CN109611052B - 套管封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种套管封隔器，包括封隔器本体、能够与套管内壁贴合的弹性密封件及能够带动弹性密封件向封隔器本体侧壁内侧和外侧方向滑动的密封驱动组件。在本申请提供的管套封隔器中，通过在封隔器本体上设置能够与套管内壁贴合的弹性密封件，进而使得当需要封堵操作时，通过密封驱动组件带动弹性密封件向封隔器本体外侧滑动，实现与套管内壁密封，进而有效地提高了套管封隔器的密封性。

Description

套管封隔器

技术领域

本发明涉及封隔密封技术领域，特别涉及一种套管封隔器。

背景技术

油气储层改造的过程中需要用到套管封隔器，如水力压裂、复合射孔等施工工艺，因此，需要封隔器进行对套管进行封堵。

套管封隔器在使用时，将套管封隔器下降到套管预设位置，通过套管分割器外侧壁与套管内部贴合实现封堵。然而，为了便于套管封隔器顺利移动至套管预设位置，通常套管封隔器的外径小于套管内径，进而导致套管封隔器密封性较差。

因此，如何提高套管封隔器的密封性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种套管封隔器，该套管封隔器的密封性提高。

为实现上述目的，本发明提供一种套管封隔器，包括封隔器本体，还包括能够与套管内壁贴合的弹性密封件及能够带动所述弹性密封件向所述封隔器本体侧壁内侧和外侧方向滑动的密封驱动组件。

优选地，所述密封驱动组件包括：

滑块，所述滑块与所述弹性密封件固定连接，所述封隔器本体上设有用于容纳所述滑块的滑块安装槽；

中心体，所述中心体用于推动所述滑块运动，所述中心体上设有第一滑动斜面，所述滑块上设有与所述第一滑动斜面贴合的第二滑动斜面；

泵体，所述泵体包括固定板及安装在所述固定板上的单杆活塞，所述单杆活塞将所述固定板内的油液腔分隔为上腔和下腔，单杆活塞的端部外伸于所述固定板外侧，且与所述中心体固定连接，所述固定板与所述封隔器本体固定连接；

及三位四通电磁阀，所述三位四通电磁阀的A口和B口分别与所述上腔和所述下腔连通，以推动所述单杆活塞运动。

优选地，所述弹性密封件包括多个弹性密封块，多个所述弹性密封块沿所述封隔器本体侧壁周向分布，所述滑块为多个，且所述滑块与所述弹性密封块一一对应。

优选地，所述第一滑动斜面和第二滑动斜面均为平面，且多个所述弹性密封块周向等间距均匀分布。

优选地，所述滑块与和所述弹性密封件沿套管径向运动，所述滑块运动方向与所述单杆活塞杆运动方向垂直。

优选地，所述固定板设置在所述封隔器本体顶端，所述封隔器本体的底端设有内螺纹连接槽。

优选地，还包括电力转接装置，所述电力转接装置顶端与电缆连接，所述电力转接装置的底端设有螺纹接头接线端，所述电力转接装置的底端位于所述内螺纹连接槽顶端。

优选地，所述封隔器本体的侧壁设有用于卡接所述弹性密封件的卡槽，所述卡槽为环形卡槽，所述卡槽为两个，两个所述卡槽对向设置，且用于卡接所述弹性密封件的上端和下端。

优选地，还包括与套管封隔器两端连通的单向阀，当套管封隔器顶端压力大于底端压力时，所述单向阀打开，所述单向阀的出口端设有用于与流体导管螺纹连接的螺纹孔。

优选地，弹性密封件为橡胶件。

在上述技术方案中，本发明提供的套管封隔器包括封隔器本体、能够与套管内壁贴合的弹性密封件及能够带动弹性密封件向封隔器本体侧壁内侧和外侧方向滑动的密封驱动组件。

通过上述描述可知，在本申请提供的管套封隔器中，通过在封隔器本体上设置能够与套管内壁贴合的弹性密封件，进而使得当需要封堵操作时，通过密封驱动组件带动弹性密封件向封隔器本体外侧滑动，实现与套管内壁密封，进而有效地提高了套管封隔器的密封性。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的套管封隔器的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的中心体的结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的弹性密封块的结构示意图；

