CN113622846B - 一种坐挂密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种坐挂密封装置，属于油气田用井下工具技术领域，包括坐挂体，所述坐挂体能够沿径向张开，并且所述坐挂体的内侧设置有斜面；设置在所述坐挂体的外侧表面上的至少一组密封体；以及设置在所述坐挂体的内侧的锥体，所述锥体的锥面与所述坐挂体的斜面相配合；其中，所述锥体沿所述坐挂体的轴向移动时，所述锥面推动所述斜面使所述坐挂体沿径向张开并坐封。本发明将坐挂功能与密封功能实现一体化，极大的减少零部件个数及工具长度，增加工具的井下适应性及可靠性，减小坐封行程，保证相同坐封行程下同时实现坐挂密封。

Description

一种坐挂密封装置
技术领域
本发明涉及一种坐挂密封装置，属于油气田用井下工具技术领域。
背景技术
在油气井的固井、完井等施工中，常常使用封隔器、桥塞、水泥承留器等实现层间封隔卡层，保证固井、完井改造的针对性，最大化提高固井及完井增产改造效果。卡瓦坐挂机构及胶筒密封机构是保证这些井下工具可靠工作的关键部件，关系到固完井施工的成败。
一般井下工具上卡瓦锁紧机构和胶筒密封机构分别为两个部件设计，这样不仅增加了整体工具的长度及坐封行程，影响工具井下通过性，在后期需要钻除作业时增加作业时间、成本及风险，特别是可溶类的井下工具，由于整体长度的增加，造成工具成本增加、作业后期溶解时间增加以及溶解后残余物的增加。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种坐挂密封装置，能够将坐挂功能与密封功能实现一体化，极大的减少零部件个数及工具长度，增加工具的井下适应性及可靠性，减小坐封行程，保证相同坐封行程下同时实现坐挂密封。
本发明提出了一种坐挂密封装置，其包括：
坐挂体，所述坐挂体能够沿径向张开，并且所述坐挂体的内侧设置有斜面，外侧壁上设置有密封体；以及
设置在所述坐挂体的内侧的锥体，所述锥体的锥面与所述坐挂体的斜面相配合；
其中，所述锥体沿所述坐挂体的轴向移动时，所述锥面推动所述斜面使所述坐挂体沿径向张开并坐封。
本发明的进一步改进在于，所述密封体的数量为一个或多个，并且所述密封体具有一定的弹性。
本发明的进一步改进在于，所述坐挂体的外壁上设置有若干卡瓦牙，在所述坐挂体张开后，所述卡瓦牙插接在套管的内壁上，并与所述套管相连。
本发明的进一步改进在于，所述卡瓦牙沿所述坐挂体的轴向设置若干排，相邻两排所述卡瓦牙之间设置有密封沟槽。
本发明的进一步改进在于，最靠近所述坐挂体边缘的一个密封沟槽内设置有所述密封体；其他所述密封沟槽内空置或设置有所述密封体。
本发明的进一步改进在于，所述密封体的高度大于或等于所述密封沟槽的深度；所述密封体的外侧稍高于所述卡瓦牙或与所述卡瓦牙齐平。
本发明的进一步改进在于，所述卡瓦牙的端部的尖角朝向的轴向方向与坐挂时所述锥体沿所述坐挂体的轴向移动的方向一致。
本发明的进一步改进在于，所述坐挂体的边缘的外侧设置有圆角或倒角。
本发明的进一步改进在于，所述坐挂体采用能够发生非弹性变形的材质。
本发明的进一步改进在于，所述坐挂体采用可容于酸的金属材质。
本发明的进一步改进在于，所述密封体为橡胶块。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所述的一种坐挂密封装置，将坐挂功能与密封功能实现一体化，极大的减少零部件个数及工具长度，增加工具的井下适应性及可靠性，减小坐封行程，保证相同坐封行程下同时实现坐挂密封。
本发明所述的一种坐挂密封装置结构简单，加工方便。与常规井下工具用坐挂和密封机构相比，一体化设计极大减小了工具长度，同时减小了工具的坐封行程，节约材料成本，提高工具入井可靠性、安全性及适应性，施工时更加安全可靠，可广泛应用于各种封隔器、桥塞、水泥承留器等井下工具上。
