CN111075385A - 一种单管双控安全可洗井封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单管双控安全可洗井封隔器，包括上接头、下接头、中心管、胶筒机构、坐封驱动机构，还包括洗井活塞、上连接套、下连接套，位于洗井活塞传压孔下方的洗井活塞外壁与中心管之间构成第一间隙环空，同时洗井活塞传压孔与第一间隙环空为连通状态，洗井活塞外壁与上接头下半段内壁为密封状态，且上接头下半段开设径向贯通的上接头传压孔，上连接套与洗井活塞之间构成第二间隙环空，上接头油流通道下端连通第二间隙环空上端口，下连接套油流通道连通第二间隙环空下端口。本发明采用设置独立的单根液控管线通道同时控制封隔器的坐封及洗井状态，采用了锁环的结构设计，泄压后胶筒不缩回起到油套环空井控安全保护的作用。

Description

一种单管双控安全可洗井封隔器

技术领域

本发明涉及海上注水井完井施工井下工具，具体地说是一种单管双控安全可洗井封隔器。

背景技术

目前液控式分注工艺在胜利海上埕岛油田已得到大面积推广应用，与该注水管柱配套的油套环空井控安全工具及分层封隔器分别为安全封隔器和液控封隔器，主要起到油套环空安全及分层和洗井的作用；安全封隔器和液控封隔器，均采用液控管线控制井下油套环空安全和封隔器工作状态，其中安全封隔器采用2根液控管线，一根和油层上下部位的液控封隔器串联起到分层和井控安全的作用，另外一根控制安全封隔器独立的洗井通道，通过坐封剪钉的设计，避免了部分低压区块井施工作业过程中油套压差大引起封隔器坐封而损坏胶筒现象的发生，提高了封隔器的安全性和可靠性，泄压解封和打压开启安全封隔器洗井通道即可洗井。而在应用过程中发现，由于加工精度无法达到设计要求，长期稳压效果不是很好，一旦压力降至设计最低压力就无法实现有效分层的作用，同时海上需要定期洗井以满足注水要求，经常出现泄压后液控封隔器胶筒缩不回去导致洗井不通，因此需要设计一种可应用于上油田分防分注井控安全要求的单根液控管线井控安全可洗井双控封隔器，进一步简化管柱结构，确保长期安全有效。

经过检索单管、双控、封隔器等关键词，没有发现类似技术，经过检索双控、封隔器，获得以下公开技术文件，但都与本发明不相同。

申请号：201620249693.2，公开日2016-08-17公开了一种双控制采油封隔器，包括中心管，所述中心管的外侧壁由上至下依次套接安装有上接头、胶筒和下接头，且上接头的侧壁设有与其内腔连通的排液口，所述排液口的出液口处安装有雾化喷嘴，所述排液口的出液口处安装有雾化喷嘴，所述中心管穿插至上接头内腔的端部的侧壁均匀缠绕有电磁线圈。通过设有永磁铁块与电磁线圈的相互配合，可以增加封隔器的密封性，同时还可以在井下压力较大的情况下起到缓冲的作用，有效的防止井喷；还通过设有的上胶筒座和下胶筒座与胶筒的配合，可以有效的起到缓冲作用；通过在排液口处设有雾化喷嘴，可以在排液的过程中防止由于井内的压力较大导致液体喷出。

