CN111255410A - 一种封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封隔器，包括液压缸，在所述液压缸的内侧设置有内缸套，在所述液压缸的外侧设置有外缸套，所述液压缸能相对于内缸套和外缸套而滑动，承托所述液压缸的上短节和下短节，在所述外缸套的外侧还设置有能膨胀和缩回的胶筒，在所述胶筒和所述外缸套之间形成有膨胀腔；所述外缸套的内侧壁在靠近下短节处设有环形切槽，所述环形切槽内形成第一腔室；所述第一腔室内在液压缸的外侧套接有阀芯；在环形凸起的内侧壁上设置有轨道槽，在液压缸上设置有凸杆，以在外力作用下引导所述液压缸上下运动的同时还周向转动；以使得封隔器实现自动坐封和解封；该封隔器只需通过提高系统压力来控制座封和解封，简单方便，节省工作时间。

Description

一种封隔器

技术领域

本发明属于油田井下工具领域，具体的说是涉及一种封隔器。

背景技术

在油田开发过程中，通常需要使用封隔器来实现座封和解封，而封隔器按结构可分为：自封式、压缩式、楔入式、扩张式、组合式等；按封原理可分为：提放管柱式、转动管柱式、自封式、热力膨胀式等；但是封隔器在油井中不能实现多次座封，例如液力封隔器在解封时，上提管柱将锁环解锁，这导致该作业过程不可逆。即便有些封隔器能够实现多次座封，但是实现座封和解封的过程过于繁琐，会降低油田开发进度；因此，急需一种能够实现多次座封，并且控制简单的封隔器。

发明内容

本发明的目的是提供一种封隔器，其不仅结构简单，而且只需通过提高系统压力来控制座封和解封，简单方便，节省工作时间。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种封隔器，包括液压缸，在所述液压缸的内侧设置有内缸套，在所述液压缸的外侧设置有外缸套，所述液压缸能相对于内缸套和外缸套而滑动，承托所述液压缸的上短节和下短节，在所述上短节和所述液压缸的上端之间形成有受力槽以能驱动所述液压缸朝向下运动，在所述下短节和所述液压缸的下端之间设置有第一弹簧以能驱动所述液压缸朝向上运动，在所述外缸套的外侧还设置有能膨胀和缩回的胶筒，所述胶筒的上端和下端分别固定连接于所述上短节和下短节，在所述胶筒和所述外缸套之间形成有膨胀腔；所述外缸套的内侧壁在靠近下短节处设有环形切槽，所述下短节设有伸入环形切槽内的环形凸起；所述环形切槽内在环形凸起的上端和环形切槽的上端之间形成第一腔室；所述内缸套上设有用于连通内缸套的内孔和受力槽的第一通孔，液压缸和外缸套内设有用于连通受力槽和第一腔室的第二通孔，所述外缸套内设有用于连通第一腔室和膨胀腔的第三通孔；所述第一腔室内在液压缸的外侧套接有阀芯，所述阀芯的上端设有用于控制第二通孔通断的锥形块；所述阀芯与液压缸沿圆周方向固定连接且沿轴向滑动连接，所述阀芯和环形凸起的上端之间设有用于迫使阀芯向上运动的第二弹簧；在环形凸起的内侧壁上设置有轨道槽，在液压缸上设置有与所述轨道槽配合的凸杆，以在外力作用下引导所述液压缸上下运动的同时还周向转动；胶筒膨胀所需压力小于推动液压缸向下运动的压力，第一弹簧的预紧力大于第二弹簧的预紧力；在座封时，内缸套持续加压，在加压过程中胶筒膨胀，液压缸向下运动，当压力到达最高压力时，减小内缸套内的压力，液压缸向上运动，阀芯上的锥形块将第二通孔封堵；在解封时，内缸套持续加压，在加压过程中液压缸向下运动，当压力到达最高压力时，减小内缸套内的压力，液压缸向上运动，阀芯上的锥形块将第二通孔打开。

