CN105672938A - 一种双向锚定机械封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向锚定机械封隔器，属油气井井下作业工具领域。该封隔器包括中心管、上接头、下接头、衬套、上椎体、下椎体、上卡瓦、下卡瓦、胶筒A、胶筒B和胶筒C。中心管的一端螺纹安装有上接头，中心管的另一端螺纹安装有下接头；上接头和下接头之间的中心管上通过密封组件和衬套锁帽套装有衬套；衬套上通过调整环A和调整环B依次安装有胶筒A、胶筒B和胶筒C。该封隔器能够承受封隔器上部和下部的压力，且在平衡阀作用下易于实现解封，解决了现有封隔器坐封完成后，管柱重量一直作用在封隔器上，封隔器上部的管柱一直处于受压缩状态，严重影响了管柱使用的问题。特别适用于层位封隔、酸化、压裂、测试、采油等作业使用。

Description

一种双向锚定机械封隔器

技术领域

本发明涉及一种双向锚定机械封隔器，属油气井井下作业工具领域。

背景技术

封隔器是实现油气田开采的重要工具，能够为油气井的正常生产和各种井下工艺措施的顺利进行提供有效的机械手段，在油气田勘探开发过程中占据着非常重要的地位。目前常规的机械式封隔器一般没有上下连通机构，导致管柱解封困难，易造成卡井事故。并且常规的机械式坐封封隔器都是单卡瓦结构，坐封完成后，管柱重量一直作用在封隔器上，封隔器上部的管柱一直处于受压缩状态，油管处于不好的受力情况下，严重影响了管柱的使用。同时，由于现有封隔器单向卡瓦的结构缺乏双向锚定的作用使得封隔器易发生管柱蠕动，严重的会导致封隔器坐封失效，缩短使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种双向锚定，能够承受封隔器上部和下部的压力，且在平衡阀作用下易于实现解封的双向锚定机械封隔器。

本发明的技术方案是：

一种双向锚定机械封隔器，包括中心管、上接头、下接头、衬套、上椎体、下椎体、上卡瓦、下卡瓦、胶筒A、胶筒B和胶筒C；其特征在于：中心管的一端螺纹安装有上接头，中心管的另一端螺纹安装有下接头；上接头和下接头之间的中心管上通过密封组件和衬套锁帽套装有衬套；衬套上通过调整环A和调整环B依次安装有胶筒A、胶筒B和胶筒C；胶筒A一侧的衬套上通过中间接箍安装有上椎体，上椎体一侧的中心管上通过支撑环A18和套筒锁帽安装有套筒，套筒上通过支撑环B螺纹安装有上卡瓦套，上卡瓦套上通过片弹簧装有上卡瓦，套筒和支撑环B一侧的中心管上通过锁帽安装有弹簧套筒，弹簧套筒内的中心管上设置有弹簧；胶筒C一侧的衬套上通过调整环B螺纹安装有下椎体；下椎体一侧的衬套上通过卡瓦衬套装有片弹簧安装座，片弹簧安装座上通过摩擦块片弹簧安装有摩擦块，摩擦块上通过牵引件衬套31固装有牵引件，摩擦块的一端通过牵引件和片弹簧安装有下卡瓦；摩擦块另一端的下接头上通过剪切凸块和调整环C安装有下接头套罩；所述的下接头套罩上设置有J型滑槽，剪切凸块通过J型滑槽与下接头套罩滑动连接。

