CN114482911B - 封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封隔器，其包括中空芯轴、套设在芯轴上的固定套、活动套及胶筒总成。在芯轴上设有径向通道，在固定套上设有导流通道，在固定套、活动套和芯轴三者之间设有环形腔，该环形腔内还设有环式活塞和弹性构件。本发明的封隔器的改进包括但不限于在原有封隔器的结构上增设泄压阀，其设在固定套上并位于导流通道内，既能在打开时敞开泄压口又能在关闭时封闭泄压口，该泄压阀可以协助径向通道一起释放导流通道和环形腔内的流体，促进导流通道和环形腔内流体通过二者快速排出，保证环式活塞能从下游位置快速返回到上游位置，活动套也能从下游工位快速返回上游工位，降低封隔器的解封时间，提高该封隔器所在油井的采油效率。

Description

封隔器

技术领域

本发明属于油田开采井下工具技术领域，具体涉及一种封隔器。

背景技术

石油是十分重要的工业原料，在工业生产中占据着重要的地位，石油的开采技术也影响着石油的产油率和开采效率。在油田采油过程中，为了提高产油率和开采效率，经常需要对钻井进行分层压裂，在待压裂储层压裂完成后，需要使用封隔器对储层进行封隔，以便于进行后续的油田开采工作。

现有的封隔器包括中空的芯轴、套设在芯轴上的固定套、套设在芯轴上的活动套及套设在芯轴上的胶筒总成。在芯轴上设有径向通道，在固定套上设有导流通道，在固定套、活动套和芯轴三者之间设有环形腔，该环形腔内还设有环式活塞和弹性构件。当需要坐封时，流体能够通过芯轴的径向通道进入固定套的导流通道内，环式活塞则在流体的作用下从上游位置运动到下游位置滑动并在此过程中不断压缩弹性构件，使得被压缩的弹性构件能推动活动套从上游工位推动到下游工位，并迫使胶筒总成被该活动套挤压而进行坐封。当需要解封时，胶筒总成在自身弹性恢复力的作用下推动活动套产生反向运动趋势并促进环形腔的体积变小，但在这个过程中由于径向通道的径向尺寸过小，导致导流通道和环形腔内流体很难通过其快速排出，这使得环式活塞很难从下游位置快速返回到上游位置，活动套也很难从下游工位快速返回上游工位，由此增加封隔器的解封时间，降低该封隔器所在油井的采油效率。

发明内容

为了解决上述全部或部分问题，本发明目的在于提供一种封隔器，以解决封隔器解封时间过长的问题，由此可以提高该封隔器所在油井的采油效率。

本发明提供了一种封隔器，其包括：中空的芯轴，在所述芯轴上设有径向通道；套设在所述芯轴上的固定套，所述固定套具有进口、出口、泄压口及连接所述进口、出口和泄压口的导流通道，其中所述进口与所述径向通道相连通；套设在所述芯轴上的活动套，所述活动套的上游端密封地套在所述固定套的下游端上，在所述活动套、固定套和芯轴之间形成有与所述出口相连的环形腔；套设在所述芯轴上并能在所述环形腔内滑动的环式活塞；设在所述环形腔内的弹性构件，所述弹性构件的上游端与所述环式活塞相抵靠，而其下游端在所述环形腔的下游处与所述活动套相抵靠；套设在所述芯轴上的胶筒总成，所述胶筒总成的上游端与所述活动套的下游端相连，所述胶筒总成的下游端固定在所述芯轴上；设在所述固定套上并位于所述导流通道内的泄压阀，所述泄压阀既能在打开时敞开所述泄压口又能在关闭时封闭所述泄压口。其中，当流体通过所述芯轴的径向通道进入所述导流通道且达到第一设定压力时，所述环式活塞能在流体的作用下自上游位置运动到下游位置滑动，并通过被压缩的弹性构件将所述活动套从上游工位推动到下游工位，使所述胶筒总成被所述活动套挤压而进行坐封；当流体通过所述芯轴的径向通道进入所述导流通道且达到第二设定压力时，所述泄压阀被迫打开并释放所述环形腔和导流通道内流体的压力，使得压缩的弹性构件通过自身弹性恢复力将所述环式活塞从所述下游位置运动到上游位置，坐封状态下的所述胶筒总成通过自身弹性恢复力实施解封并将所述活动套从下游工位推回上游工位，其中所述第二设定压力大于所述第一设定压力。

