CN105781483B - 一种可回收式液压封隔器 - Google Patents
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Abstract
本发明型涉及一种可回收式液压封隔器，属于油气井作业井下工具领域。该封隔器包括内中心管、外中心管、释放爪、衬套、平衡接头、泄油套、上活塞、下活塞和卡瓦。内中心管上套装有外中心管，外中心管一侧设置有释放爪；释放爪一侧设置有衬套；衬套一侧通过平衡接头和导环安装有剪切环。该封隔器能承受来自封隔器上方和下方的双向压力；密封机构能承受52MPa高压；卡瓦在入井和解封取出时由弹簧压住，只有在液压力作用下受到锥体作用力时才伸出，可有效避免常规封隔器的提前坐封风险；该封隔器采用一体式内中心管设计，可直接与油管连接，减少了转接扣部件，可以使结构更加紧凑，增加通径同时避免转接扣存在的脱扣风险，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种可回收式液压封隔器，属于油气井作业井下工具领域。
背景技术
封隔器被广泛地用于油田分层注水、酸化、压裂、防砂、找窜和封窜等作业中，主要实现对油管和套管间环空或者油管与地层间的封隔作用。可回收封隔器分为机械式与液压式两类，而机械封隔器由于结构设计原因，采用旋转管柱传递扭矩，这种结构不适用于扭矩不好传递的超深井、大斜度井和水平井。常规可回收液压封隔器普遍存在承压能力较低的问题，其压力一般在35MPa以下。由于需要解封回收，通常中心管采用转接扣的形式连接，在井身结构复杂时不能有效传递扭矩，且存在脱扣的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种结构紧凑，能同时承受封隔器上下方环空压差的可回收式液压封隔器。
本发明的技术方案是：
一种可回收式液压封隔器，包括内中心管、外中心管、释放爪、衬套、平衡接头、泄油套、上活塞、下活塞和卡瓦；其特征在于：内中心管上套装有外中心管，外中心管一侧的内中心管上设置有释放爪；释放爪一侧的内中心管上设置有衬套；衬套一侧的内中心管上通过平衡接头和导环安装有剪切环，平衡接头一侧的衬套上通过胶筒导环A和胶筒导环B安装有胶筒A、胶筒B和胶筒C；胶筒导环B一侧的衬套上装有泄油套；泄油套一侧的外中心管上通过缸套安装有下活塞，缸套内内的下活塞和泄油套之间的释放爪上设置有上活塞；缸套一侧的下活塞上通过锁环挡圈和锁环套安装有锁环；锁环挡圈一侧的外中心管上安装有上椎体和下椎体，上椎体和下椎体之间通过卡瓦护套和弹簧安装有卡瓦，所述的内中心管和外中心管上分别设置有打压孔。
所述的释放爪与外中心管和衬套之间分别螺纹连接。
所述的剪切环与内中心管之间设置有限位环，限位环分别与剪切环和导环接触连接；剪切环与导环之间螺纹连接。
所述的平衡接头与剪切环之间通过剪切销钉连接固定。
所述的胶筒B与胶筒A和胶筒C之间分别设置有隔环。
所述的胶筒导环A与平衡接头螺纹连接，胶筒导环B与泄油套螺纹连接。
所述的缸套与泄油套螺纹连接；上活塞分别与泄油套和外中心管接触连接。
所述的锁环挡圈通过剪切销钉与下活塞连接；锁环套分别与缸套和锁环挡圈螺纹连接；所述的锁环套与锁环之间通过固紧螺钉连接固定。
所述的锁环为C型环，下活塞外表面和锁环内表面分别设置有棘齿，下活塞和锁环之间通过棘齿的配合滑动连接。
所述的上椎体与下活塞螺纹连接，上椎体与卡瓦护套之间通过剪切销钉连接固定；所述的下椎体与外中心管之间通过固紧螺钉连接固定。
本发明的有益效果在于：
1、该可回收式液压封隔器坐封方式简单；不需要提供扭矩，可在不好传递扭矩的斜井，水平井和超深井中使用。
2、该液压可取式封隔器解封方式简单：上提管柱即可解封，避免其他常规封隔器在使用时旋转操作，有效的防范松扣的风险。
