CN105986777A - 井下封井装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种井下封井装置，包括：第一套筒、第二套筒、密封阀、以及内密封件；所述第二套筒的本体的下端沿轴向插设在所述第一套筒内，且所述第二套筒与所述第一套筒固定连接；所述密封阀可旋转地连接在所述第二套筒本体的下端，并可封闭所述第二套筒；所述内密封件嵌设于所述第二套筒内。本发明提供的井下封井装置，可跟随完井工具直接下入到井下作业的预定作业，通过所述密封阀的开启或关闭即可控制气井的连通或密封，从而实现气井不压井井下封井，不受井下作业施工类型的限制，将所述井下封井装置下入到需要井下作业的预定位置后，即可针对各种井下作业要求实现封井，有效拓展了气井不压井井下作业的应用范围。

Description

井下封井装置

技术领域

本发明涉及气田井下封井技术，尤其涉及一种适用于气井不压井井下作业的井下封井装置。

背景技术

压井是使用压井液把井下油气层压住，使其在作业时不发生井喷，保证施工作业安全顺利地进行。压井时若压井液密度过大或压井液大量漏入油气层时，油气层会不同程度的受到污染损害，轻则延长排液时间，影响油气层的产能，重则会把油起层堵死，致使油气层无法生产；反则，若压井液选择的密度过低则不能把油层压住，导致施工中可能有井喷等严重事故发生。因此，不压井作业正在广泛被采用。

具体地，不压井作业是针对已投产井在生产过程中由于各种原因需要压井后进行起下管柱或维修井口等作业时，通过一定的装置实现不使用压井液压井的方法完成各类井下或井口作业。

现有技术中，不压井作业主要用于带压更换井口阀门和带压起下管柱，其中，带压更换井口阀门主要采用堵塞器暂堵需要更换阀门的井口，在更换后取出堵塞器恢复井口；带压起下钻主要采用油管桥塞配合带压作业机实现不压井起下管柱。

但是，采用上述现有技术，应用场景限制较大，不能满足当前将不压井作业应用到油气开采过程的各个场景中的需求。

发明内容

本发明提供一种井下封井装置，用于解决现有技术中不压井作业受场景限制的问题。

本发明提供一种井下封井装置，包括：第一套筒、第二套筒、密封阀、第三套筒、以及内密封件；

所述第二套筒的本体的下端沿轴向插设在所述第一套筒内，且所述第二套筒与所述第一套筒固定连接；

所述密封阀可旋转地连接在所述第二套筒本体的下端，并可封闭所述第二套筒；

所述内密封件嵌设于所述第二套筒内。

在本发明的一实施例中，所述密封阀还包括：阀瓣、弹性件、和固定件；

所述弹性件具有安装孔；

所述阀瓣和所述第二套筒本体的下端均设有安装环；

所述固定件穿设在所述阀瓣的安装环、所述第二套筒本体的下端的安装环以及所述弹性件的安装孔内，将所述阀瓣可旋转地连接在所述第二套筒本体的下端，其中，所述弹性件在所述阀瓣的安装环和所述第二套筒本体的下端的安装环之间。

在本发明的一实施例中，所述第二套筒本体的下端内壁设有密封环。

在本发明的一实施例中，所述密封环的下端口沿轴向凸伸于所述第二套筒本体的下端之外，所述密封阀封闭所述第二套筒下端口时卡止于所述密封环的下端口。

在本发明的一实施例中，所述密封环底缘的内表面形成锥形斜面，所述阀瓣为凸台型，所述阀瓣封闭所述第二套筒下端口时，所述凸台型阀瓣的上端伸入所述第二套筒内，并卡止于所述密封环底缘的锥形斜面上。

