CN109372464A - 封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封隔器，其涉及油气开发技术领域，包括：沿轴线延伸的本体、胶筒机构、活塞轴、缸套轴、缸套外筒、止退件、固定套；本体的侧壁上套设有能沿径向膨胀的胶筒机构、活塞轴、缸套轴、缸套外筒、固定套，本体的侧壁上开设有贯穿孔，缸套外筒套设在活塞轴、缸套轴外，贯穿孔位于活塞轴与缸套轴之间，活塞轴与缸套外筒相固定连接，止退件位于缸套轴和缸套外筒之间，止退件与缸套外筒之间相固定连接，缸套轴的外侧壁上具有齿尖朝上的齿，止退件的内侧壁具有齿尖朝下的齿，固定套固定在本体上以抵住缸套外筒和缸套轴。本申请能够解决现有封隔器结构复杂、加工成本高、操作工艺复杂和坐封可靠性差等问题中的至少一个问题。

Description

封隔器

技术领域

本发明涉及油气开发技术领域，特别涉及一种封隔器。

背景技术

随着油气资源开发的不断深入，油气资源的开发难度也在不断加大，因此对油气资源开发技术的要求也越来越严格。在油气资源勘探开发中，一个不可缺少的步骤就是固井作业以及后续增产中需要进行的相关完井技术措施，如压裂改造、堵水调剖、控水采油等。在上述列举的这些技术环节中，一种不可缺少的核心井下工具就是封隔器。通过封隔器的有效封隔作用可以保证上述技术措施的有效实施。然而，现有使用的封隔器在实际使用中存在以下不足：坐封可靠性差、结构复杂、部件繁琐、加工成本高等等，现场操作性工艺复杂。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种封隔器，其至少能够解决上述现有技术不足中的一种。

本发明实施例的具体技术方案是：

一种封隔器，所述封隔器包括：

沿轴线延伸的本体、胶筒机构、活塞轴、缸套轴、缸套外筒、止退件、固定套；所述本体的侧壁上套设有能沿径向膨胀的所述胶筒机构、所述活塞轴、所述缸套轴、所述缸套外筒、所述固定套，所述本体的侧壁上开设有贯穿孔，所述胶筒机构、所述活塞轴、所述缸套轴由上向下依次排列，所述缸套外筒套设在所述活塞轴、所述缸套轴外，所述贯穿孔位于所述活塞轴与所述缸套轴之间，所述活塞轴与所述缸套外筒相固定连接，所述活塞轴与所述缸套外筒能向上进行滑动，所述止退件位于所述缸套轴和所述缸套外筒之间，所述止退件与所述缸套外筒之间相固定连接，所述缸套轴的外侧壁上具有齿尖朝上的齿，所述止退件的内侧壁具有齿尖朝下的齿，所述固定套固定在所述本体上以抵住所述缸套外筒和所述缸套轴。

优选地，所述胶筒机构包括第一胶筒骨架、第二胶筒骨架、位于所述第一胶筒骨架和所述第二胶筒骨架之间的胶筒、设置在所述胶筒内侧壁上的衬环，所述第一胶筒骨架具有第一台阶部，所述胶筒的上端具有与所述第一台阶部相配合的第二台阶部，所述第二胶筒骨架具有第三台阶部，所述胶筒的下端具有与所述第二台阶部相配合的第四台阶部，所述胶筒与所述第一胶筒骨架、所述第二胶筒骨架硫化在一起。

