CN111963098B - 一种压缩式封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田井下工具技术领域，且公开了一种压缩式封隔器，包括中心管，所述中心管的顶部活动套接有上接头，所述上接头的下方安装有第一挤压筒，所述第一挤压筒活动套接在中心管的顶部，所述第一挤压筒上安装有保护体，所述中心管上从上到下分别固定套接有一号胶筒、金属块、二号胶筒以及三号胶筒。本发明通过设计的带有空气道的胶筒，使胶筒在受到轴向挤压力时，空气道的压缩能给胶筒提供一个径向的挤压力，使座封的速度加快，同时在完成丢手后，空气道依然给胶筒提供径向的挤压力，使胶筒对环形空间的密封性增强，且空气道与胶筒形成类似弹簧的形状，使封隔器在进行解封时，胶筒本身就能提供一个轴向回弹力，使封隔器的解封更方便。

Description

一种压缩式封隔器

技术领域

本发明涉及油田井下工具技术领域，具体为一种压缩式封隔器。

背景技术

封隔器是一种具有弹性密封元件，并借此封隔各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间环形空间，并隔绝产层，以控制产(注)液，保护套管的井下工具，一般封隔器分为压缩式、扩张式等。

其中压缩式封隔器，主要是采用胶筒受轴向挤压产生膨胀发生形变，与油套内壁产生接触压力，从而完成油套环形空间的密封，但是胶筒在高压的井下环境中，受到上下密封空间的压差容易产生过度形变，特别是胶筒肩部，容易发生压裂，使胶筒的密封性变差，密封时间变短，同时胶筒压裂导致的变形使其回弹性减小，使封隔器在进行解封时，容易出现胶筒刮擦油套损坏油套的情况，并会影响后续的井下作业。

发明内容

本发明提供了一种压缩式封隔器，具备较强抗压裂、便于解封以及密封性强的优点，解决了上述背景技术所提到的问题。

本发明提供如下技术方案：一种压缩式封隔器，包括中心管，所述中心管的顶部活动套接有上接头，所述上接头的下方安装有第一挤压筒，所述第一挤压筒活动套接在中心管的顶部，所述第一挤压筒上安装有保护体，所述中心管上从上到下分别固定套接有一号胶筒、金属块、二号胶筒以及三号胶筒，所述一号胶筒位于第一挤压筒的下方，所述中心管的底部活动套接有第二挤压筒，且中心管的底部还固定套接有卡瓦结构，所述中心管的底端固定连接有下接头。

优选的，所述第一挤压筒的底端开设有扣合槽，所述第一挤压筒的底部开设有第一限定槽，所述第一限定槽的一侧为弧形，且第一限定槽的另一侧为平缓的倾斜状。

优选的，所述第二挤压筒的顶端开设有连接槽，所述第二挤压筒的底部开设有第二限定槽，且第二限定槽的形状与第一限定槽的形状相同但方向相反，所述第二挤压筒的底部形状为锥型。

优选的，所述保护体的顶部贯穿并活动套接有支撑圈，所述支撑圈的内侧上固定连接有四个呈九十度角均匀分布的固定块，所述保护体靠近固定块的位置开设有躲避槽，所述保护体顶部的内侧壁上固定连接有三个均匀分布的回弹弹簧。

优选的，所述支撑圈的数量一共有两个，其中一个所述支撑圈通过固定块与第一挤压筒上的第一限定槽固定连接，另一个所述支撑圈通过固定块与第二挤压筒开设的第二限定槽固定连接，所述支撑圈上安装有四个呈九十度角均匀分布的保护体，两个所述支撑圈上的保护体对立排列。

