CN105781476B - 一种封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种封隔器，包括套管接箍或油管接箍(以下简称“油套管接箍”)内壁有定位凹槽的接箍、锁定结构和可溶球；所述结构包括油套管接箍和中心管，中心管穿设在油套管接箍内；油套管接箍下部设置有与油套管接箍上的定位凹槽卡接的锁定爪；中心管的下端设置有回收接箍；上部中心管上端设置有与可溶球相契合的弧形凹槽。本发明的油套管接箍是重新设计，加工出凹槽(定位槽、锁定结构在油套管接箍的定位凹槽内实现定位、锁定、固定；锁定结构在定位凹槽内承受上、下或同时承受上面和下面的压力差，阻止液体或气体上下流通，保证地面生产、作业、人员安全。本发明在油套管接箍中能完成多次封隔和解封动作，操作简单，井下作业效率高。

Description

一种封隔器

技术领域

本发明涉及油井、气井等矿井中封隔下部油、气、水层的封堵工具技术领域，尤其是涉及一种封隔器。

背景技术

封隔器属于石油钻、固和完井工程领域的常用设备，是一种安全可靠、成本低廉、功能齐全、适用范围广的井下封堵工具。其用于封隔各种尺寸套管或油管的管柱与井眼之间以及上下套管或油管的管柱之间的流通，以防止流体的上下流动，从而确保分层注水、酸化、压裂及气举完井施工作业可以顺利进行。

目前，公知技术中的封隔器在实际使用中存在如下缺陷：其一，封隔器在下入过程中遇阻，剪切销钉意外剪切，容易造成封隔器提前封隔的风险；其二，传统封隔器封隔后，其胶筒的密封压差等级低，卡瓦锚定悬挂载荷小；其三，封隔器回收时需下入切割打捞工具分段回收，现场操作下入定位误差大，采用多级分段回收不仅作业繁琐、费时费力，影响作业效率，且作业成本高。

中国专利公告号CN 2876319Y公开了一种防中途封隔高压可钻桥塞，包括中心管、双向锚定装置、密封组件和胶筒防突装置。双向锚定装置包括安装在中心管下部的卡瓦、上锥体和下锥体，其中上锥体通过锥体剪钉定位在中心管上，下锥体固定安装在中心管上。密封组件包括套装在中心管中部的边胶筒和中胶筒。胶筒防突装置包括公胀环、母胀环和护环，在位于密封组件的上端和下端的中心管上分别安装该公胀环、母胀环和护环。该防中途封隔高压可钻桥塞具有外形短小精悍、施工方便可靠、桥塞承受上、下压差大(最高可达70MPa)、使用一次成功率高、施工效率高、易钻磨解封等特点，适用于油田勘探、开发中油气井的封堵底水、选层酸压与上返试油等管柱工艺措施中。

中国专利CN 200992982Y公开了一种一趟管柱液压封隔挤注桥塞，包括液压缸总成、钢球和球座。密封插管的上端连接在液压缸总成的下端，密封插管的下端内固定安装有能被钢球封堵住的球座，滑套上部开口从而形成具有弹性功能的分瓣爪，该分瓣爪能套在密封插管上，密封插管下端的凸台既能从内卡住分瓣爪使滑套向上移动，又能从外推动分瓣爪使滑套向下移动，中心管从下往上套在滑套和密封插管上。该结构具有结构合理而紧凑，且具有密封可靠、耐压差高、封堵效果理想、可钻性好、成本低廉等优点。

以上两种封隔器都能用来封隔下部油、气、水层，但在封隔后均依靠中心管和主要的锁紧机构例如解封剪钉、各种内锁紧组件(如锥环、锁环、锁扣或锁指扣)等实现锁紧，以将封隔器固定保持在封隔位置。但在高温高压的腐蚀性井底内，前述锁紧机构的锁紧功能可靠性差，容易在下放封隔器的过程中，在不该发生封隔的位置发生中途封隔事故，也容易在目标位置封隔后无法牢固地保持在封隔位置而发生封隔失效事故。并且前述三种封隔器，每下一趟管柱只能实现一次封隔和解封动作，如为进行下一井段的封隔和解封动作，必须将封隔器提到井面，更换封隔器在执行封隔和解封过程中破损的封隔剪钉和解封剪钉，才可以将封隔器重新再一次下入井内实现下一次封隔和解封，无法在一趟管柱中完成多次封隔和解封动作，操作复杂，井下作业效率低、成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种封隔器，以解决现有技术中存在的无法在一趟套管或油管中完成多次封隔和解封动作，操作复杂，井下作业效率低的问题。

