CN111852385A - 一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器 - Google Patents
一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及电控封隔器，更具体的说是一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，包括中间套、压紧套、胶筒、中间轴、套筒、动力腔体、直流减速电机，所述直流减速电机的输出轴和中间轴传动连接，中间轴和套筒通过螺纹连接，中间套和动力腔体固定连接，套筒滑动连接在中间套上，中间套上通过螺纹连接有压紧套，压紧套和套筒之间设置有胶筒，可以通过直流减速电机实现装置的坐封与解封，简化了机械结构的复杂程度，提升了工作可靠性；能够重复进行坐封，解封动作而不会发生结构破坏，配合连续油管拖动，能够实现单次投放在井下任意时间，任意位置进行坐封与解封。
Description
技术领域
本发明涉及电控封隔器，更具体的说是一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器。
背景技术
封隔器在石油化工行业的应用时间已经超过一百年，主要应用于主要应用于钻井、试油、分层采油、卡堵水、注水、增产作业等诸多领域。封隔器指具有弹性密封原件，能够封隔环空、隔绝产层，进而实现控制产液柱，保护套管的井下工具。封隔器由于其特殊的井下密封功能，对石油化工行业具有举足轻重的意义。最早应用的封隔器没有锚定机构，其结构简单，操作困难，承压能力低，用途单一；随着石油工业的快速发展，开始出现了具有锚定机构的封隔器，锚定机构能够使封隔器具有更好的承压性能。在越来越困难的开采条件与越来越复杂的井况驱使下，封隔器的发展向着高性能、大通径、多用途、适应多种工况、寿命长、结构简单、密封件膨胀与收缩性能更佳等方向发展。
封隔器主要分为自封式，靠封隔件外径与套管内径的过盈和工作压差实现密封的封隔器；扩张式，一定液压作用于密封件内腔，使其径向膨胀实现密封的封隔器；楔入式，由楔入件使密封件径向变大实现密封的封隔器；压缩式，轴向力压缩密封件使其径向变形实现密封的封隔器。包括高效膨胀式封隔器、可钻可取式注水封隔器、跨隔封隔器、金属封隔器、双压差逐级解封封隔器、溶胀式封隔器等多种形式。封隔器的主要失效原因有中途坐封、坐封后自动解封、串封、蠕动、密封失效、错封等，采用主动电控的坐封、解封方式并进行合适的参数选择能够避免其中大多数的问题。
此外，在进行油井、气井的分层段测试与找水时，通常投放多段封隔器对不同层段进行封隔，再进行逐一分析，然而多个封隔器中的一个失效可能会导致整组实验失败，封隔器数量越多故障率越高。单组封隔器仅能够测量单一层段，通过连续拖动可以实现对任意层段进行分析，但需要封隔器在单次投放的情况下进行多次坐封、解封。常规封隔器在进行一次坐封，解封后其内部结构便已经发生了破坏，无法再次坐封。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，可以实现多次坐封与解封。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，包括中间套、压紧套、胶筒、中间轴、套筒、动力腔体、直流减速电机，所述直流减速电机的输出轴和中间轴传动连接，中间轴和套筒通过螺纹连接，中间套和动力腔体固定连接，套筒滑动连接在中间套上，中间套上通过螺纹连接有压紧套，压紧套和套筒之间设置有胶筒。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，所述中间套和动力腔体上均设置有液体流道。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括行星减速器、传动轴和联轴套，直流减速电机的输出轴与行星减速器的输入端连接，行星减速器的输出端和传动轴连接，传动轴通过联轴套和中间轴固定连接。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括轴承挡板和螺母，中间轴的右端面设置了两个角接触球轴承，两个角接触球轴承的外环连接有轴承挡板，轴承挡板通过螺母固定连接在动力腔体上。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括封套和旋转件，中间轴的左端连接有旋转件，旋转件通过封套和中间套固定连接。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括上接头，上接头通过螺纹和压紧套连接，上接头和中间套通过销钉连接。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括隔套，隔套和中间套螺纹连接。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括电控腔体、连接轴、下接头和封堵，电控腔体固定连接在动力腔体上，电控腔体和下接头之间通过连接轴连接，电控腔体的端部连接有封堵，直流减速电机固定连接在电控腔体内。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括单芯电缆，单芯电缆的一端和直流减速电机的电极连接，单芯电缆的另一端和电源连接，单芯电缆穿过封堵。
作为本技术方案的进一步优化，本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括主控电路板和高温电池组，主控电路板和直流减速电机连接，主控电路板和直流减速电机均和高温电池组连接，主控电路板和高温电池组均设置在电控腔体内。
本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器的有益效果为：