申请号：01250599.4，公开日2002-07-10公开了一种双控式热采封隔器,由中心管、梳形上端盖、下端盖、密封套、双金属片、内腔外壳和药液等组成,在中心管中段部位开有环行带状药液槽,药液槽外面焊有外壳,外壳外面装有密封套,双金属片上端用螺钉固定在内腔外壳上,中心管下端装有下端盖,上端装有梳形上端盖,下端盖上开有螺孔,中心管开有加药孔,通过加药孔将药液注入内腔,本实用新型具有密封效果好、容易解封、成本低、不易卡井等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单管双控安全可洗井封隔器，采用设置独立的单根液控管线通道同时控制封隔器的坐封及洗井状态，采用了锁环的结构设计，泄压后胶筒不缩回起到油套环空井控安全保护的作用，再一次打压打开洗井滑套，满足海上液控式分注井日常注水有效分层、反洗井及井控安全的要求。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，一种单管双控安全可洗井封隔器，包括上接头、下接头、中心管、胶筒机构、坐封驱动机构，所述中心管上端连接上接头，下端连接下接头，还包括洗井活塞、上连接套、下连接套，所述洗井活塞套装在中心管外部，洗井活塞开设洗井活塞传压孔，位于洗井活塞传压孔上方的洗井活塞内壁与中心管为密封状态，位于洗井活塞传压孔下方的洗井活塞外壁与中心管之间构成第一间隙环空，同时洗井活塞传压孔与第一间隙环空为连通状态，洗井活塞外壁与上接头下半段内壁为密封状态，且上接头下半段开设径向贯通的上接头传压孔，所述洗井活塞上端连接复位弹簧，所述中心管开设能连通至洗井活塞上方空间的径向贯通的中心管传压孔，所述上连接套套在洗井活塞外部，所述胶筒机构、坐封驱动机构均套装在上连接套外壁，上连接套与洗井活塞之间构成第二间隙环空，所述上连接套上端与上接头下端丝扣式连接，所述上连接套开设径向贯通的上连接套传压孔，上连接套传压孔与坐封驱动机构连通，所述上接头开设上接头油流通道，上接头油流通道下端连通第二间隙环空上端口，所述下连接套丝扣式连接在洗井活塞下端外壁，下连接套内壁与上连接套下端外壁密封，所述下连接套开设下连接套油流通道，下连接套油流通道连通第二间隙环空下端口。

所述胶筒机构包括胶筒、调节环、推杆套，所述胶筒上端连接调节环，胶筒下端连接推杆套，所述调节环与上连接套丝扣式连接，所述坐封驱动机构包括坐封活塞、平衡活塞、外套，所述坐封活塞、平衡活塞设置在外套与上连接套之间，所述上连接套传压孔连通至坐封活塞、平衡活塞之间的空间，外套下端通过解封剪钉固定在上连接套上，坐封活塞上端面对应推杆套下端面，所述外套上端通过锁紧机构连接推杆套。

所述锁紧机构包括锁环固定套、锁环，所述外套上端与锁环固定套丝扣式连接，所述锁环固定套通过坐封剪钉固定在推杆套外壁，锁环位于锁环固定套下端，所述锁环内壁和推杆套外壁均设置单向移动的马牙扣，所述锁环位于锁环固定套和外套之间，所述锁环固定套和外套之间采用普通螺纹连接。

所述平衡活塞下端内壁与上连接套外壁通过锁块连接，锁块内壁伸入上连接套外壁开设的锁块外凹槽中，锁块外壁伸入平衡活塞内壁开设的锁块内凹槽中。

所述上接头油流通道上端口设置有与液控管线连接的NPT接头，所述下连接套油流通道下端口设置有与液控管线连接的NPT接头。

所述洗井活塞外壁开设外传压台，所述外传压台下端面对应所述第二间隙环空上端口。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明采用设置独立的液控管线打压通道控制封隔器的坐封及洗井状态，实现了地面无压力工作状态的目的；设置独立的液控管线打压通道控制封隔器的坐封，独立的锁紧机构，一次打压永久坐封，泄压后胶筒紧贴套管壁不缩回，实现了整根液控管线不带压工作；设计了与坐封机构串联起来的洗井滑套机构，地面液控管线打压打开洗井滑套，每次洗井打压都能起到一次加固坐封的作用；打压坐封后泄压，洗井滑套在弹簧力的作用下处于关闭状态，对油套环空起到安全保护的，达到了环空安全封隔器的作用。