图4为本发明实施例所提供的封隔器本体的结构示意图；

图5为图4所示封隔器本体沿A-A方向的结构示意图；

图6为本发明实施例所提供的封隔器本体的三维结构图；

图7为本发明实施例所提供的三位四通电磁阀的结构示意图。

其中图1-6中：1、中心体；1-1、第一圆柱体；1-2、第一滑动斜面；1-3、中心螺纹孔；

2、滑块；2-1、第二滑动斜面；2-2、弹性体抵接面；2-3、避让孔；

3、封隔器本体；3-1、主体安装孔；3-2、卡槽；3-3、单向阀安装孔；3-4、内螺纹连接槽；3-5、滑块安装槽；3-6、弹性体安装槽；

4、弹性密封件；5、固定板；6、单向阀；7、电力转接装置；8、套管；9、绝缘管；10、电缆；11、单杆活塞。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种套管封隔器，该套管封隔器的密封性提高。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图6，在一种具体实施方式中，本发明具体实施例提供的套管封隔器包括封隔器本体3、密封驱动组件、能够与套管8内壁贴合的弹性密封件4。密封驱动组件能够带动弹性密封件4向封隔器本体3侧壁内侧和外侧方向滑动，其中密封驱动组件可以为伸缩杆，伸缩杆的中部与封隔器本体3固定，两端与弹性密封件4相对两端内壁固定，当需要密封时，伸缩杆伸长，将弹性密封件4向外推出，当不需要密封时，伸缩杆缩短，将弹性密封件4向封隔器本体3内侧滑动，解除密封。

为了延长弹性密封件4的使用寿命及提高弹性密封件4的密封性，优选，弹性密封件4为橡胶件。具体的，弹性密封件4可以为环形结构。

当需要使用套管封隔器时，在地面将套管封隔器与井下工具及导流管相连；然后将封隔器下放到井筒内预设位置处。

通过上述描述可知，在本申请具体实施例所提供的管套封隔器中，通过在封隔器本体3上设置能够与套管8内壁贴合的弹性密封件4，进而使得当需要封堵操作时，通过密封驱动组件带动弹性密封件4向封隔器本体3外侧滑动，实现与套管8内壁密封，其中弹性密封件4与套管8内壁的摩擦力克服套管封隔器重力和套管8内介质压力，将套管封隔器固定在指定位置，进而有效地提高了套管封隔器的密封性。

具体的，密封驱动组件包括：

滑块2，滑块2与弹性密封件4固定连接，封隔器本体3上设有用于容纳滑块2的滑块安装槽3-5。

中心体1，中心体1用于推动滑块2运动，中心体1上设有第一滑动斜面1-2，滑块2上设有与第一滑动斜面1-2贴合的第二滑动斜面2-1，其中第一滑动斜面1-2和第二滑动斜面2-1可以为弧形面，为了便于加工中心体1和滑块2，优选第一滑动斜面1-2和第二滑动斜面2-1均为平面。

具体的，弹性密封件4为圆环形结构，滑块2上设有与弹性密封件4侧壁贴合或固定连接的弹性体抵接面2-2。通常为了便于加工中心体1，优选，如图2所示，中心体1包括第一圆柱体1-1，第一滑动斜面1-2设置在第一圆柱体1-1下方；具体的，弹性密封件4为回转体，内径与滑块2的外径相等，外径小于套管8的内径，装卡在封隔器主体的弹性体安装槽3-6内。

泵体，泵体包括固定板5及安装在固定板5上的单杆活塞11，单杆活塞11将固定板5内的油液腔分隔为上腔和下腔，单杆活塞11的端部外伸于固定板5外侧，且与中心体1固定连接，具体的，单杆活塞11与中心体1的第一圆柱体1-1固定，为了便于拆装，优选，第一圆柱体1-1上设有与单杆活塞11端部螺纹连接的中心螺纹孔1-3。固定板5与封隔器本体3固定连接。

及三位四通电磁阀，三位四通电磁阀的A口和B口分别与上腔和下腔连通，以推动泵体的单杆活塞11杆运动。即三位四通电磁阀的P口表示与供油系统连接的进油口，T口表示与系统回路连接的回油口，A口和B口分别表示与单杆活塞11缸上腔和下腔的工作油口；三位四通电磁阀的常态位是中间位置，油口互不联通。如图1和图7所示，当需固定套管封隔器时，通过连续油管将液体经过固定板5内的三位四通电磁阀，三位四通电磁阀的主阀芯左移，P口与A口连接，液体输入到上腔内，T口与B口连接，上腔压力大，单杆活塞11下移，推动中心体1向下滑动，而后滑块2沿径向向外滑动，压缩弹性密封件4，弹性密封件4受到滑块2的压力后被压缩，从而使其与套管8的摩擦力增大，将封隔器牢牢地固定在指定位置。当需要移动套管封隔器时，主阀芯右移，P口与B口连接，液体输入到下腔内，T口与A口连接，下腔压力大，单杆活塞11上移，液体输入到下腔内，单杆活塞11和中心体1上移，滑块2沿径向向内移动，弹性密封件4的压力减小，弹性密封件4与套管8间的摩擦力减小，套管封隔器在重力、摩擦力及拉力的作用下移动至下一指定位置。