所述的套筒20一端端头的套筒锁帽19与中心管之间设置有止动环37；止动环37与套筒20接触连接。

胶筒B与胶筒A和胶筒C之间分别设置有隔环。

所述的中间接箍呈凸字状，中间接箍分别与衬套、调整环A和上椎体螺纹连接。

所述的套筒锁帽和套筒螺纹连接。

所述的弹簧套筒分别与锁帽和支撑环B螺纹连接；弹簧与套筒锁帽和支撑环B之间的中心管上设置有挡圈。

所述的下接头套罩与片弹簧安装座螺纹连接，下接头套罩与片弹簧安装座之间并通过紧定螺钉固定。

所述的剪切凸块与下接头螺纹连接。

本发明的有益效果在于：

1、平衡阀机构可以减轻抽汲效应；

2、可以双向承受较高的压力；

3、当封隔器处于坐封状态时，井下管柱可以处于拉伸、压缩和中性状态；

4、坐封和解封封隔器都只需要右旋管柱1/4圈；

5、如果需要可以使用备选的剪切释放方式；

6、针对恶劣的环境可以选用不同的胶筒；

7、由密封组件、中间接箍和中心管构成的平衡阀位于上卡瓦下方，便于在解封时冲洗卡瓦上的碎屑，平衡胶筒上下压力；

8、释放卡瓦的设计能有效的减少解封时需要的解封力；

9、上锥体的切缝设计在解封时能给上卡瓦足够的解封间隙，使得上卡瓦解封更容易；

10、用途广泛，封隔器适用于层位封隔、酸化、压裂、测试、采油、等作业；

11、结构紧凑、锚定牢靠、坐封解封操作简单容易，不会造成卡钻事故；

12、改善油管受力状况，提高油管寿命，节约成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A处放大结构示意图；

图3为图1的B处放大结构示意图；

图4为图1的C处放大结构示意图；

图5为本发明的坐封示意图；

图6为本发明的解封示意图；

图7为本发明的J型滑槽展开结构示意图。

图中：1、中心管，2、上接头，3、下接头，4、衬套，5、上椎体，6、下椎体，7、上卡瓦，8、下卡瓦，9、胶筒A，10、胶筒B，11、胶筒C，12、密封组件，13、衬套锁帽，14、调整环A，15、调整环B，16、隔环，17、中间接箍，18、支撑环A，19、套筒锁帽，20、套筒，21、支撑环B，22、上卡瓦套，23、锁帽，24、挡圈，25、弹簧套筒，26、弹簧，27、卡瓦衬套，28、摩擦块片弹簧，29、摩擦块，30、牵引件，31、牵引件衬套，32、剪切凸块，33、调整环C，34、片弹簧安装座，35、紧定螺钉，36、J型滑槽，37、止动环,38、下接头套罩；39、片弹簧。

具体实施方式

该双向锚定机械封隔器包括中心管1、上接头2、下接头3、衬套4、上椎体5、下椎体6、上卡瓦7、下卡瓦8、胶筒A9、胶筒B10和胶筒C11。中心管1的一端螺纹安装有上接头2，中心管1的另一端螺纹安装有下接头3。上接头2和下接头3之间的中心管1上通过密封组件12和衬套锁帽13套装有衬套4。

衬套4上通过调整环A14和调整环B15依次安装有胶筒A9、胶筒B10和胶筒C11；胶筒10B与胶筒A9和胶筒C11之间分别设置有隔环16。

胶筒A9一侧的衬套4上通过中间接箍17安装有上椎体5，上椎体5一侧的中心管1上通过支撑环A18和套筒锁帽19安装有套筒20。中间接箍17呈凸字状，中间接箍17分别与衬套4、调整环A14和上椎体5螺纹连接。

套筒20上通过支撑环B21螺纹安装有上卡瓦套22，上卡瓦套22上通过片弹簧39装有上卡瓦7（释放卡瓦），套筒20和支撑环B21一侧的中心管1上通过锁帽23安装有弹簧套筒25，套筒锁帽23和套筒25螺纹连接。套筒20一端端头的套筒锁帽19与中心管之间设置有止动环37；止动环37与套筒20接触连接。

