CN107401390A - 一种挤堵封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种挤堵封隔器，属于石油钻探行业固井工具技术领域，包括上接头、外套、滑套、衬套、芯管、皮碗、定位套和下接头；上接头为管状结构；外套为管状结构，其中部管壁径向开有通孔；滑套为筒状倒“凸”字形结构，位于外套内上部，下部径向开有通孔；衬套为管状结构，其内外壁之间轴向开有通孔，位于滑套下部外壁及外套下部内壁之间；芯管为管状结构，通过螺纹与外套下部相连；皮碗为锥筒状结构，套装于芯管外部；下接头为管状结构，其上部外壁设有扶正块；本发明能够有效封隔挤注管柱下部环形空间，防止挤注管柱下端浸入水泥浆中，消除由此带来的施工风险，确保挤注堵漏作业安全顺利进行，广泛适用于各类油气井挤注堵漏作业。

Description

一种挤堵封隔器

技术领域

本发明涉及固井工具技术领域，特别涉及一种挤堵封隔器。

背景技术

在石油钻井过程中，当地层发生漏失时，通常会采用在漏层挤注水泥浆的方式进行堵漏。为了确保水泥浆能够挤入漏失地层，一般会采用关闭井口封井器的方式来密闭环空以传递压力。

由于发生井漏时，井内液面通常会距井口有较大距离，进行挤注水泥浆作业时，上部环空空气会被压缩，由此会导致水泥浆上行并浸没注水泥管柱下部，容易发生水泥浆固住注水泥管柱的严重事故，所以存在较大的施工风险。目前尚无有效封隔注水泥管柱下部环空的专用工具。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种挤堵封隔器，能够有效封隔挤注管柱下部环形空间，防止挤注管柱下端浸入水泥浆中，消除由此带来的施工风险，确保挤注堵漏作业安全顺利进行，充分满足挤注堵漏作业的安全施工要求；广泛适用于各类油气井挤注堵漏作业。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种挤堵封隔器，包括：上接头、外套、滑套、衬套、芯管、皮碗和下接头；

所述上接头、所述外套、所述芯管和下接头依次连接，均为管状结构；

所述外套的中部管壁开有外套通孔；

所述滑套为筒状，包括上部的大径段和下部的小径段，可上下滑动设置于所述外套内上部；所述滑套的上端开口，下端封闭；所述滑套的下部筒壁开有滑套通孔；

所述衬套为管状结构，位于所述滑套下部的小径段和所述外套下部内壁之间；所述衬套的内外壁之间沿轴向开有衬套通孔；

所述皮碗为开口向下的锥筒状结构，套装于所述芯管外部。

优选的，所述滑套上部大径段的外壁设置有同所述外套内壁配合的第一密封结构。

优选的，所述第一密封结构为开设在所述滑套上部外壁的密封槽及装配在其内的上密封圈。

优选的，所述滑套下部小径段的外壁设置有同所述衬套内壁配合的第二密封结构。

优选的，所述第二密封结构为开设在所述滑套通孔上下两侧的多道密封槽及装配在其内的下密封圈。

优选的，所述芯管的上部设有凸台，所述皮碗的上端抵在所述凸台的下端面。

优选的，所述皮碗内部设有刚性皮碗骨架结构。

优选的，还包括管状结构的定位套，设置于所述芯管外壁及所述皮碗内壁之间。

优选的，所述皮碗的数量为多个，所述定位套的数量为与之一一对应的多个。

优选的，所述下接头的外壁设有扶正块，且多个所述扶正块沿周向均匀分布。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的挤堵封隔器，在使用时将上接头通过连接于挤注管柱下端，然后下入上层套管内；当该挤堵封隔器在套管内下行进入井内液面以下时，滑套下部的滑套通孔因位于衬套中心通孔中部而处于关闭状态，而衬套上的轴向衬套通孔及外套中部的外套通孔均处于打开状态，皮碗下面的下部环空中的液体可由下接头中心进入芯管内，然后依次经过衬套通孔、外套通孔进入皮碗上面的上部环空，而不会通过滑套通孔进入挤注管柱内部，由此可防止液体由挤注管柱返出井口造成施工不便；

