CN105221100B - 一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器 - Google Patents

Abstract

本专利涉及一种石油天然气开发的油气井井下找漏堵漏作业的非管柱运动可重复坐封解封封隔器。它防止封隔器解封失效，上提遇卡以及频繁起下管柱的问题。其技术方案是：该液压封隔器由解封机构、密封机构、坐封机构和下接头组成；弹簧A安在内中心管与反向阻流塞间，内中心管位于上接头和外中心管A内，内中心管与上接头连接，弹簧B安在上接头与阀体间；胶筒与胶筒隔环交替安在阀座接头与胶筒护环间；缸套A、外中心管B和缸套B用密封圈构成一液缸，缸套B、外中心管C和缸套C用密封圈构成另一液缸。该封隔器实现了不动管柱可重复坐封及解封的功能，减少了起下管柱的作业时间及使用成本；本封隔器解封可靠、能使管柱顺利上提，用于水平井、大位移井找漏堵漏作业。

Description

一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器

技术领域

本专利涉及一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，属于石油天然气开发的油气井开采作业的井下找漏堵漏及拖动分层压裂工具技术领域。

背景技术

在进行水平井找漏堵漏时，为了快速确定套管泄露位置，往往要进行多次憋压，需要耗费大量的封隔器及费用。封隔器按照实现密封的方式分为压缩式和扩张式封隔器。扩张式封隔器由于要有压差，当无压差时很容易误判漏失点；而压缩式封隔器有两类：一类是机械式，主要依靠拖动管柱实现坐封解封；另一类是机液式，依靠液压坐封，解封主要依靠封隔器在胶筒的自然回弹力或拖动管柱来实现。在直井、小位移定向井中使用成功率较高，而在水平井、大位移井成功率较低。这是因为在水平井或大位移井中进行找漏堵漏时，由于沙粒沉积，管壁的粘滞力作用以及拖动管柱时管柱和套管紧贴井壁造成，上提摩阻增大之缘故。因此，对水平井进行找漏堵漏时，采用普通的压缩式或扩张式封隔器已经不能完全满足现场施工的要求，有必要研制一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器。

发明内容

本专利的目的是：为了满足快速准确地进行水平井找漏堵漏的需要，进一步节约施工周期，解决常规封隔器在井下实现重复坐封解封的缺陷，特提供一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器。其结构保留常规封隔器的主要功能和特点外，增设双液缸驱动坐封系统、弹性元件组合、辅助解封系统(反循环、投球)，能安全地实现在井下重复卡封的目的。其中投掷的球体为可回收的橡胶球或可溶解的化学球。

