CN105464614A - 逐级解封可洗井封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种逐级解封可洗井封隔器，其包括主体连接机构、洗井机构、胶筒密封机构、锁紧机构及逐级解封机构，主体连接机构包括依次螺纹连接的上接头、中心管、中心管下段，及与中心管下段通过逐级解封机构连接的下接头；洗井机构包括外管连接头、洗井阀及波形弹簧；胶筒密封机构包括外中心管、上密封阀、一组胶筒、控制头、连接短外筒、上活塞及下活塞；锁紧机构包括锁套、锁簧芯管、连接头、自锁阀、连接体。本发明结构设计科学合理，座封力性能可靠，解封操作简便，且满足了油田细分层、多层段分注需要的逐级解封需求，是一种具有较高创新性的逐级解封可洗井封隔器。

Description

逐级解封可洗井封隔器

技术领域

本发明属于采油装置的封隔器，特别是一种逐级解封可洗井封隔器。

背景技术

随着油田开发进入高含水期，细分注水层段，是控制含水率上升，减缓油田递减的主要手段。现有封隔器连接在注水管柱上，管柱上提解封力为全部封隔器解封力之和，封隔器级数越多，解封越困难，采用多级现有封隔器解封载荷过大，不能正常解封，时有卡井事故的发生，给油田生产造成较大损失。为此注水管柱上连接现有封隔器的级数受到限制，制约了细分、多层分注工艺的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种满足了油田细分层、多层段分注需要的逐级解封可洗井封隔器。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种逐级解封可洗井封隔器，其特征在于：包括主体连接机构、洗井机构、胶筒密封机构、锁紧机构及逐级解封机构，主体连接机构包括依次螺纹连接的上接头、中心管、中心管下段，及与中心管下段通过逐级解封机构连接的下接头；洗井机构包括外管连接头、洗井阀及波形弹簧，外管连接头与上接头连接，外管连接头与中心管之间设置洗井阀，洗井阀上部与上接头之间的空间安装波形弹簧，外管连接头制有洗井液入口，中心管上部对应波形弹簧位置制有高压液入口；胶筒密封机构包括外中心管、上密封阀、一组胶筒、控制头、连接短外筒、上活塞及下活塞，外中心管上部与上密封阀螺纹连接，上密封阀与外管连接头螺纹连接，外中心管外部套装一组胶筒，在胶筒下部的中心管及中心管下段外套装连接短外筒，连接短外筒上部与中心管之间设置上活塞形成上液压缸机构，连接短外筒下部与中心管下段之间设置下活塞形成下液压缸机构，连接短外筒的上端螺纹安装控制头，中心管及中心管下段对应上活塞及下活塞位置制有高压液入口，外中心管及连接短外筒上制有洗井液出口；锁紧机构包括锁套、锁簧芯管、连接头、自锁阀、连接体，锁簧芯管上端与中心管下段螺纹连接，锁簧芯管外部套装的锁套与下活塞螺纹连接，连接头上端与锁簧芯管中部螺纹连接，连接头下端与连接体螺纹连接，连接体与下接头通过锁块连接，锁簧芯管外壁制通过第二剪钉固装解封套，在解封套上部安装锁环，锁环外壁与锁套内壁制有相互咬合的螺扣，连接头与锁簧芯管之间设置有自锁阀，锁簧芯管下部对应自锁阀制有高压液进口；逐级解封机构包括下压帽，下压帽与连接体螺纹连接，下接头外壁制有与下压帽轴向对应的卡台。

而且，外管连接头上部与上连接头之间连接有第一剪钉。

而且，锁套下端与连接头上端连接有第三剪钉。

而且，所述连接头中部与自锁阀之间连接有第四剪钉。

而且，连接体与下接头之间连接有第五剪钉。

而且，所述的一组胶筒由多个胶筒及胶筒之间的隔环构成。

而且，所述的下压帽内壁制有键槽，所述的下接头内壁制有与下压帽键槽相嵌合的键，下压帽与下接头径向固定。

本发明的优点和有益效果为：

1、本逐级解封可洗井封隔器，洗井阀可实现径向密封，改轴向密封为径向密封，密封件材质为聚四氟乙烯与丁晴橡胶组合的胶筒，具有可靠的密封性能和持久的耐磨性能，停止注水时，洗井阀能承受较高下压差，当下层压力较高时，洗井阀不会被打开，仍保持密封。