进一步地，所述泄压阀为溢流阀。

进一步地，所述泄压阀包括设于所述固定套上且位于所述导流通道内的柱塞及设在所述柱塞与固定套之间的摩擦圈，当流体小于第二设定压力时，所述柱塞被所述摩擦圈制动而被迫停在所述导流通道内并对所述泄压口进行封堵，当流体达到第二设定压力时，所述柱塞被该流体推动而在所述导流通道内相对于所述摩擦圈滑动并敞开所述泄压口，使得所述泄压口能释放所述环形腔和导流通道内流体的压力。

进一步地，所述弹性构件为压缩弹簧。

进一步地，所述胶筒总成包括封隔胶筒、与所述封隔胶筒的上游端相连的活动环座和与所述封隔胶筒的下游端相连的固定环座，其中所述活动环座与所述活动套相连，所述固定环座固定套在所述芯轴上。

进一步地，所述封隔胶筒为带有钢丝骨架的胶筒。

进一步地，所述芯轴包括上管接头、下管接头及连接所述上管接头和下管接头的中心管，所述固定套固定套设在所述上管接头和中心管上，所述活动套、环式活塞、弹性构件和胶筒总成全部设在所述中心管上，所述径向通道形成在所述上管接头和中心管之间。

进一步地，所述封隔器还包括设在所述固定套与上管接头之间的第一密封圈、设在所述固定套与中心管之间的第二密封圈、设在所述固定套与活动套之间的第三密封圈、设在所述环式活塞与固定套之间的第四密封圈及设在所述环式活塞与中心管之间的第五密封圈。

进一步地，所述环式活塞、固定套、活动套、活动环座和固定环座皆由耐腐蚀合金制成。

进一步地，所述上管接头、下管接头和中心管皆由易钻铣合金钢制成，在所述上管接头、下管接头和中心管的表面上依次设有镀镍层和镀铬层。

本发明的封隔器的改进包括但不限于在原有封隔器的结构上增设泄压阀，该泄压阀可以协助径向通道一起释放导流通道和环形腔内的流体，促进导流通道和环形腔内流体通过二者快速排出，保证环式活塞能从下游位置快速返回到上游位置，活动套也能从下游工位快速返回上游工位，降低封隔器的解封时间，提高该封隔器所在油井的采油效率。此外，该封隔器的结构简单、装配容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。

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示意性显示了本发明实施例的封隔器；

图2为图1所示封隔器的局部放大图。

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绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

图1示意性显示了本发明实施例的封隔器；图2为图1所示封隔器的局部放大图。如图1和图2所示，本发明提供了一种封隔器100，其包括芯轴1、固定套2、活动套3、胶筒总成4、泄压阀5、环式活塞6和弹性构件7。其中，芯轴1为中空结构，并在其上设有径向通道11。固定套2套设在芯轴1上，并具有进口21、出口22、泄压口23及连接进口21、出口22和泄压口23的导流通道24，其中，进口21还与径向通道11相连通。泄压阀5设在固定套2上，且能够在被打开时敞开所述泄压口23并在关闭时封闭泄压口23。活动套3的上游端密封地套在固定套2的下游端上，并在活动套3、固定套2和芯轴1之间形成有与出口22相连的环形腔，使得环式活塞6套设在芯轴1上并位于环形腔内，进而保证环式活塞6能在环形腔内滑动。弹性构件7也设在环形腔内，其上游端与环式活塞6相抵靠，而其下游端在环形腔的下游处与活动套3相抵靠。该弹性构件7优选为压缩弹簧。胶筒总成4套设在芯轴1上，其上游端与活动套3的下游端相连，而下游端固定在芯轴1上。