为了达到上述目的，本专利采用下述的技术方案：一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，其结构特征在于:该液压封隔器是由解封机构、密封机构、坐封机构和下接头组成，解封机构由上接头、橡胶球、反向阻流塞、弹簧、反循环阀外筒、内中心管、阀体、密封环、螺钉和阀座接头构成；上接头内螺纹与外加厚油管或外加厚E级钻杆配合使用；弹簧A轴向安装在内中心管上端与反向阻流塞下端之间；反向阻流塞、弹簧A与内中心管自上而下安装在上接头阶梯孔内；内中心管径向安装在上接头与外中心管A之内，内中心管上端与上接头下端用油管扣连接，内中心管下端与外中心管A之间用密封圈密封；弹簧B轴向安装在上接头与阀体之间，弹簧B径向安装在内中心管之外及反循环阀外筒之内；反循环阀外筒径向安装在上接头、阀体及阀座接头之外，反循环阀外筒轴向安装在上接头下端与阀座接头上端之间。密封机构由胶筒、胶筒隔环、胶筒护环、胶筒限位套和外中心管A构成；三个胶筒和两个胶筒隔环从上往下交替安装，轴向安装在阀座接头下端与胶筒护环上端之间，径向安装在外中心管A外。坐封机构由缸套A、外中心管B、缸套B、外中心管C、弹簧C和缸套C构成；外中心管B径向安装在外中心管A、缸套A及缸套B之外；缸套A轴向安装在胶筒限位套与缸套B之间，缸套A上端与胶筒限位套用螺纹连接并用螺钉定位，缸套A下端与缸套B用螺纹连接并用螺钉定位；外中心管C径向安装在外中心管B、缸套B、缸套C与下接头之外，外中心管C上端、下端用油管扣分别与外中心管B、下接头连接；弹簧C轴向安装在外中心管B与缸套B之间，弹簧C径向安装在外中心管C外、缸套B内；缸套B在同一截面有溢流孔与内部的阶梯孔相通；缸套C轴向安装在缸套B与下接头之间，缸套C的上端与缸套B用螺纹连接并用螺钉定位，缸套C径向安装在缸套B、外中心管C与下接头之外；由缸套A、外中心管B、缸套B与密封圈构成一个液缸，缸套B、外中心管C、缸套C与密封圈构成另一个液缸。所述上接头下端面设置有上接头中心线对称的两个钻孔，其钻孔与上接头内部阶梯孔相通。所述反向阻流塞与上接头用密封圈密封；反向阻流塞在径向上设置有通孔。所述反循环阀外筒与上接头与阀座接头用螺纹连接并用螺钉定位，反循环阀外筒与上接头、阀体、阀座接头用密封圈密封，反循环阀外筒与阀体、阀座接头用密封环A、密封环B密封，反循环阀外筒在同一横截面上设置有U型槽，U型槽与反循环阀外筒内部的阶梯孔相通。所述外中心管B上端与外中心管A用油管扣连接，外中心管B下端与外中心管C用油管扣连接，外中心管B与缸套A、缸套B用密封圈密封，外中心管B在同一截面设置有单向节流阀。所述缸套A与缸套B之间用密封圈密封；缸套A在同一截面上设置有溢流孔。所述外中心管C与缸套B、缸套C用密封圈密封；外中心管C在同一截面设置有单向节流阀。所述缸套C与缸套B之间用密封圈密封。

本专利与现有技术比较，具有以下有益效果：(1)本液压封隔器实现了不动管柱可重复坐封解封，既减少了起下管柱的作业时间，又减少了封隔器的使用成本；(2)本液压封隔器解封时，由于已经解封，封隔器与套管之间摩擦阻力大幅下降，容易实现封隔器的上提或下送；(3)本实用封隔器解封可靠，提高了解封的可靠度，用于水平井或大位移井找漏堵漏作业

附图说明

图1为本专利用于水平井非管柱运动液压坐封解封封隔器的结构示意图。

图中：1—上接头，2—橡胶球，3—反向阻流塞，4—弹簧A，5—反循环阀外筒，6—内中心管，7—弹簧B，8—阀体，9—密封环A，10—密封环B，11—螺钉，12—阀座接头，13—胶筒，14—胶筒隔环，15—胶筒护环，16—胶筒限位套，17—外中心管A，18—缸套A，19—外中心管B，20—密封圈，21—缸套B，22—外中心管C，23—弹簧C，24—缸套C，25—下接头。

