CN113445958A - 一种压缩式封隔器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩式封隔器，包括芯轴，芯轴上自上而下依次套有轴向长度调整机构、裸眼隔离胶筒、延长套、锁紧机构、活塞坐封机构；本发明采用加长型金属‑橡胶复合式裸眼隔离胶筒，该裸眼隔离胶筒为轴向压缩型密封机构，相比于膨胀型密封机构，密封更加可靠；活塞隔离机构将活塞坐封机构隔离，防止封隔器提前坐封；活塞坐封机构设有空气腔，静液柱压力始终作用在活塞上，一方面起到辅助坐封的功能，另一方面在裸眼井壁受冲刷扩大后使胶筒仍然受到一定的坐封力，减小了密封失效的风险。

Description

一种压缩式封隔器
技术领域
本发明属于石油天然气完井技术领域，具体来说涉及一种压缩式封隔器。
背景技术
在石油天然气完井技术领域，裸眼完井是一种非常普遍的完井方式。为了实现裸眼井分段充填或分段独立筛管完井，封隔裸眼井壁和完井管柱环空，实现分段控水、注水和配产的作业需要，保证油气井产能利用的最大化，多使用管外封隔器。目前，国内裸眼封隔器多采用自膨胀式和扩张式坐封的封隔器，这两种封隔器普遍存在密封能力不足的问题。在裸眼封隔器坐封的井壁处，由于受到压缩，裸眼井壁有变大的趋势，而现有的裸眼封隔器胶筒不能满足裸眼井壁变大的自适应问题，导致密封时间短，难以满足疏松砂岩等不规则井段的层间封隔需要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种压缩式封隔器。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种压缩式封隔器，包括芯轴，芯轴上自上而下依次套有轴向长度调整机构、裸眼隔离胶筒、延长套、锁紧机构、活塞坐封机构；
所述芯轴上端与上接头连接，所述芯轴下端与活塞隔离机构连接，所述活塞隔离机构与下接头连接；
所述轴向长度调整机构包括防松环和调节环，所述调节环与裸眼隔离胶筒通过螺纹连接，所述防松环与上接头通过螺纹连接，所述防松环和调节环通过台肩固定；
所述锁紧机构包括锁环套、锁环、防转销钉、连接短节，所述锁环套上端与延长套连接，下端与连接短节连接，所述锁环安装在锁环套内，所述防转销钉安装在锁环套上，防止锁环相对锁环套转动；
所述活塞坐封机构包括活塞帽、上活塞、活塞套、下活塞、限位套，所述活塞帽套在上活塞上，活塞帽下端连接活塞套，所述上活塞的下端连接下活塞，所述下活塞上设有一个方孔，内部设有6个周向均布的凹槽；
所述活塞隔离机构包括连接套、锁块、隔套、剪切销钉，所述隔套两端设有密封圈，隔套置于连接套内部，通过剪切销钉和连接套连接，所述连接套上端与芯轴连接，连接套上有6个周向均布的方孔，所述锁块置于方孔内。
在上述技术方案中，所述裸眼隔离胶筒为加长型金属-橡胶复合式结构，区别于膨胀型裸眼隔离胶筒，该裸眼隔离胶筒受轴向压缩载荷时坐封；
在上述技术方案中，所述上接头内部设有大孔径，所述调节环和裸眼隔离胶筒之间设有螺纹连接，通过螺纹旋合长度调整加工和组装累积的长度误差，所述防松环将上接头和调节环锁紧。
在上述技术方案中，所述隔套两端设有密封圈，将连接套上的传压孔隔离，防止封隔器提前坐封，中间设有凹槽，隔套上移锁定块可落入凹槽内，左端设有悬臂式锁定爪，隔套上移后可以锁定隔套位置。
在上述技术方案中，所述连接套上设有6个方孔，方孔内安装锁块。
在上述技术方案中，所述下活塞上设1个方孔和凹槽，方孔方便将锁块安装在连接套上的方孔内，锁块通过凹槽锁定下活塞位置。