本发明一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，可以通过直流减速电机实现装置的坐封与解封，简化了机械结构的复杂程度，提升了工作可靠性；能够重复进行坐封，解封动作而不会发生结构破坏，配合连续油管拖动，能够实现单次投放在井下任意时间，任意位置进行坐封与解封；当装置功能失效时，可以通过提拉装置实现紧急解封，避免设备在井下卡死而导致的井眼报废；除地面主动控制的方式以外，还可以预设程序在主控电路板内，并设置高温电池组实现装置的自动工作。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。
图1是本发明的用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器结构示意图一；
图2是本发明的用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器结构示意图二；
图3是本发明的产液流向图示意图。
图中：上接头1；中间套2；隔套3；压紧套4；胶筒5；封套6；旋转件7；中间轴8；套筒9；动力腔体10；轴承挡板11；螺母12；联轴套13；传动轴14；电控腔体15；电机安装座16；封堵17；连接轴18；下接头19；行星减速器20；直流减速电机21；单芯电缆22；主控电路板23；高温电池组24。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
具体实施方式一：
下面结合图1-3说明本实施方式，一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，包括中间套2、压紧套4、胶筒5、中间轴8、套筒9、动力腔体10、直流减速电机21，所述直流减速电机21的输出轴和中间轴8传动连接，中间轴8和套筒9通过螺纹连接，中间套2和动力腔体10固定连接，套筒9滑动连接在中间套2上，中间套2上通过螺纹连接有压紧套4，压紧套4和套筒9之间设置有胶筒5；直流减速电机21输出轴转动时带动中间轴8进行转动，中间轴8通过螺纹带动套筒9进行轴向运动，套筒9对胶筒5进行挤压，胶筒5发生形变挤压井壁实现密封，直流减速电机21的输出轴反转通过螺纹带动套筒9进行运动，套筒9不再对胶筒5进行挤压，挤压力消失，胶筒5发生回弹，解除密封。
具体实施方式二：
下面结合图1-3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述中间套2和动力腔体10上均设置有液体流道；如图3所示，下接口19内部的液体可以通过流道流出至上接口1内部，而装置外部的液体被密封无法穿过装置，装置外侧的结构用于实现液体的封隔，但同时其内部需要设置流道以保证产液能够流经封隔器输送至井口，因此其内部需设置流道；而装置外部的液体并非产液，因此需要将外部液体通过密封隔离在装置外，避免产液受到污染。
具体实施方式三：
下面结合图1-3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括行星减速器20、传动轴14和联轴套13，直流减速电机21的输出轴与行星减速器20的输入端连接，行星减速器20的输出端和传动轴14连接，传动轴14通过联轴套13和中间轴8固定连接；直流减速电机21输出的扭矩经过行星减速器20放大后传递至传动轴14上，直流减速电机21的输出轴带动行星减速器20运动，行星减速器20带动传动轴14运动，传动轴14通过联轴套13带动中间轴8转动。
具体实施方式四：
下面结合图1-3说明本实施方式，本实施方式对实施方式三作进一步说明，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括轴承挡板11和螺母12，中间轴8的右端面设置了两个角接触球轴承，两个角接触球轴承的外环连接有轴承挡板11，轴承挡板11通过螺母12固定连接在动力腔体10上。
具体实施方式五：
下面结合图1-3说明本实施方式，本实施方式对实施方式四作进一步说明，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括封套6和旋转件7，中间轴8的左端连接有旋转件7，旋转件7通过封套6和中间套2固定连接；封套6与旋转件7对中间轴8进行扶正。
具体实施方式六：
下面结合图1-3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括上接头1，上接头1通过螺纹和压紧套4连接，上接头1和中间套2通过销钉连接；当剪切力足够大时，销钉会被剪断失效，当装置能受井下环境影响或其他因素失效时，为避免设备在井下卡死，设置了紧急解锁装置，在井口对设备进行提拉，所述上接头1与中间套2之间的销钉发生剪切失效，上接头1与中间套2之间可以发生相对滑动，压紧套4与上接头1通过螺纹相连，也可以在中间套2外滑动，压紧套4的滑动使得胶筒5卸载并发生回弹，实现解封。
具体实施方式七：
下面结合图1-3说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括隔套3，隔套3和中间套2螺纹连接；隔套3对压紧套4的滑动范围进行限制，防止设备脱落。
具体实施方式八：
下面结合图1-3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括电控腔体15、连接轴18、下接头19和封堵17，电控腔体15固定连接在动力腔体10上，电控腔体15和下接头19之间通过连接轴18连接，电控腔体15的端部连接有封堵17，直流减速电机21固定连接在电控腔体15内。
具体实施方式九：