图2为本液压封隔器中上接头1的结构示意图。

图3为本液压封隔器中反向阻流塞3的结构示意图。

图4为本液压封隔器中反循环阀外筒5的结构示意图。

图5为本液压封隔器中外中心管A17和其他零件的安装连接的结构示意图。

图6为本液压封隔器中外中心管B19和其他零件的安装连接的结构示意图。

图7为本液压封隔器中外中心管C22和其他零件的安装连接的结构示意图。

图8为与本液压封隔器下端连接的橡胶球收集器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本专利的使用做进一步的详细说明。缸套A18、外中心管B19、缸套B21和密封圈20构成一个液缸，缸套B21、外中心管C22、缸套C24和密封圈20构成另一个液缸。送入工具将封隔器送入指定位置时，钻井液加压，缸套A18、缸套B21和缸套C24上行，实现双液缸驱动，阀座接头12、胶筒隔环14，胶筒护环15和胶筒限位套16轴向挤压胶筒13，所述胶筒13轴向压缩而径向扩张挤压套管，从而封隔套管。保持液压持续稳定，找漏堵漏结束后，钻井液解压，胶筒13和弹簧C23由于坐封时有挤压变形，胶筒13和弹簧C23要恢复到形变前的位置，故而推动胶筒护环15和胶筒限位套16、缸套A18、缸套B21和缸套C24下行，上述双液缸内液体从外中心管B19、外中心管C22径向的单向节流孔溢出液体，然后液体经下接头25从封隔器下端流出。考虑到解封时封隔器各个零部件之间的摩擦阻力，所述胶筒13不会完全恢复到变形前的状态。故而设置了反循环解封系统和投球系统。当现场具备反循环技术时，液体在封隔器和套管的隔环内加压，高压液体经反循环阀外筒5外壁上的径向孔，推动阀体8上行，所述阀体8轴向向上推动弹簧B7，高压体液进入阀体8内腔，流经内中心管6外壁和阀体8、阀座接头12、外中心管A17内壁组成的环形空间，液体经外中心管A17径向上的小孔进入外中心管A17、外中心管B19外壁和胶筒限位套16、缸套A18内壁形成的环形空间，液体流至缸套A18环形截面，对截面施加压力，推动缸套A18、缸套B21和缸套C24下行，将液缸中解压后残余液体挤出外中心管C22径向的单向节流孔，然后液体经下接头25从封隔器下端流出。在不具备反循环装备的井场，可从地面井口投橡胶球2憋压，使反向阻流塞3向下移动，液体流经反向阻流塞3上的通孔，进入上接头1下端面的钻孔，进入内中心管6外壁和反循环阀外筒5、阀体8、阀座接头12、外中心管A17内壁组成的环形空间，液体经外中心管A17径向上的小孔进入外中心管A17、外中心管B19外壁和胶筒限位套16、缸套A18内壁形成的环形空间，液体流至缸套A18环形截面，对截面施加压力，推动缸套A18、缸套B21和缸套C24下行，将液缸中解压后残余液体挤出外中心管C22径向的单向节流孔，然后液体经下接头25从封隔器下端流出。缸套A18、缸套B21和缸套C24下行至坐封前的位置，解封成功。继续加大内外中心管内腔的液压，使橡胶球2挤压变形，橡胶球2通过内中心管6、外中心管B19、外中心管C22、下接头25内腔排出封隔器，封隔器下接头25连接有橡胶球收集器(当使用可溶解化学球时，封隔器不需要连接收集器)，橡胶球收集器柱面上设置有节流孔，便于封隔器憋压且收集橡胶球。橡胶球挤压至橡胶球收集器内，停止憋压，解封结束，拖动套管进行下一步的坐封工作，实现重复坐封和解封，直至找到套管漏失段，进行下一步的堵漏工作。封隔器泄压，胶筒和弹簧的自然回弹力使胶筒恢复原形，封隔器与套管之间摩擦阻力大幅度下降，很容易实现封隔器的拖动。为防止解封不彻底，可以通过反循环钻井液加压实现强制解封，在不具备反循环装备的井场，可从地面井口投球憋压强制解封。

Claims (8)