当挤注管柱在套管内下放到位进行挤注作业时，挤注液体在管柱内推动滑套下行，直到其下部的滑套通孔移出衬套中心孔，此时滑套上部外壁正好位于外套中部的外套通孔处，由此可将外套通孔关闭，挤注液体只能经由滑套通孔下行进入套管内部；由于皮碗开口向下，所以具有向上单向密封作用，因此其下部环空内的液体不能进入其上部空间，只能继续下行进入漏失地层，从而可防止挤注液体浸没挤注管柱而造成的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的挤堵封隔器的内部结构示意图；

图2为本发明实施例提供的滑套的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的衬套的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的皮碗的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的挤堵封隔器的作业前工作状态图；

图6为本发明实施例提供的挤堵封隔器的作业中工作状态图。

其中，1-上接头；2-外套，21-外套通孔；3-滑套，31-上密封圈，32-滑套通孔，33-下密封圈；4-衬套，41-衬套通孔；5-芯管；6-皮碗，61-皮碗骨架；7-定位套；8-下接头，81-扶正块；9-套管，91-上部环空，92-下部环空。

具体实施方式

本发明公开了一种挤堵封隔器，能够有效封隔挤注管柱下部环形空间，防止挤注管柱下端浸入水泥浆中，消除由此带来的施工风险，确保挤注堵漏作业安全顺利进行，充分满足挤注堵漏作业的安全施工要求；广泛适用于各类油气井挤注堵漏作业。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

本发明实施例提供的挤堵封隔器，其核心改进点在于，包括：上接头1、外套2、滑套3、衬套4、芯管5、皮碗6和下接头8，其结构如图1所示；

上接头1、外套2、芯管5和下接头8依次连接，均为中空的管状结构，用于供挤注液体通过；上述部件之间的连接可以具体采用螺纹方式；

外套2的中部管壁开有外套通孔21，贯穿其内外侧壁；

如图2所示，滑套3为筒状，包括上部的大径段和下部的小径段，可上下滑动设置于外套2内上部；滑套3的上端开口，下端封闭；滑套3的下部筒壁开有滑套通孔32，贯穿其内外侧壁；

衬套4为管状结构，位于滑套3下部的小径段和外套2下部内壁之间；衬套4的内外壁之间沿轴向开有衬套通孔41，其结构可以参照图3所示；

皮碗6为开口向下的锥筒状结构，套装于芯管5外部。

如图5所示，使用该发明时，将上接头1通过螺纹连接于挤注管柱下端，然后下入上层套管9内；当本发明在套管9内下行进入井内液面以下时，滑套3下部的滑套通孔32因位于衬套4中心通孔中部而处于关闭状态(作业前位置)，而衬套4上的轴向衬套通孔41及外套2中部的外套通孔21均处于打开状态，皮碗6下面的下部形空92中的液体可由下接头8中心进入芯管5内，然后依次经过衬套4上的轴向衬套通孔41、外套2中部的外套通孔21进入皮碗6上面的上部环空91，而不会通过滑套3上的滑套通孔32进入挤注管柱内部，由此可防止液体由挤注管柱返出井口造成施工不便；

如图6所示，当挤注管柱在套管9内下放到位进行挤注作业时，挤注液体在管柱内推动滑套3下行，直到其下部的滑套通孔32移出衬套4中心孔，此时滑套3上部外壁正好位于外套2中部的外套通孔21处，由此可将外套2中部的外套通孔21关闭(作业中状态)，挤注液体只能经由滑套3下部的滑套通孔32下行进入套管9内部；由于皮碗6开口向下，所以具有向上单向密封作用，因此其下部环空92内的液体不能进入其上部空间91，只能继续下行进入漏失地层，从而可防止挤注液体浸没挤注管柱而造成的风险。