本发明提供的封隔器，包括：

内壁设置有定位凹槽的套管接箍或油管接箍、锁定结构和可溶球：

所述锁定结构包括套管接箍或油管接箍锁紧管套和中心管，中心管穿设在所述套管接箍或油管接箍锁紧管套内，且中心管的上端和下端均突出于所述套管接箍或油管接箍锁紧管套；

套管接箍或油管接箍锁紧管套下部设置有与套管接箍或油管接箍上的定位凹槽卡接的锁定爪；

所述中心管的下端设置有回收接箍，所述回收接箍的外径大于所述套管接箍或油管接箍锁紧管套的内径；

所述中心管包括上部中心管和下部中心管，所述上部中心管的直径大于下部中心管的直径，所述上部中心管和下部中心管之间设置有过渡件；

所述上部中心管上端设置有与可溶球相契合的弧形凹槽。

进一步地，所述锁定爪包括多个沿套管接箍或油管接箍锁紧管套周向均匀设置的弹性凸块，多个弹性凸块组成筒状结构；

所述锁定爪的内径小于套管接箍或油管接箍锁紧管套的内径，所述锁定爪的外径大于套管接箍或油管接箍锁紧管套的外径。

进一步地，所述套管接箍或油管接箍锁紧管套包括上部锁紧管套和下部锁紧管套；

上部锁紧管套和下部锁紧管套通过丝扣连接，下部锁紧管套上设置有限位台阶，限位台阶上设置有密封组件，密封组件的上端与上部锁紧管套的下端接触。

进一步地，所述的套管接箍或油管接箍锁紧管套的上部设置有用于连接下入工具的丝扣，使得本发明的锁定结构能方便快捷地下入井下套管或油管内。

进一步地，所述的上部中心管内壁上设置有钢丝回收槽，钢丝回收槽与设置于中心管下端的回收接箍配合使用，使得本发明的锁定结构能方便快捷地从井下套管或油管回收至地面或上一节套管或油管。

进一步地，所述的过渡件为锥体套管，能与弹性凸块表面的锥面相互配合，挤压弹性凸块，使得弹性凸块牢牢卡在套管接箍或油管接箍的定位凹槽内，实现套管或油管的封隔。

进一步地，所述的上部中心管、过渡件和下部中心管为一体结构。

进一步地，所述的回收接箍为套设在中心管的下部中心管上的环状凸块。

进一步地，所述的回收接箍为与中心管一体结构设置的环状凸块。

进一步地，所述的密封组件为橡胶或硅胶。

相较于现有技术，本发明提供的封隔器，具有如下优点：

1、套管接箍或油管接箍锁紧管套、中心管和可溶球的相互配合，溶球将中心管下压，中心管的过渡件挤压锁定套管的锁定爪，使得锁定爪卡在套管接箍或油管接箍的定位凹槽内，对套管或油管进行封隔，具有操作简单的优点；

2、中心管包括上部中心管和下部中心管，所述上部中心管的直径大于下部中心管的直径，所述上部中心管和下部中心管之间设置有过渡件。此种结构的设置，使得中心管下移时，挤压锁定爪，锁定爪扩张，使得锁定爪牢牢卡在套管接箍或油管接箍的定位凹槽内，实现套管或油管的封隔；中心管上移时，锁定爪收缩，使得锁定爪脱离套管接箍或油管接箍的定位凹槽，实现套管或油管的解封；因此，本发明每下一趟套管或油管能实现多次封隔和解封动作；

3、上部中心管上端设置有与可溶球相契合的弧形凹槽，可溶球与弧形凹槽紧密贴合，使得本发明的封隔效果更好。

4、中心管的下端设置有回收接箍，且回收接箍的直径大于所述套管接箍或油管接箍锁紧管套的直径；使得本发明的锁定结构能方便快捷地从井下套管或油管回收至地面或上一节套管或油管，使得本发明在一趟套管或油管中完成多次封隔和解封动作，井下作业效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明锁定结构的结构示意图；