在上述技术方案中，所述活塞帽与上活塞之间设有密封圈，所述活塞帽与活塞套之间设有密封圈，所述上活塞与下活塞和芯轴之间均设有密封圈，所述下活塞与活塞套之间设有密封圈，在活塞帽、活塞套、上活塞、下活塞之间形成空气腔，静液柱压力在上活塞和下活塞上产生坐封力，一方面起到辅助坐封的功能，另一方面在裸眼井壁受冲刷扩大后使胶筒仍然受到一定的坐封力，减小了密封失效的风险。
本发明的优点和有益效果为：
1.采用加长型金属-橡胶复合式裸眼隔离胶筒，该裸眼隔离胶筒为轴向压缩型密封机构，相比于膨胀型密封机构，密封更加可靠；
2.活塞隔离机构将活塞坐封机构隔离，防止封隔器提前坐封；
3.活塞坐封机构设有空气腔，静液柱压力始终作用在活塞上，一方面起到辅助坐封的功能，另一方面在裸眼井壁受冲刷扩大后使胶筒仍然受到一定的坐封力，减小了密封失效的风险。
附图说明
图1是本发明一种压缩式封隔器结构示意图。
图2是本发明隔套结构示意图。
图3是本发明连接套结构示意图。
图4是本发明下活塞结构示意图。
其中：1为上接头，2为防松环，3为调节环，4为芯轴，5为锁环套，6为防转销钉，7为锁环，8为连接短节，9为活塞帽，10为上活塞，11为活塞套，12为下活塞，13为连接套，14为裸眼隔离胶筒，15为锁块，16为隔套，17为限位套，18为下接头，19为延长套，20为第一密封圈，21为第二密封圈，22为第三密封圈，23为第四密封圈，24为密封圈，25为第五密封圈，26为剪切销钉，27为第六密封圈，28为第七密封圈，29为凹槽，30为悬臂式锁定爪，31为锁定台阶，32为方孔，33为传压孔，34为凹槽，35为方孔。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例
参阅图1，一种压缩式封隔器。主要由上接头1、防松环2、调节环3、芯轴4、锁环套5、防转销钉6、锁环7、连接短节8、活塞帽9、上活塞10、活塞套11、下活塞12、连接套13、裸眼隔离胶筒14、锁块15、隔套16、限位套17、下接头18、延长套19等零件组成。
所述芯轴上端与上接头连接，所述芯轴下端与活塞隔离机构连接，所述活塞隔离机构与下接头连接；
所述轴向长度调整机构包括防松环、调节环，所述调节环与裸眼隔离胶筒通过螺纹连接，所述防松环与上接头通过螺纹连接，所述防松环和调节环通过台肩固定；
所述裸眼隔离胶筒为加长型金属-橡胶复合式结构，区别于膨胀型裸眼隔离胶筒，该裸眼隔离胶筒受轴向压缩载荷时坐封；
所述锁紧机构包括锁环套、锁环、防转销钉、连接短节，所述锁环套上端与延长套连接，下端与连接短节连接，所述锁环安装在锁环套内，所述防转销钉安装在锁环套上，防止锁环相对锁环套转动；
所述活塞坐封机构包括活塞帽9、上上活塞10、活塞套11、下活塞12、限位套17，所述活塞帽套在上活塞上，活塞帽下端连接活塞套，所述上活塞的下端连接下活塞，所述下活塞上设有一个方孔，内部设有6个周向均布的凹槽；
所述活塞隔离机构包括连接套、锁块、隔套、剪切销钉，所述隔套两端设有密封圈，隔套置于连接套内部，通过剪切销钉和连接套连接，所述连接套上端与芯轴连接，连接套上有6个周向均布的方孔，所述锁块置于方孔内。
所述上接头内部设有大孔径，所述调节环和裸眼隔离胶筒之间设有螺纹连接，通过螺纹旋合长度调整加工和组装累积的长度误差，所述防松环将上接头和调节环锁紧。
所述隔套两端设有密封圈，将连接套上的传压孔隔离，防止封隔器提前坐封，中间设有凹槽，隔套上移锁定块可落入凹槽内，左端设有悬臂式锁定爪，隔套上移后可以锁定隔套位置。
所述连接套上设有6个方孔，方孔内安装锁块。所述下活塞上设1个方孔和凹槽，方孔方便将锁块安装在连接套上的方孔内，锁块通过凹槽锁定下活塞位置。