优选的，所述保护体与中心管同心，所述保护体通过回弹弹簧与第一挤压筒弹性连接，所述保护体的顶部横截面为圆弧状，且保护体顶部以下的部分横截面为矩形。

优选的，所述一号胶筒的顶端内侧以及三号胶筒的底端内侧均设有扣合凸起，且一号胶筒、二号胶筒以及三号胶筒的肩部均为圆滑面。

优选的，所述一号胶筒、二号胶筒以及三号胶筒的内部均固定套接有两个均匀分布的空气道，所述空气道内填充有惰性气体。

优选的，所述金属块的数量总共有两个，两个所述金属块分别位于一号胶筒和二号胶筒以及二号胶筒和三号胶筒之间。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设计的带有空气道的胶筒，使胶筒在受到轴向挤压力时，空气道的压缩能给胶筒提供一个径向的挤压力，使座封的速度加快，同时在完成丢手后，空气道依然给胶筒提供径向的挤压力，使胶筒对环形空间的密封性增强，且空气道与胶筒形成类似弹簧的形状，使封隔器在进行解封时，胶筒本身就能提供一个轴向回弹力，使封隔器的解封更方便。

2、本发明通过设计的保护体，使胶筒在被挤压膨胀时，保护体能对胶筒的肩部进行形状限定以及贴合保护，使胶筒在面对压差时，过度形变导致的胶筒肩部变形能受到限制，使胶筒的抗压裂性增强。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明二号胶筒结构示意图；

图3为本发明一号胶筒结构示意图；

图4为本发明保护体结构示意图；

图5为本发明第一挤压筒结构示意图；

图6为本发明第二挤压筒结构示意图。

图中：1、中心管；2、上接头；3、第一挤压筒；4、保护体；401、支撑圈；402、固定块；403、回弹弹簧；5、一号胶筒；6、空气道；7、金属块；8、二号胶筒；9、三号胶筒；10、第二挤压筒；11、卡瓦结构；12、下接头。

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1-6，一种压缩式封隔器，包括中心管1，中心管1的顶部活动套接有上接头2，上接头2的下方安装有第一挤压筒3，第一挤压筒3活动套接在中心管1的顶部，第一挤压筒3上安装有保护体4，中心管1上从上到下分别固定套接有一号胶筒5、金属块7、二号胶筒8以及三号胶筒9，一号胶筒5位于第一挤压筒3的下方，中心管1的底部活动套接有第二挤压筒10，且中心管1的底部还固定套接有卡瓦结构11，中心管1的底端固定连接有下接头12。

其中，第一挤压筒3的底端开设有扣合槽，第一挤压筒3的底部开设有第一限定槽，第一限定槽的一侧为弧形，且第一限定槽的另一侧为平缓的倾斜状，扣合槽的设计，使一号胶筒5上的扣合凸起能卡接在扣合槽内，使第一挤压筒3在挤压一号胶筒5时能减少连接处的剪切力，避免一号胶筒5的内圈发生不规则的形变，同时第一限定槽的形状设计，使保护体4在未被顶起时能平行于一号胶筒5，使保护体4在一号胶筒5膨胀时能抵在第一限定槽的弧形位置，对一号胶筒5的肩部进行形变限制以及一定的压裂保护。

其中，第二挤压筒10的顶端开设有连接槽，第二挤压筒10的底部开设有第二限定槽，且第二限定槽的形状与第一限定槽的形状相同但方向相反，第二挤压筒10的底部形状为锥型，连接槽的设计，使三号胶筒9上的扣合凸起能卡接在连接槽内，使第二挤压筒10在挤压三号胶筒9时能减少连接处的剪切力，避免三号胶筒9的内圈发生不规则的形变，同时第一限定槽的形状设计，使保护体4在未被顶起时能平行于三号胶筒9，使保护体4在三号胶筒9膨胀时能抵在第一限定槽的弧形位置，对三号胶筒9的肩部进行形变限制以及一定的压裂保护。

