐封以后不确定是否坐封成功的问题，且验封的方式操作方便，效率高，成本低，效果理想。
本发明的另一目的在于提供一种自验封封隔器，在封隔器没有坐封前，保证封隔器不会中途丢手。
本发明的又一目的在于提供一种自验封封隔器，其解封结构简单，操作容易，通过上提打捞套，即可实现解封。
本发明的目的是这样实现的，一种自验封封隔器，所述自验封封隔器包括上中心管和下中心管，所述上中心管上端外壁螺纹连接中空结构的上接头，所述上中心管外部从上向下依次套设有连接体和丢手爪簧，连接体和丢手爪簧螺纹连接；所述上接头外套设有套筒状的限位爪簧，限位爪簧的上端为多个周向分布且相互分离的第一弹性爪，每个第一弹性爪内侧设有向内突出的台阶，上接头上设有与所述台阶扣合的向内凹的变径台阶；限位爪簧下端螺纹连接在连接体外壁；限位爪簧的外部套设有液缸，在液缸和连接体之间的环形空间内设有一环状活塞，环状活塞与液缸内壁螺纹连接，在限位爪簧和环状活塞之间形成有密封空间；上中心管设有穿透侧壁并轴向延伸的滑槽，连接体的侧壁上设有与所述滑槽位置对应的第一透孔和滑钉；丢手爪簧上部密封套接在上中心管外，丢手爪簧下部与上中心管之间具有第一间隙，上中心管的侧壁上设有与所述第一间隙连通的验封透孔；丢手爪簧下部为多个周向分布且相互分离的第二弹性爪，第二弹性爪的外壁设有螺纹；上中心管内通过验封剪钉设有封闭验封透孔的验封活塞；上中心管下端螺纹连接丢手连接体，丢手连接体内壁通过丢手剪钉连接圆筒形球座，圆筒形球座上部伸入到上中心管内并与上中心管内壁密封配合，圆筒形球座上部与验封活塞之间具有间距；圆筒形球座下端外壁螺纹连接圆筒形支撑体，圆筒形支撑体上端设有支撑部，所述支撑部套设在丢手连接体外并支撑在丢手爪簧下部的第二弹性爪内壁；所述第二弹性爪外壁螺纹连接锁紧管；在丢手爪簧和锁紧管外套设有胶筒芯管，胶筒芯管上端外壁螺纹连接胶筒上护冒，所述环状活塞下端顶在胶筒上护冒上；胶筒芯管下端内侧通过锁紧环与锁紧管外壁套接；胶筒芯管下端外壁与上锥体通过胶筒剪钉连接，胶筒下护冒与上锥体螺纹连接；胶筒芯管外间隔套设有多个胶筒；相邻胶筒之间由套在胶筒芯管外的隔环隔开，其中一个隔环为验封隔环，所述验封隔环圆周设有多个径向流体透孔，胶筒芯管的侧壁设有在压缩胶筒后能与所述径向流体透孔连通的第二透孔；锁紧管下端外壁螺纹连接下中心管，下中心管上端通过卡瓦剪钉连接上锥体；下中心管外位于上锥体下部依次设有卡瓦和下锥体；下锥体下端通过下锥体连接体连接中空结构的下接头；下中心管下端为多个周向分布且相互分离的第三弹性爪，所述第三弹性爪外壁螺纹连接解封螺母，解封螺母位于下接头内并止挡在下锥体连接体下端；下中心管内套设有打捞套，所述第三弹性爪支撑在打捞套上。
在本发明的一较佳实施方式中，第一透孔连通所述密封空间且位于环状活塞上部，滑钉向连接体的内侧伸出并位于滑槽内。
在本发明的一较佳实施方式中，胶筒芯管外套设有四个胶筒，第一、第二胶筒之间和第三、第四胶筒之间由套在胶筒芯管外的隔环隔开，第二和第三胶筒之间由验封隔环隔开；验封隔环位于所述第二透孔下部。
在本发明的一较佳实施方式中，第二透孔与丢手爪簧下部和上中心管之间的第一间隙连通；锁紧管上部与胶筒芯管之间具有第二间隙，所述第二间隙与第一间隙和第二透孔均连通。
在本发明的一较佳实施方式中，锁紧环与锁紧管接触的表面设有多个相互卡扣防止锁紧环向上回位的环形齿。
在本发明的一较佳实施方式中，环形齿的轴向截面呈倾斜的锯齿状。
