CN112483037A

CN112483037A - 一种封隔器

Info

Publication number: CN112483037A
Application number: CN201910864818.0A
Authority: CN
Inventors: 薛占峰; 朱和明; 马兰荣; 侯乃贺; 戴文潮
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2021-03-12

Abstract

本发明涉及一种封隔器，其包括筒状的本体、设置在本体的外壁上的胶筒组件、设置在胶筒组件上端并套设在本体的外壁上的上卡瓦组件、设置在胶筒组件下端并套设在本体的外壁上的下卡瓦组件，其中，上卡瓦组件的上卡瓦和下卡瓦组件的下卡瓦构造为能在胶筒组件坐封时起锚卡作用而在需要解除胶筒组件坐封时能解除锚卡，该封隔器能自动实现解封从而有助于提出地面，工艺简单，施工成本低。

Description

一种封隔器

技术领域

本发明涉及油气井下工具技术领域，尤其涉及一种封隔器。

背景技术

封隔器是一种石油工业中的专用工具，其主要为了满足油水井某种工艺技术目的或者油层技术措施的需要对地层进行分层封隔。封隔器主要包括钢体、封隔件、控制部件等，还可以应用于试油、采油、注水和油层改造等不同的施工阶段。封隔器的性能和质量的优劣直接影响到油气井相关施工的增产成效。

但是坐封的封隔器会影响其它后续操作，有时需要将其提出井筒。现有技术中，常常采用套铣或切割作业将封隔器破坏，之后，用打捞矛将其起出。这种方式施工时间长，工艺复杂，施工成本非常高。

发明内容

针对上述问题的部分或全部，本发明提出了一种封隔器。使用该封隔器能自动实现解封从而有助于提出地面，工艺简单，施工成本低。

根据本发明，提供一种封隔器，包括：

筒状的本体，

设置在本体的外壁上的胶筒组件，

设置在胶筒组件上端并套设在本体的外壁上的上卡瓦组件，

设置在胶筒组件下端并套设在本体的外壁上的下卡瓦组件，

其中，上卡瓦组件的上卡瓦和下卡瓦组件的下卡瓦构造为能在胶筒组件坐封时起锚卡作用而在需要解除胶筒组件坐封时能解除锚卡。

在一个实施例中，上卡瓦包括上卡瓦本体和上卡瓦齿，上卡瓦齿部分嵌入式设置在上卡瓦本体的外壁上，并且，上卡瓦齿由可溶材料制成，

和/或下卡瓦包括下卡瓦本体和下卡瓦齿，下卡瓦齿部分嵌入式设置在下卡瓦本体的外壁上，并且，下卡瓦齿由可溶材料制成。

在一个实施例中，上卡瓦齿和下卡瓦齿由石墨烯制成。

在一个实施例中，上卡瓦本体和下卡瓦本体构造为筒状，并在筒状的壁上设置有轴向延伸的缺口，其中，上卡瓦本体和下卡瓦本体的缺口在周向上相隔式分布。

在一个实施例中，上卡瓦组件还包括：

支撑环，支撑环固定套接在本体的外壁上，上卡瓦本体的上端面抵接在支撑环的下端面上，

固定在支撑环外壁上的固定条，固定条轴向延伸到上卡瓦本体的缺口处，

选择性设置在本体的外壁上的上锥套，上锥套的上端外壁面与上卡瓦本体的内壁面的下端斜面配合，上锥套的下端与胶筒组件抵接。

在一个实施例中，下卡瓦组件还包括：

处于下卡瓦本体的下端的下卡瓦保护套，下卡瓦保护套的上端面构造为能与下卡瓦本体抵接的朝向外的斜面，

设置在下卡瓦本体的上端的能与本体选择性连接的下锥套，下卡瓦本体的上端内壁与下锥套的的外壁斜面配合，下锥套的上端面与胶筒组件抵接。

在一个实施例中，胶筒组件包括中胶筒和分别压接在中胶筒的两端的边胶筒，并且边胶筒的硬度大于中胶筒的硬度。

在一个实施例中，在中胶筒的配合端设置内凹的容纳槽，容纳槽构造为光滑的圆弧状，并且容纳槽的开口向外侧倾斜，相应地边胶筒的配合端设置有能与容纳槽配合的凸出体。

在一个实施例中，在中胶筒的一端设置至少两个容纳槽，并且容纳槽阶梯式分布以使得中胶筒的在从内到外的方向上轴向尺寸逐渐减小。

在一个实施例中，在本体的下端外壁上套设下接头，在下接头的外壁上设置能相对于下接头轴向移动的液缸筒，在液缸筒的上端固定连接推筒，推筒的上端与下卡瓦组件固定连接，推筒的下端面与下接头的上端面相对式设置以在液缸筒和本体之间形成液缸，在本体的壁上设置能连通液缸和本体的内腔的连通孔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：该封隔器的上下卡瓦组件不仅能起到锚定作用，用于保证封隔器的坐封安全稳定性，还能在需要的时候解除锚定，以方便提出等操作。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的封隔器；