其中，保护体4的顶部贯穿并活动套接有支撑圈401，支撑圈401的内侧上固定连接有四个呈九十度角均匀分布的固定块402，保护体4靠近固定块402的位置开设有躲避槽，保护体4顶部的内侧壁上固定连接有三个均匀分布的回弹弹簧403，使胶筒在受挤压发生膨胀时，平行于胶筒的保护体4能受到胶筒的力逐渐顶起，使保护体4能以支撑圈401为圆心做圆周运动，同时躲避槽的设计，使保护体4在做圆周运动时，不会受到固定块402的影响。

其中，支撑圈401的数量一共有两个，其中一个支撑圈401通过固定块402与第一挤压筒3上的第一限定槽固定连接，另一个支撑圈401通过固定块402与第二挤压筒10开设的第二限定槽固定连接，支撑圈401上安装有四个呈九十度角均匀分布的保护体4，两个支撑圈401上的保护体4对立排列，使保护体4能随着第一挤压筒3以及第二挤压筒10对胶筒的挤压，从而靠近胶筒，使胶筒膨胀时能顶起保护体4，使保护体4被顶起到设计位置时能抵在限定槽的圆弧侧上，使第一挤压筒3以及第二挤压筒10对保护体4起限位作用，使保护体4能对胶筒进行形变限定以及压差保护，四个保护体4的设计，使胶筒在膨胀时，肩部能最大面积的受到保护体4的保护。

其中，保护体4与中心管1同心，保护体4通过回弹弹簧403与第一挤压筒3弹性连接，保护体4的顶部横截面为圆弧状，且保护体4顶部以下的部分横截面为矩形，使保护体4在未顶起时能与胶筒平行，使保护体4在被胶筒顶起时能无阻碍的在第一限定槽与第二限定槽中做圆周运动，使解封时，保护体4能在回弹弹簧403的弹性作用力下进行恢复，避免解封时损坏油套内壁。

其中，一号胶筒5的顶端内侧以及三号胶筒9的底端内侧均设有扣合凸起，且一号胶筒5、二号胶筒8以及三号胶筒9的肩部均为圆滑面，使一号胶筒5以及三号胶筒9的扣合凸起能分别卡接在第一挤压筒3的扣合槽以及第二挤压筒10的连接槽内，使连接处受到的剪切力变小，避免胶筒内圈发生不规则形变影响密封性，圆滑面的设计，使胶筒在发生形变时，避免胶筒肩部的应力集中。

其中，一号胶筒5、二号胶筒8以及三号胶筒9的内部均固定套接有两个均匀分布的空气道6，空气道6内填充有惰性气体，使胶筒在受到挤压力时，空气道6内的空气也会受到挤压力进行压缩，使空气道6发生形变，并给胶筒提供一个径向挤压力，使胶筒的膨胀速度加快，同时两个均匀分布的空气道6，使胶筒的形状接近弹簧，使封隔器在进行解封时，胶筒配合空气道6，将向上提供一个轴向弹力，帮助封隔器进行解封。

其中，金属块7的数量总共有两个，两个金属块7分别位于一号胶筒5和二号胶筒8以及二号胶筒8和三号胶筒9之间，使三个胶筒分隔开来，同时金属块7将对胶筒未受到保护体4保护的肩部进行一定的形变限制以及压差保护，使一号胶筒5以及三号胶筒9在受到挤压力时能通过金属块7对二号胶筒8进行刚性挤压使其完成膨胀变形，使一号胶筒5以及三号胶筒9因为压裂而产生密封失效时，二号胶筒8能起到密封补救的作用。

工作原理：使用时，首先通过管柱向封隔器内部现有的压力机构打压，使现有的压力机构运行，使第一挤压筒3和第二挤压筒10开始向下运动，使第二挤压筒10的倾斜状底部向下挤压现有的卡瓦结构11，使现有的卡瓦结构11伸出并固定在油套的内壁上，同时第一挤压筒3开始挤压一号胶筒5，二号胶筒8以及三号胶筒9也开始受到挤压力，使三个胶筒开始发生膨胀，同时胶筒内部的空气道6受挤压压缩，并向胶筒提供径向的挤压力，使胶筒膨胀加快，此时膨胀的一号胶筒5以及三号胶筒9分别开始顶起保护体4；

