CN112554834B - 一种防中途坐封的封隔器及其脱落胶皮处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防中途坐封的封隔器及其脱落胶皮处理方法，包括封隔器主体，封隔器主体底部转动连接一个用于切割井内橡胶的切割装置，切割装置包括一个套筒和转动安装在套筒顶部的连接筒，连接筒内安装有用于驱动套筒转动的旋转机构，套筒底部固定连接一个安装筒，安装筒的侧壁上均匀安装有多个多级液压缸，多级液压缸的驱动端连接有超声波切割刀具，套筒内部安装有同轴的打捞装置，打捞装置包括一个连接法兰和驱动端与连接法兰固接的第二液压缸，第二液压缸的另一端与套筒内侧固接，连接法兰底部固接有中轴筒。整个封隔器能完成对卡在炮眼里的橡胶的切割,将胶皮顶下去，避免封隔器主体错误坐封，完成坐封工作后，能将部分胶皮打捞上来。
Description
技术领域
本发明涉及油田装备技术领域，具体为一种防中途坐封的封隔器及其脱落胶皮处理方法。
背景技术
随着油田开发时间的不断延长，油田开发后期，分层注水，防砂施工都需要封隔器主体，而在作业施工中，由于带封管柱解卡等工序的存在，会使部分封隔器主体胶皮落入井内，如果不及时的对脱落的胶皮进行打捞，大量被刮落的胶皮碎片就会悬浮在井筒内，造成冲砂、通井、射孔等遇阻现象，在下入封隔器主体时容易触发封隔器主体的中途坐封，形成误操作，有时甚至出现了胶皮卡凡尔的现象，严重影响了油井的免修期和作业施工队伍的经济效益。此时，只能通过修井作业来排除故障，恢复正常生产。
由于封隔器主体胶筒本身质量、橡胶老化、套管毛刺划伤胶筒、座封负荷过大以及作业解卡、套磨铣等原因，造成封隔器主体胶筒脱落或者破碎、破裂，作业施工起出带封管柱约占20％井口数的胶皮存在不同程度的破损。封隔器主体类胶皮落物形成的主要原因有以下5各方面：
1、带封管柱作业时遇卡，长时间、多次上提下放解卡，造成胶筒胶皮脱落或者破裂。
2、由于管柱遇卡，套磨铣时会造成封隔器主体破裂、破碎，在井筒形成小块胶皮落物。
3、由于套管存在毛刺、腐蚀、结垢、变形等问题，上提管柱时使封隔器主体胶筒受损，造成胶筒胶皮划破落井。
4、封隔器主体在井下工作时间长，橡胶老化，胶皮脱落或破裂落井。
5、封隔器主体胶筒本身质量存在问题，如封隔器主体找漏施工需要多次座封打压，质量不合格的胶筒会破损落井。
封隔器主体胶皮因类型不同，使得其密度也不同一般为1.01～1.2，封隔器主体胶皮碎片属于小物件落物，其特点是弹性大、易变形、不易碎、悬浮性强。胶皮脱落后，可在水中滞留，并随着井眼中液体的紊流而上下起伏运动，采用常规的修井工具不易打捞和粉碎，使得后续的施工作业无法正常进行或造成新的卡钻事故，从而大大增加了修井时间，妨碍了油水井增产、增注等各种工艺措施的实施。
现有的打捞装置有三齿内钩、一把抓、反循环打捞篮、磨鞋和套铣筒、等多种结构。其存在的问题是三齿内钩打捞成功率不足10％，由于井下胶皮的韧性及形状的不确定性，三齿内钩很难刺穿胶皮；一把抓下到井底后，将井底落鱼罩入抓齿之内或抓齿缝隙之间，依靠钻具重量所产生的压力，将各抓齿压弯变形，再使钻具旋转，将已经压弯变形的抓齿按其旋转方向形成螺旋状齿形，落鱼被抱紧或卡死而捞获，由于该工具自身结构的问题及井下胶皮形状的不确定性，其“爪”的收缩更呈现不确定性，造成打捞失败；反循环打捞篮工具下入至射击位置，靠大流量、高压力的反洗井泥浆冲击井底，使井底落物悬浮运动推动篮抓，使篮抓绕销轴转动竖起，篮筐开口加大，落物进入筒体，然后篮抓恢复原位，阻止了进入筒体的落物出筐，实现打捞，但现场打捞效果差，处理成功率不足50％，容易造成井下胶皮被赶到井底，但扔继续残留在井内；磨鞋的底面焊接硬质合金刀具，主要是用来吃入并切削金属类落物，但对胶皮等软落物效果不佳。另外由于磨鞋体是实心圆柱状，磨鞋磨铣胶皮产生的胶皮碎屑易挤入磨鞋体与套管环形空间，造成卡磨鞋事故。
