CN104895522A - 一种液压坐封旋转解封的封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压坐封旋转解封的封隔器，属油气井井下作业工具领域。该封隔器包括内中心管、外中心管、上接头、下接头、活塞套和释放套；内中心管的一端螺纹安装有上接头；上接头一侧的内中心管上装有外中心管，外中心管一侧的内中心管上设置有中间接头，中间接头的一端与外中心管螺纹连接，中间接头的另一端螺纹安装有下接头。该封隔器结构紧凑；坐封、解封机构设计精巧；通过坐封机构中设置的剪切销钉，可有效防止提前坐封；坐封后由锁环锁紧和保持坐封力，坐封持久有效；有效避免了提供大扭矩解封多个封隔器时的弊端。特别适用于直井和小斜度井生产、注水(气)、层间封隔、分注分采、多层测试、增产作业使用。

Description

一种液压坐封旋转解封的封隔器

技术领域

本发明涉及一种液压坐封旋转解封的封隔器，属油气井井下作业工具领域。

背景技术

封隔器是用于井下套管或裸眼里封隔油、气、水层的专用工具。它通过外力作用，使胶筒长度缩短和直径变大密封油、套环形空间，分隔封隔器上下的油（气、水）层，从而实现油、水井的分层测试、分层采油、分层注水、分层改造和封堵水层。其广泛应用于钻井、固井、测试、完井中，可进行生产、注水(气)、层间封隔、分注分采、多层测试、增产措施作业等。

常规液压封隔器由于结构原因，通常是采用剪切销钉的结构，直接上提解封，多个封隔器一起使用会产生很大的解封力，有很大风险，其悬挂能力较差，且井下作业时，温度及压力变化会引起管柱伸缩，易造成封隔器提前解封。同时常规液压封隔器普遍承压能力较低，内通径较小，不适合大孔径完井和多层组合封隔器完井。对于常见旋转解封的封隔器通常是机械坐封，需要下压管柱保持坐封状态，如果有操作不当很难判断封隔器工作状态。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种解封操作简单，能承受高压；多个封隔器可被一次坐封或按照设计的秩序依次坐封并依次逐级解封，适用于直井和小斜度井生产、注水(气)、层间封隔、分注分采、多层测试、增产作业的液压坐封旋转解封的封隔器。

本发明的技术方案是：

一种液压坐封旋转解封的封隔器；包括内中心管、外中心管、上接头、下接头、活塞套和释放套；其特征在于：内中心管的一端螺纹安装有上接头；上接头一侧的内中心管上通过剪切销钉A装有外中心管，外中心管一侧的内中心管上设置有中间接头，中间接头的一端与外中心管螺纹连接，中间接头的另一端螺纹安装有下接头；中间接头上通过导向螺钉安装有释放套；释放套上通过剪切销钉B装有活塞套，活塞套与释放套之间设置有锁环；剪切销钉B一侧的活塞套与释放套之间通过卷皮销安装有键块；活塞套一侧的外中心管上螺纹安装有挡环，挡环与活塞套之间的外中心管上通过隔环间隔状安装有胶筒A、胶筒B和胶筒C；所述的内中心管和外中心管上设置有打压孔。

所述的锁环为开口环，锁环的内表面和外表面分别设置有锁环齿，活塞套和释放套与锁环的对应面上分别设置单向齿（棘齿），通过锁环齿与单向齿的配合分别与活塞套和释放套啮合连接。所述的释放套上设置有一字口紧定螺钉，锁环通过其开口与一字口紧定螺钉滑动连接。

所述的内中心管上设置有外凸台，中间接头上设置有内凸台，外凸台与内凸台之间接触连接。

所述的内凸台一侧的中间接头上设置有挡块，挡块一侧的中间接头上设置有C型环卡槽；临近下接头一端的内中心管端头通过装配槽安装有C型环。C型环与外凸台之间的内中心管圆周上设置有J型内槽，中间接头与内中心管之间由挡块通过与J型内槽的配合滑动连接。

所述的J型内槽和内凸台数量分别为4个。

所述的内中心管与上接头之间和中间接头与下接头之间分别设置有紧定螺钉。

所述的内中心管与上接头之间、外中心管与内中心管和释放套之间、中间接头与下接头和内中心管之间分别设置有O型密封圈。

有益效果：

该液压坐封旋转解封的封隔器结构紧凑；坐封、解封机构设计精巧；通过坐封机构中设置的剪切销钉，可有效防止提前坐封；坐封后由锁环锁紧和保持坐封力，坐封持久有效；该封隔器在坐封时，封隔器本体不动，无需移动油管，作业时可一个或多个下入井中；解封方式操作简单，右旋管柱上提即可解封；能够巧妙地实现逐个右旋上提解封的功能，有效避免提供大扭矩解封多个封隔器的弊端。特别适用于直井和小斜度井生产、注水(气)、层间封隔、分注分采、多层测试、增产作业使用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1A处的放大结构示意图；