优选地，所述活塞轴的外侧壁开设有外螺纹，所述缸套外筒的上端的内侧壁开设有内螺纹，所述活塞轴的外螺纹与所述缸套外筒的内螺纹相连接以实现固定。

优选地，所述缸套轴的外侧壁上具有第一卡合部，所述缸套外筒的内侧壁上具有能与所述第一卡合部相抵的第二卡合部。

优选地，所述缸套外筒的内侧壁上开设有内螺纹，所述止退件的外侧壁上开设有外螺纹，所述缸套外筒的内螺纹与所述止退件的外螺纹相连接以实现固定。

优选地，所述本体的外侧壁上开设有安装槽，所述安装槽中设置有固定环，所述固定环抵住所述缸套轴的下端。

优选地，所述固定套与所述缸套外筒之间通过剪切销钉相连接。

优选地，所述缸套外筒与所述缸套轴之间具有环形空间，所述环形空间位于所述第一卡合部与所述第二卡合部之间，所述缸套外筒上开设有与所述环形空间相连通的通孔。

优选地，所述固定套与所述本体之间通过紧钉相连接。

优选地，所述第一胶筒骨架的上端呈锥形，所述第二胶筒骨架的下端呈锥形，所述本体的侧壁上具有锥形部，所述活塞轴的上端呈锥形，所述本体的锥形部与所述第一胶筒骨架之间设置有第一环机构，所述第一环机构的上下端均呈锥形，所述第二胶筒骨架与所述活塞轴之间设置有第二环机构，所述第二环机构的上下端均呈锥形。

本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

本申请中的封隔器结构合理紧凑，使用方便，通过本体、胶筒机构、活塞轴、缸套轴、缸套外筒、止退件和固定套的配合使用能够使本封隔器坐封在裸眼井井壁上并封隔地层，从而实现分层分段压裂、储层改造的目的，具有安全可靠和省力的特点；该封隔器的零件简单，致使其加工成本较低，坐封操作方便能够提高工作效率；同时该封隔器能够实现永久封隔的目的。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明实施例中封隔器的结构示意图。

图2为图1中A-A处的横截面示意图。

图3为图1中B-B处的横截面示意图。

以上附图的附图标记：

1、本体；11、贯穿孔；12、安装槽；2、胶筒机构；21、第一胶筒骨架；211、第一台阶部；22、第二胶筒骨架；221、第三台阶部；23、胶筒；231、第二台阶部；232、第四台阶部；24、衬环；3、活塞轴；4、缸套轴；41、第一卡合部；5、缸套外筒；51、第二卡合部；52、环形空间；53、通孔；6、止退件；7、固定套；8、固定环；9、剪切销钉；10、紧钉；20、第一环机构；201、第一上半环；2011、第五台阶部；202、第一下半环；2021、第六台阶部；30、第二环机构；301、第二上半环；3011、第七台阶部；302、第二下半环；3021、第八台阶部；40、密封圈。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了能够解决现有封隔器结构复杂、加工成本高、操作工艺复杂和坐封可靠性差等问题中至少一个问题，在本申请中提出了一种封隔器，图1为本发明实施例中封隔器的结构示意图，如图1所示，该封隔器可以包括：沿轴线延伸的本体1、胶筒机构2、活塞轴3、缸套轴4、缸套外筒5、止退件6、固定套7；本体1的侧壁上套设有能沿径向膨胀的胶筒机构2、活塞轴3、缸套轴4、缸套外筒5、固定套7，本体1的侧壁上开设有贯穿孔11，胶筒机构2、活塞轴3、缸套轴4由上向下依次排列，缸套外筒5套设在活塞轴3、缸套轴4外，贯穿孔11位于活塞轴3与缸套轴4之间，活塞轴3与缸套外筒5相固定连接，活塞轴3与缸套外筒5能向上进行滑动，止退件6位于缸套轴4和缸套外筒5之间，止退件6与缸套外筒5之间相固定连接，缸套轴4的外侧壁上具有齿尖朝上的齿，止退件6的内侧壁具有齿尖朝下的齿，固定套7固定在本体1上以抵住缸套外筒5和缸套轴4。

本申请中的封隔器结构合理紧凑，使用方便，通过本体1、胶筒机构2、活塞轴3、缸套轴4、缸套外筒5、止退件6和固定套7的配合使用能够使本封隔器坐封在裸眼井井壁上并封隔地层，从而实现分层分段压裂、储层改造的目的，具有安全可靠和省力的特点；该封隔器的零件简单，致使其加工成本较低，坐封操作方便能够提高工作效率。