所述活塞帽与上活塞之间设有密封圈，所述活塞帽与活塞套之间设有密封圈，所述上活塞与下活塞和芯轴之间均设有密封圈，所述下活塞与活塞套之间设有密封圈，在活塞帽、活塞套、上活塞、下活塞之间形成空气腔，静液柱压力在上活塞和下活塞上产生坐封力，一方面起到辅助坐封的功能，另一方面在裸眼井壁受冲刷扩大后使胶筒仍然受到一定的坐封力，减小了密封失效的风险。
该压缩式裸眼封隔器的工作原理如下：
坐封前，隔套将连接套上的传压孔隔离，液柱压力无法作用到活塞上，防止了在下入过程中或者坐封前测试过程中提前坐封封隔器。坐封时，服务工具将隔套上移，剪切销钉被剪断，左端的悬臂式锁定爪卡在连接套的锁定台阶上。隔离套上移后，锁块落到隔套的凹槽内，连接套上的传压孔打开，地面设备打压，在静液柱压力和打压压力双重作用下，下活塞和上活塞上移，带动锁紧机构、延长套上移，裸眼隔离胶筒被压缩，压力达到设计压力后，坐封完成。地面设备泄压，由于锁紧机构只能从封隔器下部朝上部单向运动，胶筒保持压缩状态。封隔器在服役过程中，静液柱压力在上活塞和下活塞上产生向上的轴向载荷，该轴向载荷始终作用在裸眼隔离胶筒上。在生产过程中，裸眼井壁可能会发生冲蚀变大，胶筒的轴向压缩力减小，胶筒和井壁的接触压力减小，而静液柱压力产生的轴向载荷可以始终为封隔器提供一定的坐封载荷，使胶筒始终保持一定的坐封力。该设计可显著提高了裸眼封隔器的使用寿命。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种压缩式封隔器，其特征在于：包括芯轴，芯轴上自上而下依次套有轴向长度调整机构、裸眼隔离胶筒、延长套、锁紧机构、活塞坐封机构；
所述芯轴上端与上接头连接，所述芯轴下端与活塞隔离机构连接，所述活塞隔离机构与下接头连接；
所述轴向长度调整机构包括防松环和调节环，所述调节环与裸眼隔离胶筒通过螺纹连接，所述防松环与上接头通过螺纹连接，所述防松环和调节环通过台肩固定；
所述锁紧机构包括锁环套、锁环、防转销钉、连接短节，所述锁环套上端与延长套连接，下端与连接短节连接，所述锁环安装在锁环套内，所述防转销钉安装在锁环套上，防止锁环相对锁环套转动；
所述活塞坐封机构包括活塞帽、上活塞、活塞套、下活塞、限位套，所述活塞帽套在上活塞上，活塞帽下端连接活塞套，所述上活塞的下端连接下活塞，所述下活塞上设有一个方孔，内部设有6个周向均布的凹槽；
所述活塞隔离机构包括连接套、锁块、隔套、剪切销钉，所述隔套两端设有密封圈，隔套置于连接套内部，通过剪切销钉和连接套连接，所述连接套上端与芯轴连接，连接套上有6个周向均布的方孔，所述锁块置于方孔内。
2.根据权利要求1所述的一种压缩式封隔器，其特征在于：所述裸眼隔离胶筒为加长型金属-橡胶复合式结构，受轴向压缩载荷时坐封。
3.根据权利要求1所述的一种压缩式封隔器，其特征在于：所述上接头内部设有大孔径，所述调节环和裸眼隔离胶筒之间设有螺纹连接，所述防松环将上接头和调节环锁紧。
4.根据权利要求1所述的一种压缩式封隔器，其特征在于：所述隔套两端设有密封圈，将连接套上的传压孔隔离，防止封隔器提前坐封，中间设有凹槽，隔套上移锁定块可落入凹槽内，左端设有悬臂式锁定爪，隔套上移后可以锁定隔套位置。
5.根据权利要求1所述的一种压缩式封隔器，其特征在于：所述连接套上设有6个方孔，方孔内安装锁块。
6.根据权利要求1所述的一种压缩式封隔器，其特征在于：所述下活塞上设1个方孔和凹槽，方孔方便将锁块安装在连接套上的方孔内，锁块通过凹槽锁定下活塞位置。
7.根据权利要求1所述的一种压缩式封隔器，其特征在于：所述活塞帽与上活塞之间设有密封圈，所述活塞帽与活塞套之间设有密封圈，所述上活塞与下活塞和芯轴之间均设有密封圈，所述下活塞与活塞套之间设有密封圈，在活塞帽、活塞套、上活塞、下活塞之间形成空气腔。
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