为此我们提出一种防中途坐封的封隔器及其脱落胶皮处理方法用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防中途坐封的封隔器及其脱落胶皮处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防中途坐封的封隔器，包括封隔器主体，所述封隔器主体底部转动连接一个用于切割井内橡胶的切割装置，所述切割装置包括一个套筒和转动安装在套筒顶部的连接筒，所述连接筒内安装有用于驱动套筒转动的旋转机构，所述套筒底部固定连接一个安装筒，所述安装筒的侧壁上均匀安装有多个多级液压缸，所述多级液压缸的驱动端连接有超声波切割刀具，所述套筒外侧滑动套接一个护罩，所述护罩可覆盖在安装筒以及超声波切割刀具的外侧，且安装筒顶部安装有驱动护罩上下滑动的第一液压缸；
所述套筒内部安装有同轴的打捞装置，所述打捞装置包括一个连接法兰和驱动端与连接法兰固接的第二液压缸，所述第二液压缸的另一端与套筒内侧固接，所述连接法兰底部固接有中轴筒，所述中轴筒下方设有一个连杆组件，所述连杆组件包括多个向上方张开或收缩的连杆，所述中轴筒底部固接一个底座套筒；
所述中轴筒底部连通安装有抽液装置，所述抽液装置包括一个与底座套筒固接的抽液筒，所述抽液筒内同轴安装一个表面分布有多个网孔的网筒，所述网筒与中轴筒底部连通，且网筒侧面上连通多个第一水泵的进口端，所述第一水泵的出口端穿出抽液筒并向外延伸，所述网筒底部连通第二水泵的进口端，所述第二水泵的出口端向下延伸。
优选的，所述连接筒顶部通过旋转接头与封隔器主体底部活动连接；
所述旋转机构包括固定安装在连接筒底部的内齿回转支承，所述内齿回转支承的外圈与连接筒底部固接、内圈与套筒顶部固接，所述内齿回转支承的内圈上还啮合有齿轮，所述齿轮的中心轴与固定安装在连接筒上的液压马达驱动轴固接。
优选的，所述护罩顶部固接有多个向内侧延伸的滑动勾板，所述套筒侧面开设有与滑动勾板一一对应的滑动槽，滑动勾板内侧穿过滑动槽，且滑动勾板内侧与第一液压缸驱动端固定连接；
所述护罩底部通过双扭转弹簧铰接多个合页片，所述合页片外端向护罩底部中心倾斜。
优选的，所述连接法兰顶部向上延伸有多个导向筒，所述导向筒内活动插接有导向杆，所述导向杆竖向固定安装在套筒内部。
优选的，所述连杆组件还包括一个套接在中轴筒外侧的滑套，所述滑套外侧面上对称安装多个型的安装座，所述安装座内通过滑槽结构滑动卡接有滑动座，所述滑动座底部通过弹簧与安装座连接，且滑动座上铰接有所述连杆的一端，所述连杆的中部与支撑杆的一端铰接，所述支撑杆的另一端与中轴筒外侧壁铰接；
所述滑套的底部固定连接有多个第三液压缸的驱动端，所述第三液压缸固定安装在底座套筒上。
优选的，所述中轴筒上方表面开设有贯穿的槽孔，所述槽孔与中轴筒内部以及网筒内部连通。
优选的，所述抽液筒底部固接一个锥形罩，所述锥形罩表面开设有多个通孔，所述通孔位于第二水泵出口端的下方。
一种封隔器脱落胶皮处理方法，采用上述的封隔器，包括以下步骤：
S1：将整个封隔器下放到井下的打捞位置，当检测到炮眼内卡有橡胶时，操作人员控制第一液压缸伸出，带动护罩向上移动，将超声波切割刀具露出，从而驱动多级液压缸伸出，将超声波切割刀具伸入到橡胶附近；
S2：液压马达驱动，带动内齿回转支承的内圈转动，从而使得整个套筒转动，带动超声波切割刀具高速转动，在转动过程中，多级液压缸逐渐伸出，对炮眼内的橡胶进行切割；
S3：橡胶切割后，封隔器主体需要进一步下移，在下移时，第二液压缸伸出，将打捞装置从套筒和护罩伸出，并将连杆组件张开，将井壁上的橡胶顶住，便于封隔器主体的下移；
S4：连杆组件闭合后，可将切割下的橡胶夹持在连杆组件之间，并将其打捞；
S5：在打捞和切割过程中，利用抽液装置将井内的钻井液抽入到网筒内，并经过网筒的过滤，将小片的橡胶吸入到网筒内收集。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
整个封隔器能完成对卡在炮眼里的橡胶的切割,将胶皮顶下去，避免封隔器主体错误坐封，完成坐封工作后，能将部分胶皮打捞上来。
