CN105545246B - 一种高温高压液压可回收封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温高压液压可回收封隔器，属油气井井下作业工具领域。该封隔器由上接头、下接头、外中心管、缸套、上导环和下导环构成：内中心管的一端螺纹安装有上接头，内中心管的另一端螺纹安装有下接头；上接头与下接头之间的内中心管上装有外中心管和释放爪，外中心管上通过缸套装有上活塞和下活塞；缸套一侧的外中心管上通过剪切销钉装有下导环；下导环一侧的外中心管上螺纹安装有上导环。该封隔器结构紧凑：坐封、解封结构设计精巧；解决了现有封隔器存有的不可回收、耐压力差和耐高温性差的问题，特别适用于深井和评价井的生产、单层压裂、分层压裂等各种增产措施的作业。

Description

一种高温高压液压可回收封隔器

技术领域

本发明涉及一种高温高压液压可回收封隔器，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、套环空间，分隔封隔器上下油（气、水）层，从而实现油、水井的分层测试、分层采油、分层改造和封堵水层。其广泛应用于钻井、固井、测试、完井中，可进行油气井的生产、注水（气）、层间封隔、分注分采、多层测试、增产措施作业等。随着油井开采深度的加深，油气井井下的地层温度和底层压力越来越高，由此对封隔器的耐高温能力和耐压力提出了更高的要求。但现有封隔器由于结构原因的限制，存有不可回收、耐压力差和耐高温性差的问题，导致其使用范围受限不能满足深井和评价井的使用要求。因此有必要研发一种可回收封隔器，以解决现有封隔器存有的不可回收、耐压力差和耐高温性差的问题，以满足油气井生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种结构简单、使用方便，以解决现有封隔器存有的不可回收、耐压力差和耐高温性差问题的高温高压液压可回收封隔器。

本发明的技术方案是：

一种高温高压液压可回收封隔器，它由内中心管、上接头、下接头、外中心管、缸套、上导环和下导环构成；其特征在于：内中心管的一端螺纹安装有上接头，内中心管的另一端螺纹安装有下接头；上接头与下接头之间的内中心管上装有外中心管和释放爪，外中心管上通过缸套装有上活塞和下活塞；上活塞与缸套之间通过锁环座装有锁环；缸套一侧的外中心管上通过剪切销钉装有下导环；下导环一侧的外中心管上螺纹安装有上导环；上导环与下导环之间的外中心管上通过胶筒背圈装有胶筒；下活塞一侧的释放爪上通过卡瓦套装有上锥体和下锥体；上锥体和下锥体之间的卡瓦套内通过卡瓦弹簧装有卡瓦；上锥体与下活塞之间通过垫环和锁环弹簧安装有卡瓦锁环。

所述的外中心管与释放爪螺纹连接；下活塞与缸套螺纹连接；下导环与上活塞螺纹连接，上锥体与下活塞螺纹连接，上接头与内中心管之间通过紧定螺钉连接，下接头与内中心管之间通过紧定螺钉连接。

所述的内中心管上设置有提升凸台，提升凸台一侧的内中心管上设置有装配凸台，所述的外中心管的内孔上设置有与提升凸台对应的提升台阶；所述的内中心管和外中心管上分别相对应的设置有传压孔，传压孔一侧的内中心管上设置有旁通孔。

所述的上锥体通过剪切销钉与卡瓦套连接，下锥体通过解封销钉与内中心管相连接。

所述的卡瓦套上对称设置有导向槽，导向槽内设置有导向螺钉，导向螺钉分别与上锥体和下锥体固定连接。

所述的下锥体上设置有单向棘齿，下锥体通过单向棘齿与释放爪螺纹连接。

所述的锁环为C形环，锁环的内环面上和外环面上分别设置有单向棘齿，锁环分别与上活塞和缸套螺纹连接。

所述的卡瓦锁环的内环上设置有单向棘齿，卡瓦锁环通过单向棘齿与释放爪螺纹连接。

本发明的优点在于：

该高温高压液压可回收封隔器结构紧凑：坐封、解封结构设计精巧；该封隔器坐封后通过锁环保持了胶筒的挤压力，通过卡瓦锁环保持了坐封力，使该封隔器坐封持久有效，能够承受双向压差，提高了该封隔器的耐压能力；另外该封隔器，作业时可一个或多个下入井中，实现多个封隔器的依次坐封，提高了坐封的安全性。同时该封隔器解封简单，直接上提管柱，即可解封；继续上提管柱可对该封隔器进行回收。解决了现有封隔器存有的不可回收、耐压力差和耐高温性差的问题，特别适用于深井和评价井的生产、单层压裂、分层压裂等各种增产措施的作业。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的坐封状态示意图；

