CN108825166A - 一种新型注水封隔器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型注水封隔器,包括上接头与下接头,所述上接头与下接头之间设置有内芯轴,所述内芯轴外侧套设有胶筒芯轴,所述胶筒芯轴一端通过螺纹与上接头连接,所述胶筒芯轴从上向下依次设置有胶筒密封机构、锁紧机构、双向卡瓦锚定机构以及解封机构。本发明通过设置的第二传压孔和解封机构,实现了复合管封隔器打压解封的目的,解决了复合管的抗拉抗弯抗扭性能远远不及钢管而使封隔器无法通过旋转管柱或下放管柱解封的问题,设置的第一传压孔、锁紧机构和双向卡瓦锚定机构实现了封隔器的打压坐封,设置的双向卡瓦及复位弹簧进一步提高了封隔器坐封后的锚定效果,对于安全文明生产、保护环境具有非常重要的意义。

Description

一种新型注水封隔器
技术领域
本发明属于油田注水设备技术领域,具体涉及一种新型注水封隔器。
背景技术
随着油田开采的时间延长,油藏自身的压力已经很难使原油从地层中流出,这就需要在油藏附近打出很多注水井,通过专门的注水井将水注入油藏,保持或恢复油层压力,使油藏有较强的驱动力,以提高油藏的开采速度和采收率。
注水封隔器通常连接在油管下方,是为了给油套环空提供一个隔离的手段,以保证向特定的目的层进行注水,并且可以保证安全文明生产,不污染环境。
目前,常规的注水井是采用刚性油管下方连接一种常规的封隔器。随着注水时间的加长(一般为几年到几十年时间),井下的各种介质会对油管造成很大的腐蚀,一般来说两三年时间油管的腐蚀就很严重,必须更换一套新的油管,因而导致开采成本大大提高。长庆油田联合国内有关厂家,研发出了一种新型复合材料注水管,新型复合材料注水管具有较好的强度和卓越的耐腐蚀性能,可以在井下连续工作二三十年不用更换。
已有的封隔器技术在与复合材料注水管配合使用中存在以下问题:
1、常规压缩式封隔器的坐封方法一般都是采用下放管柱、旋转管柱或管柱内加压的方式,而由于复合材料的抗拉、抗弯、抗扭性能比钢制油管差了很多,因此,我们不能采取下放管柱和旋转管柱的坐封方式,只能采取从管柱内加压的方式使得封隔器坐封;
2、常规压缩式封隔器的解封方法都是采用上提管柱或者旋转管柱的方式,而由于目前我们采用的复合材料特性,以上的解封方式都不适合。
发明内容
本发明解决了现有技术的不足,提供一种可以通过打压坐封、打压解封的新型注水封隔器,通过落在球座上的钢球节流,即可采用管柱内打压的方式实现封隔器坐封或者解封。
本发明所采用的技术方案是:一种新型注水封隔器,包括上接头与下接头,所述上接头与下接头之间设置有内芯轴,所述内芯轴外侧套设有胶筒芯轴,所述胶筒芯轴一端通过螺纹与上接头连接,所述胶筒芯轴上从上向下依次套设有胶筒密封机构、锁紧机构、双向卡瓦锚定机构以及解封机构,所述解封机构包括带有凹槽的解封活塞与锁块,所述带有凹槽的解封活塞设置于内芯轴与胶筒芯轴之间的空腔内,所述锁块环设于胶筒芯轴上,且所述锁块与带有凹槽的解封活塞正对,所述带有凹槽的解封活塞下端设置有解封剪销,且所述解封剪销固定于所述胶筒芯轴上。
优选的,所述双向卡瓦锚定机构从上向下依次是上锥体、双向卡瓦与下锥体,所述上锥体、下锥体均套设于胶筒芯轴上,所述上锥体一端与锁紧机构相抵,其另一端楔入双向卡瓦下端,所述下锥体一端楔入双向卡瓦下端,其另一端穿在内芯轴上,所述上锥体、下锥体与双向卡瓦外套设有卡瓦外筒,所述卡瓦外筒上沿圆周方向均布有若干卡瓦孔,所述双向卡瓦设置于所述卡瓦孔内。