采用超声波切割刀具对橡胶切割，超声波切割刀具是利用声波的能量进行切割，不需要锋利的刃口，也不需要很大的压力，不会造成被切割材料的崩边、破损，能轻松完成对橡胶的切割。
切割装置设置护罩，护罩端部设置合页板，避免整个装置在下放或上提过程卡阻，合页可以双向旋转，避免套筒上下移动合页卡阻现象。
打捞装置安装水泵抽取套筒内部钻井液，不仅能使橡胶聚集在套筒周边，而且还能将套筒里钻井液抽到外面。
打捞装置设置可张开或闭合的连杆，不仅能对大块橡胶向下顶，而且连杆闭合时还能将部分橡胶打捞，连杆端部通过弹簧连接，避免卡阻。
附图说明
图1为本发明中封隔器收起示意图；
图2为本发明中封隔器张开时示意图；
图3为本发明中封隔器位于井下示意图；
图4为本发明中封隔器位于井下工作时示意图；
图5为本发明中切割装置立体示意图；
图6为本发明中切割装置剖视图；
图7为本发明中切割装置主视图；
图8为本发明中旋转机构示意图；
图9为本发明中护罩立体结构示意图；
图10为本发明中护罩主视图；
图11为本发明中合页板结构示意图；
图12为本发明中打捞装置立体示意图；
图13为本发明中打捞装置剖视图；
图14为本发明中连杆组件示意图；
图15为本发明中连杆组件剖视图；
图16为本发明中抽液装置示意图。
图中：1封隔器主体、101旋转接头；
2切割装置：21套筒、2101滑动槽、2102导向杆、22连接筒、23旋转机构：231内齿回转支承、232齿轮、233液压马达、24安装筒、25多级液压缸、26超声波切割刀具；27护罩、2701滑动勾板、2702双扭转弹簧、2703合页板、28第一液压缸；
3打捞装置：31连接法兰、3101导向筒、32中轴筒、3201槽孔、33连杆组件：331滑套、332安装座、333滑动座、334弹簧、335连杆、336支撑杆、34底座套筒、35第三液压缸、36第二液压缸；
4抽液装置、41抽液筒、42锥形罩、4201通孔、43网筒、44第一水泵、45第二水泵。
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1-4，本发明提供一种技术方案：一种防中途坐封的封隔器，包括封隔器主体1，封隔器主体1底部通过旋转接头101转动连接一个用于切割井内橡胶的切割装置2，该切割装置2与封隔器主体1作为整体一起下放到井下。
请参阅图6-8，切割装置2包括一个套筒21和转动安装在套筒21顶部的连接筒22，连接筒22内安装有用于驱动套筒21转动的旋转机构23。
如图8所示，旋转机构23包括固定安装在连接筒22底部的内齿回转支承231，内齿回转支承231的外圈与连接筒22底部固接、内圈与套筒21顶部固接，内齿回转支承231的内圈上还啮合有齿轮232，齿轮232的中心轴与固定安装在连接筒22上的液压马达233驱动轴固接。
如图6所示，套筒21底部固定连接一个安装筒24，安装筒24的侧壁上均匀安装有多个多级液压缸25，多级液压缸25的驱动端连接有超声波切割刀具26，该超声波切割刀具26采用本领域常用的超声波切割设备。
套筒21外侧滑动套接一个护罩27，护罩27可覆盖在安装筒24以及超声波切割刀具26的外侧，且安装筒24顶部安装有驱动护罩27上下滑动的第一液压缸28。
如图9-1所示，护罩27顶部固接有多个向内侧延伸的滑动勾板2701，套筒21侧面开设有与滑动勾板2701一一对应的滑动槽2101，滑动勾板2701内侧穿过滑动槽2101，且滑动勾板2701内侧与第一液压缸28驱动端固定连接；
护罩27底部通过双扭转弹簧2702铰接多个合页片2703，合页片2703外端向护罩27底部中心倾斜，在封隔器的下放过程中，合页片2703收合在护罩27底部，构成一个锥形结构，从而对超声波切割刀具26起到防护作用。
如图3-4以及图12-15所示，套筒21内部安装有同轴的打捞装置3，打捞装置3包括一个连接法兰31和驱动端与连接法兰31固接的第二液压缸36，第二液压缸36的另一端与套筒21内侧固接，连接法兰31顶部向上延伸有多个导向筒3101，导向筒3101内活动插接有导向杆2102，导向杆2102竖向固定安装在套筒21内部。