图3为图1C—C向的结构示意图；

图4为图1B—B向的结构示意图；

图5为本发明的J型内槽的示意图；

图6为本发明的坐封状态示意图；

图7为本发明的解封状态示意图。

图中：1、内中心管，2、外中心管，3、上接头，4、下接头，5、活塞套，6、释放套，7、紧定螺钉，8、剪切销钉A，9、中间接头，10、导向螺钉，11、剪切销钉B，12、锁环，13、单向齿，14、外凸台，15、内凸台，16、卷皮销，17、键块，18、挡块，19、C型环卡槽，20、C型环，21、J型内槽，22、挡环，23、隔环，24、胶筒A，25、胶筒B，26、胶筒C，27、打压孔，28、O型密封圈，29、一字口紧定螺钉。

具体实施方式

该液压坐封旋转解封的封隔器包括内中心管1、外中心管2、上接头3、下接头4、活塞套5和释放套6。内中心管1的一端螺纹安装有上接头3，内中心管1与上接头3之间并通过紧定螺钉7固定。上接头3一侧的内中心管1上通过剪切销钉A8装有外中心管2，内中心管1和外中心管2上设置有打压孔27。

外中心管2一侧的内中心管1上设置有中间接头9，中间接头9的一端与外中心管2螺纹连接，中间接头9的另一端螺纹安装有下接头4，中间接头9与下接头4之间并通过紧定螺钉7固定。内中心管1圆周外表面上设置有外凸台14，中间接头9圆周内表面上设置有内凸台15，外凸台14与内凸台15之间接触连接。内凸台15一侧的中间接头9上设置有挡块18，挡块18一侧的中间接头9上设置有C型环卡槽19；临近下接头一端的内中心管1端头通过装配槽安装有C型环20。C型环20与外凸台14之间的内中心管1圆周上均布有J型内槽21，中间接头9与内中心管1之间由挡块18通过与J型内槽21的配合滑动连接。

中间接头9上通过导向螺钉10安装有释放套6；释放套6上通过剪切销钉B11装有活塞套5，活塞套5与释放套6之间设置有锁环12。锁环12为开口环，锁环12的内表面和外表面上分别设置有锁环齿，活塞套5与释放套6的对应面上分别设置单向齿（棘齿）13，锁环12通过锁环齿与单向齿13的配合分别与活塞套5和释放套6啮合连接。释放套6上设置有一字口紧定螺钉29。锁环12通过其开口与一字口紧定螺钉29滑动连接。一字口紧定螺钉29的目的是防止锁环12周向转动。

剪切销钉B11一侧的活塞套5与释放套6之间通过卷皮销16安装有键块17；活塞套5一侧的外中心管2上螺纹安装有挡环22，挡环22与活塞套5之间的外中心管2上通过隔环23间隔状安装有胶筒A24、胶筒B24和胶筒C26。

该封隔器的内中心管1与上接头3之间、外中心管2与内中心管1和释放套6之间、中间接头9与下接头4和内中心管1之间分别设置有O型密封圈28。

该液压坐封旋转解封的封隔器由内中心管1、外中心管2、活塞套5、释放套6、锁环12和剪切销钉11组成坐封锁定机构。锁环12的内外锁环齿皆是单向的锯齿螺纹，锁环12的外锁环齿与活塞套5的内单向齿13配合连接，锁环12的内锁环齿与释放套6的外单向齿13配合，使锁环12和活塞套5与释放套6之间只能产生单向运动。

由挡环22、隔环23、胶筒A24、胶筒B25和胶筒C26组成密封机构。

由内中心管1、剪切销钉A8、挡块18、卷皮销16、键块17、C型环20、中间接头9、导向螺钉10和下接头3组成解封机构；其中，中间接头9与内中心管1之间由挡块18通过与J型内槽21的配合滑动连接。释放套6上有开槽与导向螺钉10配合；释放套6运动时，由导向螺钉10导正其方向，避免出现旋转而导致解封动作失灵。

该封隔器在内中心管1圆周均布的J型内槽21；其数量为2个，J型内槽21在处于安装与坐封的状态时，中间接头9的4个内凸台15与J型内槽21有相应的相位关系，以保证内中心管1与中间接头9及下接头4固定在整个管柱中。在处于安装状态时，在内中心管1、中间接头9、释放套6与活塞套5的周向由25键固定（参见附图1—5）。

该封隔器坐封时，底部需要连接一个打压球座让油管密封，用来提供液压力让封隔器坐封。当封隔器下到预定位置后，小排量投球，开始泵压。

当液压力达到剪切销钉B11的设定值后，剪切销钉B11被剪断，此时坐封启动。活塞套5压缩胶筒A24、胶筒B24和胶筒C26使其膨胀变形。各胶筒压缩完成后，锁环12锁死活塞套5，并维持持久坐封力。