然后当胶筒膨胀并挤压到油套内壁上完成环形空间的密封时，保护体4也张开到最大限度并抵在第一限定槽与第二限定槽的圆弧状一侧，现有的锁紧机构对封隔器的状态进行锁紧，此时撤去压力，并完成丢手，此时压缩的空气道6依然向胶筒提供持续的径向挤压力，使封隔器完全完成密封；

最后在对封隔器进行解封时，打捞工具向上提起封隔器，使现有的锁紧机构失效，使第一挤压筒3以及第二挤压筒10开始向上运行，使卡瓦结构11收回，使三个胶筒逐渐失去轴向挤压力开始恢复，此时空气道6与胶筒形成的弹簧将向轴向提供一个回弹力，帮助封隔器完成解封。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语″包括″、″包含″或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。

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 (1)

1.一种压缩式封隔器，包括中心管（1），其特征在于：所述中心管（1）的顶部活动套接有上接头（2），所述上接头（2）的下方安装有第一挤压筒（3），所述第一挤压筒（3）活动套接在中心管（1）的顶部，所述第一挤压筒（3）上安装有保护体（4），所述中心管（1）上从上到下分别固定套接有一号胶筒（5）、金属块（7）、二号胶筒（8）以及三号胶筒（9），所述一号胶筒（5）位于第一挤压筒（3）的下方，所述中心管（1）的底部活动套接有第二挤压筒（10），且中心管（1）的底部还固定套接有卡瓦结构（11），所述中心管（1）的底端固定连接有下接头（12）;

所述第一挤压筒（3）的底端开设有扣合槽，所述第一挤压筒（3）的底部开设有第一限定槽，所述第一限定槽的一侧为弧形，且第一限定槽的另一侧为平缓的倾斜状;

所述第二挤压筒（10）的顶端开设有连接槽，所述第二挤压筒（10）的底部开设有第二限定槽，且第二限定槽的形状与第一限定槽的形状相同但方向相反，所述第二挤压筒（10）的底部形状为锥型;

所述保护体（4）的顶部贯穿并活动套接有支撑圈（401），所述支撑圈（401）的内侧上固定连接有四个呈九十度角均匀分布的固定块（402），所述保护体（4）靠近固定块（402）的位置开设有躲避槽，所述保护体（4）顶部的内侧壁上固定连接有三个均匀分布的回弹弹簧（403）;

所述支撑圈（401）的数量一共有两个，其中一个所述支撑圈（401）通过固定块（402）与第一挤压筒（3）上的第一限定槽固定连接，另一个所述支撑圈（401）通过固定块（402）与第二挤压筒（10）开设的第二限定槽固定连接，所述支撑圈（401）上安装有四个呈九十度角均匀分布的保护体（4），两个所述支撑圈（401）上的保护体（4）对立排列;

所述保护体（4）与中心管（1）同心，所述保护体（4）通过回弹弹簧（403）与第一挤压筒（3）弹性连接，所述保护体（4）的顶部横截面为圆弧状，且保护体（4）顶部以下的部分横截面为矩形;

所述一号胶筒（5）的顶端内侧以及三号胶筒（9）的底端内侧均设有扣合凸起，且一号胶筒（5）、二号胶筒（8）以及三号胶筒（9）的肩部均为圆滑面;

所述一号胶筒（5）、二号胶筒（8）以及三号胶筒（9）的内部均固定套接有两个均匀分布的空气道（6），所述空气道（6）内填充有惰性气体;

所述金属块（7）的数量总共有两个，两个所述金属块（7）分别位于一号胶筒（5）和二号胶筒（8）以及二号胶筒（8）和三号胶筒（9）之间。

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