2、本逐级解封可洗井封隔器，可实现反洗井功能，座封时，上活塞上行推动上液压缸机构压缩胶筒，并关闭反洗井通道，即关闭外管连接头上的洗井液入口，防止赃物进入通道内；反洗井时，上活塞下行，打开反洗井通道出口，实现反循环洗井，恢复注水，上活塞又上行关闭反洗井通道出口。

3、本逐级解封可洗井封隔器，封隔器座封后，下接头与封隔器中心管断开分离，即具备了逐级解封的功能，解封时封隔器是在单独受力的状态下解封，只有当本封隔器完全解封，上提管柱高度超过胶筒的压缩行程后，解封力才经下压帽传递给下接头及下一级封隔器，从而大幅降低解封力，保证多级封隔器的安全解封。

4、本逐级解封可洗井封隔器，下压帽内壁制有键槽，下接头内壁制有与下压帽键槽相嵌合的键，下压帽与下接头径向固定，防止座封后下接头旋转。

5、本发明结构设计科学合理，座封力性能可靠，解封操作简便，且满足了油田细分层、多层段分注需要的逐级解封需求，消除了现有Y341封隔器解封力过大，不能多级使用的缺陷及隐患，为细分注水工艺的实施提供了技术保障。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(上部)；

图2为本发明的结构示意图(中部)；

图3为本发明的结构示意图(下部)；

附图标记说明：

1-上接头、2-第一剪钉、3-中心管、4-波形弹簧、5-洗井阀、6-外管连接头、7-上密封阀、8-隔环、9-胶筒、10-外中心管、11-控制头、12-连接短外筒、13-上活塞、14-中心管下段、15-下活塞、16-锁套、17-锁簧芯管、18-锁环、19-第二剪钉、20-解封套、21-第三剪钉、22-连接头、23-第四剪钉、24-自锁阀、25-锁块、26-下接头、27-连接体、28-第五剪钉、29-下压帽、30-高压液进口、31-高压液入口、32-高压液入口、33-洗井液出口、34-洗井液出口、35-洗井液入口、36-高压液入口、37-卡台、38-键。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种逐级解封可洗井封隔器，如图1、2、3所示，为清楚表示，将本封隔器从上之下分成三段进行图示。级解封可洗井封隔其包括主体连接机构、洗井机构、胶筒密封机构、锁紧机构及逐级解封机构。

主体连接机构包括依次螺纹连接的上接头1、中心管3、中心管下段14，及与中心管3下段通过逐级解封机构连接的下接头26。

洗井机构：包括外管连接头6、洗井阀5及波形弹簧4，外管连接头6与上接头1连接，外管连接头6上部与上连接头之间连接有第一剪钉2，外管连接头6与中心管3之间设置洗井阀5。洗井阀5上部与上接头1之间的空间，在中心管与上外管之间安装波形弹簧4，防止停止注水时，当套管液柱高于油管内液柱时，洗井阀自动打开。外管连接头6制有洗井液入口35，中心管3上部对应波形弹簧4位置制有高压液入口36。

胶筒密封机构：包括外中心管10、上密封阀7、一组胶筒、控制头11、连接短外筒12、上活塞及13、下活塞15，外中心管10上部与上密封阀7螺纹连接，外中心管与中心管之间留有洗井液通道。上密封阀7与外管连接头6螺纹连接，外中心管10外部套装一组胶筒，一组胶筒由多个胶筒9及胶筒9之间的隔环8构成。在胶筒9下部的中心管3及中心管下段14外套装连接短外筒12，连接短外筒12上部与中心管3之间设置上活塞13形成上液压缸机构，连接短外筒12下部与中心管3下段之间设置下活塞15形成下液压缸机构，连接短外筒12的上端螺纹安装控制头11，中心管3下部对应上活塞13制有高压液入口32，中心管下段14对应及下活塞15位置制有高压液入口31，外中心管10制有洗井液出口34，连接短外筒12上制有洗井液出口33。