连接法兰31底部固接有中轴筒32，中轴筒32下方设有一个连杆组件33，连杆组件33包括多个向上方张开或收缩的连杆335，中轴筒32底部固接一个底座套筒34。
连杆组件33还包括一个套接在中轴筒32外侧的滑套331，滑套331外侧面上对称安装多个U型的安装座332，安装座332内通过滑槽结构滑动卡接有滑动座333，滑动座333底部通过弹簧334与安装座332连接，且滑动座333上铰接有连杆335的一端，连杆335的中部与支撑杆336的一端铰接，支撑杆336的另一端与中轴筒32外侧壁铰接，所有的支撑杆336与中轴筒32铰接处处于同一个水平面上，保证连杆335在张开和收缩过程中的同步性。
滑套331的底部固定连接有多个第三液压缸35的驱动端，第三液压缸35固定安装在底座套筒34上。
中轴筒32底部连通安装有抽液装置4，抽液装置4包括一个与底座套筒34固接的抽液筒41，抽液筒41内同轴安装一个表面分布有多个网孔的网筒43，网筒43与中轴筒32底部连通，且网筒43侧面上连通多个第一水泵44的进口端，第一水泵44的出口端穿出抽液筒41并向外延伸，网筒43底部连通第二水泵45的进口端，第二水泵45的出口端向下延伸。
中轴筒32上方表面开设有贯穿的槽孔3201，槽孔3201与中轴筒32内部以及网筒43内部连通。抽液筒41底部固接一个锥形罩42，锥形罩42表面开设有多个通孔4201，通孔4201位于第二水泵45出口端的下方。
上述的封隔器的操作方式包括以下步骤：
将整个封隔器下放到井下的打捞位置，当检测到炮眼内卡有橡胶时，操作人员控制第一液压缸28伸出，带动护罩27向上移动，将超声波切割刀具26露出，从而驱动多级液压缸25伸出，将超声波切割刀具26伸入到橡胶附近；
液压马达233驱动，带动内齿回转支承231的内圈转动，从而使得整个套筒21转动，带动超声波切割刀具26高速转动并定位到橡胶上方，在转动过程中，多级液压缸25逐渐伸出，对炮眼内的橡胶进行切割；
橡胶切割后，封隔器主体1需要进一步下移，在下移时，第二液压缸36伸出，将打捞装置3从套筒21和护罩27伸出，并将连杆组件33张开，将井壁上的橡胶顶住，便于封隔器主体1的下移；
连杆组件33闭合后，可将切割下的橡胶夹持在连杆组件33之间，并将其打捞；
在打捞和切割过程中，利用抽液装置4将井内的钻井液抽入到网筒43内，并经过网筒43的过滤，将小片的橡胶吸入到网筒43内收集。
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 (7)
1.一种防中途坐封的封隔器，包括封隔器主体(1)，其特征在于：所述封隔器主体(1)底部转动连接一个用于切割井内橡胶的切割装置(2)，所述切割装置(2)包括一个套筒(21)和转动安装在套筒(21)顶部的连接筒(22)，所述连接筒(22)内安装有用于驱动套筒(21)转动的旋转机构(23)，所述套筒(21)底部固定连接一个安装筒(24)，所述安装筒(24)的侧壁上均匀安装有多个多级液压缸(25)，所述多级液压缸(25)的驱动端连接有超声波切割刀具(26)，所述套筒(21)外侧滑动套接一个护罩(27)，所述护罩(27)可覆盖在安装筒(24)以及超声波切割刀具(26)的外侧，且安装筒(24)顶部安装有驱动护罩(27)上下滑动的第一液压缸(28)；
所述套筒(21)内部安装有同轴的打捞装置(3)，所述打捞装置(3)包括一个连接法兰(31)和驱动端与连接法兰(31)固接的第二液压缸(36)，所述第二液压缸(36)的另一端与套筒(21)内侧固接，所述连接法兰(31)底部固接有中轴筒(32)，所述中轴筒(32)下方设有一个连杆组件(33)，所述连杆组件(33)包括多个向上方张开或收缩的连杆(335)，所述中轴筒(32)底部固接一个底座套筒(34)；