本发明所述的一种坐挂密封装置中，密封体安装在两排卡瓦牙中间，卡瓦牙可以有效保护密封体，防止提前坐封，且在坐封时，有效防止密封体两侧突出，使得密封更加可靠。
在本发明所述的一种坐挂密封装置中，由于密封体设计在坐挂体上，外径相等，当达到坐封行程后，坐挂体和密封体同时与套管壁接触，继续增加行程，卡瓦牙咬进套管实现坐挂的同时，密封胶筒也进一步压缩实现封隔。
在本发明所述的一种坐挂密封装置中，坐挂体由延展性较好的金属制成，可溶和不可溶材料均可，坐封时径向膨胀带动卡瓦牙及密封体一起与套管壁接触并坐封。坐封后金属发生塑性变形，实现自锁功能，不会回退，保证了后期坐挂密封可靠性。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1所示为本发明的一个实施例的坐挂密封装置的结构示意图，显示了未坐挂前的状态；
图2所示为本发明的一个实施例的坐挂密封装置的结构示意图，显示了坐挂后的状态。
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绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、坐挂体；2、密封体，3、卡瓦牙，4、密封沟槽，5、锥体。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的一种坐挂密封装置，包括坐挂体1，所述坐挂体1设置在井下工具上，其能够沿径向张开，并且所述坐挂体1的内侧设置有斜面。所述坐挂体1的内侧设置有锥体5，所述锥体5的锥面与所述坐挂体1的斜面相配合。所述锥体5沿所述坐挂体1的轴向移动时，所述锥面推动所述斜面使所述坐挂体1沿径向张开并坐封。
在使用根据本实施例所述的坐挂密封装置时，坐挂体1在锥体5的推动作用下，锥体5沿坐挂体1的内侧的斜面移动，从而给坐挂体1一个沿径向向外的力，通过此力能够推动坐挂体1沿径向张开，从而使其外侧连接套管，密封体2在坐挂体1和套管之间密封。
在一个实施例中，所述坐挂体1的外侧表面上设置有至少一组密封体2，所述密封体2具有一定的弹性。在坐挂时，坐挂体1沿径向张开，密封体2接触并挤压套管。密封体2具有一定的弹性，与套管相互挤压时会压缩，从而持续向套管提供一个弹力，保障了密封效果。
在一个实施例中，所述坐挂体1的外壁上设置有若干卡瓦牙3，卡瓦牙3的端部设置尖角，在所述坐挂体1张开后，所述卡瓦牙3的尖角能够插接在套管的内壁上，并与所述套管相连。
在根据本实施例所述的坐挂密封装置中，在坐挂体1的外壁上设置卡瓦牙3，在坐挂体1张开后，能够使卡瓦牙3的端部刺入套管，从而使坐挂体1与套管相连，并完成坐挂。卡瓦牙3可以有效保护密封体1，防止提前坐封，且在坐封时，有效防止密封体两侧突出，使得密封更加可靠。
在一个实施例中，所述卡瓦牙3沿所述坐挂体1的轴向设置若干排，每一排设置有多个卡瓦牙3，沿坐挂体1的周向均匀设置。相邻两排所述卡瓦牙3之间设置有密封沟槽4。
在一个优选的实施例中，最靠近所述坐挂体1边缘的一个密封沟槽4内设置有所述密封体2。密封体2设置在密封沟槽4内，能够固定密封体2，避免密封体2沿轴向滑动。其他所述密封沟槽4内空置或设置有所述密封体2，在安装时，根据实际的密封性的需要设置密封体2的数量。
在一个实施例中，所述密封体2的高度稍微大于密封沟槽4的深度，或等于密封沟槽4的深度。所述密封体2的高度稍微大于密封沟槽4的深度时，所述密封体2的外侧稍高于所述卡瓦牙3；所述密封体2的高度等于密封沟槽4的深度时，所述密封体2与所述卡瓦牙3齐平。
在使用个根据本实施例所述的坐挂密封装置时，密封体2和坐挂体1的外径相等，当达到坐封行程后，坐挂机构和密封机构同时与套管壁接触，继续增加行程，卡瓦牙3咬进套管实现坐挂的同时，密封胶筒也进一步压缩实现封隔。通过本实施例的方式，能够保证坐挂后的密封效果。