锁紧机构包括锁套16、锁簧芯管17、连接头22、自锁阀24、连接体27，锁簧芯管17上端与中心管3下段螺纹连接，锁簧芯管17外部套装的锁套16与下活塞15螺纹连接，连接头22上端与锁簧芯管17中部螺纹连接，连接头22下端与连接体27螺纹连接，连接体27与下接头26通过锁块25连接，锁簧芯管17外壁制通过第二剪钉19固装解封套20，在解封套上部安装锁环18，锁环18外壁与锁套16内壁制有相互咬合的螺扣，连接头22与锁簧芯管17之间设置有自锁阀24，锁簧芯管17下部对应自锁阀24制有高压液进口30。锁套16下端与连接头22上端连接有第三剪钉21。连接头22中部与自锁阀24之间连接有第四剪钉23。

逐级解封机构包括下压帽29，下压帽29与连接体27螺纹连接，下接头26外壁制有与下压帽29轴向对应的卡台37。连接体27与下接头26之间连接有第五剪钉28。下压帽内壁制有键槽，下接头内壁制有与下压帽键槽相嵌合的键38，下压帽与下接头径向固定，使下接头在封隔器正转或反转时具备了径向传递载荷的功能，防止座封后下接头旋转。

本逐级解封可洗井封隔器的工作原理为：

1.座封：封隔器下至设计深度，从油管内加高压液体，高压液体从中心管3及中心管下段14所制的液体进孔32、31进入，进入上液压缸机构及下液压缸机构，推动上活塞13与下活塞15上行，两级活塞推动控制头11及连接短外筒12上行，压缩胶筒9径向膨胀，直至胶筒9密封油套环形空间，两级活塞无法再上行时；锁紧机构锁紧，保持座封力，锁紧过程为：当下活塞15上行时，带动锁套16上行，锁套16与连接头22的第三剪钉21断开，锁套16内壁所制的母螺扣与锁簧芯管17外固装的锁环18上的公螺扣进行咬合，锁黄芯管无法回退，由此使上活塞13及下活塞15无法回退，实现锁紧，并保持座封力；放掉油管内的压力，胶筒9始终处于密封油套环空的状态，座封操作完成。

2.洗井：采用反洗井方式，洗井液由外管连接头6的洗井液进液孔35进入外管连接头6与中心管3外壁之间空腔内，推动洗井阀5上行，洗井阀5上行到上外管与中心管3之间空腔上端时，洗井通道打开，洗井液经空腔进入中心管3与外中心管10之间的空间，推动上活塞13下行，使外中心管10所制的洗井液出口34与连接短外筒12的洗井液出口33连通(在上活塞13及连接短外筒12上行时，其连接短外筒12的洗井液出口33已经与外中心管10的洗井液出口34对正)，打开出水口，洗井液进入下级油套环形空间，依次类推再由下一级封隔器的上部洗井液进口进入，绕过胶筒9部分后自下部的洗井液出口排出，最终由最后一级封隔器的管柱底部进入油管上返，实现反循环洗井，达到洗井的目的，洗井结束恢复注水，洗井阀5下行恢复密封。

3.逐级解封：在上述封隔器座封的同时，高压液体从锁簧芯管17下部的高压液体进液孔30进入自锁阀24，推动自锁阀24上行，下接头26及连接体27上的锁块25从锁孔中径向弹出，下接头26与连接体27分离，进而与中心管3断开，(中心管3与下接头26为一体时靠锁紧机构实现)，但下接头26与封隔器本体相对位置不会改变，因此座封完成时，本封隔器就具备了逐级解封功能。上提管柱时，中心管3上行，此时中心管下段14、锁簧芯管17上行，下接头26不动，第二剪钉2被剪断，解封套20下行，由解封套支撑的锁环18、与锁环18咬合的锁套16也随着下行，下活塞15、连接短外筒12、上活塞13下行退回，不再压缩胶筒9，继续上提管柱，封隔器有部分伸长，胶筒9收缩解封操作完成。

