CN109798087A - 一种双胶筒的可取式悬挂封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，属油气井井下作业领域。它由中心管、上胶筒组、上锁定件、卡瓦、下胶筒组和下锁定件构成，中心管的顶端端头螺纹安装有上接头，上接头下方的上中心管上活动安装有解封接头，解封接头下方的中心管上通过上衬套设置有上胶筒组，上胶筒组下方的中心管上活动安装有上锁定件，中心管的底端端头螺纹安装有下接头，下接头上方的中心管上活动安装有下锁定件，下锁定件与上锁定件啮合连接，下锁定件的顶端上通过下衬套设置有下胶筒组，下胶筒组和上锁定件之间通过下锥体和上锥体设置有卡瓦。该封隔器坐封稳定且解封简单，解决了现有封隔器存有的密封效果差和解封复杂的问题，满足了井下作业的封隔需要。

Description

一种双胶筒的可取式悬挂封隔器

技术领域

本发明涉及一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，属油气井井下作业领域。

背景技术

封隔器是石油勘探开发中广泛应用的井下工具，用于封隔油套环空；封隔器在承受管柱重力和轴向载荷时，封隔器上的胶筒受压产生变形，使胶筒与套管之间产生接触压力，从而封隔油套环空，实现隔绝产层和保护套管的目的，随着油气开采工况的日趋复杂以及采油和作业工艺的不断发展，人们对封隔器的工作性能提出了更高的要求。

油田投入开发后，随着开采时间的增长，油水井套损问题所占的比例越来越高；套损井的出现，导致常规封隔器的胶筒在后期使用过程中慢慢失效，严重影响到油水井的正常生产，给油田的持续稳产带来了一定困难；此外，后续需要进行单层压裂、酸化和分层压裂等增产措施作业时，常规封隔器的解封过程较为复杂繁琐，增加了井筒和管线维护作业的工作量和成本，不利于油田的高效开发，因此需要一种新的封隔器来解决常规封隔器存有的不足。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种坐封稳定、双重压力保障、解封简单，以解决现有封隔器存有的密封效果差和解封复杂问题的双胶筒的可取式悬挂封隔器。

本发明的技术方案是：

一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，它由中心管、上胶筒组、上锁定件、卡瓦、下胶筒组和下锁定件构成，其特征在于：中心管的顶端端头螺纹安装有上接头，上接头下方的上中心管上活动安装有解封接头，解封接头下方的中心管上通过上衬套设置有上胶筒组，上胶筒组下方的中心管上活动安装有上锁定件，中心管的底端端头螺纹安装有下接头，下接头上方的中心管上活动安装有下锁定件，下锁定件与上锁定件啮合连接，下锁定件的顶端上通过下衬套设置有下胶筒组，下胶筒组和上锁定件之间通过下锥体和上锥体设置有卡瓦。

所述的中心管由上中心管和下中心管构成，上中心管和下中心管之间螺纹连接，上中心管上的一端设置有旁通孔，旁通孔下方的上中心管上对称状设置有多个解封凸缘，上中心管的底端对称状设置有上传压孔，上传压孔为通孔，上传压孔和解封凸缘之间的上中心管上设置有上支撑凸台；下中心管上设置有下支撑凸台，下支撑凸台下方的下中心管上设置有下传压孔，下传压孔为通孔。

所述的解封接头的底端端头螺纹安装有限位环。

所述的胶筒组由边胶筒，中心胶筒和隔环构成，边胶筒呈对称状设置，边胶筒之间通过隔环设置有中心胶筒。

所述的上锁定件由释放爪、释放套、上防退件、活塞和泄油套构成，释放爪的顶端端头与上衬套啮合连接，释放爪的底端端头螺纹安装有释放套，释放套上螺纹安装有防退件，防退件的一端延伸到释放爪上方，延伸到释放爪上方的防退件和释放爪之间设置有活塞，延伸到释放爪上方的防退件通过内孔螺纹安装有泄油套，泄油套的底端端头与活塞紧密连接。

所述的释放套呈筒状，释放套的顶端上设置有上坐封孔，上坐封孔与上传压孔连通。

所述的上防退件由锁环座、缸套、锁环套、锁环和剪切套构成，锁环座上活动安装有缸套，缸套的底端端头螺纹安装有锁环套，锁环套和锁环座之间设置有锁环，锁环分别与锁环套和锁环座啮合连接，锁环套底端螺纹安装有剪切套，剪切套通过剪切销钉与锁环座固定连接。

