CN112554836B - 一次多层挤注水泥用裸眼封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一次多层挤注水泥用裸眼封隔器。包括内支撑组件（10）；内支撑组件包括上中心管（11）和下中心管（12），上中心管与下中心管之间经连接套（13）螺纹连接；连接套上方的上中心管处设有传压孔（19）；上中心管顶端和下中心管顶端均设有外螺纹，外螺纹段设有顶丝孔（14）；顶丝孔处设有背帽（15），背帽经顶丝（18）锁紧在中心管上；上中心管顶端与上接头（16）螺纹连接，上接头外圆设有六方头；靠近连接套处的上中心管和下中心管上设有剪钉槽（17）；液压组件（30）安装在剪钉槽处，胶套组件（20）安装在液压组件与背帽之间，两套胶套组件和液压组件对称设置。本发明能有效防止下井过程中裸眼封隔器提前坐封的问题。

Description

一次多层挤注水泥用裸眼封隔器

技术领域

本发明涉及一种一次多层挤注水泥用裸眼封隔器，属于油气井井下作业封隔工具技术领域。

背景技术

针对目前5 1/2＂套管错断而造成下断口丢失后，从上断口位置斜向开窗钻进至目的油层与老井眼进行连通，并根据地层构造通过裸眼封隔器、裸眼可闭合喷砂器配合形成的封堵管柱，实现裸眼封隔器在裸眼段直径差25mm有效密封，达到密封牢固、可靠，密封承压达30Mpa。完成新老井眼的完全封堵，实现对无通道井的有效报废治理目的。

目前常用的双封单卡分段挤注水泥管柱技术，还需要利用带卡瓦锚定的封隔器进行锚定，在每段挤注作业完成后，只有将管柱进行上提才能够实现进一步的上段挤注。作业的工序较多，同时其卡瓦工具还是非常容易出现遇卡情况。总的来说，当前很多工艺技术中都对卡瓦锚定的封隔器进行了应用，较为常见的事故如封隔器密封的漏失及卡瓦锚定工具的遇卡等情况。

现有的扩张式裸眼封隔器，在下入过程中，在井壁摩擦及管柱内液柱压力的作用下比较容易损坏胶筒和提前坐封，坐封完成后，没有锁定机构，在挤注作业时，使单流阀因流入水泥不能有效关闭。

现有的压缩式封隔器，单组密封胶筒较短，在裸眼段井径变化大，会导致坐封不完全密封。因此现有技术仍存在不足，有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种一次多层挤注水泥用裸眼封隔器,以有效防止下井过程中裸眼封隔器提前坐封的问题和解决坐封不完全密封的问题，并防止胶筒压力取消后回位的问题，从而克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种一次多层挤注水泥用裸眼封隔器，包括内支撑组件；内支撑组件包括上中心管和下中心管，上中心管与下中心管之间经连接套螺纹连接；连接套上方的上中心管处设有传压孔；上中心管顶端和下中心管顶端均设有外螺纹，外螺纹段设有顶丝孔；顶丝孔处设有背帽，背帽经顶丝锁紧在中心管上；上中心管顶端与上接头螺纹连接，上接头外圆设有六方头；靠近连接套处的上中心管和下中心管上设有剪钉槽；液压组件安装在剪钉槽处，胶套组件安装在液压组件与背帽之间，两套胶套组件和液压组件对称设置。

前述一次多层挤注水泥用裸眼封隔器中，所述胶套组件包括一个硬胶筒和两个软胶筒，排列是中间一个硬胶筒，硬胶筒两边软胶筒；在硬胶筒与软胶筒之间套有胶筒隔环，最侧边的软胶筒外侧设有大隔环；两套胶套组件对称设置，一套是由上至下依次排列，另一套是由下至上依次排列。