进一步的技术方案中，所述轨道槽包括沿环形凸起内侧壁圆周方向间隔均匀设置的第一竖槽、第二竖槽、第三竖槽、第四竖槽，所述凸杆位于第一竖槽或第三竖槽内时，阀芯上的锥形块将第二通孔打开，所述凸杆位于第二竖槽或第四竖槽内时，阀芯上的锥形块将第二通孔关闭；所述环形凸起的内侧壁上在第一竖槽的下端设有第一斜槽，在第一斜槽的下端设有与第二竖槽连通的第二斜槽，液压缸向下运动时，凸杆从第一竖槽运动至第一斜槽的下端，并且在液压缸向上运动时，凸杆在第二斜槽作用下滑入第二竖槽；所述环形凸起的内侧壁上在第二竖槽的下端设有第三斜槽，在第三斜槽的下端设有与第三竖槽连通的第四斜槽，液压缸向下运动时，凸杆从第二竖槽运动至第三斜槽的下端，并且在液压缸向上运动时，凸杆在第四斜槽作用下滑入第三竖槽；所述环形凸起的内侧壁上在第三竖槽的下端设有第五斜槽，在第五斜槽的下端设有与第四竖槽连通的第六斜槽，液压缸向下运动时，凸杆从第三竖槽运动至第五斜槽的下端，并且在液压缸向上运动时，凸杆在第六斜槽作用下滑入第四竖槽；所述环形凸起的内侧壁上在第四竖槽的下端设有第七斜槽，在第七斜槽的下端设有与第一竖槽连通的第八斜槽，液压缸向下运动时，凸杆从第四竖槽运动至第七斜槽的下端，并且在液压缸向上运动时，凸杆在第八斜槽作用下滑入第一竖槽。

进一步的技术方案中，所述阀芯套接在液压缸的内侧壁上设有竖直滑槽，所述液压缸侧外侧壁上设有滑动连接在竖直滑槽内的凸块，在凸杆向下运动进入斜槽内时，凸块运动至竖直滑槽的下端，并且随着凸杆向下运动，凸块抵在竖直滑槽的下端带动阀芯向下运动；该设置使得所述阀芯与液压缸沿圆周方向固定连接且沿轴向滑动连接。

进一步的技术方案中，所述上短节上固定安装有与胶筒上端固定连接的上连接套，所述下短节上固定安装有与胶筒下端固定连接的下连接套。

进一步的技术方案中，所述液压缸的下端滑动连接在环形凸起内，所述环形凸起内在液压缸的下端和下短节之间形成弹簧腔，所述第一弹簧位于弹簧腔内，所述环形凸起、外缸套、下连接套设有与弹簧腔连通的连通孔，所述连通孔用于将弹簧腔与外界连通。

有益效果

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

(1)使用提高系统压力来控制座封和解封，控制简单方便，节省工作时间；

(2)使用锥形块与第二通孔的配合对膨胀后的胶筒实行密封，从而实现快速座封和解压的效果；

(3)使用旋转控制阀芯的开闭状态，可以使封隔器实现多次座封和解封的工作需求。

附图说明

图1为本发明的主剖视图；

图2为图1中A-A方向的剖视图；

图3为本发明内缸套内压力升高时的剖视图；

图4为本发明内缸套内压力最高时的工作状态；

图5为本发明座封时的剖视图；

图6为本发明内缸套内压力升高时的工作状态；

图7为本发明解封时的剖视图；

图8为图7中B-B方向的剖视图；

图9为本发明的阀芯结构图。

具体实施方式

请参阅图1-9所示，一种封隔器，包括液压缸2，在所述液压缸2的内侧设置有内缸套6，在所述液压缸2的外侧设置有外缸套1，所述液压缸2能相对于内缸套6和外缸套1而滑动，承托所述液压缸2的上短节11和下短节12，在所述上短节11和所述液压缸2的上端之间形成有受力槽21以能驱动所述液压缸2朝向下运动，在所述下短节12和所述液压缸2的下端之间设置有第一弹簧8以能驱动所述液压缸2朝向上运动，在所述外缸套1的外侧还设置有能膨胀和缩回的胶筒4。所述上短节11上固定安装有与胶筒4上端固定连接的上连接套13，所述下短节12上固定安装有与胶筒4下端固定连接的下连接套9。