所述中轴筒(32)底部连通安装有抽液装置(4)，所述抽液装置(4)包括一个与底座套筒(34)固接的抽液筒(41)，所述抽液筒(41)内同轴安装一个表面分布有多个网孔的网筒(43)，所述网筒(43)与中轴筒(32)底部连通，且网筒(43)侧面上连通多个第一水泵(44)的进口端，所述第一水泵(44)的出口端穿出抽液筒(41)并向外延伸，所述网筒(43)底部连通第二水泵(45)的进口端，所述第二水泵(45)的出口端向下延伸；
所述中轴筒(32)上方表面开设有贯穿的槽孔(3201)，所述槽孔(3201)与中轴筒(32)内部以及网筒(43)内部连通。
2.根据权利要求1所述的一种防中途坐封的封隔器，其特征在于：所述连接筒(22)顶部通过旋转接头(101)与封隔器主体(1)底部活动连接；
所述旋转机构(23)包括固定安装在连接筒(22)底部的内齿回转支承(231)，所述内齿回转支承(231)的外圈与连接筒(22)底部固接、内圈与套筒(21)顶部固接，所述内齿回转支承(231)的内圈上还啮合有齿轮(232)，所述齿轮(232)的中心轴与固定安装在连接筒(22)上的液压马达(233)驱动轴固接。
3.根据权利要求1所述的一种防中途坐封的封隔器，其特征在于：所述护罩(27)顶部固接有多个向内侧延伸的滑动勾板(2701)，所述套筒(21)侧面开设有与滑动勾板(2701)一一对应的滑动槽(2101)，滑动勾板(2701)内侧穿过滑动槽(2101)，且滑动勾板(2701)内侧与第一液压缸(28)驱动端固定连接；
所述护罩(27)底部通过双扭转弹簧(2702)铰接多个合页片(2703)，所述合页片(2703)外端向护罩(27)底部中心倾斜。
4.根据权利要求1所述的一种防中途坐封的封隔器，其特征在于：所述连接法兰(31)顶部向上延伸有多个导向筒(3101)，所述导向筒(3101)内活动插接有导向杆(2102)，所述导向杆(2102)竖向固定安装在套筒(21)内部。
5.根据权利要求1所述的一种防中途坐封的封隔器，其特征在于：所述连杆组件(33)还包括一个套接在中轴筒(32)外侧的滑套(331)，所述滑套(331)外侧面上对称安装多个U型的安装座(332)，所述安装座(332)内通过滑槽结构滑动卡接有滑动座(333)，所述滑动座(333)底部通过弹簧(334)与安装座(332)连接，且滑动座(333)上铰接有所述连杆(335)的一端，所述连杆(335)的中部与支撑杆(336)的一端铰接，所述支撑杆(336)的另一端与中轴筒(32)外侧壁铰接；
所述滑套(331)的底部固定连接有多个第三液压缸(35)的驱动端，所述第三液压缸(35)固定安装在底座套筒(34)上。
6.根据权利要求1所述的一种防中途坐封的封隔器，其特征在于：所述抽液筒(41)底部固接一个锥形罩(42)，所述锥形罩(42)表面开设有多个通孔(4201)，所述通孔(4201)位于第二水泵(45)出口端的下方。
7.一种封隔器脱落胶皮处理方法，其特征在于，采用如权利要求1-6中任一项所述的封隔器，包括以下步骤：
S1：将整个封隔器下放到井下的打捞位置，当检测到炮眼内卡有橡胶时，操作人员控制第一液压缸(28)伸出，带动护罩(27)向上移动，将超声波切割刀具(26)露出，从而驱动多级液压缸(25)伸出，将超声波切割刀具(26)伸入到橡胶附近；
S2：液压马达(233)驱动，带动内齿回转支承(231)的内圈转动，从而使得整个套筒(21)转动，带动超声波切割刀具(26)高速转动，在转动过程中，多级液压缸(25)逐渐伸出，对炮眼内的橡胶进行切割；
S3：橡胶切割后，封隔器主体(1)需要进一步下移，在下移时，第二液压缸(36)伸出，将打捞装置(3)从套筒(21)和护罩(27)伸出，并将连杆组件(33)张开，将井壁上的橡胶顶住，便于封隔器主体(1)的下移；
S4：连杆组件(33)闭合后，可将切割下的橡胶夹持在连杆组件(33)之间，并将其打捞；
S5：在打捞和切割过程中，利用抽液装置(4)将井内的钻井液抽入到网筒(43)内，并经过网筒(43)的过滤，将小片的橡胶吸入到网筒(43)内收集。
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