与现有技术相比，本发明有益效果是：能够有效封隔挤注管柱下部环形空间，防止挤注管柱下端浸入水泥浆中，消除由此带来的施工风险，确保挤注堵漏作业安全顺利进行，充分满足挤注堵漏作业的安全施工要求；广泛适用于各类油气井挤注堵漏作业。

滑套3可上下滑动设置于外套2内上部，其作业前状态的位置保持可以通过限位机构实现，比如限位块或者弹性回复装置(弹簧)；在作业时挤注液体在管柱内推动滑套3下行，突破上述限位机构的限制，即可实现切换。

外套2中部外套通孔21的关闭，可以通过外套2内壁和滑套3上部大径段外壁两者的尺寸型面配合实现。进一步的，滑套3上部大径段的外壁设置有同外套2内壁配合的第一密封结构，以提高上述关闭效果，完全阻断此处的液体流通，确保挤注液体能够按照预定路线流动。

在本方案提供的具体实施例中，第一密封结构为开设在滑套3上部外壁的密封槽及装配在其内的上密封圈31。其结构可以参照图2所示，滑套3上部外壁设有4-6道密封槽，槽内容纳上密封圈31；作为优选，在滑套3上部的靠近顶端和靠近底端的位置均设置有上述密封槽及上密封圈31，从而实现对外套通孔21的上、下两侧均进行密封的效果，如图6所示。

滑套3下部滑套通孔32的关闭，可以通过衬套4内壁和滑套3下部小径段外壁两者的尺寸型面配合实现。进一步的，滑套3下部小径段的外壁设置有同衬套4内壁配合的第二密封结构，以提高上述关闭效果，完全阻断此处的液体流通，确保挤注液体能够按照预定路线流动。

在本方案提供的具体实施例中，第二密封结构为开设在滑套通孔32上下两侧的多道密封槽及装配在其内的下密封圈33。其结构可以参照图2所示，滑套3下部滑套通孔32上下两侧外壁设有2-4道密封槽，槽内容纳下密封圈33，从而实现对滑套通孔32的上、下两侧均进行密封的效果，如图5所示。

作为优选，滑套3上部的大径段为直筒结构，其外径等于外套2的内径；滑套3下部的小径段为直筒结构，其外径等于衬套4的内径；大径段和小径段之间通过沿径向的台阶结构过渡。衬套4的外径等于外套2的内径。

在本方案提供的具体实施例中，外套2中部管壁外套通孔21为沿径向，数量为4-12个，且周向均匀分布。滑套3下部筒壁滑套通孔32为沿径向，数量为4-8个，且周向均匀分布。衬套4内外壁之间轴向衬套通孔41的数量为4-8个，腰型，且周向均匀分布。当然，本领域技术人员能够实际流量需求调整上述各孔的形状、大小、数量和排布方式等，在此不再赘述。

为了进一步优化上述的技术方案，芯管5的上部设有凸台，皮碗6的上端抵在凸台的下端面，通过上述结构的配合起到精确轴向定位的作用。

作为优选，皮碗6内部设有刚性皮碗骨架61结构，其结构可以参照图4所示，以提高强度，同时还可以起到定位装配的作用。

本发明实施例提供的挤堵封隔器，还包括管状结构的定位套7，设置于芯管5外壁及皮碗6内壁之间，用于实现两者的可靠连接和精确定位。具体的，定位套7的上下两端分别通过芯管5上部凸台和下接头8限位。当施工完毕后提出挤注管柱时，定位套7可在下接头8的支撑下将皮碗6可靠定位，确保其在套管9内顺利上行；由于皮碗6具有向上单向密封作用，所以其上部环空91中的液体可绕过其下行进入下部环空92，从而可防止提出管柱时将套管9内的液体带出井口造成污染。

为了进一步优化上述的技术方案，皮碗6的数量为多个，沿轴向依次设置，定位套7的数量为与之一一对应的多个。其结构可以参照图1、图5和图6所示，皮碗6及定位套7的数量相同，且均为1-3个。