图2示意性地显示了根据本发明的一个实施例的上卡瓦；

图3示意性地显示了根据本发明的一个实施例的胶筒组件。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1显示了根据本发明的封隔器100。如图1所示，封隔器100包括本体1、胶筒组件2、上卡瓦组件3和下卡瓦组件4。本体1为筒状结构，用于起到连接和支撑作用。胶筒组件2设置在本体1的外壁上，用于坐封起到封隔作用。上卡瓦组件3设置在本体1的外壁上，并位于胶筒组件2的上端，用于在胶筒组件70坐封过程中，实现锚定作用。下卡瓦组件4设置在本体1的外壁上，并位于胶筒组件2的下端，用于在胶筒组件2坐封后，实现锚定作用。同时，下卡瓦组件4还能轴向运动，从而促动胶筒组件径向膨胀而实现坐封。其中，上卡瓦组件3和下卡瓦组件4均构造为能够解除锚卡作用，从而实现胶筒组件2的解封。

在一个实施例中，上卡瓦组件3具有上卡瓦31、支撑环32、固定条33和上锥套34。其中，如图2所示，上卡瓦31具有上卡瓦本体311和上卡瓦齿312。上卡瓦本体311为筒状，套设在本体1的外壁上。在上卡瓦本体311上开设有轴向延伸的缺口313，用于将上卡瓦本体311构造为C型环结构。另外，在上卡瓦本体311的楔形壁的一端设置有多个轴向间隔的应力槽314。这种结构可以使得上卡瓦本体311更容易被撑大变形而锚卡在井筒的壁上。上卡瓦齿312径向部分嵌入式的固定在上卡瓦本体311上。在上卡瓦本体311径向被撑大变形时，上卡瓦齿312咬合式抵接到井筒上，起到锚定效果，用于限定胶筒组件2的位置，保证其坐封稳定性。支撑环32固定套接在本体1的外壁上，初始状态下，其下端面与上卡瓦本体311的抵接。固定条33呈条状，固定在支撑环32外壁上。并且，固定条33轴向延伸到上卡瓦本体311的缺口313处，用于限定上卡瓦31的周向位置，防止沿着周向转动。上锥套34的外壁面与上卡瓦本体311的内壁面的下端斜面配合。并且，上锥套34通过第一剪切销35设置在本体1的外壁上。在上锥套34受到胶筒组件2的推力时，第一剪切销35被剪断，并促动上锥套34沿着本体1的轴向向上移动。在移动过程中，由于上锥套34的外壁面与上卡瓦本体311的内壁面的下端采用斜面配合，则卡瓦本体311受到径向扩张的力并变形，直到锚卡在井筒上。

在一个实施例中，下卡瓦组件4具有下锥套42、下卡瓦41和下卡瓦保护套43。下锥套42套设在本体1的外壁上。下卡瓦41可以采用与上卡瓦31相同的结构，例如，也包括下卡瓦本体411和下卡瓦齿412，且在下卡瓦本体411上也设置有缺口413和应力槽414。下卡瓦41也套设在本体1的外壁上，并位于下锥套42的下端。并且，下锥套42的下端外壁与下卡瓦41的上端内壁斜面配合。在力的作用下，下卡瓦41能沿着下锥套42的锥面移动，以实现径向外扩而实现锚定作用。同时，在初始状态下，下锥套42通过第二剪切销44设置在本体1上。在下卡瓦41轴向向上移动过程中，为下锥套42施加轴向向上的力，以促动第二剪切销44剪断，使得下锥套42轴向向上移动，从而对胶筒组件2施加轴向向上的力。在胶筒组件2上移过程中，促动上锥套34上移的同时，自身变形径向扩张，从而坐封。通过设置第二剪切销44可以保证封隔器100下入过程中，下锥套42不能轴向移动，从而避免了胶筒组件2的意外坐封等问题。下卡瓦保护套43设置在下卡瓦41的下端，其上端面与下卡瓦本体411的上端面抵接，用于向上传递力。同时，在初始状态下，下卡瓦保护套43的周向外壁面比下卡瓦41的周向外壁面突出，用于保护下卡瓦41，避免在下入过程中，下卡瓦41受到向上的力而促动胶筒组件2提前坐封。在卡瓦保护套43受到向上的力时，推动下卡瓦41向上运动，而下锥套42也受到向上的力，并剪断第二剪切销44，从而促动胶筒组件2向上运动并径向变形而坐封。