弹簧套筒25内的中心管1上设置有弹簧26；弹簧套筒25分别与锁帽23和支撑环B21螺纹连接；弹簧26与套筒锁帽19和支撑环B21之间的中心管1上设置有挡圈24。

胶筒C11一侧的衬套4上通过调整环B15螺纹安装有下椎体6；下椎体6一侧的衬套4上通过卡瓦衬套27装有片弹簧安装座34，片弹簧安装座24上通过摩擦块片弹簧28安装有摩擦块29，摩擦块29上通过牵引件衬套31固装有牵引件30。

摩擦块29的一端通过牵引件30和片弹簧39安装有下卡瓦8；摩擦块29另一端的下接头3上通过剪切凸块32和调整环C33安装有下接头套罩38。剪切凸块32与下接头3螺纹连接；下接头套罩38与片弹簧安装座34螺纹连接，下接头套罩38与片弹簧安装座34之间并通过紧定螺钉35连接固定。

下接头套罩38上设置有J型滑槽36，剪切凸块32通过J型滑槽36与下接头套罩38滑动连接。剪切凸块32的初始位置在J型滑槽36的上方，为入井状态。

该双向锚定机械封隔器由密封组件12、中间接箍17和中心管1构成平衡阀。

调整环A14、胶筒A9、胶筒B10、胶筒C11、隔环16和调整环B15构成该封隔器的密封机构。

上接头2、锁帽23、弹簧套筒25、弹簧26、挡圈24、中心管1、下接头3和下接头套罩38构成该封隔器的坐封机构。

支撑环B21、上卡瓦套21、上卡瓦7、上锥体5、下锥体6、下卡瓦8、片弹簧39和构成锚定机构。

牵引件30、摩擦块29、摩擦块片弹簧28、牵引件衬套31和调整环C33构成该封隔器的扶正机构。

上卡瓦7、上锥体5、平衡阀机构和坐封机构成该封隔器的解封机构。

该双向锚定机械封隔器通过管柱与上接头2的螺纹连接下入到井中，下井过程中通过通过上接头2将力作用到中心管1上，由于中心管1与下接头3螺纹连接，并且下接头3上的剪切凸块32位于J型滑槽36的上方（入井状态点处），即可将该封隔器整体下入需要坐封的井筒深度。在下井过程中不可以上提管柱，以防止封隔器提前坐封。

将该封隔器下到坐封位置后，上提管柱，该封隔器在扶正机构上的摩擦块29的阻力作用下，使得下接头套罩38与中心管1产生相对轴向移动。这时下接头3上的剪切凸块32位于J型滑槽36的上顶点处，然后右旋管柱1/4圈，下接头3上的剪切凸块32转到J型滑槽36的长直槽内。下放管柱，下接头3上的剪切凸块32顺滑至J型滑槽36的下端沟槽内，此时，中心管1被轴向定位在J型滑槽36。在中心管1下行的过程中，中心管1与密封组件12之间的环形空间消失，平衡阀机构被关闭。弹簧26被压死，推动挡圈24下行，挡圈24推动支撑环B21，从而推动上卡瓦7下行。上卡瓦7下行的过程中接触上锥体5，并推动与上锥体5螺纹连接的中间接箍17，依次坐封下卡瓦8，同时挤压胶筒A9、胶筒B10和胶筒C11由此完成坐封过程。

有效右旋管柱1/4圈，然后上提管柱，在上提管柱的过程中，中心管1相对衬套4向上运动，密封组件12到达中心管1下部台阶，平衡阀机构通道打开，该封隔器上部压力可以通过衬套4和中心管1之间的间隙到达封隔器的下部，以实现该封隔器上下连通，利于封隔器的解封。下接头3上的剪切凸块32从J型滑槽36的坐封状态点到达J型滑槽36的上顶点。同时上接头2通过上卡瓦套22拖动上卡瓦7上行，上卡瓦7失去上锥体5的支撑，径向收回；继续上提管柱，胶筒A9、胶筒B10和胶筒C11靠自身弹性径向收回，解除与套管内壁的密封。继续上提管柱，下接头3推动衬套4上行，拖动下锥体6上行，下卡瓦8失去支撑，径向收回，由此完成封隔器解封。