附图说明

图1为一种单管双控安全可洗井封隔器的结构示意图。

图中：接箍1、上接头2、1/4inNPT上接头3、中心管4、复位弹簧5、聚四氟乙烯组合密封圈6、洗井传压外孔7、洗井活塞传压孔8、第一间隙环空9、洗井活塞10、上接头油流通道11、上连接套12、“O”圈13、调节环14、上胶筒15、隔环16、下胶筒17、第二间隙环空18、坐封剪钉19、锁环固定套20、锁环21、推杆套22、坐封活塞23、上连接套传压孔24、外套25、平衡活塞26、锁块27、解封剪钉28、下连接套29、下连接套油流通道30、1/4inNPT下接头31、洗井活塞定位销钉32、下接头33。

具体实施方式

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。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种单管双控安全可洗井封隔器，包括上接头2、下接头33、中心管4、胶筒机构、坐封驱动机构，所述中心管4上端连接上接头2，下端连接下接头33，还包括洗井活塞10、上连接套12、下连接套29，所述洗井活塞10套装在中心管4外部，洗井活塞开设洗井活塞传压孔8，位于洗井活塞传压孔上方的洗井活塞内壁与中心管为密封状态，位于洗井活塞传压孔下方的洗井活塞外壁与中心管之间构成第一间隙环空9，同时洗井活塞传压孔与第一间隙环空为连通状态，洗井活塞外壁与上接头下半段内壁为密封状态，且上接头下半段开设径向贯通的上接头传压孔，上接头传压孔也就是洗井传压外孔7，所述洗井活塞上端连接复位弹簧5，所述中心管开设能连通至洗井活塞上方空间的径向贯通的中心管传压孔，所述上连接套12套在洗井活塞10外部，所述胶筒机构、坐封驱动机构均套装在上连接套12外壁，上连接套与洗井活塞之间构成第二间隙环空18，所述上连接套12上端与上接头2下端丝扣式连接，所述上连接套开设径向贯通的上连接套传压孔24，上连接套传压孔与坐封驱动机构连通，所述上接头开设上接头油流通道11，上接头油流通道下端连通第二间隙环空18上端口，所述下连接套29丝扣式连接在洗井活塞12下端外壁，下连接套内壁与上连接套下端外壁密封，所述下连接套开设下连接套油流通道30，下连接套油流通道连通第二间隙环空下端口。

所述胶筒机构包括上胶筒15和下胶筒17、调节环14、推杆套22，所述上胶筒15上端连接调节环14，下胶筒17下端连接推杆套22，上胶筒15和下胶筒17之间设置隔环16，所述调节环与上连接套12丝扣式连接，所述坐封驱动机构包括坐封活塞23、平衡活塞26、外套25，所述坐封活塞、平衡活塞设置在外套与上连接套之间，所述上连接套传压孔连通至坐封活塞、平衡活塞之间的空间，外套下端通过解封剪钉28固定在上连接套12上，坐封活塞上端面对应推杆套下端面，所述外套25上端通过锁紧机构连接推杆套22。

所述锁紧机构包括锁环固定套20、锁环21，所述外套上端与锁环固定套丝扣式连接，所述锁环固定套通过坐封剪钉28固定在推杆套外壁，锁环位于锁环固定套下端，所述锁环内壁和推杆套外壁均设置单向移动的马牙扣，所述锁环位于锁环固定套和外套之间，所述锁环固定套和外套之间采用普通螺纹连接。说明：锁环由于卡在锁环固定套和外套之间，而外套通过解封剪钉固定于上连接套，所以锁环是不动的，液压油推动坐封活塞和推杆套上行挤压胶筒完成坐封；解封时，胶筒不动，上提油管时上接头带动中心管、上连接套、下连接套、下街头上行达到解封剪钉设计负荷时剪短解封剪钉，外套下移，让出空间锁块落入平衡活塞和外套之间，平衡活塞下移从而解封。