在所述胶筒4和所述外缸套1之间形成有膨胀腔41；所述外缸套1的内侧壁在靠近下短节12处设有环形切槽14，所述下短节12设有伸入环形切槽14内的环形凸起121；所述环形切槽14内在环形凸起121的上端和环形切槽14的上端之间形成第一腔室15；所述内缸套6上设有用于连通内缸套6的内孔和受力槽21的第一通孔6a，液压缸2和外缸套1内设有用于连通受力槽21和第一腔室15的第二通孔2c，1a，所述外缸套1内设有用于连通第一腔室15和膨胀腔41的第三通孔1c；所述第一腔室15内在液压缸2的外侧套接有阀芯3，所述阀芯3的上端设有用于控制第二通孔1a通断的锥形块3a；所述阀芯3套接在液压缸2的内侧壁上设有竖直滑槽3b，所述液压缸2侧外侧壁上设有滑动连接在竖直滑槽3b内的凸块2a，该设置使得所述阀芯3与液压缸2沿圆周方向固定连接且沿轴向滑动连接，所述阀芯3和环形凸起121的上端之间设有用于迫使阀芯3向上运动的第二弹簧7。

在环形凸起121的内侧壁上设置有轨道槽，在液压缸2上设置有与所述轨道槽配合的凸杆2b，以在外力作用下引导所述液压缸2上下运动的同时还周向转动；胶筒4膨胀所需压力小于推动液压缸2向下运动的压力，第一弹簧8的预紧力大于第二弹簧7的预紧力；在座封时，内缸套6持续加压，在加压过程中胶筒4膨胀，液压缸2向下运动，当压力到达最高压力时，减小内缸套6内的压力，液压缸2向上运动，阀芯3上的锥形块3a将第二通孔2c，1a封堵；在解封时，内缸套6持续加压，在加压过程中液压缸2向下运动，当压力到达最高压力时，减小内缸套6内的压力，液压缸2向上运动，阀芯3上的锥形块3a将第二通孔2c，1a打开。

其中，所述轨道槽包括沿环形凸起121内侧壁圆周方向间隔均匀设置的第一竖槽5e、第二竖槽5f、第三竖槽5g、第四竖槽5h，所述凸杆2b位于第一竖槽5e或第三竖槽5g内时，阀芯3上的锥形块3a将第二通孔1a打开，所述凸杆2b位于第二竖槽5f或第四竖槽5h内时，阀芯3上的锥形块3a将第二通孔1a关闭；所述环形凸起121的内侧壁上在第一竖槽5e的下端设有第一斜槽51，在第一斜槽51的下端设有与第二竖槽5f连通的第二斜槽52，液压缸2向下运动时，凸杆2b从第一竖槽5e运动至第一斜槽51的下端，并且在液压缸2向上运动时，凸杆2b在第二斜槽52作用下滑入第二竖槽5f；所述环形凸起121的内侧壁上在第二竖槽5f的下端设有第三斜槽53，在第三斜槽53的下端设有与第三竖槽5g连通的第四斜槽54，液压缸2向下运动时，凸杆2b从第二竖槽5f运动至第三斜槽53的下端，并且在液压缸2向上运动时，凸杆2b在第四斜槽54作用下滑入第三竖槽5g；所述环形凸起121的内侧壁上在第三竖槽5g的下端设有第五斜槽55，在第五斜槽55的下端设有与第四竖槽5h连通的第六斜槽56，液压缸2向下运动时，凸杆2b从第三竖槽5g运动至第五斜槽55的下端，并且在液压缸2向上运动时，凸杆2b在第六斜槽56作用下滑入第四竖槽5h；所述环形凸起121的内侧壁上在第四竖槽5h的下端设有第七斜槽57，在第七斜槽57的下端设有与第一竖槽5e连通的第八斜槽58，液压缸2向下运动时，凸杆2b从第四竖槽5h运动至第七斜槽57的下端，并且在液压缸2向上运动时，凸杆2b在第八斜槽58作用下滑入第一竖槽5e。

另外，所述液压缸2的下端滑动连接在环形凸起121内，所述环形凸起121内在液压缸2的下端和下短节12之间形成弹簧腔12a，所述第一弹簧8位于弹簧腔12a内，所述环形凸起121、外缸套1、下连接套9设有与弹簧腔12a连通的连通孔5b，1b，9a，所述连通孔5b，1b，9a用于将弹簧腔12a与外界连通。