如图1所示，本体1沿其轴线延伸，本体1大致呈圆管状。该本体1的侧壁上开设有贯穿孔11，该贯穿孔11位于缸套轴4和活塞轴3之间的连接处。当后续进行坐封操作时，本体1中的高压流体能够通过该贯穿孔11进入至活塞轴3的下方，进而推动活塞轴3向上移动。

如图1所示，本体1的侧壁上套设有能沿径向膨胀的胶筒机构2，该胶筒机构2在轴向压力的挤压下能够沿径向膨胀，从而实现封隔的目的。在一种可行的实施方式中，胶筒机构2可以包括第一胶筒骨架21、第二胶筒骨架22、位于第一胶筒骨架21和第二胶筒骨架22之间的胶筒23、设置在胶筒23内侧壁上的衬环24。第一胶筒骨架21具有第一台阶部211，胶筒23的上端具有与第一台阶部211相配合的第二台阶部231，如此，第一胶筒骨架21的第一台阶部211能够压住胶筒23的第二台阶部231。第二胶筒骨架22具有第三台阶部221，胶筒23的下端具有与第二台阶部231相配合的第四台阶部232，如此，第二胶筒骨架22的第三台阶部221能够压住胶筒23的第四台阶部232。同时，胶筒23与第一胶筒骨架21、第二胶筒骨架22硫化在一起。当胶筒23沿径向进行膨胀时，第一胶筒骨架21和第二胶筒骨架22能够有效防止胶筒23出现凸肩现象。

如图1所示，本体1的侧壁上套设有活塞轴3、缸套轴4和固定套7。活塞轴3、缸套轴4和固定套7由上向下依次排列。活塞轴3位于胶筒机构2的下方。活塞轴3与本体1之间设置密封圈40，具体而言，活塞轴3的内壁上开设有凹槽，密封圈40设置凹槽中。当贯穿孔11中冲入高压流体时以推动活塞轴3向上移动时，密封圈40能够保证高压流体不会从活塞轴3与本体1之间泄露。缸套轴4与本体1之间也可以设置密封圈40，具体而言，缸套轴4的内壁上开设有凹槽，密封圈40设置凹槽中。当贯穿孔11中冲入高压流体时以推动活塞轴3向上移动时，密封圈40能够保证高压流体不会从缸套轴4与本体1之间泄露。图3为图1中B-B处的横截面示意图，如图3所示，固定套7与本体1之间通过紧钉10相连接，如此，可以防止固定套7发生转动，从而实现周向限位。缸套轴4下端的外侧壁上开设有外螺纹，固定套7上端的内侧壁上开设有内螺纹，缸套轴4的外螺纹与固定套7的内螺纹相连接。

在一种可行的实施方式中，本体1的外侧壁上开设有安装槽12，安装槽12中设置有固定环8，固定环8抵住缸套轴4的下端。通过上述方式可以实现缸套轴4的轴向限位，进而提高封隔器的稳定性，使得坐封效果大大的提高。

如图1所示，缸套外筒5套设在活塞轴3、缸套轴4外，活塞轴3与缸套外筒5能向上进行滑动。活塞轴3的外侧壁开设有外螺纹，缸套外筒5的上端的内侧壁开设有内螺纹，活塞轴3的外螺纹与缸套外筒5的内螺纹相连接以实现固定。通过上述方式，当活塞轴3向上移动时，其能够带动缸套外筒5也向上移动。

如图1所示，止退件6位于缸套轴4和缸套外筒5之间。缸套外筒5的内侧壁上开设有内螺纹，止退件6的外侧壁上开设有外螺纹，缸套外筒5的内螺纹与止退件6的外螺纹相连接以实现固定。通过上述方式，当缸套外筒5向上移动时，其能够带动止退件6也向上移动。缸套轴4的外侧壁上具有齿尖朝上的齿，止退件6的内侧壁具有齿尖朝下的齿，因此，缸套外筒5只能够带动止退件6向上滑动，而不能使得止退件6沿着缸套轴4向下滑动。