所述平衡活塞下端内壁与上连接套外壁通过锁块27连接，锁块内壁伸入上连接套外壁开设的锁块外凹槽中，锁块外壁伸入平衡活塞内壁开设的锁块内凹槽中。

所述上接头油流通道上端口设置有与液控管线连接的NPT接头，所述下连接套油流通道下端口设置有与液控管线连接的NPT接头。

所述洗井活塞外壁开设外传压台，所述外传压台下端面对应所述第二间隙环空上端口。说明：洗井活塞外壁设置有台阶，上部面积大于下部面积，液压油经过时依靠面积差形成向上压力推动洗井活塞上行，洗井外孔和内孔重合打开洗井通道，同时洗井活塞底部设置有洗井活塞定位销钉，限位于下连接套下端。

所述上接头2与中心管4顶部采用丝扣连接，所述复位弹簧5、洗井活塞10套在中心管4外侧，且复位弹簧5、洗井活塞10分别与中心管4之间存在间隙环空，所述上接头2底部与上连接套12顶部采用螺纹连接，所述上连接套12中部与调节环14顶部采用螺纹连接，所述上胶筒15、下胶筒17、推杆套22、锁环21、外套25、坐封活塞23、平衡活塞26、锁块21均套在上连接套12外侧，所述两胶筒之间设有隔环16，所述上胶筒15顶端顶在调节环14底端，所述锁环固定套20套在推杆套22外侧，所述外套25套在推杆套22、锁环固定套20、锁环21、坐封活塞23、平衡活塞26、锁块27外侧，所述下连接套29上端与上连接套12底部螺纹连接，中心管4下端与下接头33螺纹连接，所述坐封活塞23、平衡活塞26与上连接套12、外套25之间采用O型圈13过盈配合。

所述上接头2上端与接箍1油管扣螺纹连接，上接头2下端内侧及外侧各为普通扣螺纹，与中心管4上端丝扣连接。

所述上接头2设置有与液控管线连接的1/4inNPT上接头3及油流通道，上接头2底端内侧设有两道胶圈槽，且与上连接套12内侧胶圈过盈配合。

所述下连接套29内侧各设有两道胶圈槽，且与上连接套12内侧胶圈过盈配合。

所述调节环14与上连接套12采用螺纹连接，且通过调节螺纹啮合的长度来调整调节环14下方的上胶筒15、隔环16安装松紧度。

所述上胶筒15和下胶筒17内侧中心处各设有弧形凹槽。说明：设置凹槽后，增加接触应力，提高密封效果。

所述坐封活塞23卡在推杆套和平衡活塞之间，当活塞内外油压压差大于设计的启动压差时坐封剪钉19剪断，避免工具在下入过程中下胶筒17坐封造成上胶筒15磨损。

所述下连接套29设置有与液控管线连接的1/4inNPT下接头31及油流通道。

本发明的具体使用方法：如图1所示。

作业现场施工时，按海上作业工艺设计下入完井管柱，单管双控安全可洗井封隔器、可调配水器、洗井阀、丝堵等完井工具按设计要求串接在油管上依次下入到套管内腔里，同时利用一根液控管线通过封隔器上的1/4inNPT接头把各级封隔器串接起来，直至井口处将液控管线连接压力表及打压装置。

坐封过程：通过地面打压装置打压，油流经过1/4inNPT上接头、上接头油流通道、第二间隙环空、下连接套油流通道、1/4inNPT上接头给下部相同装置提供油流，油流通过上连接套传压孔进入坐封活塞与平衡活塞之间，地面持续加压，坐封活塞带动推杆套上行，平衡活塞由于锁块的作用固定不动，当压力达到设计剪钉剪断压力时，推杆套向上移动剪断剪钉，地面打压装置继续打压，持续推动活塞和推杆套上行，使上胶筒及下胶筒受挤压完成坐封，坐封完成后泄压，由于锁环与推杆套之间由于马牙扣的作用活塞及推杆套继续对胶筒施压从而不解封。