3、一次井下作业，操作简单快捷，节约的作业时间和成本。
4、卡瓦不需要持续施加液压力，在锥体的支撑作用下，卡瓦锚定套管并可承受封隔器上部和下部载荷。
5、锁环为单向棘齿，锁紧坐封力，使卡瓦持续锚定、胶筒持续压缩，使坐封持续有效。
6、该液压可取式封隔器能够同时承受来自封隔器上方和下方的环空高压。
7、可以一口井使用多个封隔器来实现多级多层位的施工。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的坐封示意图；
图3为本发明的解封示意图。
图中：1、内中心管；2、外中心管，3、释放爪，4、衬套，5、平衡接头，6、泄油套，7、上活塞，8、下活塞，9、卡瓦，10、导环，11、剪切环，12、限位环，13、剪切销钉，14、胶筒导环A，15、胶筒导环B，16、胶筒A，17、胶筒B，18、胶筒C，19、隔环，20、缸套，21、锁环挡圈，22、锁环套，23、锁环，24、固紧螺钉，25、上椎体，26、下椎体，27、卡瓦护套，28、弹簧，29、打压孔。
具体实施方式
该可回收式液压封隔器包括内中心管1、外中心管2、释放爪3、衬套4、平衡接头5、泄油套6、上活塞7、下活塞8和卡瓦9。内中心管1上套装有外中心管2，外中心管2一侧的内中心管1上设置有释放爪3；释放爪3一侧的内中心管1上设置有衬套4；释放爪3与外中心管2和衬套4之间分别螺纹连接。
衬套4一侧的内中心管1上通过平衡接头5和导环10安装有剪切环11。剪切环11与内中心管1之间设置有限位环12，限位环12分别与剪切环11和导环10接触连接；剪切环11与导环10之间螺纹连接；平衡接头5与剪切环11之间通过剪切销钉13连接固定。
平衡接头5一侧的衬套4上通过胶筒导环A14和胶筒导环B15安装有胶筒A16、胶筒B17和胶筒C18；胶筒导环B15一侧的衬套4上装有泄油套6。胶筒B17与胶筒A16和胶筒C18之间分别设置有隔环19；胶筒导环A14与平衡接头5螺纹连接，胶筒导环B15与泄油套6螺纹连接。
泄油套6一侧的外中心管2上通过缸套20安装有下活塞8，缸套20与泄油套6螺纹连接。缸套20内的下活塞8和泄油套6之间的释放爪3上设置有上活塞7；上活塞7分别与泄油套6和外中心管2接触连接。
缸套20一侧的下活塞8上通过锁环挡圈21和锁环套22安装有锁环23；锁环挡圈通21过剪切销钉13与下活塞8连接；锁环套22分别与缸套20和锁环挡圈21螺纹连接；锁环套22与锁环23之间通过固紧螺钉24连接固定。该封隔器的坐封力由锁环23保持，锁环23为C型环，下活塞8外表面和锁环23内表面分别设置有棘齿，下活塞8和锁环23之间通过棘齿的配合滑动连接。
锁环挡圈21一侧的外中心管2上安装有上椎体25和下椎体26，上椎体25和下椎体26之间通过卡瓦护套27和弹簧28安装有卡瓦9。上椎体25与下活塞8螺纹连接，上椎体25与卡瓦护套27之间通过剪切销钉13连接固定；下椎体26与外中心管2之间通过固紧螺钉24连接固定。内中心管1和外中心管2上分别设置有打压孔29（参见图1）。
该封隔器可分为坐封锁定机构，锚定机构，密封机构和解封机构四个部分。
该可回收式液压封隔器由泄油套6、上活塞7、下活塞8、缸套20、锁环23、锁环套22、剪切销钉13和锁环挡圈21构成该封隔器的坐封锁定机构。
锚定机构由外中心管2、上锥体25、卡瓦9、弹簧28、卡瓦护套27、下锥体26组成；
密封机构由胶筒A16、胶筒B17、胶筒C18和隔环19组成；
由导环10、内中心管1、限位环12、剪切销钉13、剪切环11、平衡接头5、衬套4和释放爪3构成解封机构。