在本发明的一实施例中，所述第二套筒包括自所述第二套筒本体上端向外延伸形成的外沿，所述外沿抵压在所述第一套筒的上端面上。

在本发明的一实施例中，还包括第三套筒，所述第三套筒沿轴向插设在所述第二套筒内，所述内密封件嵌设在所述第三套筒内壁。

在本发明的一实施例中，还包括外密封件；

所述第三套筒的上端沿轴向延伸于所述第二套筒上端之外，所述外密封件套设于所述第三套筒上端延伸于所述第二套筒上端之外部分的外壁上，并抵压于所述第二套筒的上端面。

在本发明的一实施例中，所述外密封件为橡胶制成。

在本发明的一实施例中，还包括外密封件；

所述第一套筒下端沿轴向向下延伸形成连接部，所述外密封件安装在所述连接部外壁上。

在本发明的一实施例中，所述外密封件为封隔器。

本发明提供的井下封井装置，通过所述内密封件实现插管与第二套筒之间的内密封，通过所述外密封件实现油套环空的外密封，使用时，所述井下封井装置可跟随完井工具直接下入到井下作业的预定作业位置，通过所述密封阀的开启或关闭即可控制气井的连通或密封，从而实现气井不压井井下封井，可以有效地保证井下作业的安全，并保护油气层不受污染。另外，本发明井下封井装置不受井下作业施工类型的限制，将所述井下封井装置下入到需要井下作业的预定位置后，即可针对各种井下作业要求实现封井，有效拓展了气井不压井井下作业的应用范围。

附图说明

图1为本发明提供的第一实施例井下封井装置的剖面结构示意图。

图2为本发明提供的第一实施例井下封井装置中密封阀的局部放大图。

图3为本发明提供的第一实施例井下封井装置的第一使用状态图。

图4为本发明提供的第一实施例井下封井装置的第二使用状态图。

图5为本发明提供的第二实施例井下封井装置的第一使用状态图。

图6为本发明提供的第二实施例井下封井装置的第二使用状态图。

附图标记说明：

10：第一套筒；

11：第一套筒本体；

13：连接部；

131、311、51：外螺纹；

110、313：内螺纹；

15：第一腔体；

17：第二腔体；

30：第二套筒；

31：第二套筒本体；

33：外沿；

35：第三腔体；

37：密封环；

38、955：安装环；

39、957：安装槽；

50：第三套筒；

53：内密封件；

70、70’：外密封件；

90：密封阀；

91：固定件；

93：弹性件；

931：环形簧体；

932：安装孔

933：固定端；

935：活动端；

95：阀瓣；

952：上端部；

953：密封面；

100：插管；

200：套管；

201：油套环空。

具体实施方式

图1为本发明第一实施例提供的井下封井装置的结构示意图。图2为本发明第一实施例提供的井下封井装置中密封阀的局部放大图。

请同时参考图1及图2，在本实施例中，所述井下封井装置包括第一套筒10，第二套筒30，内密封件53，及密封阀90。

所述第二套筒30包括第二套筒本体31，第二套筒本体31沿轴向插设在所述第一套筒10内，且所述第二套筒30与所述第一套筒10固定连接。

所述密封阀90可旋转地连接在所述第二套筒本体31的下端，并可封闭所述第二套筒30。具体地，密封阀90可以通过旋转打开或封闭第二套筒30的下端口。

所述内密封件53嵌设于所述第二套筒30内部。

本实施例提供的井下封井装置，可跟随完井工具直接下入到井下作业的预定作业，通过所述密封阀的开启或关闭即可控制气井的连通或密封，从而实现气井不压井井下封井，不受井下作业施工类型的限制，将所述井下封井装置下入到需要井下作业的预定位置后，即可针对各种井下作业要求实现封井，有效拓展了气井不压井井下作业的应用范围。

所述第一套筒10中心形成第一腔体15及与所述第一腔体15连通的第二腔体17。

所述第一腔体15及第二腔体17可以为圆柱形，且所述第一腔体15的直径大于所述第二腔体17的直径。

所述第一套筒10具有第一套筒本体11。所述第一腔体15形成于所述第一套筒本体11内。所述第一套筒本体11上端的内表面可以具有内螺纹110。

所述第二套筒本体31的轴向长度小于所述第一套筒10内的第一腔体15的轴向高度。第二套筒本体31的上端口可以与第一套筒的上端口齐平。另一实施例中，所述第二套筒本体31上端可以形成向外延伸的外沿33，所述外沿可以抵压在所述第一套筒10的上端面上。