前述一次多层挤注水泥用裸眼封隔器中，所述液压组件包括上活塞组件和下活塞组件；上活塞组件包括上活塞，上活塞位于连接套上方，上活塞与上中心管滑动连接；上活塞顶部设有上推套；上推套内的上中心管上设有上锁环和上锁环限位套；上锁环限位套经上锁环剪钉与上中心管固定连接；下活塞组件包括下活塞，下活塞位于连接套下方，下活塞与下中心管滑动连接；下活塞底部设有下推套；下推套内的下中心管上设有下锁环和下锁环限位套；下锁环限位套经下锁环剪钉与下中心管固定连接；上活塞和下活塞经坐封剪钉连接；上活塞组件外设有缸套，缸套底部设有挡圈，挡圈与下推套顶端连接；下推套底端与压环螺纹连接。

前述一次多层挤注水泥用裸眼封隔器中，所述上锁环和下锁环均为圆环结构；圆环一端的内口为喇叭口，圆环外圆上设有锁环齿锯槽，圆环上设有扩张槽；上锁环和下锁环结构相同，安装方向相反。

前述一次多层挤注水泥用裸眼封隔器中，所述上锁环限位套和下锁环限位套均为圆环结构；圆环一端为锥面结构；圆环侧壁设有螺纹孔，螺纹孔内设锁环剪钉，锁环剪钉一端顶在上中心管或下中心管上的剪钉槽内。

前述一次多层挤注水泥用裸眼封隔器中，所述上推套和下推套均为圆管状，圆管内设有与上锁环和下锁环上的锁环齿锯槽对应的推套齿锯槽；上推套和下推套外圆设有外螺纹；上推套上部未设有外螺纹，上推套下部的外螺纹与上活塞上部螺纹连接；下推套上下两端均设有外螺纹，下推套上端的外螺纹与下活塞下部螺纹连接，下推套下端的外螺纹与压环螺纹连接。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，本发明依靠液压力使本发明裸眼封隔器的双组胶筒坐封密封，实现多级裸眼封隔器在裸眼段不动管柱一次性完成多段分割裸眼段过程中有效密封，投球就能不动管柱一次性完成3～5段分段挤注水泥，实现封堵老井眼，消除了侧钻新井眼与老井眼地层串通的风险，最大限度缩短了挤注周期，提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是内支撑组件的结构示意图；

图3是图2中A处的局部放大图；

图4是图2中B处的局部放大图；

图5是胶套组件在上中心管上的排列顺序示意图；

图6是胶套组件在下中心管上的排列顺序示意图；

图7是液压组件的结构示意图；

图8是上活塞组件的结构示意图；

图9是下活塞组件的结构示意图；

图10是上锁环的结构示意图；

图11是上锁环限位套的结构示意图；

图12是下推套的结构示意图。

附图中的标记为：10-内支撑组件、11-上中心管、12-下中心管、13-连接套、14-顶丝孔、15-背帽、16-上接头、17-剪钉槽、18-顶丝、19-传压孔、20-胶套组件、21-硬胶筒、22-软胶筒、23-胶筒隔环、24-大隔环、30-液压组件、31-坐封剪钉、32-缸套、33-挡圈、34-喇叭口、35-锁环齿锯槽、36-扩张槽、37-锥面、38-锁环剪钉、40-上活塞组件、41-上活塞、42-上推套、43-上锁环、44-上锁环限位套、45-推套齿锯槽、46-上锁环剪钉、50-下活塞组件、51-下活塞、52-下推套、53-下锁环、54-下锁环限位套、55-下锁环剪钉、56-压环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种一次多层挤注水泥用裸眼封隔器，如图1～图4所示，包括内支撑组件10；内支撑组件10包括上中心管11和下中心管12，上中心管11与下中心管12之间经连接套13螺纹连接；连接套13上方的上中心管11处设有传压孔19；上中心管11顶端和下中心管12顶端均设有外螺纹，外螺纹段设有顶丝孔14；顶丝孔14处设有背帽15，背帽15经顶丝18锁紧在中心管上；上中心管11顶端与上接头16螺纹连接，上接头16外圆设有六方头；靠近连接套13处的上中心管11和下中心管12上设有剪钉槽17；液压组件30安装在剪钉槽17处，胶套组件20安装在液压组件30与背帽15之间，两套胶套组件20和液压组件30对称设置。