在使用过程中，当进入芯轴1内的流体通过芯轴1的径向通道11进入导流通道24且达到第一设定压力时，环式活塞6能在流体的作用下自上游位置运动到下游位置滑动，并通过被压缩的弹性构件7将活动套3从上游工位推动到下游工位，使胶筒总成4被活动套3挤压而进行坐封；当进入芯轴1内的流体通过芯轴1的径向通道11进入导流通道24且达到第二设定压力时，泄压阀5被迫打开并释放环形腔和导流通道24内流体的压力，使得压缩的弹性构件7通过自身弹性恢复力将环式活塞6从下游位置运动到上游位置，坐封状态下的胶筒总成4通过自身弹性恢复力实施解封并将活动套3从下游工位推回上游工位，其中第二设定压力大于第一设定压力。

本发明的封隔器100的改进包括但不限于在原有封隔器的结构上增设泄压阀5，该泄压阀5可以协助径向通道11一起释放导流通道24和环形腔内的流体，促进导流通道24和环形腔内流体通过二者快速排出，保证环式活塞6能从下游位置快速返回到上游位置，活动套3也能从下游工位快速返回上游工位，降低封隔器100的解封时间，提高该封隔器100所在油井的采油效率。此外，该封隔器100的结构简单、装配容易，使用安全可靠，便于实施推广应用。

在本实施例中，泄压阀5选为溢流阀或接下来所要描述的结构，即泄压阀5包括设于固定套2且位于导流通道24内的柱塞52及设在柱塞52与固定套2之间的摩擦圈53，当流体小于第二设定压力时，柱塞52被摩擦圈53制动而被迫停在导流通道内并对泄压口23进行封堵，当流体达到第二设定压力时，柱塞52被该流体推动而在导流通道内相对于摩擦圈53滑动并敞开泄压口23，使得泄压口23能释放环形腔和导流通道24内流体的压力。采用此种结构的泄压阀5既可以满足该封隔器100坐封的需求，又可以在解封时快速泄压，已达到快速解封的目的。其中，所述摩擦圈优选由汽车刹车片材料制造。

在本实施例中，胶筒总成4包括封隔胶筒41、与封隔胶筒41的上游端相连的活动环座42和与封隔胶筒41的下游端相连的固定环座43，其中活动环座42与活动套3相连，固定环座43固定套在芯轴1上。采用活动环座42和固定环座43可以对封隔胶筒41进行保护，提高封隔胶筒41的坐封效果。该封隔胶筒41可以选为无钢丝骨架的胶筒，但优选为带有钢丝骨架的胶筒以提高胶筒的耐用性和可靠性。

芯轴1可选为一体式结构或分体式结构。在本实施例中，为了拆装方便起见，芯轴1为分体式结构，即其包括上管接头12、下管接头13及连接上管接头12和下管接头13的中心管14，固定套2设在上管接头12和中心管14上，活动套3、环式活塞6、弹性构件7和胶筒总成4全部设在中心管14上，径向通道11形成在上管接头12和中心管14之间。

在本实施例中，封隔器100还包括设在固定套2与上管接头12之间的第一密封圈81、设在固定套2与中心管14之间的第二密封圈82、设在固定套2与活动套3之间的第三密封圈83、设在环式活塞6与固定套2之间的第四密封圈84及设在环式活塞6与中心管14之间的第五密封圈85。由此可以进一步增加各部件之间的密封性，进而提升该封隔器100的坐封效果。

环式活塞6、固定套2、活动套3、活动环座42和固定环座43皆由耐腐蚀合金制造，耐腐蚀合金优选为35CrMo钢。但是在本实施例中，为了方便后期套磨铣井，上管接头12、下管接头13和中心管14皆由易钻铣合金制造，易钻铣合金优选为45#钢，并在上管接头12、下管接头13和中心管14的表面上依次设有镀镍层和镀铬层，以满足防腐等需求。各部件采用不同的材料制成，可以在满足该封隔器100使用强度的同时降低对井壁的磨损，以此来减少给后期套磨铣井带来的麻烦。