图3为本发明的解封状态示意图；

图4为本发明图1中A处的放大结构示意图。

图中：1、内中心管，2、上接头，3、下接头，4、外中心管，5、缸套，6、上导环，7、下导环，8、释放爪，9、上活塞，10、下活塞，11、锁环座，12、锁环，13、剪切销钉，14、胶筒背圈，15、胶筒，16、卡瓦套，17、上锥体，18、下锥体，19、卡瓦弹簧，20、卡瓦，21、垫环，22、锁环弹簧，23、卡瓦锁环，24、解封销钉，25、紧定螺钉，26、提升凸台，27、装配凸台，28、提升台阶，29、传压孔，30、旁通孔，31、导向槽，32、导向螺钉。

具体实施方式

该高温高压液压可回收封隔器由内中心管1、上接头2、下接头3、外中心管4、缸套5、上导环6和下导环7构成：内中心管1的一端螺纹安装有上接头2，内中心管1的另一端螺纹安装有下接头3；上接头2与内中心管1之间通过紧定螺钉25连接，下接头3与内中心管1之间通过紧定螺钉25连接。内中心管1和外中心管4上分别相对应的设置有传压孔29，传压孔29一侧的内中心管1上设置有旁通孔30。当该封隔器解封时，内中心管1与外中心管4错开，旁通孔30与外部接通时，旁通孔30可平衡内中心管1内、外部的压力，防止内中心管1受压变形，对该封隔器进行了有效的保护。

内中心管1上设置有提升凸台26，提升凸台26一侧的内中心管1上设置有装配凸台27，外中心管4的内孔上设置有与提升凸台26对应的提升台阶28；上接头2与下接头3之间的内中心管1上装有外中心管4和释放爪8，外中心管4与释放爪8螺纹连接。

外中心管4上通过缸套5装有上活塞9和下活塞10；下活塞10与缸套5螺纹连接；上活塞9与缸套5之间通过锁环座11装有锁环12；锁环座11与缸套5螺纹连接；锁环12为C形环，锁环12的内环面上和外环面上分别设置有单向棘齿，锁环12分别与上活塞9和缸套5螺纹连接。锁环12通过紧定螺钉与缸套5固定连接；锁环12只能相对于上活塞9单向移动。当该封隔器坐封时，锁环12能够通过上活塞9将下导环7锁死，进而保证了该封隔器坐封后对胶筒15的持续有效的挤压，防止胶筒15因回缩导致泄漏事故的发生。

缸套5一侧的外中心管4上通过剪切销钉13装有下导环7；下导环7与上活塞9螺纹连接，下导环7一侧的外中心管4上螺纹安装有上导环6；上导环6与下导环7之间的外中心管4上通过胶筒背圈14装有胶筒15。胶筒背圈14为钢丝网背圈，钢丝网背圈受压后会产生变形。当胶筒背圈14受压对胶筒15进行挤压时，胶筒15的胶料始终处于变形钢丝网背圈的保护内，从而防止了胶筒15在坐封及承压过程中被挤出流失，保证了胶筒15的密封效果。

下活塞10一侧的释放爪8上通过卡瓦套16装有上锥体17和下锥体18；卡瓦套16上对称设置有导向槽31，导向槽31内设置有导向螺钉32，导向螺钉32分别与上锥体17和下锥体18固定连接。导向螺钉32能够引导上锥体17、下锥体18沿导向槽31内移动，从而保证了上锥体17、下锥体18对卡瓦的精确挤压，同时导向螺钉32还能够防止上锥体17、下锥体18与卡瓦套16产生相对转动。

上锥体17与下活塞10螺纹连接，下锥体18上设置有单向棘齿，下锥体18通过单向棘齿与释放爪8螺纹连接。释放爪8右端设置有切缝，当其失去支撑时，在外力的作用下释放爪8右端将产生弹性形变收缩。