所述的泄油套呈筒状，泄油套的顶端端头设置有上导向环，泄油套上的另一端设置有泄压孔，泄油套通过坐封销钉与上衬套固定连接。

所述的卡瓦上设置有拉环，卡瓦通过卡瓦剪切销与下锥体固定连接，卡瓦切缝处设置有拉环，拉环与释放套键连接。

所述的下锁定件由支撑管、堵塞、下防退件和下导向环构成，支撑管顶端端头与释放套啮合连接，支撑管的底端端头螺纹安装有堵塞，堵塞上方的支撑管上设置有下坐封孔，下坐封孔与下传压孔连通，支撑管上活动安装有下防退件，下防退件与堵塞螺纹连接，下防退件的顶端端头螺纹安装有下导向环。

本发明的优点在于：

该双胶筒的可取式悬挂封隔器具有坐封稳定、双重压力保障和解封简单的特点，封隔器的上下端各有一组胶筒组合，均可以单独承受上下高压差，以提供双重压力保障，卡瓦锚定结构简单，并且能够承受双向载荷；上锁定件和下锁定件的双重锁定设计，使坐封稳定，防止提前解封；解封时仅需上提封隔器即可，操作简单方便，解决了现有封隔器存有的密封效果差和解封复杂的问题，满足了井下作业的封隔需要。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的中心管的结构示意图；

图3为本发明的胶筒组的结构示意图；

图4为本发明的上锁定件的结构示意图；

图5为本发明的防退件的结构示意图；

图6为本发明的下锁定件的结构示意图；

图7为本发明的坐封工作示意图；

图8为本发明的解封工作示意图。

图中：1、上胶筒组，2、上锁定件，3、下胶筒组，4、卡瓦，5、下锁定件，6、上接头，7、解封接头，8、泄流孔，9、上衬套，10、边胶筒，11、中心胶筒，12、隔环，13、限位环，14、释放爪，15、释放套，16、上防退件，17、活塞，18、泄油套，19、上坐封孔，20、锁环座，21、缸套，22、锁环套，23、锁环，24、剪切套，25、剪切销钉，26、上导向环，27、泄压孔，28、上中心管，29、下中心管，30、旁通孔，31、解封凸缘，32、上传压孔，33、上支撑凸台，34、下支撑凸台，35、下传压孔，36、下接头，37、支撑管，38、堵塞，39、下防退件，40、下导向环，41、下坐封孔，42、下锥体，43、上锥体，44、卡瓦剪切销，45、拉环，46、解封剪切销，47、下衬套。

具体实施方式

该双胶筒的可取式悬挂封隔器由中心管、上胶筒组1、上锁定件2、下胶筒组3、卡瓦4和下锁定件5构成，中心管用来连接油管以传递液压力，中心管由上中心管28和下中心管29构成，上中心管28上的一端设置有旁通孔30，旁通孔30下方的上中心管28上间隔设置有多个解封凸缘31，上中心管28的底端对称状设置有上传压孔32，上传压孔32和解封凸缘31之间的上中心管28上设置有上支撑凸台33。

上中心管28的顶端端头螺纹安装有上接头6，上接头6通过固紧螺钉与上中心管28固定连接，上接头6设置有内螺纹以连接坐封工具，上接头6下方的上中心管28上活动安装有解封接头7，解封接头7通过解封剪切销46与上接头6固定连接，解封接头7上设置有泄流孔8，泄流孔8用来在解封时配合旁通孔30平衡封隔器的内外压力。

解封接头7下方的上中心管28上通过上衬套9设置有上胶筒组1，上衬套9与解封接头7螺纹连接，胶筒组1由边胶筒10，中心胶筒11和隔环12构成，边胶筒10呈对称状设置，边胶筒10之间通过隔环12设置有中心胶筒11，边胶筒10和中心胶筒11用来在坐封时受挤压产生膨胀，实现密封环空的功能，隔环12用来使边胶筒10和中心胶筒11膨胀均匀，防止膨胀不均匀导致边胶筒10或中心胶筒11肩部撕裂，上胶筒组1上方的解封接头7底端螺纹安装有限位环13，限位环13用来对上胶筒组1进行限位。