优选的,所述锁紧机构包括锁紧芯轴与锁紧外筒,所述锁紧芯轴与锁紧外筒均套设于胶筒芯轴上,所述锁紧外筒上端与胶筒座相抵,所述锁紧芯轴外壁上设置有螺纹与胶筒座连接,其另一端与锁紧外筒相抵,且所述锁紧外筒与锁紧芯轴之间设置有第一环形空间,所述锁紧外筒与锁紧芯轴之间设置有锁紧环,所述锁紧环外圆上有螺纹与锁紧外筒连接,所述锁紧外筒与锁紧芯轴之间设置有空隙。
优选的,所述胶筒密封机构包括胶筒、两个胶桶之间的隔圈、第一胶桶座以及第二胶筒座,所述第二胶筒座下端内孔设置有凸台。
优选的,所述双向卡瓦横截面为船型结构,其中心设置有凹槽,所述凹槽内设置有复位弹簧,所述复位弹簧一端与凹槽底部相抵,其另一端设置于卡瓦外筒内壁上。
优选的,所述胶筒密封机构由1~3个胶筒组成。
优选的,所述内芯轴与胶筒芯轴上设置有连通的第一传压孔,所述第一传压孔与第一环形空间相连通,所述内芯轴外表面与胶筒芯轴内表面之间设置有第二传压孔并与解封活塞内的空间连通。
进一步优选的,所述内芯轴与上接头和下接头通过螺纹连接。
再进一步优选的,所述内芯轴为台阶型结构。
更进一步优选的,所述下锥体通过锁块固定。
相较于现有技术,本发明具有的有益效果:本发明通过设置的第二传压孔和解封机构,实现了复合管封隔器打压解封的目的,解决了复合管的抗拉抗弯抗扭性能远远不及钢管而使封隔器无法通过旋转管柱或下放管柱解封的问题,设置的第一传压孔、锁紧机构和双向卡瓦锚定机构实现了封隔器的打压坐封,设置的双向卡瓦及复位弹簧进一步提高了封隔器坐封后的稳定性,对于安全文明生产、保护环境具有非常重要的意义。
附图说明
图1是本发明结构示意图;
图2是本发明解封机构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种新型注水封隔器,参阅图1、图2,包括上接头1与下接头7,所述上接头1与下接头7之间设置有内芯轴2,所述内芯轴2外侧套设有胶筒芯轴34,所述胶筒芯轴34一端通过螺纹与上接头1连接,所述胶筒芯轴34上从上向下依次套设有胶筒密封机构3、锁紧机构4、双向卡瓦锚定机构5以及解封机构6,所述解封机构6包括带有凹槽的解封活塞61与锁块62,所述带有凹槽的解封活塞61设置于内芯轴2与胶筒芯轴34之间的空腔内,所述锁块62环设于胶筒芯轴34上,且所述锁块62与带有凹槽的解封活塞61正对,所述带有凹槽的解封活塞61下端设置有解封剪销63,且所述解封剪销63固定于所述胶筒芯轴34上。所述解封活塞61上设置的凹槽就是为了在解封过程中解封活塞下移时使得锁定下卡瓦锥体的锁块的容纳槽。
所述双向卡瓦锚定机构5从上向下依次是上锥体51、双向卡瓦53与下锥体55,所述上锥体51、下锥体55均套设于胶筒芯轴34上,所述上锥体51一端与锁紧机构4相抵,其另一端楔入双向卡瓦53下端,所述下锥体55一端楔入双向卡瓦53下端,其另一端穿设在内芯轴2上,所述上锥体51、下锥体55与双向卡瓦53外套设有卡瓦外筒52,所述卡瓦外筒52上沿圆周方向均布有若干卡瓦孔,所述双向卡瓦53设置于所述卡瓦孔内。
所述锁紧机构4包括锁紧芯轴42与锁紧外筒43,所述锁紧芯轴42与锁紧外筒43均套设于胶筒芯轴34上,所述锁紧外筒43上端与胶筒座35相抵,所述锁紧芯轴42外壁上设置有螺纹与胶筒座35连接,其另一端与锁紧外筒43相抵,且所述锁紧外筒43与锁紧芯轴42之间设置有第一环形空间,所述锁紧外筒43与锁紧芯轴42之间设置有锁紧环41,所述锁紧环41外圆上有螺纹与锁紧外筒43连接,所述锁紧外筒43与锁紧芯轴42之间设置有空隙,该空隙即为在螺纹高度方向上具有能够容纳锁紧环41内部锁紧齿高度的腔体。