该封隔器解封过程中，因作业条件限制，管柱无法正常旋转或旋转解封失效时，可以直接上提管柱。下接头3上的剪切凸块32到达J型滑槽36的上顶点，继续上提管柱，剪断下接头3上的剪切凸块32，实现下接头套罩38与下接头3的脱离，继续上提管柱，即可实现解封，具体解封原理同上。

Claims (8)

1.一种双向锚定机械封隔器，包括中心管（1）、上接头(2)、下接头（3）、衬套（4）、上椎体（5）、下椎体（6）、上卡瓦（7）、下卡瓦（8）、胶筒A（9）、胶筒B（10）和胶筒C（11）；其特征在于：中心管（1）的一端螺纹安装有上接头(2)，中心管（1）的另一端螺纹安装有下接头（3）；上接头(2)和下接头（3）之间的中心管（1）上通过密封组件（12）和衬套锁帽（13）套装有衬套（4）；衬套（4）上通过调整环A（14）和调整环B（15）依次安装有胶筒A（9）、胶筒B（10）和胶筒C（11）；胶筒A（9）一侧的衬套（4）上通过中间接箍（17）安装有上椎体（5），上椎体（5）一侧的中心管（1）上通过支撑环A（18）和套筒锁帽（19）安装有套筒（20），套筒（20）上通过支撑环B（21）螺纹安装有上卡瓦套（22），上卡瓦套（22）上通过片弹簧（39）装有上卡瓦（7），套筒（20）和支撑环B（21）一侧的中心管（1）上通过锁帽（23）安装有弹簧套筒（25），弹簧套筒（25）内的中心管（1）上设置有弹簧（26）；胶筒C（11）一侧的衬套（4）上通过调整环B（15）螺纹安装有下椎体（6）；下椎体（6）一侧的衬套（4）上通过卡瓦衬套（27）装有片弹簧安装座（34），片弹簧安装座（34）上通过摩擦块片弹簧（28）安装有摩擦块（29），摩擦块（29）上通过牵引件衬套（31）固装有牵引件（30），摩擦块（29）的一端通过牵引件（30）和片弹簧（39）安装有下卡瓦（8）；摩擦块（29）另一端的下接头（3）上通过剪切凸块（32）和调整环C（33）安装有下接头套罩（38）；所述的下接头套罩（38）上设置有J型滑槽（36），剪切凸块（32）通过J型滑槽（36）与下接头套罩（38）滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种双向锚定机械封隔器，其特征在于：所述的套筒（20）一端端头的套筒锁帽（19）与中心管（1）之间设置有止动环（37）；止动环（37）与套筒（20）接触连接。

3.根据权利要求1所述的一种双向锚定机械封隔器，其特征在于：胶筒B（10）与胶筒A（9）和胶筒C（11）之间分别设置有隔环（16）。

4.根据权利要求1所述的一种双向锚定机械封隔器，其特征在于：所述的中间接箍（17）呈凸字状，中间接箍（17）分别与衬套（4）、调整环A（14）和上椎体（5）螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种双向锚定机械封隔器，其特征在于：所述的套筒锁帽（19）和套筒（20）螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的一种双向锚定机械封隔器，其特征在于：所述的弹簧套筒（25）分别与锁帽（23）和支撑环B（21）螺纹连接；弹簧（26）与套筒锁帽（19）和支撑环B（21）之间的中心管（1）上设置有挡圈（24）。

7.根据权利要求1所述的一种双向锚定机械封隔器，其特征在于：所述的下接头套罩（38）与片弹簧安装座（34）螺纹连接，下接头套罩（38）与片弹簧安装座（34）之间并通过紧定螺钉（35）连接固定。

8.根据权利要求1所述的一种双向锚定机械封隔器，其特征在于：所述的剪切凸块（32）与下接头（3）螺纹连接。