上胶筒组1下方的上中心管28上活动安装有上锁定件2，上锁定件2由释放爪14、释放套15、上防退件16、活塞17和泄油套18构成，释放爪14的顶端端头与上衬套9啮合连接，释放爪14的端口与上支撑凸台33紧密贴合，释放爪14的底端端头螺纹安装有释放套15，释放爪14和释放套15呈筒状，释放套15的顶端上设置有上坐封孔19，上坐封孔19与上传压孔32连通，上坐封孔19用来配合上传压孔32将中心管内的液压油分流以进行坐封工作，释放套15上螺纹安装有上防退件16，上防退件16用来锁定坐封状态。

上防退件16由锁环座20、缸套21、锁环套22、锁环23和剪切套24构成，锁环座20上活动安装有缸套21，缸套21的底端端头螺纹安装有锁环套22，锁环套22和锁环座20之间设置有锁环23，锁环23为C形环，锁环23分别与锁环套22和锁环座20啮合连接，锁环23和锁环座20上对应设置有棘齿，棘齿用来限制锁环23在锁环座20上单向运动，锁环套22底端螺纹安装有剪切套24，剪切套24通过剪切销钉25与锁环座20固定连接，剪切套24用来在坐封前固定锁环23和锁环套22。

上防退件16的一端延伸到释放爪14上方，延伸到释放爪14上方的防退件和释放爪14之间设置有活塞17，活塞17用来传导液压力，延伸到释放爪14上方的上防退件16端口内螺纹安装有泄油套18，泄油套18呈筒状，泄油套18通过坐封剪切销与上衬套9固定连接，泄油套18的顶端端头螺纹安装有上导向环26，上导向环26用来挤压上胶筒组1以进行坐封工作，泄油套18的底端端头与活塞17紧密连接，泄油套18上设置有泄压孔27，泄压孔27用来在解封时排出中心管内的液压油，以平衡封隔器的内外压力。

上中心管28底端端口内螺纹安装有下中心管29，上中心管28和下中心管29之间通过紧固螺钉固定连接，下中心管29上设置有下支撑凸台34，下支撑凸台34下方的下中心管29上设置有下传压孔35，下中心管29的底端端头螺纹安装有下接头36，下接头36通过紧固螺钉与下中心管29固定连接，下接头36上设置有外螺纹，下接头36用来安装坐封球座，便于形成封堵增加中心管内的压力，以进行坐封工作。

下接头36上方的下中心管29上活动安装有下锁定件5，下锁定件5与上锁定件2啮合连接，下锁定件5由支撑管37、堵塞38、下防退件39和下导向环40构成，支撑管37与下支撑凸台34紧密贴合，支撑管37顶端端头与释放套15啮合连接，支撑管37的底端端头螺纹安装有堵塞38，堵塞38上方的支撑管37上设置有下坐封孔41，下坐封孔41与下传压孔35连通，下传压孔35用来配合下坐封孔41将下中心管29内的液压油分流以进行坐封工作，支撑管37上活动安装有下防退件39，下防退件39与上防退件16呈镜像对称设置，下防退件39与堵塞38螺纹连接，下防退件39的顶端端头螺纹安装有下导向环40，下导向环40用来挤压下胶筒组3以进行坐封工作。

下锁定件5的顶端通过下衬套47设置有下胶筒组3，下胶筒组3和上锁定件2之间通过下锥体42和上锥体43设置有卡瓦4，卡瓦4与上锥体43紧密贴合，上锥体43与上锁定件2螺纹连接，卡瓦4通过卡瓦剪切销44与下锥体42固定连接，下锥体42与下衬套47螺纹连接，卡瓦剪切销44用来控制卡瓦4的坐封顺序，使卡瓦4的左端先咬合套管壁以增强坐封效果，卡瓦4周向上间隔设置有切缝，切缝用来使卡瓦4在坐封时易于撑开以锚定在套管壁上，卡瓦4切缝内设置有拉环45，拉环45底端通过紧固螺钉固装有平键，拉环45与释放套15键连接，以限制卡瓦4的转动，防止下井时提前坐封。