所述第二套筒30的中心形成贯通所述外沿33及所述第二套筒本体31的第三腔体35，即所述第二套筒30为空心管体。

可选地，所述第二套筒本体31的上端外表面具有可与所述第一套筒10的内螺纹110配合的外螺纹311。所述外沿33及所述第二套筒本体31的上端内表面具有内螺纹313。

在本实施方式中，所述第二套筒本体31的外径与所述第一套筒本体11的内径相等，所述外沿33的外径等于所述第一套筒本体11的外径。

所述第二套筒30的下端内壁设有密封环37。

所述密封环37的下端口沿轴向凸伸于所述第二套筒30的下端之外。所述密封阀90封闭所述第二套筒30的下端口时卡止于所述密封环37的下端口。

可选地，所述密封环37可以采用螺纹连接、冷挤压等业界惯常的机械连接方式与所述第二套筒本体31固定在一起。

所述井下封井装置还包括第三套筒50，所述第三套筒50的外径大致等于所述第二套筒30的内径。所述第三套筒50的外表面具有可与所述第二套筒30的内螺纹313配合的外螺纹51。所述内密封件53可直接嵌设于所述第三套筒30内壁。在其它实施方式中，所述第三套筒50也可直接由所述第二套筒30一体形成。

所述井下封井装置还包括外密封件70。所述第三套筒50的上端沿轴向延伸于所述第二套筒30上端之外，所述外密封件70可以套设于所述第三套筒50上端延伸于所述第二套筒30上端之外部分的外壁上，并可以抵压于所述第二套筒30的上端面。

具体地，所述外密封件70为环形件。所述外密封件70为弹性材质制成，在本实施方式中，所述外密封件70可选用橡胶制成。

所述密封阀包括固定件91、弹性件93、及阀瓣95。

所述弹性件93具有安装孔932。

相匹配的，所述阀瓣95和所述第二套筒本体31的下端分别设有安装环955和38。所述固定件91穿设在所述阀瓣95的安装环955、所述第二本体31下端的安装环38以及所述弹性件93的安装孔932内，将所述阀瓣95可旋转地连接在所述第二套筒本体31的下端，其中，所述弹性件93在所述阀瓣95的安装环955和所述第二套筒本体31的下端的安装环38之间。

具体地，可以根据弹性件93的具体形状，在位于所述安装环38一侧开设安装槽39，在位于所述阀瓣95的一端开设安装槽957。

具体实现过程中，所述弹性件93可以包括环形簧体931，自簧体931一端延伸出固定端933，自簧体931另一端延伸出一活动端935。其中，固定端933设置在安装槽39内，所述活动端935设置在所述安装槽957内。

进一步地，所述阀瓣95为凸台型，所述密封环37底缘的内表面形成锥形斜面。所述阀瓣95封闭所述第二套筒30的下端口时，所述阀瓣95的上端伸入所述第一套筒10内，并卡止于所述密封环37底缘的锥形斜面上。

具体的，所述阀瓣95具有可完全伸入所述第三腔体35中的上端部952，自所述上端部952侧缘向下延伸形成可卡止于所述密封环37下端口的密封面953。所述密封面953与所述插入部952的边缘共同形成梯形的截面。安装槽957可以具体开设于所述阀瓣95与所述上端部952相对的一侧在靠近所述安装环955的位置。在其它实施方式中，所述阀瓣95的截面也可以设置为其它形状，如矩形、圆弧形等。

组装时，将所述弹性件93的环形簧体931套设于所述固定件91上，然后将所述固定件91的两端分别穿过所述密封阀95的安装环955与所述第一套筒30的安装环38，使所述弹性件93的环形簧体931卡设于所述安装环955与38之间。所述弹性件93的固定端933以弹性受压的方式卡设于所述第二套筒30的安装槽39内，所述活动端935卡设于所述密封阀95的安装槽957内。如此，所述密封阀90即安装于所述第二套筒30的底部。此时，所述弹性件93处于第一受力状态，所述阀瓣95在所述弹性件93的弹性回复力作用下可绕所述固定件91旋转至闭合状态，以封闭所述第二套筒30的第三腔体35。在其它实施方式中，所述圆柱形固定件91的中部可沿径向凸起形成一环形卡止部(未示出)，所述弹性件93可以为两个。组装时，其中一个弹性件93的环形簧体931卡设于所述第一套筒30的安装环38与所述固定件91的卡止部的其中一端之间，另一个弹性件93的环形簧体931卡设于所述阀瓣95的安装环955与所述卡止部的另一端之间。