上锥体17通过剪切销钉13与卡瓦套16连接，下锥体18通过解封销钉24与内中心管1相连接。上锥体17和下锥体18之间的卡瓦套16内通过卡瓦弹簧19装有卡瓦20；卡瓦20为分片式结构，自然状态下卡瓦20被卡瓦弹簧19压缩在卡瓦套16内，以方便该封隔器的下井和回收。上锥体17与下活塞10之间通过垫环21和锁环弹簧22安装有卡瓦锁环23。卡瓦锁环23的内环上设置有单向棘齿，卡瓦锁环23通过单向棘齿与释放爪8螺纹连接。卡瓦锁环23只能相对于释放爪8单向移动，当该封隔器坐封时，卡瓦锁环23能够将上锥体17锁死，进而保证了卡瓦20能够持续有效的对油井套管进行锚定。

该高温高压液压可回收封隔器坐封时，首先需要在该封隔器的底部连接坐封球座，随后将该封隔器通过油管运输到预定位置。而后向油管内投入坐封球，待坐封球落到坐封球座上对封隔器形成封堵时，可向内中心管1打压。压力通过内中心管1和外中心管4的传压孔29后进入到缸套5内，并对上活塞9和下活塞10进行挤压。

上活塞9受压后将推动下导环7剪断剪切销钉13后向上运动，下导环7在向上运动的过程中将在上导环6的配合下对胶筒背圈14和胶筒15进行挤压。胶筒背圈14和胶筒15受压后长度将缩短和直径将变大，并与油井套管的内壁接触，进而对油井套管形成密封。

在以上过程中，下活塞10将推动上锥体17向下运动，此时上锥体17剪断剪切销钉13后带动导向螺钉32沿导向槽31运动，当导向螺钉32与导向槽31相抵触时，上锥体17将通过导向螺钉32推动卡瓦套16和卡瓦20一起向下运动。随后当卡瓦20与下锥体18接触时，上锥体17将在在下锥体18的配合下向外挤压卡瓦20。卡瓦20受压后，将突出卡瓦套16后咬住油井套管，从而将该封隔器进行锚定。

在该封隔器坐封过程中，下活塞10将通过缸套5带动锁环12与上活塞9产生相对向下的单向滑移，使锁环12通过上活塞9将下导环7锁死，防止下导环7后退，进而保证下导环7对胶筒15和胶筒背圈14的持续挤压。与此同时下活塞10将通过垫环21和锁环弹簧22推动卡瓦锁环23与释放爪8产生相对向下的单向滑移，以使卡瓦锁环23将上锥体17锁死，防止上锥体17后退，进而保证了上锥体17对卡瓦20的持续挤压，由此确保了卡瓦20对油井套管持久有效的锚定。

当该封隔器完成坐封后需要解封时，需直接上提上接头2，当上接头2的上提力达到一定张力时，上接头2将带动内中心管1剪断解封销钉24后，带动下接头3上移。内中心管1在上移过程中将通过提升凸台26在提升台阶28的配合下带动外中心管4上移。外中心管4在上移过程中将带动上导环6和释放爪8上移。上导环6上移后胶筒背圈14和胶筒15将在自身弹力的作用下恢复到初始状态，进而解除胶筒15对油井套管的密封。

释放爪8在上移过程中最终将与下活塞10接触，并通过下活塞10带动上锥体17上移，同时下锥体18将在自身重力的作用下下移。此时卡瓦20将失去上锥体17和下锥体18的支撑，随后卡瓦20在卡瓦弹簧19的作用下，缩回到卡瓦套16内，从而解除卡瓦20对油井套管的锚定。

在以上过程中，当内中心管1的装配凸台27与释放爪8右端脱离接触，释放爪8失去的支撑后，释放爪8的右端将在上锥体17的作用下收缩从而确保了释放爪8能够与上锥体17顺利分离，进而保证了卡瓦20在卡瓦弹簧19的作用下，顺利缩回到卡瓦套16内。