1.一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，是由解封机构、密封机构、坐封机构和下接头组成，其特征在于：解封机构由上接头、橡胶球、反向阻流塞、弹簧、反循环阀外筒、内中心管、阀体、密封环、螺钉和阀座接头构成；上接头(1)内螺纹与外加厚油管或外加厚E级钻杆配合使用；弹簧A(4)轴向安装在内中心管(6)上端与反向阻流塞(3)下端之间；反向阻流塞(3)、弹簧A(4)、内中心管(6)自上而下安装在上接头(1)阶梯孔内；内中心管(6)径向安装在上接头(1)与外中心管A(17)之内，内中心管(6)上端与上接头(1)下端用油管扣连接，内中心管(6)下端与外中心管A(17)之间用密封圈(20)密封；弹簧B(7)轴向安装在上接头(1)与阀体(8)之间，弹簧B(7)径向安装在内中心管(6)之外及反循环阀外筒(5)之内；反循环阀外筒(5)径向安装在上接头(1)、阀体(8)及阀座接头(12)之外，反循环阀外筒(5)轴向安装在上接头(1)下端与阀座接头(12)上端之间；密封机构由胶筒、胶筒隔环、胶筒护环、胶筒限位套和外中心管A构成；三个胶筒(13)和两个胶筒隔环(14)从上往下交替安装，轴向安装在阀座接头(12)下端与胶筒护环(15)上端之间，径向安装在外中心管A(17)外；坐封机构由缸套A、外中心管B、缸套B、外中心管C、弹簧C和缸套C构成；外中心管B(19)径向安装在外中心管A(17)、缸套A(18)及缸套B(21)之外；缸套A(18)轴向安装在胶筒限位套(16)与缸套B(21)之间，缸套A(18)上端与胶筒限位套(16)用螺纹连接并用螺钉定位，缸套A(18)下端与缸套B(21)用螺纹连接并用螺钉定位；外中心管C(22)径向安装在外中心管B(19)、缸套B(21)、缸套C(24)与下接头(25)之外，外中心管C(22)上端、下端用油管扣分别与外中心管B(19)、下接头(25)连接；弹簧C(23)轴向安装在外中心管B(19)与缸套B(21)之间，弹簧C(23)径向安装在外中心管C(22)外、缸套B(21)内；缸套B(21)在同一截面有溢流孔与内部的阶梯孔相通；缸套C(24)轴向安装在缸套B(21)与下接头(25)之间，缸套C(24)上端与缸套B(21)用螺纹连接并用螺钉定位，缸套C(24)径向安装在缸套B(21)、外中心管C(22)与下接头(25)之外；由缸套A(18)、外中心管B(19)、缸套B(21)和密封圈(20)构成一个液缸，缸套B(21)、外中心管C(22)、缸套C(24)和密封圈(20)构成另一个液缸。

2.根据权利要求1所述的一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，其特征在于：所述上接头(1)下端面设置有上接头(1)中心线对称的两个钻孔，其钻孔与上接头(1)内部阶梯孔相通。

3.根据权利要求1所述的一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，其特征在于：所述反向阻流塞(3)与上接头(1)用密封圈(20)密封；反向阻流塞(3)在径向上设置有通孔。

4.根据权利要求1所述的一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，其特征在于：所述反循环阀外筒(5)与上接头(1)与阀座接头(12)用螺纹连接并用螺钉定位，反循环阀外筒(5)与上接头(1)、阀体(8)、阀座接头(12)用密封圈(20)密封，反循环阀外筒(5)与阀体(8)、阀座接头(12)用密封环A(9)、密封环B(10)密封；反循环阀外筒(5)在同一横截面上有U型槽，U型槽与反循环阀外筒(5)内部的阶梯孔相通。

5.根据权利要求1所述的一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，其特征在于：所述外中心管B(19)上端与外中心管A(17)用油管扣连接，外中心管B(19)下端与外中心管C(22)用油管扣连接；外中心管B(19)与缸套A(18)、缸套B(21)用密封圈(20)密封；外中心管B(19)在同一截面设置有单向节流阀。

6.根据权利要求1所述的一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，其特征在于：所述缸套A(18)与缸套B(21)之间用密封圈(20)密封；缸套A(18)在同一截面上设置有溢流孔。

7.根据权利要求1所述的一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，其特征在于：所述外中心管C(22)与缸套B(21)、缸套C(24)用密封圈(20)密封；外中心管C(22)在同一截面设置有单向节流阀。

8.根据权利要求1所述的一种非管柱运动可重复坐封解封封隔器，其特征在于：所述缸套C(24)与缸套B(21)之间用密封圈(20)密封。