将所述安装有密封阀90的第二套筒本体31沿轴向插入到所述第一套筒10的第一腔体15内。所述第一套筒10上端的内螺纹110与所述第二套筒30的外螺纹311配合，将所述第一套筒10与所述第二套筒30连接在一起。所述第二套筒30的外沿33抵压于所述第一套筒10的顶端。然后将所述第三套筒50插设于所述第二套筒30的第三腔体35中，通过所述第三套筒50的外螺纹51与所述第二套筒30的内螺纹313的配合将所述第三套筒50固定于所述第二套筒30内。当与油管连接的插管100插入所述第三腔体35中后，所述第三套筒50可完成插管100与所述第二套筒30之间的密封。接着，将所述外密封件70套设于所述第三套筒50的外壁，所述外密封件70底部抵压于所述第二套筒30的外沿33的上端面。安装完成后，所述第一套筒10，第二套筒30，第三套筒50，外密封件70同轴地固定在一起。当所述阀瓣95旋转至完全打开的状态时，所述第二套筒本体31与所述阀瓣95在轴向的长度之和小于所述第一套筒10的第一腔体15的轴向高度，以保证所述阀瓣95可在所述第一腔体15内自由旋转。

图3及图4分别为本发明第一实施例井下封井装置的使用状态图。请同时参阅图3及图4，使用时，所述第一套筒10下端的连接部13根据作业需要与其它井下作业工具(未示出)连接。将所述组装好的井下封井装置置于套管200内，并通过完井工具将所述井下封井装置下入到井下作业的预定位置。通过安装工具使所述第二套筒30顶端的外密封件70膨胀变形，从而封隔油套环空201，实现外部密封。然后将与油管(未示出)连接的插管100下入到所述井下封井装置所在的位置，使所述插管100穿过所述第二套筒30的第三腔体35中并插入所述第一套筒10的第二腔体17中。所述插管100向下运动的过程中，其下端口推动所述密封阀90的阀瓣95，使所述阀瓣95绕所述固定件91旋转，当所述插管100插入到所述第一套筒10的第二腔体17中时，所述阀瓣95完全打开，所述弹性件93处于第二受力状态。此时，所述油管内上下连通，气井正常生产。

当需要封井时，首先在油管内下入桥塞等暂堵工具，暂堵合格后放喷泄压，然后进行起钻作业，拔出所述插管100。当所述插管100从所述第二套筒30的第三腔体35中退出时，所述插管100不再抵压所述密封阀90的阀瓣95。所述阀瓣95在弹性件93的弹性回复力作用下回复至关闭位置，并在阀瓣95上下的压力差作用下迫使阀瓣95的密封面953卡止于所述密封环37的下端口，从而实现封井。

图5及图6为本发明第二实施例井下封井装置的使用状态图。请同时参阅图5及图6，本实施例中的井下封井装置包括第一套筒10，第二套筒30，第三套筒50，密封阀90，及外密封件70’。所述第一套筒10，第二套筒30，第三套筒50，密封阀90的结构及安装方式均与第一实施例相同。其中，所述第一套筒10的下端沿轴向向下延伸形成连接部13，所述外密封件70’套设在所述连接部13的外壁上。

具体地，所述外密封件70’为封隔器，其端部的内表面具有内螺纹。所述连接部13的外表面具有外螺纹131。安装时，所述外密封件70’的内螺纹与所述第一套筒10的连接部13的外螺纹131配合从而将所述外密封件70’与第一套筒10固定在一起。

使用时，将所述井下封井装置置于油套200内，并随同完井工具一同下入到井下作业的预定位置，坐封所述外密封件70’，从而封隔油套环空201，实现外部密封。所述第三套筒50的外部可以根据作业需要与其它井下作业工具连接。所述井下密封装置的其它工作方式与原理均与第一实施例相同，在此不再赘述。