随后继续上提上接头2，此时释放爪8将在内中心管1和外中心管4的作用下继续上移，在这一过程中，释放爪8将通过下活塞10、导向螺钉32和卡瓦套16带动下锥体18一起上移。最终该封隔器通过上提上接头2即可提出井口，完成封隔器的回收。

该高温高压液压可回收封隔器结构紧凑：坐封、解封结构设计精巧；解决了现有封隔器存有的不可回收、耐压力差和耐高温性差的问题，特别适用于深井和评价井的生产、单层压裂、分层压裂等各种增产措施的作业。

Claims (1)

1.一种高温高压液压可回收封隔器，它由内中心管（1）、上接头（2）、下接头（3）、外中心管（4）、缸套（5）、上导环（6）和下导环（7）构成；其特征在于：内中心管（1）的一端螺纹安装有上接头（2），上接头（2）与内中心管（1）之间通过紧定螺钉（25）连接，内中心管（1）的另一端螺纹安装有下接头（3）；下接头（3）与内中心管（1）之间通过紧定螺钉（25）连接；上接头（2）与下接头（3）之间的内中心管（1）上装有外中心管（4）和释放爪（8），外中心管（4）与释放爪（8）螺纹连接；释放爪（8）右端设置有切缝，当其失去支撑时，在外力的作用下释放爪（8）右端将产生弹性形变收缩；外中心管（4）上通过缸套（5）装有上活塞（9）和下活塞（10）；下活塞（10）与缸套（5）螺纹连接；上活塞（9）与缸套（5）之间通过锁环座（11）装有锁环（12）；锁环（12）为C形环，锁环（12）的内环面上和外环面上分别设置有单向棘齿，锁环（12）分别与上活塞（9）和缸套（5）螺纹连接； 缸套（5）一侧的外中心管（4）上通过剪切销钉（13）装有下导环（7）；下导环（7）与上活塞（9）螺纹连接，上锥体（17）与下活塞（10）螺纹连接，下导环（7）一侧的外中心管（4）上螺纹安装有上导环（6）；上导环（6）与下导环（7）之间的外中心管（4）上通过胶筒背圈（14）装有胶筒（15）；锁环（12）只能相对于上活塞（9）单向移动；坐封时，锁环（12）能够通过上活塞（9）将下导环（7）锁死，以保证坐封后对胶筒（15）持续有效的挤压，防止胶筒（15）因回缩导致泄漏事故的发生；下活塞（10）一侧的释放爪（8）上通过卡瓦套（16）装有上锥体（17）和下锥体（18）；上锥体（17）和下锥体（18）之间的卡瓦套（16）内通过卡瓦弹簧（19）装有卡瓦（20）；上锥体（17）通过剪切销钉（13）与卡瓦套（16）连接，下锥体（18）通过解封销钉（24）与内中心管（1）相连接；上锥体（17）与下活塞（10）之间通过垫环（21）和锁环弹簧（22）安装有卡瓦锁环（23）；卡瓦锁环（23）的内环上设置有单向棘齿，卡瓦锁环（23）通过单向棘齿与释放爪（8）螺纹连接；卡瓦套（16）上对称设置有导向槽（31），导向槽（31）内设置有导向螺钉（32），导向螺钉（32）能够引导上锥体（17）、下锥体（18）沿导向槽（31）内移动，以保证了上锥体（17）、下锥体（18）对卡瓦的精确挤压，同时导向螺钉（32）还能够防止上锥体（17）、下锥体（18）与卡瓦套（16）产生相对转动；导向螺钉（32）分别与上锥体（17）和下锥体（18）固定连接；下锥体（18）上设置有单向棘齿，下锥体（18）通过单向棘齿与释放爪（8）螺纹连接；内中心管（1）上设置有提升凸台（26），提升凸台（26）一侧的内中心管（1）上设置有装配凸台（27），所述的外中心管（4）的内孔上设置有与提升凸台（26）对应的提升台阶（28）；所述的内中心管（1）和外中心管（4）上分别相对应的设置有传压孔（29），传压孔（29）一侧的内中心管（1）上设置有旁通孔（30）；解封时，内中心管（1）与外中心管（4）错开，旁通孔（30）与外部接通时，旁通孔（30）可平衡内中心管（1）内、外部的压力，防止内中心管（1）受压变形，以对该封隔器进行有效保护。