综上，本发明提供的封隔器100可以解决封隔器解封时间过长的问题，由此可以提高该封隔器100所在油井的采油效率。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。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 (10)

1.一种封隔器，其特征在于，包括：

中空的芯轴，在所述芯轴上设有径向通道；

套设在所述芯轴上的固定套，所述固定套具有进口、出口、泄压口及连接所述进口、出口和泄压口的导流通道，其中所述进口与所述径向通道相连通；

套设在所述芯轴上的活动套，所述活动套的上游端密封地套在所述固定套的下游端上，在所述活动套、固定套和芯轴之间形成有与所述出口相连的环形腔；

套设在所述芯轴上并能在所述环形腔内滑动的环式活塞；

设在所述环形腔内的弹性构件，所述弹性构件的上游端与所述环式活塞相抵靠，而其下游端在所述环形腔的下游处与所述活动套相抵靠；

套设在所述芯轴上的胶筒总成，所述胶筒总成的上游端与所述活动套的下游端相连，所述胶筒总成的下游端固定在所述芯轴上；

设在所述固定套上并位于所述导流通道内的泄压阀，所述泄压阀既能在打开时敞开所述泄压口又能在关闭时封闭所述泄压口；

其中，当流体通过所述芯轴的径向通道进入所述导流通道且达到第一设定压力时，所述环式活塞能在流体的作用下自上游位置运动到下游位置滑动，并通过被压缩的弹性构件将所述活动套从上游工位推动到下游工位，使所述胶筒总成被所述活动套挤压而进行坐封；

当流体通过所述芯轴的径向通道进入所述导流通道且达到第二设定压力时，所述泄压阀被迫打开并释放所述环形腔和导流通道内流体的压力，使得压缩的弹性构件通过自身弹性恢复力将所述环式活塞从所述下游位置运动到上游位置，坐封状态下的所述胶筒总成通过自身弹性恢复力实施解封并将所述活动套从下游工位推回上游工位，其中所述第二设定压力大于所述第一设定压力。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述泄压阀为溢流阀。

3.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述泄压阀包括设于所述固定套上且位于所述导流通道内的柱塞及设在所述柱塞与固定套之间的摩擦圈，当流体小于第二设定压力时，所述柱塞被所述摩擦圈制动而被迫停在所述导流通道内并对所述泄压口进行封堵，当流体达到第二设定压力时，所述柱塞被该流体推动而在所述导流通道内相对于所述摩擦圈滑动并敞开所述泄压口，使得所述泄压口能释放所述环形腔和导流通道内流体的压力。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的封隔器，其特征在于，所述弹性构件为压缩弹簧。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的封隔器，其特征在于，所述胶筒总成包括封隔胶筒、与所述封隔胶筒的上游端相连的活动环座和与所述封隔胶筒的下游端相连的固定环座，其中所述活动环座与所述活动套相连，所述固定环座固定套在所述芯轴上。

6.根据权利要求5所述的封隔器，其特征在于，所述封隔胶筒为带有钢丝骨架的胶筒。

7.根据权利要求1到3中任一项所述的封隔器，其特征在于，所述芯轴包括上管接头、下管接头及连接所述上管接头和下管接头的中心管，所述固定套固定套设在所述上管接头和中心管上，所述活动套、环式活塞、弹性构件和胶筒总成全部设在所述中心管上，所述径向通道形成在所述上管接头和中心管之间。

8.根据权利要求7所述的封隔器，其特征在于，还包括设在所述固定套与上管接头之间的第一密封圈、设在所述固定套与中心管之间的第二密封圈、设在所述固定套与活动套之间的第三密封圈、设在所述环式活塞与固定套之间的第四密封圈及设在所述环式活塞与中心管之间的第五密封圈。

9.根据权利要求7所述的封隔器，其特征在于，所述环式活塞、固定套、活动套、活动环座和固定环座皆由耐腐蚀合金制造。

10.根据权利要求7所述的封隔器，其特征在于，所述上管接头、下管接头和中心管皆由易钻铣合金钢制造，在所述上管接头、下管接头和中心管的表面上依次设有镀镍层和镀铬层。