如图1所示，活塞轴3与缸套外筒5之间设置密封圈40，具体而言，活塞轴3的外壁上开设有凹槽，密封圈40设置凹槽中。缸套轴4与缸套外筒5之间设置密封圈40，缸套轴4的外壁上开设有凹槽，密封圈40设置凹槽中。

如图1所示，固定套7固定在本体1上以抵住缸套外筒5和缸套轴4，同时，图2为图1中A-A处的横截面示意图，如图2所示，固定套7与缸套外筒5之间通过剪切销钉9相连接。当缸套外筒5将向上滑动时，缸套外筒5与固定套7之间的剪切销钉9被切断，如此，缸套外筒5便能自由向上滑动。

如图1所示，缸套轴4的外侧壁上具有第一卡合部41，缸套外筒5的内侧壁上具有能与第一卡合部41相抵的第二卡合部51。当缸套外筒5向上滑动至一定距离后，缸套轴4的第一卡合部41抵住缸套外筒5的内侧壁上的第二卡合部51以对其进行限位。通过上述方式可以控制缸套外筒5向上滑动的距离。为了使得缸套外筒5的内侧壁的第二卡合部51能有空间向上滑动，缸套外筒5与缸套轴4之间具有环形空间52。环形空间52位于第一卡合部41与第二卡合部51之间，缸套外筒5上开设有与环形空间52相连通的通孔53，该通孔53用于排出环形空间52中的流体，以避免环形空间52变成死腔。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，第一胶筒骨架21的上端呈锥形，第二胶筒骨架22的下端呈锥形，本体1的侧壁上具有锥形部，活塞轴3的上端呈锥形。本体1的锥形部与第一胶筒骨架21之间设置有第一环机构20，第一环机构20的上下端均呈锥形。第二胶筒骨架22与活塞轴3之间设置有第二环机构30，第二环机构30的上下端均呈锥形。

第一环机构20的上端与本体1的锥形部相抵，第一环机构20的下端与第一胶筒骨架21的上端相抵，通过第一环机构20可以压住胶筒机构2的上端，同时当胶筒机构2受到轴向力而向径向膨胀时，第一环机构20能够在径向方向发生轻微的来回移动以调节胶筒机构2在轴向的位置，从而防止胶筒机构2出现凸肩现象。第一环机构20可以包括：第一上半环201和第一下半环202，第一上半环201的下端具有第五台阶部2011，第一下半环202的上端具有与第五台阶部2011相配合的第六台阶部2021，第一上半环201的第五台阶部2011向轴线方向压住第一下半环202的第六台阶部2021。

第二环机构30的上端与第一胶筒骨架21的下端相抵，第二环机构30的下端与活塞轴3的上端相抵，通过第二环机构30可以压住胶筒机构2的下端，同时当胶筒机构2受到轴向力而向径向膨胀时，第二环机构30能够在径向方向发生轻微的来回移动以调节胶筒机构2在轴向的位置，从而防止胶筒机构2出现凸肩现象。第二环机构30可以包括：第二上半环301和第二下半环302，第二上半环301的下端具有第七台阶部3011，第二下半环302的上端具有与第七台阶部3011相配合的第八台阶部3021，第二下半环302的第八台阶部3021向轴线方向压住第二上半环301的第七台阶部3011。

本申请中的封隔器的使用过程如下：作业时，封隔器本体1的上端与完井管柱连接在一起，通过完井管柱将本封隔器下放到需要实施封隔的具体层段管内。然后对管柱内部进行打压，高压流体通过本体1的贯穿孔11进入至活塞轴3与缸套轴4之间。当压力达到一定值时，活塞轴3受到向上的推力作用，活塞轴3带动缸套外筒5具有向上移动的趋势，随后，固定套7与缸套外筒5之间的剪贴销钉被剪断，活塞轴3带动缸套外筒5和止退件6向上运动。在高压流体的作用下，活塞轴3挤压胶筒机构2，从而使胶筒机构2被压缩并沿径向向外进行膨胀，最终封堵需要封隔的井段。由于缸套轴4的外侧壁上具有齿尖朝上的齿，止退件6的内侧壁具有齿尖朝下的齿，因此，止退件6无法沿着缸套轴4的外侧壁向下移动，因此，止退件6和套筒轴之间具有单向的自锁功能。所以当胶筒机构2封堵结束后，即使高压流体消失，活塞轴3和缸套外筒5在止退件6的作用下始终无法向下移动，进而使得胶筒机构2始终在固定位置进行有效封隔。通过上述过程，本申请中的封隔器可以实现永久封隔的目的。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种封隔器,其特征在于，所述封隔器包括：