该封隔器解封时，需要提供右旋扭矩，然后右旋管柱上提即可顺利解封。

该封隔器坐封后，活塞套5上移，当内中心管1右旋时，键块17会被内中心管1挤起，中间接头9的内凸台15会旋到J型内槽21的长直槽中，内中心管1与中间接头9分开解除轴向固定关系；与此同时挡块18会掉落到J型内槽21的长直槽中，释放套6被释放，内中心管1此时可以自由上下移动。释放套6被释放后，胶筒产生的回弹力迫使活塞套5带着锁环12与释放套6向下滑动，各胶筒由此解封。

在上提过程中C型环20会回缩到内中心管1端头的装配槽内，继续上提一段距离后，C型环20弹出卡在中间接头9上的C型环卡槽19中。此时上接头3与内中心管1与中间接头9以及下接头4就被C型环20轴向锁定，以防止误操作而导致封隔器再次坐封。上提管柱一定距离后，内中心管1外凸台14会抵住外中心管2端头，从而带动中间接头9、下接头4及下部管柱将井下管柱起出井口（参见附图6—7）。

当多个封隔器同时使用时，由于封隔器的上接头3与内中心管1是螺纹连接，中间接头9与下接头4是螺纹连接，上接头3与下接头4不直接连接，而是通过内中心管1上的J型内槽21与中间接头9上的内凸台15连接。当解封时，管柱旋转，扭矩作用在内中心管1上，内中心管1的J型内槽21旋转后，中间接头9的内凸台15会滑入J型内槽21的长直槽中，再上提管柱，即可轻松解封封隔器，不会造成解封扭矩和解封上提力叠加。该液压坐封旋转解封的封隔器结构紧凑；坐封、解封机构设计精巧；可有效防止提前坐封；且解封方式操作简单，右旋管柱上提即可解封，特别适用于直井和小斜度井生产、注水(气)、层间封隔、分注分采、多层测试、增产作业使用。

Claims (8)

1.一种液压坐封旋转解封的封隔器；包括内中心管（1）、外中心管（2）、上接头（3）、下接头（4）、活塞套（5）和释放套（6）；其特征在于：内中心管（1）的一端螺纹安装有上接头（3）；上接头（3）一侧的内中心管（1）上通过剪切销钉A（8）装有外中心管（2），外中心管（2）一侧的内中心管（1）上设置有中间接头（9），中间接头（9）的一端与外中心管（2）螺纹连接，中间接头（9）的另一端螺纹安装有下接头（4）；中间接头（9）上通过导向螺钉（10）安装有释放套（6）；释放套（6）上通过剪切销钉B（11）装有活塞套（5），活塞套（5）与释放套（6）之间设置有锁环（12）；剪切销钉B（11）一侧的活塞套（5）与释放套（6）之间通过卷皮销（16）安装有键块（17）；活塞套（5）一侧的外中心管（2）上螺纹安装有挡环（22），挡环（22）与活塞套（50之间的外中心管（2）上通过隔环（23）间隔状安装有胶筒A（24）、胶筒B（25）和胶筒C（26）；所述的内中心管（1）和外中心管（2）上设置有打压孔（27）。

2.根据权利要求1所述的一种液压坐封旋转解封的封隔器；其特征在于：所述的锁环（12）为开口环，锁环（12）的内表面和外表面分别设置有锁环齿，活塞套（5）和释放套（6）与锁环（12）的对应面上分别设置单向齿（13），锁环（12）通过锁环齿与单向齿（13）的配合分别与活塞套（5）和释放套（6）啮合连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种液压坐封旋转解封的封隔器；其特征在于：所述的释放套（6）上设置有一字口紧定螺钉（29）；锁环（12）通过其开口与一字口紧定螺钉（29）滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种液压坐封旋转解封的封隔器；其特征在于：所述的内中心管（1）上设置有外凸台（14），中间接头（9）上设置有内凸台（15），外凸台（14）与内凸台（15）之间接触连接。

5.根据权利要求3所述的一种液压坐封旋转解封的封隔器；其特征在于：所述的内凸台（15）一侧的中间接头（9）上设置有挡块（18），挡块（18）一侧的中间接头（9）上设置有C型环卡槽（19）；临近下接头（3）一端的内中心管（1）端头通过装配槽安装有C型环（20）；C型环（20）与外凸台（14）之间的内中心管（1）圆周上设置有J型内槽（21），中间接头（9）与内中心管（1）之间由挡块（18）通过与J型内槽（21）的配合滑动连接。

6.根据权利要求4所述的一种液压坐封旋转解封的封隔器；其特征在于：所述的J型内槽（21）和内凸台（15）数量分别为4个。

7.根据权利要求1所述的一种液压坐封旋转解封的封隔器；其特征在于：所述的内中心管（1）与上接头（3）之间和中间接头（9）与下接头（4）之间分别设置有紧定螺钉（7）。

8.根据权利要求1所述的一种液压坐封旋转解封的封隔器；其特征在于：所述的内中心管（1）与上接头（3）之间、外中心管（2）与内中心管（1）和释放套（6）之间、中间接头（9）与下接头（4）和内中心管（1）之间分别设置有O型密封圈（28）。