在本发明的一较佳实施方式中，锁紧管的下端设有一外径变小的台阶部，所述台阶部的外壁通过螺纹连接下中心管。
在本发明的一较佳实施方式中，打捞套的上端伸入到锁紧管内，锁紧管的内部设有阻挡打捞套向上通过锁紧管的止挡部。
由上所述，该自验封封隔器验封的方式操作方便，效率高，成本低，效果理想。在封隔器没有坐封前，保证封隔器不会中途丢手。其解封结构简单，操作容易，通过上提打捞套，即可实现解封。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1：为本发明自验封封隔器的结构示意图。
图2：为本发明中限位爪簧的结构示意图。
图3：为本发明中锁紧环与锁紧管之间配合结构的放大视图。
图4：为本发明中锁紧环的部分结构放大视图。
图5：为本发明中环状活塞的立体剖视图。
图6：为本发明中丢手爪簧的立体图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供一种自验封封隔器100，可以用在机械防砂工艺中作为筛管悬挂器使用，也可以在分层开采的封下采上工艺中堵底水使用。自验封封隔器100的内层主要部件包括上中心管1和下中心管2，上、下中心管内形成连通的管腔；上中心管1上端外壁采用螺纹连接有中空结构的上接头3，该上接头可以与油管进行连接，上接头3与上中心管1之间用密封圈7密封。上中心管1外部从上向下依次套设有连接体4和丢手爪簧5，连接体4、丢手爪簧5与上中心管1的接触面用密封圈7密封，连接体4和丢手爪簧5螺纹连接。上接头3外面套设有套筒状的限位爪簧6，如图2所示，限位爪簧6的上端为多个周向分布且相互分离的第一弹性爪61，各个第一弹性爪61之间具有纵向的缝隙，每个第一弹性爪61内侧设有向内突出的台阶611，上接头3上设有与台阶611扣合的向内凹的变径台阶。限位爪簧6下端螺纹连接在连接体4外壁并且两者之间有密封圈7密封；限位爪簧6的外部套设有液缸8且两者之间由密封圈7密封，在液缸8和连接体4之间的环形空间内设有一环状活塞9(如图5所示)，环状活塞9与液缸8和连接体4之间均设有密封圈7密封；环状活塞9与液缸8内壁采用螺纹连接在一起，在限位爪簧6和环状活塞9之间形成有密封空间10；上中心管1上设有穿透侧壁并轴向延伸的滑槽101，连接体4的侧壁上设有与滑槽101位置对应的第一透孔41和滑钉42，第一透孔41连通密封空间10且位于环状活塞9上部，滑钉42向连接体4的内侧伸出并位于滑槽101内；上中心管1内的液体可以经过滑槽101、第一透孔41进入密封空间10内的环状活塞9上部。丢手爪簧5上部密封套接在上中心管1外，丢手爪簧5下部与上中心管1之间具有第一间隙a，上中心管1的侧壁上设有与第一间隙a连通的验封透孔11；如图6所示，丢手爪簧5下部为多个周向分布且相互分离的第二弹性爪51，第二弹性爪51的外壁设有螺纹；上中心管1内通过验封剪钉12设有验封活塞13，验封活塞13为套筒形，验封活塞13与上中心管1内壁采用密封圈7密封，验封活塞13在初始位置封闭验封透孔11；上中心管1下端螺纹连接丢手连接体14，丢手连接体14的内径小于上中心管1的内径，丢手连接体14内壁通过丢手剪钉15连接圆筒形球座16，圆筒形球座16上部伸入到上中心管1内并与上中心管1内壁之间用密封圈7密封，圆筒形球座16向下移动后其上部可以抵靠在丢手连接体14上端，圆筒形球座16上部与验封活塞13之间具有一定的间距，该距离可以使验封活塞13向下移动后露出验封透孔11；