洗井过程：通过地面打压装置打压，油流经过1/4inNPT上接头、上接头油流通道、第二间隙环空,由于洗井活塞外壁设置有台阶，上部面积大于下部面积，压力传递经过时依靠面积差形成向上压力推动洗井活塞上行，洗井外孔和洗井活塞传压孔重合打开洗井通道，同时洗井活塞底部设置有洗井活塞定位销钉，限位于下连接套下端；洗井液从洗井传压外孔进入，流经洗井活塞传压孔、第一间隙环空后从洗井活塞上行后露出的空间流出，从而达到洗井的作用。地面打压装置泄压后，在复位弹簧的作用下，洗井外孔和洗井活塞传压孔相对分离，洗井活塞下行至下接头顶部位置。

解封过程：解封时，胶筒不动，上提油管时上接头带动中心管、上连接套、下连接套、下街头上行达到解封剪钉设计负荷时剪短解封剪钉，外套下移，让出空间锁块落入平衡活塞和外套之间，平衡活塞下移从而解封。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位指示或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种单管双控安全可洗井封隔器，包括上接头、下接头、中心管、胶筒机构、坐封驱动机构，所述中心管上端连接上接头，下端连接下接头，其特征在于，还包括洗井活塞、上连接套、下连接套，所述洗井活塞套装在中心管外部，洗井活塞开设洗井活塞传压孔，位于洗井活塞传压孔上方的洗井活塞内壁与中心管为密封状态，位于洗井活塞传压孔下方的洗井活塞外壁与中心管之间构成第一间隙环空，同时洗井活塞传压孔与第一间隙环空为连通状态，洗井活塞外壁与上接头下半段内壁为密封状态，且上接头下半段开设径向贯通的上接头传压孔，所述洗井活塞上端连接复位弹簧，所述中心管开设能连通至洗井活塞上方空间的径向贯通的中心管传压孔，所述上连接套套在洗井活塞外部，所述胶筒机构、坐封驱动机构均套装在上连接套外壁，上连接套与洗井活塞之间构成第二间隙环空，所述上连接套上端与上接头下端丝扣式连接，所述上连接套开设径向贯通的上连接套传压孔，上连接套传压孔与坐封驱动机构连通，所述上接头开设上接头油流通道，上接头油流通道下端连通第二间隙环空上端口，所述下连接套丝扣式连接在洗井活塞下端外壁，下连接套内壁与上连接套下端外壁密封，所述下连接套开设下连接套油流通道，下连接套油流通道连通第二间隙环空下端口。

2.根据权利要求1所述的一种单管双控安全可洗井封隔器，其特征在于，所述胶筒机构包括胶筒、调节环、推杆套，所述胶筒上端连接调节环，胶筒下端连接推杆套，所述调节环与上连接套丝扣式连接，所述坐封驱动机构包括坐封活塞、平衡活塞、外套，所述坐封活塞、平衡活塞设置在外套与上连接套之间，所述上连接套传压孔连通至坐封活塞、平衡活塞之间的空间，外套下端通过解封剪钉固定在上连接套上，坐封活塞上端面对应推杆套下端面，所述外套上端通过锁紧机构连接推杆套。

3.根据权利要求2所述的一种单管双控安全可洗井封隔器，其特征在于，所述锁紧机构包括锁环固定套、锁环，所述外套上端与锁环固定套丝扣式连接，所述锁环固定套通过坐封剪钉固定在推杆套外壁，锁环位于锁环固定套下端，所述锁环内壁和推杆套外壁均设置单向移动的马牙扣，所述锁环位于锁环固定套和外套之间，所述锁环固定套和外套之间采用普通螺纹连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种单管双控安全可洗井封隔器，其特征在于，所述平衡活塞下端内壁与上连接套外壁通过锁块连接，锁块内壁伸入上连接套外壁开设的锁块外凹槽中，锁块外壁伸入平衡活塞内壁开设的锁块内凹槽中。

5.根据权利要求1或2所述的一种单管双控安全可洗井封隔器，其特征在于，所述上接头油流通道上端口设置有与液控管线连接的NPT接头，所述下连接套油流通道下端口设置有与液控管线连接的NPT接头。

6.根据权利要求1或2所述的一种单管双控安全可洗井封隔器，其特征在于，所述洗井活塞外壁开设外传压台，所述外传压台下端面对应所述第二间隙环空上端口。

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