如图5和图6所示，胶套组件20包括一个硬胶筒21和两个软胶筒22，排列是中间一个硬胶筒21，硬胶筒21两边软胶筒22，在硬胶筒与软胶筒之间套有胶筒隔环23，最侧边的软胶筒22外侧设有大隔环24；两套胶套组件20对称设置一套是由上至下依次排列，另一套是由下至上依次排列。

如图7和图8所示，所述液压组件30包括上活塞组件40和下活塞组件50；上活塞组件40包括上活塞41，上活塞41位于连接套13上方，上活塞41与上中心管11滑动连接；上活塞41顶部设有上推套42；上推套42内的上中心管11上设有上锁环43和上锁环限位套44；上锁环限位套44经上锁环剪钉46与上中心管11固定连接。

如图9所示，下活塞组件50包括下活塞51，下活塞51位于连接套13下方，下活塞51与下中心管12滑动连接；下活塞51底部设有下推套52；下推套52内的下中心管12上设有下锁环53和下锁环限位套54；下锁环限位套54经下锁环剪钉55与下中心管12固定连接。

如图7所示，上活塞41和下活塞51经坐封剪钉31连接；上活塞组件40外设有缸套32，缸套32底部设有挡圈33，下活塞51下部螺纹与下推套52顶端螺纹连接；下推套52底端与压环56螺纹连接。

如图10所示，上锁环43和下锁环53均为圆环结构；圆环一端的内口为喇叭口34，圆环外圆上设有锁环齿锯槽35，圆环上设有扩张槽36；上锁环43和下锁环53结构相同，方向相反。

如图11所示，上锁环限位套44和下锁环限位套54均为圆环结构；圆环一端为锥面37结构；圆环侧壁设有螺纹孔，螺纹孔内设锁环剪钉38，锁环剪钉38一端顶在上中心管11或上中心管12上的剪钉槽17内。

如图12所示，上推套42和下推套52均为圆管状，圆管内设有与上锁环43和下锁环53上的锁环齿锯槽35对应的推套齿锯槽45；上推套42和下推套52外圆设有外螺纹；上推套42上部未设有外螺纹，上推套42下部的外螺纹与上活塞41下部的连接连接；下推套52上下两端均设有外螺纹，下推套52上端的外螺纹与下活塞51下部内螺纹连接，下推套52下端的外螺纹与压环56连接。

下面对本发明的工作过程及原理作进一步的说明：

该发明主要有上接头16、背帽15、上下中心管11、硬胶筒21、胶筒隔环23、软胶筒22、大隔环24、上、下推套、上、下锁环、上、下锁环剪钉、上、下锁环限位套、缸套32、连接套13、上、下活塞、坐封剪钉31、下活塞51、挡圈33、压环56及各类密封件等组成。

该发明上接头16下端内螺纹与上中心管11上端外螺纹通过螺纹连接，上中心管11下端外螺纹与连接套13上端内螺纹通过螺纹连接，下中心管12上端外螺纹连接在连接套13的下端的内螺纹上。背帽15连接在上中心管11上端外螺纹上，起背紧作用。

上接头（16）下端面下方由上至下依次套有软胶筒22、硬胶筒21、软胶筒22；在软胶筒22与硬胶筒21之间套有胶筒隔环23；在下方的软胶筒22底面套有大隔环24；在下中心管12下部设有背帽15，背帽15上端面上方由下至上依次套有软胶筒22、硬胶筒21、软胶筒22；在软胶筒22与硬胶筒21之间套有胶筒隔环23；在上方的软胶筒22顶面套有大隔环24。