所述胶筒密封机构3包括胶筒32、两个胶桶之间的隔圈33、第一胶桶座31以及第二胶筒座35,所述第二胶筒座35下端内孔设置有凸台。
为了方便双向卡瓦机构的固定与解封,参与图1及图2,所述双向卡瓦53横截面为船型结构,其中心设置有凹槽,所述凹槽内设置有复位弹簧54,所述复位弹簧54一端与凹槽底部相抵,其另一端设置于卡瓦外筒52内壁上。
为了该注水封隔器具有更好的密封效果。参阅图1,所述胶筒密封机构3由1~3个胶筒32组成。这样就能够使得锁紧芯轴42在上移压缩胶筒过程中锁紧芯轴42上的环状锯齿能够撑开锁紧环41而从锁紧环42中穿过,而当没有向上的作用力时,锁紧环42又能依靠其自身的弹性抱紧在锁紧芯轴41上,特殊设计的锁紧环42、锁紧芯轴41以及锁紧外筒43结构能够保证锁紧芯轴42穿过锁紧环41向上移动,反之则不能。
为了保证该注水封隔器的坐封压力和解封压力能够传递到相应机构上,参阅图1,所述内芯轴2与胶筒芯轴34上设置有连通的第一传压孔44,所述第一传压孔44与第一环形空间相连通,所述内芯轴2外表面与胶筒芯轴34内表面之间设置有第二传压孔并与解封活塞61内的空间连通。
所述内芯轴2与上接头1和下接头7通过螺纹连接。
为了方便解封机构的安装,参阅图1及图2,所述内芯轴2为台阶型结构。
所述下锥体55通过锁块62固定。
坐封原理是:封隔器下井时在其下方连接一个打压球座,下到预定层段后通过从管柱内投球、钢球落在球座上节流,然后通过管柱内打压的方式可以使得封隔器坐封。具体过程是:压力先推动双向卡瓦锚定机构5中的上锥体51下行先使双向卡瓦53张开后锚定在套管内壁上,另一侧压力推动锁紧芯轴42上行压缩胶筒32涨大密封套管,而安装于锁紧外筒43和锁紧芯轴42之间的锁紧环41会将张开后的双向卡瓦53和胶筒32锁定在坐封位置,保证封隔器可靠工作。
解封原理是:通过从管柱内投球、钢球落在球座上节流,然后通过管柱内打压的方式可以使得封隔器解封。具体过程是:压力先推动液压解封机构中的解封活塞61下行剪断解封剪销63,从而使安装在胶筒芯轴34上的锁块62下落至解封活塞61的凹槽里,下锥体失去锁块62的约束后就可以下落先使得双向卡瓦53解封,然后双向卡瓦53上方的上锥体51、锁紧外筒43和锁紧芯轴42依次下行从而使胶筒32解封。
本发明复合管注水封隔器,采用的是从管柱内投球打压的坐封方式和从管柱内投球打压的解封方式。管柱内的压力通过内芯轴2和胶筒芯轴34上的传压孔,先向下通过锁紧外筒43和上锥体51推动双向卡瓦53张开锚定到套管上,这时,反向的压力通过推动锁紧芯轴42上行从而使胶筒32压缩,压缩后的胶筒32由于外径涨大从而就能密封油管和套管的环形空间。管柱内的压力加到设定的坐封压力值时,可以保证卡瓦53能够安全的锚定到套管内壁上、胶筒32能够可靠的密封油套环空。当作业完成需要对封隔器进行解封时,从管柱内投入钢球至球座上,从管柱内加压至设定好的解封压力值,这个设定好的解封压力值比坐封压力值高出5-10MPa,其目的就是为了保证在封隔器坐封过程中解封机构不会工作。