图3为本发明锁定结构和可溶球的剖视图；

图4为本发明套管接箍或油管接箍锁紧管套的结构示意图；

图5本发明套管接箍或油管接箍锁紧管套的剖视图；

图6本发明中心管和可溶球的结构示意图；

图7本发明中心管和可溶球的剖视图；

图8本发明套管接箍或油管接箍的结构示意图。

附图标记：

1-套管接箍或油管 2-锁定结构； 3-可溶球；

接箍；

4-套管或油管； 11-定位凹槽； 21-套管接箍或油管

接箍锁紧管套；

22-中心管； 211-锁定爪； 212-上部锁紧管套；

213-下部锁紧管套； 214-密封组件； 215-丝扣；

221-回收接箍； 222-上部中心管； 223-下部中心管；

224-过渡件； 225-弧形凹槽； 226-钢丝回收槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明的结构示意图；图2为本发明锁定结构的结构示意图；图3为本发明锁定结构和可溶球的剖视图；图4为本发明套管接箍或油管接箍锁紧管套的结构示意图；图5为本发明套管接箍或油管接箍锁紧管套的剖视图；图6为本发明中心管和可溶球的结构示意图；图7为本发明中心管和可溶球的剖视图；图8为本发明套管接箍或油管接箍的结构示意图。

如图1-8所示，本实施例提供的封隔器，包括：

内壁设置有定位凹槽11的套管接箍或油管接箍1、锁定结构2和可溶球3：

所述锁定结构2包括套管接箍或油管接箍锁紧管套21和中心管22，中心管22穿设在所述套管接箍或油管接箍锁紧管套21内，且中心管22的上端和下端均突出于所述套管接箍或油管接箍锁紧管套21；

套管接箍或油管接箍锁紧管套21下部设置有与套管接箍或油管接箍1上的定位凹槽11卡接的锁定爪211；

所述中心管22的下端设置有回收接箍221，所述回收接箍221的外径大于所述套管接箍或油管接箍锁紧管套21的内径；

所述中心管22包括上部中心管222和下部中心管223，所述上部中心管222的直径大于下部中心管223的直径，所述上部中心管222和下部中心管223之间设置有过渡件224；

所述上部中心管222上端设置有与可溶球3相契合的弧形凹槽225。

相较于现有技术，本发明提供的封隔器，具有如下优点：

1、通过套管接箍或油管接箍锁紧管套21、中心管22和可溶球3的相互配合，可溶球3将中心管22下压，中心管22的过渡件224挤压锁定套管的锁定爪211，使得锁定爪211卡在套管接箍或油管接箍1的定位凹槽11内，对套管或油管4进行封隔，具有操作简单的优点；

2、中心管22包括上部中心管222和下部中心管223，所述上部中心管222的直径大于下部中心管223的直径，所述上部中心管222和下部中心管223之间设置有过渡件224。此种结构的设置，使得中心管22下移时，挤压锁定爪211，锁定爪211扩张，使得锁定爪211牢牢卡在套管接箍或油管接箍1的定位凹槽11内，实现套管或油管4的封隔；中心管22上移时，锁定爪211收缩，使得锁定爪211脱离套管接箍或油管接箍1的定位凹槽11，实现套管或油管4的解封；因此，本发明每下一趟套管或油管4能实现多次封隔和解封动作；

3、上部中心管222上端设置有与可溶球3相契合的弧形凹槽225，可溶球3与弧形凹槽225紧密贴合，使得本发明的封隔效果更好。

4、中心管22的下端设置有回收接箍221，且回收接箍221的直径大于所述套管接箍或油管接箍锁紧管套21的直径；使得本发明的锁定结构2能方便快捷地从井下套管或油管4回收至地面或上一节套管或油管4，使得本发明在一趟套管或油管4中完成多次封隔和解封动作，井下作业效率高。