圆筒形球座16下端外壁通过螺纹连接圆筒形支撑体17，圆筒形支撑体17上端设有支撑部171，支撑部171套设在丢手连接体14外并支撑在丢手爪簧5下部的第二弹性爪51内壁；第二弹性爪51外壁通过左旋螺纹连接锁紧管18；在丢手爪簧5和锁紧管18外套设有胶筒芯管19，胶筒芯管19上端外壁螺纹连接胶筒上护冒20，环状活塞9的下端顶靠在胶筒上护冒20上；胶筒芯管19下端内侧通过锁紧环21与锁紧管18外壁套接；胶筒芯管19下端外壁与上锥体22通过胶筒剪钉23连接，胶筒下护冒24套在胶筒芯管19外部，并与上锥体22的上端螺纹连接；胶筒芯管19外间隔套设有多个胶筒25；相邻胶筒25之间由套在胶筒芯管19外的隔环26隔开，其中一个隔环为验封隔环27，验封隔环27圆周设有多个径向流体透孔271，胶筒芯管19的侧壁上设有在压缩胶筒25后能与径向流体透孔271连通的第二透孔251；锁紧管18下端具有一外径变小的台阶部182，该台阶部182的外壁通过螺纹连接下中心管2，下中心管2的上端通过卡瓦剪钉28连接上锥体22；在下中心管2外部且位于上锥体22下部依次设有卡瓦29和下锥体30；下锥体30下端螺纹连接下锥体连接体31，下锥体连接体31下端螺纹连接中空结构的下接头32；下中心管2下端为多个周向分布且相互分离的第三弹性爪201，第三弹性爪201外壁螺纹连接解封螺母33，解封螺母33位于下接头32内并止挡在下锥体连接体31下端；下中心管2内套设有打捞套34，第三弹性爪201支撑在打捞套34上；打捞套34的上端伸入到锁紧管18内，锁紧管18的内部设有阻挡打捞套34向上通过锁紧管18的止挡部181。
具体的，胶筒芯管19外套设有四个胶筒25，第一、第二胶筒之间和第三、第四胶筒之间由套在胶筒芯管19外的隔环26隔开，第二和第三胶筒之间由验封隔环27隔开；初始位置时，验封隔环27位于第二透孔251下部。第二透孔251与丢手爪簧5下部和上中心管1之间的第一间隙a连通；锁紧管18上部与胶筒芯管19之间具有第二间隙b，第二间隙b与第一间隙a和第二透孔251均连通。如图3所示，锁紧环21与锁紧管18接触的表面设有多个相互卡扣的环形齿；多个环形齿的轴向截面呈锯齿状，锁紧环21内侧的环形齿211的齿形向上倾斜，锁紧管18表面的环形齿185的齿形向下倾斜，从而使环形齿形成有斜面e和直面f。锁紧环21可以通过环形齿的斜面e沿着锁紧管18表面向下运动，而环形齿之间的直面f相互卡扣，防止锁紧环21沿锁紧管18表面向上移动。锁紧环21与胶筒芯管19之间也通过多个相互卡扣的环形齿配合，如图4所示，即在锁紧环21的外侧设有环形齿212，胶筒芯管19与锁紧环21接触的表面设有与环形齿212配合的环形齿(图中未示出)。
本发明的自验封封隔器作为筛管悬挂器使用时，其工作过程包括坐封、验封、丢手和解封，以下分别说明各个阶段的工作过程。
坐封：先将筛管接到自验封封隔器的下接头32，自验封封隔器的上接头3接油管，封隔器随油管下到预定位置；在此过程中，由于限位爪簧6的外部套有液缸8，限位爪簧6的第一弹性爪61不能向外扩张，通过第一弹性爪61内的台阶611与上接头3上的台阶扣合，防止中途丢手。然后投球，球进入上中心管1后坐在验封活塞13上将验封活塞的轴向通道堵住，然后进行打压，压力液体经过上中心管侧壁上的滑槽101、连接体4上的第一透孔41进入密封空间10，对环状活塞9上部产生压力，该压力传递到卡瓦剪钉28上，当压力达到一定值时卡瓦剪钉28剪断，环状活塞9带动液缸8下移，推动胶筒25和胶筒芯管19一起向下运动，上锥体22下移将卡瓦29向外顶出，使卡瓦29锚定在套管上。继续打压使胶筒剪钉23剪断，环状活塞9和液缸8推动胶筒芯管19继续向下运动，卡瓦29抵住胶筒下护冒24阻止胶筒25向下移动，使胶筒25与胶筒芯管19之间形成相对运动，实现压缩胶筒25，同时锁紧环21在锁紧管18上向下运动，对胶筒25进行锁紧，防止回弹。至此，封隔器完成坐封的动作。