由于中心管3与下接头26在座封时已经分离，上提管柱，解封力不会传递给下接头26及下一级封隔器，上提力为单一封隔器的解封力，解封时本封隔器是在单独受力的状态下解封，只有当本封隔器完全解封，上提管柱高度超过胶筒9的压缩行程后，解封力才经下压帽29传递给下接头26及下一级封隔器。

解封力传递至下一级封隔器的过程为：解封力经上接头1、中心管3、中心管下段14、锁簧芯管17、连接头22、连接体27传递至下压帽29，下压帽29上行至下接头26的卡台37处，带动下接头26，从而带动与下接头26连接的下一级封隔器的上接头。逐次重复以上解封动作和过程，直至井内封隔器全部解封，实现了真正意义上的逐级解封。

尽管为说明目的公开的本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (7)

1.一种逐级解封可洗井封隔器，其特征在于：包括主体连接机构、洗井机构、胶筒密封机构、锁紧机构及逐级解封机构，主体连接机构包括依次螺纹连接的上接头、中心管、中心管下段，及与中心管下段通过逐级解封机构连接的下接头；洗井机构包括外管连接头、洗井阀及波形弹簧，外管连接头与上接头连接，外管连接头与中心管之间设置洗井阀，洗井阀上部与上接头之间的空间安装波形弹簧，外管连接头制有洗井液入口，中心管上部对应波形弹簧位置制有高压液入口；胶筒密封机构包括外中心管、上密封阀、一组胶筒、控制头、连接短外筒、上活塞及下活塞，外中心管上部与上密封阀螺纹连接，上密封阀与外管连接头螺纹连接，外中心管外部套装一组胶筒，在胶筒下部的中心管及中心管下段外套装连接短外筒，连接短外筒上部与中心管之间设置上活塞形成上液压缸机构，连接短外筒下部与中心管下段之间设置下活塞形成下液压缸机构，连接短外筒的上端螺纹安装控制头，中心管及中心管下段对应上活塞及下活塞位置制有高压液入口，外中心管及连接短外筒上制有洗井液出口；锁紧机构包括锁套、锁簧芯管、连接头、自锁阀、连接体，锁簧芯管上端与中心管下段螺纹连接，锁簧芯管外部套装的锁套与下活塞螺纹连接，连接头上端与锁簧芯管中部螺纹连接，连接头下端与连接体螺纹连接，连接体与下接头通过锁块连接，锁簧芯管外壁制通过第二剪钉固装解封套，在解封套上部安装锁环，锁环外壁与锁套内壁制有相互咬合的螺扣，连接头与锁簧芯管之间设置有自锁阀，锁簧芯管下部对应自锁阀制有高压液进口；逐级解封机构包括下压帽，下压帽与连接体螺纹连接，下接头外壁制有与下压帽轴向对应的卡台。

2.根据权利要求1所述的逐级解封可洗井封隔器，其特征在于：外管连接头上部与上连接头之间连接有第一剪钉。

3.根据权利要求1所述的逐级解封可洗井封隔器，其特征在于：锁套下端与连接头上端连接有第三剪钉。

4.根据权利要求1所述的逐级解封可洗井封隔器，其特征在于：所述连接头中部与自锁阀之间连接有第四剪钉。

5.根据权利要求1所述的逐级解封可洗井封隔器，其特征在于：连接体与下接头之间连接有第五剪钉。

6.根据权利要求1所述的逐级解封可洗井封隔器，其特征在于：所述的一组胶筒由多个胶筒及胶筒之间的隔环构成。

7.根据权利要求1所述的逐级解封可洗井封隔器，其特征在于：所述的下压帽内壁制有键槽，所述的下接头内壁制有与下压帽键槽相嵌合的键，下压帽与下接头径向固定。