该封隔器的坐封工作过程为：在下接头36上安装坐封球座，将安装有坐封球座的封隔器下入到井下预定位置，向中心管内投入合适规格的球，使封隔器内部形成封堵；通过油管向该封隔器泵压，一部分液压油通过上传压孔32和上坐封孔19进入上锁定件2内，液压力推动活塞17向上移动，活塞17对泄油套18产生推力，当液压力达到一定数值时，该推力剪断坐封剪切销，同时泄油套18带动上防退件16剪断剪切销钉25；泄油套18在活塞17的推动下向上移动，并通过上导向环26挤压上胶筒组1，使上胶筒组1膨胀密封环空，同时锁环23张开，泄油套18带动防退件工作，直到上胶筒组1无法被进一步挤压，泄油套18停止移动，锁环23收缩并通过棘齿咬住锁环座20完成锁定，上防退件16使泄油套18无法回退，以使上锁定件2的坐封力稳定持续。

一部分液压油通过下传压孔35和下坐封孔41进入下锁定件5内，液压力剪断下防退件39的剪切销钉25，液压力推动下防退件39的锁环座20向上移动，锁环23张开，锁环座20通过下导向环40挤压下胶筒组3，使下胶筒组3膨胀密封环空，同时锁环座20推动下胶筒组3、下衬套47和下锥体42整体向上移动，挤压卡瓦4，卡瓦4的左端脱离释放套15并咬合套管壁，液压力进一步剪断卡瓦剪切销44使卡瓦4的右端也完成锚定，当卡瓦4完全锚定套管壁且下胶筒组3无法被进一步挤压，锁环座20停止移动，锁环23收缩并通过棘齿锁定锁环座20，使下锁定件5的坐封力稳定持续。

该封隔器的解封工作过程为：通过解封工具连接上接头6并上提该封隔器，解封剪切销46被剪断，上接头6、中心管和下接头36同步向上移动；上中心管28上移使泄压孔27与泄流孔8连通，油管的内外压力平衡，增强回收工作的安全性；在上提该封隔器的过程中，上支撑凸台33随上中心管28向上移动，使释放爪14失去支撑而变形收缩，释放爪14收缩后脱离上衬套9，使上衬套9和解封接头7失去限制，上中心管28上的解封凸缘31带动解封接头7和限位环13同步向上移动，使上胶筒组1舒张回弹复原，解除上胶筒组1的密封；

由于下支撑凸台34随下中心管29向上移动，使支撑管37失去支撑而变形收缩，支撑管37收缩后脱离释放套15，下锁定件5失去限制在重力作用下向下移动，直到接触下接头36停止；在下锁定件5的下移过程中，下导向环40退开下胶筒组3，使下胶筒组3舒张回弹复原，解除下胶筒组3的密封，同时使卡瓦4右侧失去支撑；

上衬套9底端的凸缘带动上导向环26向上移动，上导向环26带动泄油套18、缸套21、锁环套22、剪切套24和锁环23同步向上移动，由于锁环座20螺纹安装在释放套15上，锁环套22、剪切套24和锁环23相对于锁环座20产生相对位移，直至锁环套22、剪切套24和锁环23移动到锁环座20的左端头处，进一步带动释放套15、锁环座20和上锥体43上移，使卡瓦4左侧失去支撑，同时释放套15在上移过程中通过拉环45卡合卡瓦4的切缝，辅助卡瓦4脱离套管壁，从而解除锚定状态。

该封隔器具有坐封稳定、双重压力保障和解封简单的特点，封隔器的上下端各有一组胶筒组合，均可以单独承受上下高压差，以提供双重压力保障，卡瓦锚定结构简单，并且能够承受双向载荷；上锁定件和下锁定件的双重锁定设计，使坐封稳定，防止提前解封；解封时仅需上提封隔器即可，操作简单方便，解决了现有封隔器存有的密封效果差和解封复杂的问题，满足了井下作业的封隔需要。

Claims (10)