如图1、2所示，是本发明的一种封隔器的构造，在工作前需要将封隔器与管路连接，然后下入井内，当封隔器下至所需深度时，向内缸套6内持续加压，具有压力的流体介质通过第一通孔6a、受力槽21、第二通孔2c，1a、第一腔室15、第三通孔1c进入胶筒4内，使胶筒44膨胀，如图3所示，随着压力的增加，具有压力的流体介质作用在液压缸2的上端推动液压缸2克服第一弹簧8的预紧力向下运动，液压缸2上的凸杆2b从第一竖槽5e向下运动，在凸杆2b向下运动进入第一斜槽51内时，液压缸2上的凸块2a运动至竖直滑槽3b的下端，并且随着凸杆2b向下运动，凸块2a抵在竖直滑槽3b的下端带动阀芯3向下运动；另外凸杆2b在第一斜槽51内向下运动时，液压缸2转动并带动阀芯3转动。当内缸套6内压力到达最高压力时，如图4所示，液压缸2运动至最下端，同时凸杆2b运动到第一斜槽51的下端，并且在第一斜槽51的作用下凸杆2b带动液压缸2旋转45°，由于凸块2a和竖直滑槽3b的配合，阀芯3也随之转动45°，然后减小内缸套6内的压力，使液压缸2在第一弹簧8作用下向上运动，凸杆2b在第二斜槽52内向上运动至第二竖槽5f内，并且带动液压缸2继续转动45°，由于凸块2a和竖直滑槽3b的配合，阀芯3也随之转动45°，阀芯3在第二弹簧79作用下跟随上升，当凸杆2b位于第二竖槽5f的上端时，如图5所示的位置，此时锥形块3a将第二通孔2c，1a关闭密封，完成座封。