将上锁环43、上锁环剪钉45、上锁环限位套44安装在上中心管11上，上锁环43上设计有锁环齿锯槽35，上推套42下端内螺纹设有推套齿锯槽45，上推套42下端外螺纹与上活塞41上端内螺纹通过螺纹连接，并安装上中心管11上，上活塞41与下活塞51通过坐封剪钉31连接，缸套32、挡圈33安装在上推套42、上活塞41、下活塞52上，将下锁环53、下坐封剪钉55、下锁环限位套54安装在下中心管12上，下活塞51下端内螺纹与下推套52上端外螺纹通过螺纹连接，下推套52上端内螺纹设计有推套锯齿槽45，下推套52下端外螺纹与压环56内螺纹通过螺纹连接，大隔环24、软胶筒22、胶筒隔环23、硬胶筒21、胶筒隔环23、软胶筒22套入下中心管12外径上定位于台阶上，背帽15内螺纹与下中心管12外螺纹通过螺纹连接。

用于一次多层挤注水泥用裸眼封隔器由内支撑组件10、液压组件30、胶筒组件20和液压组件30上的锁环及锁环限位套组成。

内支撑组件10由上接头16、背帽15、中心管11、连接套13、下中心管12、顶丝18组成。

液压组件30由上活塞组件40和下活塞组件50组成。

胶筒组件由软胶筒22、硬胶筒21、胶筒隔环23、大隔环24、组成。

液压组件30中的上活塞41与下活塞51通过坐封剪钉31连接，主要防止下井过程中胶筒组件上推、下推伸出。

胶筒组件，当地面打压时，液体通过上中心管11下端径向上设有传压孔19进入上活塞41的密封腔内，压力通过传压孔19传递给上活塞41，此时剪断上活塞41与下活塞51上的坐封剪钉31，上活塞41带动上推套42压缩上面一组胶筒组件上移，同时下活塞51带动下推套52压缩下面一组胶筒组件下移，当上推套42推挤压缩上面一组胶筒组件直至密封裸眼井，下推套52推挤下面一组胶筒组件直至密封裸眼井，实现坐封功能。此时上推套42与上锁环43上的锁环锯齿槽35啮合，下推套52与下锁环53上的锁环锯齿槽35啮合，使上面一组胶筒组件和下面一组胶筒组件在泄压后锁定于坐封状态。达到密封不规则裸眼井段目的。

上锁环43和下锁环53外直径圆周上设有起到轴向限位作用的锁环锯齿槽35，上推套42下端内孔直径圆周上制有起到轴向限位作用的推套锯齿槽45；与锁环啮合防止上面一组胶筒组件向下移动，下推套52下端内孔直径圆周上制有起到轴向限位作用的推套锯齿槽45，与下锁环53啮合防止下面一组胶筒组件向上移动。

工作原理如下：首先将裸眼封隔器封堵管柱悬挂在5.1/2英寸套管底部，投球使球坐于坐封球座上，打压将多级裸眼封隔器全部打开，裸眼封隔器封隔在裸眼井壁上，裸眼封隔器具有自锁功能，达到多级裸眼封隔器实现在裸眼段不动管柱一次性完成多段分割裸眼段。将多级裸眼封隔器与裸眼可闭合喷砂器串联，施工时通过投球的方式逐级打开各级裸眼可闭合喷砂器，实现各级挤注水泥。该封堵管柱具有不泄压，投球就能不动管柱一次性完成3～5段分段挤注水泥。

本发明裸眼封隔器工作时通过油管打液压，液体流过裸眼封隔器的上接头、上中心管、下中心管的水眼，通过上中心管上的传压孔进入活塞密封腔里，压力通过传压孔传递给上活塞，此时剪断上活塞与下活塞之间的坐封剪钉，上活塞带动上推套推动上胶筒组件上移，同时下活塞带动下推套压缩推动下胶筒组件下移，当上推套挤压上胶筒组件密封上段裸眼井与封隔器之间的环形空间，下推套挤压下胶筒组件密封下段裸眼井与封隔器之间的环形空间，采用两组胶筒组件，使上胶筒组件和下胶筒组件加大与井壁的接触面积，此时上推套与锁环上的锯齿啮合，下推套与锁环上的锯齿啮合，使上胶筒组件和下胶筒组件在泄压后锁定于坐封密封状态，实现大跨度双封功能，使胶筒组件与裸眼段有更多的接触面积，解决了由于裸眼井段井径变化大，导致的坐封不完全密封问题。