本申请利用液压结构使套管封隔器可以稳定可靠的坐封在石油套管8内壁上。本装置的实现将套管封隔器下放到井下一定位置处，利用液压结构使弹性密封件4与套管8内壁接触，缓慢增大压力，使弹性密封件4对套管8内壁上的压力增大，这样可使套管8内壁上的压力比普通封隔器的坐封压力大，紧固可靠。通过弹性密封件4伸缩可在套管8内实现连续多个储层的改造，同时具有经济成本低，可重复利用等优点。

优选的，弹性密封件4包括多个弹性密封块，多个弹性密封块沿封隔器本体3侧壁周向分布，滑块2为多个，且滑块2与弹性密封块一一对应。为了便于加工，第一滑动斜面1-2和第二滑动斜面2-1均为平面，且多个弹性密封块周向等间距均匀分布。

具体的，滑块2可以为六个，安装在封隔器主体内，圆周均匀分布，与中心体1相配合；第一滑动斜面1-2和第二滑动斜面2-1贴合，倾斜角度相同。通过中心体1和滑块2向弹性密封件4传递动力。具体的，如图2所述，第一滑动斜面1-2六棱台，六个侧面分别与对应的一个滑块2相配合，传递动力。

封隔器主体径向开有六个与滑块2相配合的滑块安装槽3-5。具体的，滑块安装槽3-5与滑块2一一对应。

优选的，封隔器本体3侧壁开设有安装弹性密封件4的弹性体安装槽3-6。

为了便于加工套管封隔器，减少材料用量，如图1所示，优选，滑块2与和弹性密封件4沿套管8径向运动，滑块2运动方向与单杆活塞11杆运动方向垂直。

为了便于套管封隔器组装，优选，固定板5设置在封隔器本体3顶端，封隔器本体3的底端设有内螺纹连接槽3-4，即在封隔器的底端预留螺纹接头，实现与其它井下工具紧固。具体的，固定板5通过粘接、螺纹连接或卡扣连接等方式与封隔器主体固定。

进一步，该套管封隔器还包括电力转接装置7，电力转接装置7的顶端与电缆10连接，优选，电缆10的外侧包设有绝缘管9，电力转接装置7的底端设有螺纹接头接线端，电力转接装置7的底端位于内螺纹连接槽3-4顶端。具体的，电力转接装置7穿过固定板5、滑块2与封隔器主体，上端与电缆10连接，下端有螺纹接头，可实现线缆与井下工具的通电。

该套管封隔器具有在压力差下流体介质实向井筒内单向流动功能，并具有实现封隔器两端的电力相通功能，为井筒内的井下工具实现功能提供电力保障，该套管封隔器具有施工简单，不需要提出井下工具。

为了提高弹性密封件4连接稳定性，优选，封隔器本体3的侧壁设有用于卡接弹性密封件4的卡槽3-2。优选，卡槽3-2为环形卡槽，卡槽3-2为两个，两个所述卡槽3-2对向设置，且用于卡接弹性密封件4的上端和下端。

优选的，该套管封隔器还包括单向阀6，其中单向阀6的两端与套管封隔器两端连通，当套管封隔器顶端压力大于底端压力时，单向阀6打开。单向阀6入口的压力大于出口的压力，流液由入口进入阀体，顶开阀芯(克服弹簧阻力)，流向出口。通过单向阀6控制上下部分的介质流动，仅当单向阀6入口的压力大于出口的压力时，介质从入口流入，从出口流出，反之无法流通。

封隔器主体的基体形状为圆柱形，轴向开有一个与中心体1配合的主体安装孔3-1，其中，中心体1安装在主体安装孔3-1内。封隔器主体开设有用来安装单向阀6的单向阀安装孔3-3和若干螺纹孔，当固定板5安装在封隔器主体上方时，单向阀安装孔3-3延伸至固定板5端面。

滑块2中间开有避让孔2-3，用于对单向阀6和电力转接装置7让位。具体的，封隔器本体3和密封驱动组件上设有供电力转接装置7通过的安装通过孔。

单向阀6由阀体、阀芯以及弹簧组成；当上部压力大于下部压力时，介质由入口进入阀体，顶开阀芯(克服弹簧阻力)，流向出口，反向时，阀芯与阀体紧密接触，无法流通；单向阀6的出口处有内螺纹，可与流体导管相连。