上述实施例,只是本发明的较佳实施例,并非用来限制本发明的实施范围,故凡以本发明权利要求所述内容所做的等同变化,均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种新型注水封隔器,包括上接头(1)与下接头(7),所述上接头(1)与下接头(7)之间设置有内芯轴(2),所述内芯轴(2)外侧套设有胶筒芯轴(34),所述胶筒芯轴(34)一端通过螺纹与上接头(1)连接,所述胶筒芯轴(34)上从上向下依次套设有胶筒密封机构(3)、锁紧机构(4)、双向卡瓦锚定机构(5)以及解封机构(6),其特征在于,所述解封机构(6)包括带有凹槽的解封活塞(61)与锁块(62),所述带有凹槽的解封活塞(61)设置于内芯轴(2)与胶筒芯轴(34)之间的空腔内,所述锁块(62)环设于胶筒芯轴(34)上,且所述锁块(62)与带有凹槽的解封活塞(61)正对,所述带有凹槽的解封活塞(61)下端设置有解封剪销(63),且所述解封剪销(63)固定于所述胶筒芯轴(34)上。
2.据权利要求1所述的一种新型注水封隔器,其特征在于,所述双向卡瓦锚定机构(5)从上向下依次是上锥体(51)、双向卡瓦(53)与下锥体(55),所述上锥体(51)、下锥体(55)均套设于胶筒芯轴(34)上,所述上锥体(51)一端与锁紧机构(4)相抵,其另一端楔入双向卡瓦(53)下端,所述下锥体(55)一端楔入双向卡瓦(53)下端,其另一端穿在内芯轴(2)上,所述上锥体(51)、下锥体(55)与双向卡瓦(53)外套设有卡瓦外筒(52),所述卡瓦外筒(52)上沿圆周方向均布有若干卡瓦孔,所述双向卡瓦(53)设置于所述卡瓦孔内。
3.据权利要求2所述的一种新型注水封隔器,其特征在于,所述锁紧机构(4)包括锁紧芯轴(42)与锁紧外筒(43),所述锁紧芯轴(42)与锁紧外筒(43)均套设于胶筒芯轴(34)上,所述锁紧外筒(43)上端与胶筒座(35)相抵,所述锁紧芯轴(42)外壁上设置有螺纹与胶筒座(35)连接,其另一端与锁紧外筒(43)相抵,且所述锁紧外筒(43)与锁紧芯轴(42)之间设置有第一环形空间,所述锁紧外筒(43)与锁紧芯轴(42)之间设置有锁紧环(41),所述锁紧环(41)外圆上有螺纹与锁紧外筒(43)连接,所述锁紧外筒(43)与锁紧芯轴(42)之间设置有空隙。
4.据权利要求3所述的一种新型注水封隔器,其特征在于,所述胶筒密封机构(3)包括胶筒(32)、两个胶桶之间的隔圈(33)、第一胶桶座(31)以及第二胶筒座(35),所述第二胶筒座(35)下端内孔设置有凸台。
5.据权利要求4所述的一种新型注水封隔器,其特征在于,所述双向卡瓦(53)横截面为船型结构,其中心设置有凹槽,所述凹槽内设置有复位弹簧(54),所述复位弹簧(54)一端与凹槽底部相抵,其另一端设置于卡瓦外筒(52)内壁上。
6.根据权利要求5所述的一种新型注水封隔器,其特征在于,所述胶筒密封机构(3)由1~3个胶筒(32)组成。
7.根据权利要求6所述的一种新型注水封隔器,其特征在于,所述内芯轴(2)与胶筒芯轴(34)上设置有连通的第一传压孔(44),所述第一传压孔(44)与第一环形空间相连通,所述内芯轴(2)外表面与胶筒芯轴(34)内表面之间设置有第二传压孔并与解封活塞(61)内的空间连通。
8.根据权利要求7所述的一种新型注水封隔器,其特征在于,所述内芯轴(2)与上接头(1)和下接头(7)通过螺纹连接。
9.根据权利要求8所述的一种新型注水封隔器,其特征在于,所述内芯轴(2)为台阶型结构。
10.根据权利要求9所述的一种新型注水封隔器,其特征在于,所述下锥体(55)与胶筒芯轴(34)通过锁块(62)固定。
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