验封：继续打压，验封活塞13与上中心管1之间的验封剪钉12剪断，验封活塞13向下运动抵靠在圆筒形球座16上，从而使验封透孔11打开，压力液体通过验封透孔11进入丢手爪簧5下部与上中心管1之间的第一间隙a，通过锁紧管18上部与胶筒芯管19之间的第二间隙b连通胶筒芯管19侧壁的第二透孔251，由于胶筒25、隔环26及验封隔环27与胶筒芯管19之间的相对移动，验封隔环27上的径向流体透孔271与第二透孔251连通，压力液体通过径向流体透孔271进入第二个和第三个胶筒之间，进行验封，如果油管内打压的压力不降低，证明封隔器胶筒坐封完全；如果油管内打压的压力降低，证明封隔器胶筒坐封不完全。
丢手(丢手就是一部分部件提出井外，一部分部件留在井内)：此时液缸8已经向下移动，从而限位爪簧6的第一弹性爪61可以扩张开。继续打压，使固定圆筒形球座16的丢手剪钉15剪断，球座16带动圆筒形支撑体17一起向下运动，从而丢手爪簧5下部的第二弹性爪51失去支撑，第二弹性爪51与锁紧管18之间的螺纹连接分开，然后上提油管，实现丢手。如果在井上出现异常情况，不能实现液压丢手，还可以通过右旋油管的方式，将丢手爪簧5的第二弹性爪51和锁紧管18之间的左旋螺纹脱开实现丢手。在丢手的时候上接头3上的台阶将第一弹性爪61撑开。
解封：当筛管需要取出时，用油管连接内捞锚下井，将内捞锚下至打捞套34处，上提油管带动打捞套34向上运动，当打捞套34对下中心管2下端的第三弹性爪201失去支撑时，第三弹性爪201和解封螺母33之间的螺纹连接脱开，此时正常情况下锥体30和下接头32通过重力向下滑动，卡瓦29收回，胶筒25回弹，实现解封，继续上提油管，带动锁紧管18向上运动，锁紧环21掉到锁紧管下端的台阶部182位置，通过下中心管2带动胶筒芯管19上移，从而将封隔器和筛管全部取出。如果第三弹性爪201和解封螺母33之间脱开以后，由于井下某些原因下锥体30没有向下滑动，上提打捞套34带动锁紧管18向上运动，锁紧环21掉到锁紧管18下端的台阶部182位置，胶筒25解封，继续上提下中心管2带动胶筒芯管19从而带动胶筒下护冒24和上锥体22向上运动，卡瓦29解封，最后一起将封隔器和筛管全部取出。
本发明使用在堵底水工艺时，自验封封隔器下端需要接死堵，上端连接油管下井，其使用方法和做筛管悬挂器时类似。
由上所述，本发明的自验封封隔器的验封方式操作方便、效率高、成本低、效果理想；另外，在封隔器没有坐封前，保证封隔器不会中途丢手。解封结构采用弹性爪和解封螺母之间的螺纹连接，通过上提打捞套，弹性爪失去支撑，弹性爪和解封螺母脱开，实现解封。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (8)