套管封隔器装有单向阀6，控制介质只能单向由入口流到出口，在单向阀6的出口处通过螺纹孔实现流体导管相连。

油气藏储层开发过程中，在成孔套管8安装完毕以后，利用水力喷射技术对水泥环和油气藏储层岩石进行水力喷射成孔，沟通岩石与井筒。在套管8中注入一定高度的水，在地面，通过封隔器的螺纹接头连接井下施工作业的零部件，通过单向阀6出口处的螺纹连接导流管。安装完毕后，通过电缆10将带有井下工具的封隔器下放到井筒一定深度。封隔器就位后，通过连续油管将液体通过固定板5内的三位四通电磁阀输入到固定板5的单杆活塞11缸的上腔内，单杆活塞11在压力的作用下往下移动，从而推动与单杆活塞11螺纹连接的中心体1沿封隔器主体的中心孔向下滑动，进而推动与之相接触的滑块2沿径向向外滑动，弹性密封件4受到滑块2的压力后被压缩，其与套管8的摩擦力增大，将套管封隔器牢牢地固定在指定位置。

当需要移动套管封隔器时，控制三位四通电磁阀的主阀芯移动，使液体通过三位四通电磁阀后换向，输入到固定板5的单杆活塞11缸的下腔内，单杆活塞11在压力的作用下上移，进而中心体1上移，滑块2沿径向向内移动，弹性密封件4的压力减小，弹性密封件4与套管8间的摩擦力减小，套管封隔器在重力、摩擦力及拉力的作用下可沿套管8上下移动到下一指定位置。

具体的，本申请通过套管封隔器对井筒进行坐封封隔，实现套管8内阻止物质流通，使得套管封隔器上下产生压力差，便于实现井下的岩石氢爆致裂、酸性气体爆燃反应及其它施工作业等。本申请解决传统封隔器坐封效果差，不能实现在压力差下流体的单向流动，以及电力的连通问题。同时该套管封隔器可以实现重复利用，不需要提出井筒就可以在井筒内上下移动，具有施工简单、效率高，经济成本低等优点，便于广泛推广和使用。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

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 (7)

1.一种套管封隔器，包括封隔器本体(3)，其特征在于，还包括能够与套管(8)内壁贴合的弹性密封件(4)及能够带动所述弹性密封件(4)向所述封隔器本体(3)侧壁内侧和外侧方向滑动的密封驱动组件；

所述密封驱动组件包括：

滑块(2)，所述滑块(2)与所述弹性密封件(4)固定连接，所述封隔器本体(3)上设有用于容纳所述滑块(2)的滑块安装槽(3-5)；

中心体(1)，所述中心体(1)用于推动所述滑块(2)运动，所述中心体(1)上设有第一滑动斜面(1-2)，所述滑块(2)上设有与所述第一滑动斜面(1-2)贴合的第二滑动斜面(2-1)；

泵体，所述泵体包括固定板(5)及安装在所述固定板(5)上的单杆活塞(11)，所述单杆活塞(11)将所述固定板(5)内的油液腔分隔为上腔和下腔，单杆活塞(11)的端部外伸于所述固定板(5)外侧，且与所述中心体(1)固定连接，所述固定板(5)与所述封隔器本体(3)固定连接；

及三位四通电磁阀，所述三位四通电磁阀的A口和B口分别与所述上腔和所述下腔连通，以推动所述单杆活塞(11)运动；

所述固定板(5)设置在所述封隔器本体(3)顶端，所述封隔器本体(3)的底端设有内螺纹连接槽(3-4)；

还包括电力转接装置(7)，所述电力转接装置(7)顶端与电缆(10)连接，所述电力转接装置(7)的底端设有螺纹接头接线端，所述电力转接装置(7)的底端位于所述内螺纹连接槽(3-4)顶端。

2.根据权利要求1所述的套管封隔器，其特征在于，所述弹性密封件(4)包括多个弹性密封块，多个所述弹性密封块沿所述封隔器本体(3)侧壁周向分布，所述滑块(2)为多个，且所述滑块(2)与所述弹性密封块一一对应。

3.根据权利要求2所述的套管封隔器，其特征在于，所述第一滑动斜面(1-2)和第二滑动斜面(2-1)均为平面，且多个所述弹性密封块周向等间距均匀分布。

4.根据权利要求1所述的套管封隔器，其特征在于，所述滑块(2)与和所述弹性密封件(4)沿套管(8)径向运动，所述滑块(2)运动方向与所述单杆活塞(11)杆运动方向垂直。

5.根据权利要求1所述的套管封隔器，其特征在于，所述封隔器本体(3)的侧壁设有用于卡接所述弹性密封件(4)的卡槽(3-2)，所述卡槽(3-2)为环形卡槽，所述卡槽(3-2)为两个，两个所述卡槽(3-2)对向设置，且用于卡接所述弹性密封件(4)的上端和下端。

6.根据权利要求1所述的套管封隔器，其特征在于，还包括与套管封隔器两端连通的单向阀(6)，当套管封隔器顶端压力大于底端压力时，所述单向阀(6)打开，所述单向阀(6)的出口端设有用于与流体导管螺纹连接的螺纹孔。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的套管封隔器，其特征在于，弹性密封件(4)为橡胶件。

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