1.一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，它由中心管、上胶筒组（1）、上锁定件（2）、卡瓦（4）、下胶筒组（3）和下锁定件（5）构成，其特征在于：中心管的顶端端头螺纹安装有上接头（6），上接头（6）下方的上中心管（28）上活动安装有解封接头（7），解封接头（7）下方的中心管上通过上衬套（9）设置有上胶筒组（1），上胶筒组（1）下方的中心管上活动安装有上锁定件（2），中心管的底端端头螺纹安装有下接头（36），下接头（36）上方的中心管上活动安装有下锁定件（5），下锁定件（5）与上锁定件（2）啮合连接，下锁定件（5）的顶端上通过下衬套（47）设置有下胶筒组（3），下胶筒组（3）和上锁定件（2）之间通过下锥体（42）和上锥体（43）设置有卡瓦（4）。

2.根据权利要求1所述的一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，其特征在于：所述的中心管由上中心管（28）和下中心管（29）构成，上中心管（28）和下中心管（29）之间螺纹连接，上中心管（28）上的一端设置有旁通孔（30），旁通孔（30）下方的上中心管（28）上对称状设置有多个解封凸缘（31），上中心管（28）的底端对称状设置有上传压孔（32），上传压孔（32）为通孔，上传压孔（32）和解封凸缘（31）之间的上中心管（28）上设置有上支撑凸台（33）；下中心管（29）上设置有下支撑凸台（34），下支撑凸台（34）下方的下中心管（29）上设置有下传压孔（35），下传压孔（35）为通孔。

3.根据权利要求1所述的一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，其特征在于：所述的解封接头（7）的底端端头螺纹安装有限位环（13）。

4.根据权利要求1所述的一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，其特征在于：所述的胶筒组由边胶筒（10），中心胶筒（11）和隔环（12）构成，边胶筒（10）呈对称状设置，边胶筒（10）之间通过隔环（12）设置有中心胶筒（11）。

5.根据权利要求1所述的一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，其特征在于：所述的上锁定件（2）由释放爪（14）、释放套（15）、上防退件（16）、活塞（17）和泄油套（18）构成，释放爪（14）的顶端端头与上衬套（9）啮合连接，释放爪（14）的底端端头螺纹安装有释放套（15），释放套（15）上螺纹安装有防退件，防退件的一端延伸到释放爪（14）上方，延伸到释放爪（14）上方的防退件和释放爪（14）之间设置有活塞（17），延伸到释放爪（14）上方的防退件通过内孔螺纹安装有泄油套（18），泄油套（18）的底端端头与活塞（17）紧密连接。

6.根据权利要求5所述的一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，其特征在于：所述的释放套（15）呈筒状，释放套（15）的顶端上设置有上坐封孔（19），上坐封孔（19）与上传压孔（32）连通。

7.根据权利要求5所述的一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，其特征在于：所述的上防退件（16）由锁环座（20）、缸套（21）、锁环套（22）、锁环（23）和剪切套（24）构成，锁环座（20）上活动安装有缸套（21），缸套（21）的底端端头螺纹安装有锁环套（22），锁环套（22）和锁环座（20）之间设置有锁环（23），锁环（23）分别与锁环套（22）和锁环座（20）啮合连接，锁环套（22）底端螺纹安装有剪切套（24），剪切套（24）通过剪切销钉（25）与锁环座（20）固定连接。

8.根据权利要求5所述的一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，其特征在于：所述的泄油套（18）呈筒状，泄油套（18）的顶端端头设置有上导向环（26），泄油套（18）上的另一端设置有泄压孔（27），泄油套（18）通过坐封销钉与上衬套（9）固定连接。

9.根据权利要求1所述的一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，其特征在于：所述的卡瓦（4）上设置有拉环（45），卡瓦（4）通过卡瓦剪切销（44）与下锥体（42）固定连接，卡瓦（4）切缝处设置有拉环（45），拉环（45）与释放套（15）键连接。

10.根据权利要求1所述的一种双胶筒的可取式悬挂封隔器，其特征在于：所述的下锁定件（5）由支撑管（37）、堵塞（38）、下防退件（39）和下导向环（40）构成，支撑管（37）顶端端头与释放套（15）啮合连接，支撑管（37）的底端端头螺纹安装有堵塞（38），堵塞（38）上方的支撑管（37）上设置有下坐封孔（41），下坐封孔（41）与下传压孔（35）连通，支撑管（37）上活动安装有下防退件（39），下防退件（39）与堵塞（38）螺纹连接，下防退件（39）的顶端端头螺纹安装有下导向环（40）。