Claims (1)

1.一种一次多层挤注水泥用裸眼封隔器，包括内支撑组件（10）；其特征在于：内支撑组件（10）包括上中心管（11）和下中心管（12），上中心管（11）与下中心管（12）之间经连接套（13）螺纹连接；连接套（13）上方的上中心管（11）处设有传压孔（19）；上中心管（11）顶端和下中心管（12）底端均设有外螺纹，外螺纹段设有顶丝孔（14）；顶丝孔（14）处设有背帽（15），背帽（15）经顶丝（18）锁紧在中心管上；上中心管（11）顶端与上接头（16）螺纹连接，上接头（16）外圆设有六方头；靠近连接套（13）处的上中心管（11）和下中心管（12）上设有剪钉槽（17）；液压组件（30）安装在剪钉槽（17）处，胶套组件（20）安装在液压组件（30）与背帽（15）之间，两套胶套组件（20）和液压组件（30）对称设置；

所述胶套组件（20）包括一个硬胶筒（21）和两个软胶筒（22），排列是中间一个硬胶筒（21），硬胶筒（21）两边软胶筒（22）；在硬胶筒（21）与软胶筒（22）之间套有胶筒隔环（23），最侧边的软胶筒（22）外侧设有大隔环（24）；两套胶套组件（20）对称设置，一套是由上至下依次排列，另一套是由下至上依次排列；

所述液压组件（30）包括上活塞组件（40）和下活塞组件（50）；上活塞组件（40）包括上活塞（41），上活塞（41）位于连接套（13）上方，上活塞（41）与上中心管（11）滑动连接；上活塞（41）顶部设有上推套（42）；上推套（42）内的上中心管（11）上设有上锁环（43）和上锁环限位套（44）；上锁环限位套（44）经上锁环剪钉（46）与上中心管（11）固定连接；下活塞组件（50）包括下活塞（51），下活塞（51）位于连接套（13）下方，下活塞（51）与下中心管（12）滑动连接；下活塞（51）底部设有下推套（52）；下推套（52）内的下中心管（12）上设有下锁环（53）和下锁环限位套（54）；下锁环限位套（54）经下锁环剪钉（55）与下中心管（12）固定连接；上活塞（41）和下活塞（51）经坐封剪钉（31）连接；上活塞组件（40）外设有缸套（32），缸套（32）底部设有挡圈（33），挡圈（33）与下推套（52）顶端连接；下推套（52）底端与压环（56）螺纹连接；

所述上锁环（43）和下锁环（53）均为圆环结构；圆环一端的内口为喇叭口（34），圆环外圆上设有锁环齿锯槽（35），圆环上设有扩张槽（36）；上锁环（43）和下锁环（53）结构相同，安装方向相反；

所述上锁环限位套（44）和下锁环限位套（54）均为圆环结构；圆环一端为锥面（37）结构；圆环侧壁设有螺纹孔，螺纹孔内设锁环剪钉（38），锁环剪钉（38）一端顶在上中心管（11）或下中心管（12）上的剪钉槽（17）内；

所述上推套（42）和下推套（52）均为圆管状，圆管内设有与上锁环（43）和下锁环（53）上的锁环齿锯槽（35）对应的推套齿锯槽（45）；上推套（42）和下推套（52）外圆设有外螺纹；上推套（42）上部未设有外螺纹，上推套（42）下部的外螺纹与上活塞（41）上部螺纹连接；下推套（52）上下两端均设有外螺纹，下推套（52）上端的外螺纹与下活塞（51）下部螺纹连接，下推套（52）下端的外螺纹与压环（56）螺纹连接。