在一个实施例中，所述卡瓦牙3的端部设置有尖角，尖角的方向沿径向向外，并具沿轴向方向倾斜。卡瓦牙3的尖角倾斜的方向与坐挂时，所述锥体5沿所述坐挂体1的轴向移动的方向一致。
在根据本实施例所述的坐挂密封装置中，卡瓦牙3的一侧沿径向垂直设置，另一侧是倾斜的斜面，此斜面的方向与坐挂体1的内侧的斜面的倾斜方向相反。通过设置尖角并在径向方向上有一定的倾斜的方式，能够使卡瓦牙3与套管之间连接更为牢固，避免滑出。
在一个优选的实施例中，所述坐挂体1的边缘的外侧设置有圆角或倒角。坐挂体1的外部边缘时靠近所述锥体5的一侧的边缘，也是必须设置密封体2的密封沟槽4的一侧。
在一个实施例中，所述坐挂体1采用能够发生非弹性变形的材质。在锥体5推动坐挂体1移动的过程中，坐挂体1能够发生变形而张开，张开后不会因为弹性而收缩、恢复。这样能够保证坐挂效果。
在一个优选的实施例中，所述坐挂体1采用可溶金属材质，如铝质、镁质或铁质金属材质。通过设置可溶金属材质的坐挂体1方便解封。当然，也可以是脆性的不可溶的材质，可以通过机械方式解封。在本实施例中，可溶金属材质可以是可溶于酸，或者可溶于碱或者其他溶液。
在一个优选的实施例中，所述密封体2为橡胶块。
在使用根据本实施例所述的装置时，在井下工具坐封时候，锥体与坐挂体1发生轴向相对靠近作用力，在锥体的作用下，坐挂体1径向膨胀，产生塑性变形，直至卡瓦牙3与密封体2与套管壁接触，随着行程进一步增加，卡瓦牙3咬进套管壁将井下工具锁紧定位，同时密封体2进一步压缩将井下工具与套管壁环空封隔，从而实现井下工具坐封，由于坐挂体1发生塑性变形，坐封后实现自锁，不会回退，保证了后期长期坐挂的可靠性，同时，因为密封体2两侧是卡瓦牙3，因此在整个井下工具下入、坐挂密封时，两侧的卡瓦牙3可以有效保护密封体2，防止密封体2两侧突出，使得密封更加可靠。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种坐挂密封装置，其特征在于，包括：
坐挂体(1)，所述坐挂体(1)能够沿径向张开，并且所述坐挂体(1)的内侧设置有斜面，外侧壁上设置有密封体(2)；以及
设置在所述坐挂体(1)的内侧的锥体(5)，所述锥体(5)的锥面与所述坐挂体(1)的斜面相配合；
其中，所述锥体(5)沿所述坐挂体(1)的轴向移动时，所述锥面推动所述斜面使所述坐挂体(1)沿径向张开并坐封；
所述密封体(2)的数量为一个或多个，并且所述密封体(2)具有一定的弹性；
所述坐挂体(1)的外壁上设置有若干卡瓦牙(3)，在所述坐挂体(1)张开后，所述卡瓦牙(3)插接在套管的内壁上，并与所述套管相接触；
所述卡瓦牙(3)沿所述坐挂体(1)的轴向设置若干排，相邻两排所述卡瓦牙(3)之间设置有密封沟槽(4)；
最靠近所述坐挂体(1)边缘的一个密封沟槽(4)内设置有所述密封体(2)；其他所述密封沟槽(4)内空置或设置有所述密封体(2)；
所述密封体(2)的高度大于或等于所述密封沟槽(4)的深度；所述密封体(2)的外侧稍高于所述卡瓦牙(3)或与所述卡瓦牙(3)齐平；
所述卡瓦牙(3)的端部的尖角朝向的轴向方向与坐挂时所述锥体(5)沿所述坐挂体(1)的轴向移动的方向一致。
2.根据权利要求1所述的坐挂密封装置，其特征在于，所述坐挂体(1)的边缘的外侧设置有圆角或倒角。
3.根据权利要求2所述的坐挂密封装置，其特征在于，所述坐挂体(1)采用能够发生非弹性变形的材质。
4.根据权利要求3所述的坐挂密封装置，其特征在于，所述坐挂体(1)采用可溶金属材质。
5.根据权利要求4所述的坐挂密封装置，其特征在于，所述密封体(2)为橡胶块。
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