另外，优选地，上卡瓦齿312和下卡瓦齿412由石墨烯制成。这种设置的上卡瓦齿312和下卡瓦齿412可以溶解。在后期需要起出封隔器100时，待上卡瓦齿312和下卡瓦齿412溶解，失去锚定力后，胶筒组件2回退解封，在这种情况下，可以起出封隔器100。需要说明的是，由石墨烯制成的上卡瓦齿312和下卡瓦齿412在常规钻井液中便可以溶解，不需要再单独泵送溶解液，根据完井液矿化度及现场施工需求调整溶解速率，如，现场施工自下回接管柱至压裂施工时间为3-5天，可设置溶解时间为10天以上，保证有效的施工周期。

初始状态下，上卡瓦的缺口313和下卡瓦的缺口413，在周向上相隔式分布，例如，两者周向上间隔180度。这种设置能更好的保证封隔器100的整体受力均衡性，进而保证封隔器100的坐封稳定性。

在一个实施例中，胶筒组件2包括中胶筒21和边胶筒22，如图3所示。边胶筒22具有两个，并分别设置在中胶筒21的两端。为了保证受力均匀，胶筒组件2的坐封稳定性，优选地，边胶筒22关于中胶筒21的中心对称式设置。其中，边胶筒22的硬度大于中胶筒21的硬度。通过这种设置能保证中胶筒21受力稳定，有效避免承压过程中失稳。同时，在中胶筒21的配合端设置内凹的容纳槽211，容纳槽211构造为光滑的圆弧状。相应地，边胶筒22的配合端设置有能与容纳槽211配合的凸出体221。在凸出体221插入到容纳槽211内后，由于两者光滑圆弧配合，则有效保证了受力分散性，避免出现薄弱撕裂问题。另外，容纳槽211的开口向外侧倾斜。这种设置使得凸出体221对容纳槽211施加了向内的力，用于保证两者之间的稳定性，防止连接处出现断开。在中胶筒21的一配合端设置至少两个容纳槽211。并且容纳槽211阶梯式分布，并使中胶筒21的在从内到外的方向上轴向尺寸逐渐减小。从而，在中胶筒21与边胶筒22的连接端，形成了互相咬合的结构形式。综上设置的胶筒组件2可以避免使用防突环等结构，并能达到非常好的坐封效果。

此外，在本体1的下端外壁上固定套设下接头5。在下接头5的外壁上套设设置液缸筒6。该液缸筒6的下端套设在下接头5的外壁上并轴向向上延伸，并能相对于下接头5轴向移动。在液缸筒6的上端固定连接推筒7。推筒7的上端与下卡瓦组件4的下卡瓦保护套43固定连接。而推筒7的下端延伸到液缸筒6的内腔中，且下端面与下接头5的上端面相对式设置，以在液缸筒6和本体1之间形成液缸8。在本体1的壁上设置能连通液缸8和本体1的内腔的连通孔11。在向本体1的内腔泵液过程中，液体通过连通孔11进入到液缸8中。在液压力作用下，推筒7向上运动。在推筒7向上运动过程中，促动下卡瓦保护套43向上运动。在下接头5上还设置有保护环9，该保护环9设置在液缸筒6的下端，用于防止封隔器100在下入过程中，液缸筒6受到向上的力而使得胶筒组件2提前坐封。