作为优选，下接头8的外壁设有向外凸起的扶正块81，且多个(本实施例中为4-8个)扶正块81沿周向均匀分布。在下入过程中，下接头8上的扶正块81起到扶正作用，确保皮碗6能够与套管9内壁均匀接触。

综上所述，本发明实施例提供了一种挤堵封隔器，包括上接头1、外套2、滑套3、衬套4、芯管5、皮碗6、定位套7和下接头8；所述上接头1为管状结构，两端设有连接螺纹；所述外套2为管状结构，两端设有连接螺纹，其中部管壁径向开有外套通孔21，其上部通过螺纹与上接头1下部相连；所述滑套3为筒状倒“凸”字形结构，位于外套2内上部，其上端开口，下端封闭，下部筒壁径向开有滑套通孔32；所述衬套4为管状结构，其内外壁之间轴向开有衬套通孔41，位于滑套3下部外壁及外套2下部内壁之间；所述芯管5为管状结构，其上部设有凸台，两端设有连接螺纹，上部通过螺纹与外套2下部相连；所述皮碗6为锥筒状结构，套装与芯管5外部，其上端定位于芯管5上部的凸台下端面；所述定位套7为管状结构，位于芯管5外壁及皮碗6内壁之间；所述下接头8为管状结构，两端设有连接螺纹，位于芯管5下端并通过螺纹与其相连，其上部外壁设有扶正块81。

本发明能够有效封隔挤注管柱下部环形空间，防止挤注管柱下端浸入水泥浆中，消除由此带来的施工风险，确保挤注堵漏作业安全顺利进行，广泛适用于各类油气井挤注堵漏作业。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种挤堵封隔器，其特征在于，包括：上接头(1)、外套(2)、滑套(3)、衬套(4)、芯管(5)、皮碗(6)和下接头(8)；

所述上接头(1)、所述外套(2)、所述芯管(5)和下接头(8)依次连接，均为管状结构；

所述外套(2)的中部管壁开有外套通孔(21)；

所述滑套(3)为筒状，包括上部的大径段和下部的小径段，可上下滑动设置于所述外套(2)内上部；所述滑套(3)的上端开口，下端封闭；所述滑套(3)的下部筒壁开有滑套通孔(32)；

所述衬套(4)为管状结构，位于所述滑套(3)下部的小径段和所述外套(2)下部内壁之间；所述衬套(4)的内外壁之间沿轴向开有衬套通孔(41)；

所述皮碗(6)为开口向下的锥筒状结构，套装于所述芯管(5)外部。

2.根据权利要求1所述的挤堵封隔器，其特征在于，所述滑套(3)上部大径段的外壁设置有同所述外套(2)内壁配合的第一密封结构。

3.根据权利要求2所述的挤堵封隔器，其特征在于，所述第一密封结构为开设在所述滑套(3)上部外壁的密封槽及装配在其内的上密封圈(31)。

4.根据权利要求1所述的挤堵封隔器，其特征在于，所述滑套(3)下部小径段的外壁设置有同所述衬套(4)内壁配合的第二密封结构。

5.根据权利要求4所述的挤堵封隔器，其特征在于，所述第二密封结构为开设在所述滑套通孔(32)上下两侧的多道密封槽及装配在其内的下密封圈(33)。

6.根据权利要求1所述的挤堵封隔器，其特征在于，所述芯管(5)的上部设有凸台，所述皮碗(6)的上端抵在所述凸台的下端面。

7.根据权利要求1所述的挤堵封隔器，其特征在于，所述皮碗(6)内部设有刚性皮碗骨架(61)结构。

8.根据权利要求1所述的挤堵封隔器，其特征在于，还包括管状结构的定位套(7)，设置于所述芯管(5)外壁及所述皮碗(6)内壁之间。

9.根据权利要求8所述的挤堵封隔器，其特征在于，所述皮碗(6)的数量为多个，所述定位套(7)的数量为与之一一对应的多个。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的挤堵封隔器，其特征在于，所述下接头(8)的外壁设有扶正块(81)，且多个所述扶正块(81)沿周向均匀分布。