本发明提供的封隔器，采用特殊结构的套管接箍或油管接箍锁紧管套21和中心管22，通过可溶球3的重力将中心管22下压，中心管22的过渡件224挤压锁定套管的锁定爪211，使得锁定爪211卡在套管接箍或油管接箍1的定位凹槽11内，对套管或油管4进行封隔。本发明每下一趟套管或油管4能实现多次封隔和解封动作，操作简单，井下作业效率高、成本低。

可溶球3为油井、气井等矿井中常用的部件，为现有技术，本发明不再赘述。

所述锁定爪211包括多个沿套管接箍或油管接箍锁紧管套21周向均匀设置的弹性凸块，多个弹性凸块组成筒状结构；

所述锁定爪211的内径小于套管接箍或油管接箍锁紧管套21的内径，所述锁定爪211的外径大于套管接箍或油管接箍锁紧管套21的外径。

本实施例中，弹性凸块的中部外径大于弹性凸块的上部外径，弹性凸块的中部外径大于弹性凸块的下部外径，弹性凸块上部与中部之间，弹性凸块的中部与下部之间均设置有设置有倾斜的坡面。

本实施例中，锁定爪211与套管接箍或油管接箍锁紧管套21为一体结构、可拆卸连接结构或固定连接结构均可实现本发明的技术方案，均属于本发明技术方案的保护内容。

如图1-5所示，所述套管接箍或油管接箍锁紧管套21包括上部锁紧管套212和下部锁紧管套213；

上部锁紧管套212和下部锁紧管套213通过丝扣连接，下部锁紧管套213上设置有限位台阶，限位台阶上设置有密封组件214，密封组件214的上端与上部锁紧管套212的下端接触。

本实施例中，所述的密封组件214为橡胶或硅胶。密封组件214的设置，使得在封堵器对套管或油管4的封堵密封性更好。当然，本发明不限于橡胶或硅胶材料制成的密封组件214，只要能产生弹性形变，增强两个部件之间的密封性能，均可作为本发明的密封组件214，以实现本发明的技术方案。

所述的套管接箍或油管接箍锁紧管套21的上部设置有用于连接下入工具的丝扣215，使得本发明的锁定结构2能方便快捷地下入井下4内。

如图1、3和7所示，所述的上部中心管222内壁上设置有钢丝回收槽226，钢丝回收槽226与设置于中心管22下端的回收接箍221配合使用，使得本发明的锁定结构2能方便快捷地从井下管件套管或油管4回收至地面或上一节管件套管或油管4。

所述的过渡件224为锥体套管，能与弹性凸块表面的锥面相互配合，挤压弹性凸块，使得弹性凸块牢牢卡在套管接箍或油管接箍1的定位凹槽11内，实现管件套管或油管4的封隔。

所述的上部中心管222、过渡件224和下部中心管223为一体结构、可拆卸连接结构或固定连接结构均可实现本发明的技术方案，均属于本发明技术方案的保护内容。

所述的回收接箍221为套设在中心管22的下部中心管223上的环状凸块。

所述的回收接箍221为与中心管22一体结构设置的环状凸块，也可以是可拆卸连接或固定连接在中心管22上的环状凸块。

本发明中的套管接箍或油管接箍1是经过重新设计、加工的，套管接箍或油管接箍1内壁上设置有环状定位凹槽11，锁定结构2在定位凹槽11内定位，进而锁定；锁定结构2在定位凹槽11内可以承受锁定结构2上部的压力，锁定结构2下部的压力或同时承受锁定结构2上部和下部的压力差，起到封隔管件套管或油管4内部上下的压力差，阻止液体或气体上下流通，从而保证地面生产人员或作业人员的安全。

本发明的工作原理如下：

将通过套管接箍或油管接箍1连接的套管或油管4下入井内，使用电缆、钻杆或油管将锁定结构2下入井内需要封堵的套管接箍或油管接箍1处，取出电缆、钻杆或油管。

需要封堵时，投入可溶球3，可溶球3落入上部中心管222上端设置的与可溶球3相契合的弧形凹槽225内，中心管22向下移动，中心管22的过渡件224挤压设置在套管接箍或油管接箍锁紧管套21下部的锁定爪211，锁定爪211扩张，牢牢卡在套管接箍或油管接箍1的定位凹槽11内，实现管件套管或油管4的封堵。