在所述第一及第二实施方式中，所述插管100可根据井下作业的实际情况选择随完井工具一同下入或通过二次回插下入。具体地，当与油管相连的作业工具重量较轻，油管的强度足以承受时，所述插管100可直接插设于所述井下封井装置中跟随完井工具一同下入井下作业的预定位置；当与油管相连的作业工具重量较重，以至于油管的强度不足以承受所有工具的重量时，可先将所述井下封井装置跟随完井工具一同下入井下作业的预定位置，再将所述插管100插入所述井下封井装置。

需要说明的是，本发明井下封井装置中各部件之间可以通过石油行业标准规定的各类常规或特殊螺纹连接、套管冷挤压连接等机械连接方式固定在一起。本发明对此不做限定。

本发明井下封井装置，通过所述第三套筒50及内密封件53实现插管100与第二套筒30之间的内密封，通过所述外密封件70或70’实现油套环空的外密封。使用时，所述井下封井装置可跟随完井工具直接下入到井下作业的预定作业位置，通过所述密封阀90的开启或关闭即可控制气井的连通或密封，从而实现气井不压井井下封井，可以有效地保证井下作业的安全，并保护油气层不受污染。另外，本发明井下封井装置不受井下作业施工类型的限制，将所述井下封井装置下入到需要井下作业的预定位置后，即可针对各种井下作业要求实现封井，有效拓展了气井不压井井下作业的施工范围。

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 (11)

1.一种井下封井装置，其特征在于，包括：第一套筒、第二套筒、密封阀以及内密封件；

所述第二套筒包括第二套筒本体，所述第二套筒本体沿轴向插设在所述第一套筒内，且所述第二套筒与所述第一套筒固定连接；

所述密封阀可旋转地连接在所述第二套筒本体的下端，并可封闭所述第二套筒；

所述内密封件嵌设于所述第二套筒内部。

2.根据权利要求1所述的井下封井装置，其特征在于，所述密封阀包括：阀瓣、弹性件、和固定件；

所述弹性件具有安装孔；

所述阀瓣和所述第二套筒本体的下端均设有安装环；

所述固定件穿设在所述阀瓣的安装环、所述第二套筒本体的下端的安装环以及所述弹性件的安装孔内，将所述阀瓣可旋转地连接在所述第二套筒本体的下端，其中，所述弹性件在所述阀瓣的安装环和所述第二套筒本体的下端的安装环之间。

3.根据权利要求2所述的井下封井装置，其特征在于，所述第二套筒本体的下端内壁设有密封环。

4.根据权利要求3所述的井下封井装置，其特征在于，所述密封环的下端口沿轴向凸伸于所述第二套筒本体的下端之外，所述密封阀封闭所述第二套筒下端口时卡止于所述密封环的下端口。

5.根据权利要求4所述的井下封井装置，其特征在于，所述密封环底缘的内表面形成锥形斜面，所述阀瓣为凸台型，所述阀瓣封闭所述第二套筒下端口时，所述凸台型阀瓣的上端伸入所述第二套筒内，并卡止于所述密封环底缘的锥形斜面上。

6.根据权利要求1所述的井下封井装置，其特征在于，所述第二套筒包括自所述第二套筒本体上端向外延伸形成的外沿，所述外沿抵压在所述第一套筒的上端面上。

7.根据权利要求1所述的井下封井装置，其特征在于，还包括第三套筒，所述第三套筒沿轴向插设在所述第二套筒内，所述内密封件嵌设在所述第三套筒内壁。

8.根据权利要求7所述的井下封井装置，其特征在于，还包括：外密封件；

所述第三套筒的上端沿轴向延伸于所述第二套筒上端之外，所述外密封件套设于所述第三套筒上端延伸于所述第二套筒上端之外部分的外壁上，并抵压于所述第二套筒的上端面。

9.根据权利要求8所述的井下封井装置，其特征在于，所述外密封件为橡胶制成。

10.根据权利要求7所述的井下封井装置，其特征在于，还包括：外密封件；

所述第一套筒下端沿轴向向下延伸形成连接部，所述外密封件安装在所述连接部外壁上。

11.根据权利要求10所述的井下封井装置，其特征在于，所述外密封件为封隔器。