1.一种自验封封隔器，所述自验封封隔器包括上中心管和下中心管，所述上中心管上端外壁螺纹连接中空结构的上接头，其特征在于：所述上中心管外部从上向下依次套设有连接体和丢手爪簧，连接体和丢手爪簧螺纹连接；所述上接头外套设有套筒状的限位爪簧，限位爪簧的上端为多个周向分布且相互分离的第一弹性爪，每个第一弹性爪内侧设有向内突出的台阶，上接头上设有与所述台阶扣合的向内凹的变径台阶；限位爪簧下端螺纹连接在连接体外壁；限位爪簧的外部套设有液缸，在液缸和连接体之间的环形空间内设有一环状活塞，环状活塞与液缸内壁螺纹连接，在限位爪簧和环状活塞之间形成有密封空间；上中心管设有穿透侧壁并轴向延伸的滑槽，连接体的侧壁上设有与所述滑槽位置对应的第一透孔和滑钉；丢手爪簧上部密封套接在上中心管外，丢手爪簧下部与上中心管之间具有第一间隙，上中心管的侧壁上设有与所述第一间隙连通的验封透孔；丢手爪簧下部为多个周向分布且相互分离的第二弹性爪，第二弹性爪的外壁设有螺纹；上中心管内通过验封剪钉设有封闭验封透孔的验封活塞；上中心管下端螺纹连接丢手连接体，丢手连接体内壁通过丢手剪钉连接圆筒形球座，圆筒形球座上部伸入到上中心管内并与上中心管内壁密封配合，圆筒形球座上部与验封活塞之间具有间距；圆筒形球座下端外壁螺纹连接圆筒形支撑体，圆筒形支撑体上端设有支撑部，所述支撑部套设在丢手连接体外并支撑在丢手爪簧下部的第二弹性爪内壁；所述第二弹性爪外壁螺纹连接锁紧管；在丢手爪簧和锁紧管外套设有胶筒芯管，胶筒芯管上端外壁螺纹连接胶筒上护冒，所述环状活塞下端顶在胶筒上护冒上；胶筒芯管下端内侧通过锁紧环与锁紧管外壁套接；胶筒芯管下端外壁与上锥体通过胶筒剪钉连接，胶筒下护冒与上锥体螺纹连接；胶筒芯管外间隔套设有多个胶筒；相邻胶筒之间由套在胶筒芯管外的隔环隔开，其中一个隔环为验封隔环，所述验封隔环圆周设有多个径向流体透孔，胶筒芯管的侧壁设有在压缩胶筒后能与所述径向流体透孔连通的第二透孔；锁紧管下端外壁螺纹连接下中心管，下中心管上端通过卡瓦剪钉连接上锥体；下中心管外位于上锥体下部依次设有卡瓦和下锥体；下锥体下端通过下锥体连接体连接中空结构的下接头；下中心管下端为多个周向分布且相互分离的第三弹性爪，所述第三弹性爪外壁螺纹连接解封螺母，解封螺母位于下接头内并止挡在下锥体连接体下端；下中心管内套设有打捞套，所述第三弹性爪支撑在打捞套上。
2.如权利要求1所述的自验封封隔器，其特征在于：所述第一透孔连通所述密封空间且位于环状活塞上部，滑钉向连接体的内侧伸出并位于滑槽内。
3.如权利要求1所述的自验封封隔器，其特征在于：所述胶筒芯管外套设有四个胶筒，第一、第二胶筒之间和第三、第四胶筒之间由套在胶筒芯管外的隔环隔开，第二和第三胶筒之间由验封隔环隔开；验封隔环位于所述第二透孔下部。
4.如权利要求1所述的自验封封隔器，其特征在于：所述第二透孔与丢手爪簧下部和上中心管之间的第一间隙连通；锁紧管上部与胶筒芯管之间具有第二间隙，所述第二间隙与第一间隙和第二透孔均连通。
5.如权利要求1所述的自验封封隔器，其特征在于：所述锁紧环与锁紧管接触的表面设有多个相互卡扣防止锁紧环向上回位的环形齿。
6.如权利要求5所述的自验封封隔器，其特征在于：所述环形齿的轴向截面呈倾斜的锯齿状。
7.如权利要求1或6所述的自验封封隔器，其特征在于：所述锁紧管的下端设有一外径变小的台阶部，所述台阶部的外壁通过螺纹连接下中心管。
8.如权利要求1所述的自验封封隔器，其特征在于：所述打捞套的上端伸入到锁紧管内，锁紧管的内部设有阻挡打捞套向上通过锁紧管的止挡部。
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