该封隔器工作入井时，需在尾部安装坐封球座，便于油管加压，从而传递到该封隔器。该封隔器下到预定位置后，投入合适规格的球，使球入座后，向油管泵压，高压液体通过内中心管1的打压孔29，将压力传递到活塞腔内（上活塞7和下活塞8之间），当压力达到设定压力值时，上活塞7和下活塞8分别向两端运动，锁环挡圈21与下活塞8之间的剪切销钉13被剪断；继续泵压，上椎体25与卡瓦护套26之间的剪切销钉13被剪断。
在液压力作用下，上活塞7推动泄油套6、胶筒导环B15压缩胶筒A16、胶筒B17和胶筒C18。此时，泄油套6会拉动缸筒20、锁环23、锁环套22和锁环挡圈21向上运动。同时，在液压力作用下，下活塞8推动上锥体24向下运动，下锥体26推动卡瓦9，弹簧28被压缩，在运动一定距离后，上锥体25和下锥体26共同外挤卡瓦9，卡瓦9锚定套管内壁，从而完成坐封（参见图2）。
锁环28是单向棘齿结构，坐封过程中沿运动方向弹开，坐封动作完成后，锁环28在自身弹力的作用下收缩，锁死下活塞8上的单向锯齿螺纹。使坐封力持续有效，确保密封胶筒被充分压缩，紧贴套管内壁，封隔油管、套管环形空间。同时，确保卡瓦9锚定套管内壁，不脱落。
上提油管，通过内中心管2拉动限位环12向上运动，限位环12带动导环10向上移动，导环10通过螺纹拉动剪切环11向上移动，平衡接头5与剪切环11之间的剪切销钉13被剪断。此时，油管内外压力通过内中心管1上的平衡孔达到平衡。继续上提内中心管1拖动平衡接头5上移，平衡接头5拖动衬套4向上移动。此时，释放爪3内部已经脱离内中心管1的凸台，释放爪3失去支撑而收缩，释放爪3与衬套4脱离，从而为各胶筒解封留出空间。胶筒A16、胶筒B17和胶筒C18在自身回弹力作用下回弹，从而实现各胶筒解封；继续上提油管，衬套4带动胶筒导环B15向上移动，胶筒导环B15带动泄油套6向上运动，泄油套6带动缸套20向上运动，缸套20带动锁环套22向上运动，锁环套22带动下活塞8向上运动，下活塞8带动上锥体25向上运动，卡瓦9下部出现让位空间，在弹簧28在弹力作用下卡瓦9脱离套管，从而实现该分割器的整体解封（参见附图2）。
该封隔器锚定机构能承受来自封隔器上方和下方的双向压力；密封机构为三级胶筒，能承受52MPa高压；卡瓦9在入井和解封取出时由弹簧28压住，只有在液压力作用下受到锥体作用力时才伸出，可有效避免常规封隔器的提前坐封风险；该封隔器采用一体式内中心管设计，可直接与油管连接，减少了转接扣部件，可以使结构更加紧凑，增加通径同时避免转接扣存在的脱扣风险，节约成本。
Claims (1)
1.一种可回收式液压封隔器，包括内中心管（1）、外中心管（2）、释放爪（3）、衬套（4）、平衡接头（5）、泄油套（6）、上活塞（7）、下活塞（8）和卡瓦（9）；其特征在于：内中心管（1）上套装有外中心管（2），外中心管（2）一侧的内中心管（1）上设置有释放爪（3）；释放爪（3）一侧的内中心管（1）上设置有衬套（4）；释放爪（3）与外中心管（2）和衬套（4）之间分别螺纹连接;衬套（4）一侧的内中心管（1）上通过平衡接头（5）和导环（10）安装有剪切环（11），平衡接头（5）与剪切环（11）之间通过剪切销钉（13）连接固定；剪切环（11）与内中心管（1）之间设置有限位环（12），限位环（12）分别与剪切环（11）和导环（10）接触连接；剪切环（11）与导环（10）之间螺纹连接;平衡接头（5）一侧的衬套（4）上通过胶筒导环A（14）和胶筒导环B（15）安装有胶筒A（16）、胶筒B（17）和胶筒C（18）；胶筒B（17）与胶筒A（16）和胶筒C（18）之间分别设置有隔环（19）；胶筒导环B（15）一侧的衬套（4）上装有泄油套（6）；胶筒导环A（14）与平衡接头（5）螺纹连接，胶筒导环B（15）与泄油套（6）螺纹连接；泄油套（6）一侧的外中心管（2）上通过缸套（20）安装有下活塞（8），缸套（20）内的下活塞（8）和泄油套（6）之间的释放爪（3）上设置有上活塞（7）；缸套（20