需要解封时，将钢丝下入井内，卡在钢丝回收槽226内，提拉中心管22，中心管22上移，中心管22的过渡件224离开设置在套管接箍或油管接箍锁紧管套21下部的锁定爪211，锁定爪211收缩，锁定爪211离开套管接箍或油管接箍1的定位凹槽11，实现管件套管或油管4的解封。

当锁定爪211离开套管接箍或油管接箍1的定位凹槽11时，继续提拉中心管22，套管接箍或油管接箍锁紧管套21与设置在中心管22下端的回收接箍221接触，并者中心管22上移到地面或者下一个需要封堵的套管接箍或油管接箍1处，从而实现在一趟管件套管或油管4中完成多次封隔和解封动作，井下作业效率高，且操作简单。

在完井、修井作业前，下入锁定结构2，锁定结构2与提前与套管或油管4同时下入井内的套管接箍或油管接箍1相配合，可以封隔套管或油管4内液体或气体上下流通，进行不压井作业，提高作业安全系数。

在酸化、压裂、分段压裂作业前，下入锁定结构2，锁定结构2与提前与套管或油管4同时下入井内的套管接箍或油管接箍1相配合，可以保证随后进行的射孔或喷砂射孔作业顺利进行进而保证对天然气、煤层气或页岩气的酸化、压裂或分段压裂起到关键的封隔作用。

在更换井口、采油树或防喷器作业前，下入锁定结构2，锁定结构2与提前与套管或油管4同时下入井内的套管接箍或油管接箍1相配合，可以进行对套管或油管4进行封隔，更换井口地面设备。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种封隔器，其特征在于，包括：

内壁设置有定位凹槽的套管接箍或油管接箍、锁定结构和可溶球；

所述锁定结构包括套管接箍或油管接箍锁定管套和中心管，中心管穿设在所述套管接箍或油管接箍锁定管套内，且中心管的上端和下端均突出于所述套管接箍或油管接箍锁定管套；

套管接箍或油管接箍锁定管套下部设置有与套管接箍或油管接箍上的定位凹槽卡接的锁定爪；

所述中心管的下端设置有回收接箍，所述回收接箍的外径大于所述套管接箍或油管接箍锁定管套的内径；

所述中心管包括上部中心管和下部中心管，所述上部中心管的直径大于下部中心管的直径，所述上部中心管和下部中心管之间设置有过渡件；

所述上部中心管上端设置有与可溶球相契合的弧形凹槽。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述锁定爪包括多个沿套管接箍或油管接箍锁定管套周向均匀设置的弹性凸块，多个弹性凸块组成筒状结构；

由所述弹性凸块组成的筒状结构的内径小于套管接箍或油管接箍锁定管套的内径，由所述弹性凸块组成的筒状结构的外径大于套管接箍或油管接箍锁定管套的外径。

3.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述套管接箍或油管接箍锁定管套包括上部套管接箍或油管接箍锁定管套和下部套管接箍或油管接箍锁定管套；

上部套管接箍或油管接箍锁定管套和下部套管接箍或油管接箍锁定管套通过丝扣连接，下部套管接箍或油管接箍锁定管套上设置有限位台阶，限位台阶上设置有密封组件，密封组件的上端与上部套管接箍或油管接箍锁定管套的下端接触。

4.根据权利要求1、2或3所述的封隔器，其特征在于，所述的套管接箍或油管接箍锁定管套的上部设置有用于连接下入工具的丝扣。

5.根据权利要求4所述的封隔器，其特征在于，所述的上部中心管内壁上设置有钢丝回收槽。

6.根据权利要求5所述的封隔器，其特征在于，所述的过渡件为锥体套管。

7.根据权利要求6所述的封隔器，其特征在于，所述的上部中心管、过渡件和下部中心管为一体结构。

8.根据权利要求7所述的封隔器，其特征在于，所述的回收接箍为套设在中心管的下部中心管上的环状凸块。

9.根据权利要求8所述的封隔器，其特征在于，所述的回收接箍为与中心管一体结构设置的环状凸块。

10.根据权利要求3所述的封隔器，其特征在于，所述的密封组件为橡胶或硅胶。