下面结合图1-3说明本实施方式，本实施方式对实施方式八作进一步说明，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括单芯电缆22，单芯电缆22的一端和直流减速电机21的电极连接，单芯电缆22的另一端和电源连接，单芯电缆22穿过封堵17；单芯电缆22穿过封堵17并密封，保证直流减速电机21的工作不受影响；当装置运动到预定封隔位置时，直流减速电机21由单芯电缆22传输的能量启动，直流减速电机21进行正转，解封时直流减速电机21进行反转；如图1所示。
具体实施方式十：
下面结合图1-3说明本实施方式，本实施方式对实施方式八作进一步说明，所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括主控电路板23和高温电池组24，主控电路板23和直流减速电机21连接，主控电路板23和直流减速电机21均和高温电池组24连接，主控电路板23和高温电池组24均设置在电控腔体15内；可以将程序预设在所述主控电路板21内，主控电路板21与直流减速电机22均由高温电池组23进行供电，实现自动坐封/解封；主控电路板21内通过定时启停、正反转控制直流减速电机21运动实现多次坐封/解封；如图2所示。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，包括中间套(2)、压紧套(4)、胶筒(5)、中间轴(8)、套筒(9)、动力腔体(10)、直流减速电机(21)，其特征在于：所述直流减速电机(21)的输出轴和中间轴(8)传动连接，中间轴(8)和套筒(9)通过螺纹连接，中间套(2)和动力腔体(10)固定连接，套筒(9)滑动连接在中间套(2)上，中间套(2)上通过螺纹连接有压紧套(4)，压紧套(4)和套筒(9)之间设置有胶筒(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，其特征在于：所述中间套(2)和动力腔体(10)上均设置有液体流道。
3.根据权利要求1所述的一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，其特征在于：所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括行星减速器(20)、传动轴(14)和联轴套(13)，直流减速电机(21)的输出轴与行星减速器(20)的输入端连接，行星减速器(20)的输出端和传动轴(14)连接，传动轴(14)通过联轴套(13)和中间轴(8)固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，其特征在于：所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括轴承挡板(11)和螺母(12)，中间轴(8)的右端面设置了两个角接触球轴承，两个角接触球轴承的外环连接有轴承挡板(11)，轴承挡板(11)通过螺母(12)固定连接在动力腔体(10)上。
5.根据权利要求4所述的一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，其特征在于：所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括封套(6)和旋转件(7)，中间轴(8)的左端连接有旋转件(7)，旋转件(7)通过封套(6)和中间套(2)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，其特征在于：所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括上接头(1)，上接头(1)通过螺纹和压紧套(4)连接，上接头(1)和中间套(2)通过销钉连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，其特征在于：所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括隔套(3)，隔套(3)和中间套(2)螺纹连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，其特征在于：所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括电控腔体(15)、连接轴(18)、下接头(19)和封堵(17)，电控腔体(15)固定连接在动力腔体(10)上，电控腔体(15)和下接头(19)之间通过连接轴(18)连接，电控腔体(15)的端部连接有封堵(17)，直流减速电机(21)固定连接在电控腔体(15)内。
9.根据权利要求8所述的一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，其特征在于：所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括单芯电缆(22)，单芯电缆(22)的一端和直流减速电机(21)的电极连接，单芯电缆(22)的另一端和电源连接，单芯电缆(22)穿过封堵(17)。
10.根据权利要求8所述的一种用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器，其特征在于：所述用于油气井分层段测试的可重复坐封解封电控封隔器还包括主控电路板(23)和高温电池组(24)，主控电路板(23)和直流减速电机(21)连接，主控电路板(23)和直流减速电机(21)均和高温电池组(24)连接，主控电路板(23)和高温电池组(24)均设置在电控腔体(15)内。
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