下面根据图1到3详细论述封隔器100的工作过程。

在将封隔器100下入到井筒后。先向封隔器100的内腔中泵送压力液。压力液通过连通孔11进入到液缸8中。在液压力作用下，推筒7与液缸筒6向上运动。在推筒7向上运动过程中，促动下卡瓦保护套43向上运动。下卡瓦保护套43促动下卡瓦41轴向向上移动，一方面，为下锥套42施加轴向向上的力，以促动第二剪切销44剪断，使得下锥套42轴向向上移动，从而对胶筒组件2施加轴向向上的力；另一方面，促动下卡瓦41沿着下锥套42的斜面向上攀爬，从而径向扩张。在胶筒组件2受到轴向向上的力后，一方面，轴向向上移动，对上锥套34施加向上的力；另一方面，自身变形径向扩张。在上锥套34受到向上的力后，促动第一剪切销35剪断，并使得上锥套34向上移动，从而促动上卡瓦31径向扩张。直到，上卡瓦31和下卡瓦41锚卡在井筒上，而胶筒组件2完成坐封。此时，锚卡的上卡瓦31和下卡瓦41一方面限定封隔器100的位置，另一方面保证胶筒组件2的坐封稳定性。在需要起出封隔器100时，可以待上卡瓦齿312和下卡瓦齿412溶解后，上卡瓦31和下卡瓦41失去锚定能力，胶筒组件2在自身弹力作用下，推动下卡瓦组件3以及推筒7和液缸筒6回退，实现解封。

本申请中，方位用语“上”和“下”均以封隔器100的实际工作方位为参照。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims

1.一种封隔器，其特征在于，包括：

筒状的本体，

设置在所述本体的外壁上的胶筒组件，

设置在所述胶筒组件上端并套设在所述本体的外壁上的上卡瓦组件，

设置在所述胶筒组件下端并套设在所述本体的外壁上的下卡瓦组件，

其中，所述上卡瓦组件的上卡瓦和下卡瓦组件的下卡瓦构造为能在所述胶筒组件坐封时起锚卡作用而在需要解除所述胶筒组件坐封时能解除锚卡。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述上卡瓦包括上卡瓦本体和上卡瓦齿，所述上卡瓦齿部分嵌入式设置在所述上卡瓦本体的外壁上，并且，所述上卡瓦齿由可溶材料制成，

和/或所述下卡瓦包括下卡瓦本体和下卡瓦齿，所述下卡瓦齿部分嵌入式设置在所述下卡瓦本体的外壁上，并且，所述下卡瓦齿由可溶材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的封隔器，其特征在于，所述上卡瓦齿和所述下卡瓦齿由石墨烯制成。

4.根据权利要求2所述的封隔器，其特征在于，所述上卡瓦本体和所述下卡瓦本体构造为筒状，并在筒状的壁上设置有轴向延伸的缺口，其中，所述上卡瓦本体和下卡瓦本体的缺口在周向上相隔式分布。

5.根据权利要求4所述的封隔器，其特征在于，所述上卡瓦组件还包括：

支撑环，所述支撑环固定套接在所述本体的外壁上，所述上卡瓦本体的上端面抵接在所述支撑环的下端面上，

固定在所述支撑环外壁上的固定条，所述固定条轴向延伸到所述上卡瓦本体的缺口处，

选择性设置在所述本体的外壁上的上锥套，所述上锥套的上端外壁面与所述上卡瓦本体的内壁面的下端斜面配合，所述上锥套的下端与所述胶筒组件抵接。

6.根据权利要求5所述的封隔器，其特征在于，所述下卡瓦组件还包括：

处于所述下卡瓦本体的下端的下卡瓦保护套，所述下卡瓦保护套的上端面构造为能与所述下卡瓦本体抵接的朝向外的斜面，

设置在所述下卡瓦本体的上端的能与所述本体选择性连接的下锥套，所述下卡瓦本体的上端内壁与所述下锥套的的外壁斜面配合，所述下锥套的上端面与所述胶筒组件抵接。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的封隔器，其特征在于，所述胶筒组件包括中胶筒和分别压接在所述中胶筒的两端的边胶筒，并且所述边胶筒的硬度大于所述中胶筒的硬度。

8.根据权利要求7所述的封隔器，其特征在于，在所述中胶筒的配合端设置内凹的容纳槽，所述容纳槽构造为光滑的圆弧状，并且所述容纳槽的开口向外侧倾斜，相应地所述边胶筒的配合端设置有能与所述容纳槽配合的凸出体。

9.根据权利要求8所述的封隔器，其特征在于，在所述中胶筒的一端设置至少两个所述容纳槽，并且所述容纳槽阶梯式分布以使得所述中胶筒的在从内到外的方向上轴向尺寸逐渐减小。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的封隔器，其特征在于，在所述本体的下端外壁上套设下接头，在所述下接头的外壁上设置能相对于所述下接头轴向移动的液缸筒，在所述液缸筒的上端固定连接推筒，所述推筒的上端与所述下卡瓦组件固定连接，所述推筒的下端面与所述下接头的上端面相对式设置以在所述液缸筒和所述本体之间形成液缸，在所述本体的壁上设置能连通所述液缸和所述本体的内腔的连通孔。