沿轴线延伸的本体、胶筒机构、活塞轴、缸套轴、缸套外筒、止退件、固定套；所述本体的侧壁上套设有能沿径向膨胀的所述胶筒机构、所述活塞轴、所述缸套轴、所述缸套外筒、所述固定套，所述本体的侧壁上开设有贯穿孔，所述胶筒机构、所述活塞轴、所述缸套轴由上向下依次排列，所述缸套外筒套设在所述活塞轴、所述缸套轴外，所述贯穿孔位于所述活塞轴与所述缸套轴之间，所述活塞轴与所述缸套外筒相固定连接，所述活塞轴与所述缸套外筒能向上进行滑动，所述止退件位于所述缸套轴和所述缸套外筒之间，所述止退件与所述缸套外筒之间相固定连接，所述缸套轴的外侧壁上具有齿尖朝上的齿，所述止退件的内侧壁具有齿尖朝下的齿，所述固定套固定在所述本体上以抵住所述缸套外筒和所述缸套轴。

2.根据权利要求1所述的封隔器,其特征在于，所述胶筒机构包括第一胶筒骨架、第二胶筒骨架、位于所述第一胶筒骨架和所述第二胶筒骨架之间的胶筒、设置在所述胶筒内侧壁上的衬环，所述第一胶筒骨架具有第一台阶部，所述胶筒的上端具有与所述第一台阶部相配合的第二台阶部，所述第二胶筒骨架具有第三台阶部，所述胶筒的下端具有与所述第二台阶部相配合的第四台阶部，所述胶筒与所述第一胶筒骨架、所述第二胶筒骨架硫化在一起。

3.根据权利要求1所述的封隔器,其特征在于，所述活塞轴的外侧壁开设有外螺纹，所述缸套外筒的上端的内侧壁开设有内螺纹，所述活塞轴的外螺纹与所述缸套外筒的内螺纹相连接以实现固定。

4.根据权利要求1所述的封隔器,其特征在于，所述缸套轴的外侧壁上具有第一卡合部，所述缸套外筒的内侧壁上具有能与所述第一卡合部相抵的第二卡合部。

5.根据权利要求1所述的封隔器,其特征在于，所述缸套外筒的内侧壁上开设有内螺纹，所述止退件的外侧壁上开设有外螺纹，所述缸套外筒的内螺纹与所述止退件的外螺纹相连接以实现固定。

6.根据权利要求1所述的封隔器,其特征在于，所述本体的外侧壁上开设有安装槽，所述安装槽中设置有固定环，所述固定环抵住所述缸套轴的下端。

7.根据权利要求1所述的封隔器,其特征在于，所述固定套与所述缸套外筒之间通过剪切销钉相连接。

8.根据权利要求4所述的封隔器,其特征在于，所述缸套外筒与所述缸套轴之间具有环形空间，所述环形空间位于所述第一卡合部与所述第二卡合部之间，所述缸套外筒上开设有与所述环形空间相连通的通孔。

9.根据权利要求1所述的封隔器,其特征在于，所述固定套与所述本体之间通过紧钉相连接。

10.根据权利要求2所述的封隔器,其特征在于，所述第一胶筒骨架的上端呈锥形，所述第二胶筒骨架的下端呈锥形，所述本体的侧壁上具有锥形部，所述活塞轴的上端呈锥形，所述本体的锥形部与所述第一胶筒骨架之间设置有第一环机构，所述第一环机构的上下端均呈锥形，所述第二胶筒骨架与所述活塞轴之间设置有第二环机构，所述第二环机构的上下端均呈锥形。