）与泄油套（6）螺纹连接；上活塞（7）分别与泄油套（6）和外中心管（2）接触连接；缸套（20）一侧的下活塞（8）上通过锁环挡圈（21）和锁环套（22）安装有锁环（23）；锁环挡圈（21）通过剪切销钉（13）与下活塞（8）连接；锁环套（22）分别与缸套（20）和锁环挡圈（21）螺纹连接；锁环套（22）与锁环（23）之间通过固紧螺钉（24）连接固定；锁环（23）为C型环，下活塞（8）外表面和锁环（23）内表面分别设置有棘齿，下活塞（8）和锁环（23）之间通过棘齿的配合滑动连接；锁环挡圈（21）一侧的外中心管（2）上安装有上锥体（25）和下锥体（26），上锥体（25）与下活塞（8）螺纹连接，上锥体（25）与卡瓦护套（27）之间通过剪切销钉（13）连接固定；所述的下锥体（26）与外中心管（2）之间通过固紧螺钉（24）连接固定；上锥体（25）和下锥体（26）之间通过卡瓦护套（27）和弹簧（28）安装有卡瓦（9），所述的内中心管（1）和外中心管（2）上分别设置有打压孔（29）；
该封隔器由泄油套（6）、上活塞（7）、下活塞（8）、缸套（20）、锁环（23）、锁环套（22）、剪切销钉（13）和锁环挡圈（21）构成坐封锁定机构；
由外中心管（2）、上锥体（25）、卡瓦（9）、弹簧（28）、卡瓦护套（27）、下锥体（26）组成锚定机构；
由胶筒A（16）、胶筒B（17）、胶筒C（18）和隔环（19）组成密封机构；
由导环（10）、内中心管（1）、限位环（12）、剪切销钉（13）、剪切环（11）、平衡接头（5）、衬套（4）和释放爪（3）构成解封机构；
该封隔器工作入井时，需在尾部安装坐封球座，便于油管加压，从而传递到该封隔器；该封隔器下到预定位置后，投入合适规格的球，使球入座后，向油管泵压，高压液体通过内中心管（1）的打压孔（29），将压力传递到上活塞（7）和下活塞（8）之间，当压力达到设定压力值时，上活塞（7）和下活塞（8）分别向两端运动，锁环挡圈（21）与下活塞（8）之间的剪切销钉（13）被剪断；继续泵压，上锥体（25）与卡瓦护套（27）之间的剪切销钉（13）被剪断；在液压力作用下，上活塞（7）推动泄油套（6）、胶筒导环B（15）压缩胶筒A（16）、胶筒B（17）和胶筒C（18），此时，泄油套（6）会拉动缸套（20）、锁环（23）、锁环套（22）和锁环挡圈（21）向上运动；同时，在液压力作用下，下活塞（8）推动上锥体（25）向下运动，下锥体（26）推动卡瓦（9），弹簧（28）被压缩，在运动一定距离后，上锥体（25）和下锥体（26）共同外挤卡瓦（9），卡瓦（9）锚定套管内壁完成坐封；坐封力由锁环（23）保持；
上提油管，通过内中心管（1）拉动限位环（12）向上运动，限位环（12）带动导环（10）向上移动，导环（10）通过螺纹拉动剪切环（11）向上移动，平衡接头（5）与剪切环（11）之间的剪切销钉（13）被剪断；油管内外压力通过内中心管（1）上的平衡孔达到平衡；继续上提内中心管（1）拖动平衡接头（5）上移，平衡接头（5）拖动衬套（ 4） 向上移动；释放爪（3）失去支撑而收缩，释放爪（3）与衬套（4）脱离，为各胶筒解封留出空间；
胶筒A（16）、胶筒B（17）和胶筒C（18）在自身回弹力作用下回弹，实现各胶筒解封；
继续上提油管，衬套（4）带动胶筒导环B（15）向上移动，胶筒导环B（15）带动泄油套（6）向上运动，泄油套（6）带动缸套（20）向上运动，缸套（20）带动锁环套（22）向上运动，锁环套（22）带动下活塞（8）向上运动，下活塞（8）带动上锥体（25）向上运动，卡瓦（9）下部出现让位空间，在弹簧（28）在弹力作用下卡瓦（9）脱离套管，实现该封隔器的整体解封。
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