当封隔器需要解封时，再次向内缸套6内持续加压，随着压力的增加具有压力的流体介质作用在液压缸2的上端推动液压缸2克服第一弹簧8的预紧力向下运动，液压缸2上的凸杆2b从第二竖槽5f向下运动，在凸杆2b向下运动进入第三斜槽53内时，液压缸2上的凸块2a运动至竖直滑槽3b的下端，并且随着液压缸2向下运动，凸块2a抵在竖直滑槽3b的下端带动阀芯3向下运动；另外凸杆2b在第一斜槽51内向下运动时，液压缸2转动并带动阀芯3转动。当内缸套6内压力到达最高压力时，如图6所示，液压缸2运动至最下端，同时凸杆2b运动到第三斜槽53的下端，并且在第三斜槽53的作用下凸杆2b带动液压缸2旋转45°，由于凸块2a和竖直滑槽3b的配合，阀芯3也随之转动45°，然后减小内缸套6内的压力，使液压缸2在第一弹簧8作用下向上运动，凸杆2b在第四斜槽54内向上运动至第三竖槽5g内，并且带动液压缸2继续转动45°，由于凸块2a和竖直滑槽3b的配合，阀芯3也随之转动45°，阀芯3在第二弹簧79作用下跟随上升，当凸杆2b位于第二竖槽5f的上端时，如图7、8所示的位置，此时锥形块3a顶在环形切槽14的上端面，将第二通孔2c，1a打开，继续下降压力胶筒4收缩，使其内部介质通过第三通孔1c、第一腔室15、第二通孔2c，1a、受力槽21、第一通孔6a被挤回内缸套6中，内缸套6内压力下降胶筒44收缩至原始形态后(如图1、2所示)完成解封，并形成循环。本发明可完成多次座封、解封，并且操作简单。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种封隔器，包括液压缸，在所述液压缸的内侧设置有内缸套，在所述液压缸的外侧设置有外缸套，所述液压缸能相对于内缸套和外缸套而滑动，承托所述液压缸的上短节和下短节，在所述上短节和所述液压缸的上端之间形成有受力槽以能驱动所述液压缸朝向下运动，在所述下短节和所述液压缸的下端之间设置有第一弹簧以能驱动所述液压缸朝向上运动，在所述外缸套的外侧还设置有能膨胀和缩回的胶筒，所述胶筒的上端和下端分别固定连接于所述上短节和下短节，在所述胶筒和所述外缸套之间形成有膨胀腔；所述外缸套的内侧壁在靠近下短节处设有环形切槽，所述下短节设有伸入环形切槽内的环形凸起；所述环形切槽内在环形凸起的上端和环形切槽的上端之间形成第一腔室；所述内缸套上设有用于连通内缸套的内孔和受力槽的第一通孔，液压缸和外缸套内设有用于连通受力槽和第一腔室的第二通孔，所述外缸套内设有用于连通第一腔室和膨胀腔的第三通孔；所述第一腔室内在液压缸的外侧套接有阀芯，所述阀芯的上端设有用于控制第二通孔通断的锥形块；所述阀芯与液压缸沿圆周方向固定连接且沿轴向滑动连接，所述阀芯和环形凸起的上端之间设有用于迫使阀芯向上运动的第二弹簧；在环形凸起的内侧壁上设置有轨道槽，在液压缸上设置有与所述轨道槽配合的凸杆，以在外力作用下引导所述液压缸上下运动的同时还周向转动；胶筒膨胀所需压力小于推动液压缸向下运动的压力，第一弹簧的预紧力大于第二弹簧的预紧力；在座封时，内缸套持续加压，在加压过程中胶筒膨胀，液压缸向下运动，当压力到达最高压力时，减小内缸套内的压力，液压缸向上运动，阀芯上的锥形块将第二通孔封堵；在解封时，内缸套持续加压，在加压过程中液压缸向下运动，当压力到达最高压力时，减小内缸套内的压力，液压缸向上运动，阀芯上的锥形块将第二通孔打开。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述轨道槽包括沿环形凸起内侧壁圆周方向间隔均匀设置的第一竖槽、第二竖槽、第三竖槽、第四竖槽，所述凸杆位于第一竖槽或第三竖槽内时，阀芯上的锥形块将第二通孔打开，所述凸杆位于第二竖槽或第四竖槽内时，阀芯上的锥形块将第二通孔关闭；所述环形凸起的内侧壁上在第一竖槽的下端设有第一斜槽，在第一斜槽的下端设有与第二竖槽连通的第二斜槽，液压缸向下运动时，凸杆从第一竖槽运动至第一斜槽的下端，并且在液压缸向上运动时，凸杆在第二斜槽作用下滑入第二竖槽；所述环形凸起的内侧壁上在第二竖槽的下端设有第三斜槽，在第三斜槽的下端设有与第三竖槽连通的第四斜槽，液压缸向下运动时，凸杆从第二竖槽运动至第三斜槽的下端，并且在液压缸向上运动时，凸杆在第四斜槽作用下滑入第三竖槽；所述环形凸起的内侧壁上在第三竖槽的下端设有第五斜槽，在第五斜槽的下端设有与第四竖槽连通的第六斜槽，液压缸向下运动时，凸杆从第三竖槽运动至第五斜槽的下端，并且在液压缸向上运动时，凸杆在第六斜槽作用下滑入第四竖槽；所述环形凸起的内侧壁上在第四竖槽的下端设有第七斜槽，在第七斜槽的下端设有与第一竖槽连通的第八斜槽，液压缸向下运动时，凸杆从第四竖槽运动至第七斜槽的下端，并且在液压缸向上运动时，凸杆在第八斜槽作用下滑入第一竖槽。

3.根据权利要求2所述的封隔器，其特征在于，所述阀芯套接在液压缸的内侧壁上设有竖直滑槽，所述液压缸侧外侧壁上设有滑动连接在竖直滑槽内的凸块，在凸杆向下运动进入斜槽内时，凸块运动至竖直滑槽的下端，并且随着凸杆向下运动，凸块抵在竖直滑槽的下端带动阀芯向下运动。

4.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述上短节上固定安装有与胶筒上端固定连接的上连接套，所述下短节上固定安装有与胶筒下端固定连接的下连接套。

5.根据权利要求4所述的封隔器，其特征在于，所述液压缸的下端滑动连接在环形凸起内，所述环形凸起内在液压缸的下端和下短节之间形成弹簧腔，所述第一弹簧位于弹簧腔内，所述环形凸起、外缸套、下连接套设有与弹簧腔连通的连通孔，所述连通孔用于将弹簧腔与外界连通。

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