CN115142811B - 一种非旋转式可重复坐封封隔器以及其坐封、解封方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种非旋转式可重复坐封封隔器以及其坐封、解封方法，所述封隔器包括依次同轴连接的上锁定机构总成、胶筒密封总成、防中途坐封弹爪、换位机构总成、下锁定机构总成和下接头，其中，换位机构总成包括换位芯轴、换位轨道槽和外筒，换位芯轴分别和胶筒总成、下游设备固定；换位轨道槽分布在换位芯轴的外壁上；外筒套设在换位芯轴上且与换位芯轴固定；换位芯轴上还设置有凸台结构；防中途坐封弹爪套设在换位芯轴上且其一端与外筒固定连接，另一端作用在凸台结构上；下锁定机构总成套设在换位芯轴上且能够与井筒锁定；换位凸耳固定设置下锁定机构总成上并进入换位轨道槽中。本发明具备机械坐封和液压坐封的优点、能够多次重复坐封和解封。

Description

一种非旋转式可重复坐封封隔器以及其坐封、解封方法

技术领域

本发明属于油气井测试工程技术领域，具体地，涉及一种非旋转式可重复坐封封隔器以及其坐封、解封方法。

背景技术

在测试作业过程中，封隔器起到封隔油套环空，建立生产通道，保护套管的重要作用，是保障测试作业安全进行的核心工具，在各种类型的测试作业中广泛应用。

目前试油测试工程中使用的可取式封隔器采用旋转坐封的方式，典型结构是“J”型槽，具体实现方法是：当进入管柱进入设计坐封深度后，需要在井口整体旋转管柱，使封隔器换位机构转换至坐封位，下放管柱最终实现封隔器坐封。此种结构的封隔器在深井试油测试工程中使用存在以下难题：首先，井深容易导致井口旋转的扭矩无法传递到封隔器处，导致封隔器无法实现旋转换位坐封。其次，随着井斜角增大，管柱在井筒中所受的摩阻逐渐增大，井口转动全井管柱操作实现困难，通过施工实践证明，井斜超过80°的大斜度井、水平井无法使用可取式测试封隔器。此外，封隔器依靠管柱自重保持坐封，缺少自锁装置，在酸化施工中管柱收缩容易拉开封隔器造成油套窜漏，引发表层套管超压损毁等井下复杂。最后，现有胶筒密封系统外形、密封端面、防突保护结构无法在230℃、105MPa压差条件下长期保持良好的密封状态。

目前主要的测试封隔器主要采用机械式坐封与液压式坐封两种方式，其中机械坐封方式主要依靠“J”型槽结构实现，液压式坐封主要由两种实现方式，其一是依靠“J”型槽结构，增设破裂盘及推动活塞结构，其二是使用带有双向卡瓦的坐封锁环和密封滑套限位结构，现具体介绍如下：

机械式坐封封隔器由水力锚、容积管、J型换位槽、卡瓦、独立双胶筒等组成，其工作压力105MPa，工作温度204℃，适用于7”～10-3/4”不同磅级的套管。按其坐封方式的不同，可分为两种型号。一种是机械旋转坐封封隔器，其原理是封隔器坐封需要通过旋转管柱使J型槽换位，并通过下放管柱时管柱自重加压，张开卡瓦，进而挤压封隔器，实现坐封。该方式存在深井中井口扭矩传递困难，封隔器无法换位坐封的问题。

第一种液压坐封封隔器保持了“J”型槽换位结构不变，增加破裂盘及活塞腔，将机械驱动坐封改成液压驱动方式坐封封隔器，其原理是通过环空加压打破坐封破裂盘，依靠液柱压力使J型槽换位并坐封封隔器，该种坐封方式避免了扭矩传递困难的问题，能够在超深井、井斜超过80°的大位移水平井中应用。应用此方法的弊端在于坐封封隔器时需要在油管、套管构成的环空空间内加一定压力，打破破裂盘驱动坐封，这会占用一定的操作压力空间。由于套管所能承受的最高压力是有限的，且目前测试工具均依靠环空压力操作。因此，坐封的压力将挤占其他测试工具操作压力设置空间，使必要的测试工具如循环阀、井下关井阀等无法使用，无法满足深井测试工艺要求。

第二种液压坐封封隔器由胶筒、坐封锁环、密封滑套、独立三胶筒、双向卡瓦等组成，其主要特点是依靠静液柱压力坐封，因此无需像常规液压坐封封隔器那样必须与球座或堵头配合使用。当封隔器下至预定井深，油管内液柱压力接近或达到封隔器坐封压力时，封隔器即可坐封，坐封后，在坐封锁环和密封滑套限位作用下，封隔器胶筒不会回缩导致解封。但由于需要额外的限位装置保证施工过程中封隔器不会发生相对位移，因此，此类封隔器均采用了双向卡瓦结构。该结构的弊端是一旦封隔器坐封后无法解封，如要回收管柱和工具，则必须使用专用磨铣工具，磨铣卡瓦部分，破坏锁定结构，解除封隔器锁定状态，实现井下工具和管柱的回收。

综上所述，机械式坐封和液压式坐封两种坐封方式均有各自的优势并存在局限性。采用机械坐封方式的封隔器主要优点是：(1)解封方便，通过上提管柱，使J形槽换位即可解封，且解封后通过旋转、下放管柱的操作，使J形换位槽重新进入坐封位置，封隔器即可重复坐封，操作简单便捷。(2)由于解封操作无需破坏封隔器结构，封隔器可以多次入井重复使用，节约成本。其缺点在于：(1)对于深井超深井，井眼轨迹复杂，管柱所受摩擦阻力大，采用井口旋转管柱坐封时，扭矩不易传递到井底，造成J形槽无法换位，导致封隔器无法坐封。(2)理论计算及现场实践证明，井斜超过80°时采用机械坐封方式的封隔器无法正常坐封。(3)深井超深井采用小井眼套管设计，小井眼中封隔器与套管间隙较小，下钻过程中遇阻时容易刮蹭胶筒，产生的摩擦阻力容易使卡瓦意外张开，造成中途坐封。采用液压坐封方式的封隔器主要优点是：(1)坐封时无需旋转管柱，解决了深井超深井井下扭矩传递困难，导致无法正常坐封的难题。(2)无井斜限制，可以在任意井斜的大斜度井中使用。采用第一种液压坐封方式的封隔器其缺点在于：(1)坐封的压力将挤占其他测试工具操作压力设置空间，使必要的测试工具如循环阀、井下关井阀等无法使用，无法满足深井测试工艺要求。采用第二种液压坐封方式的封隔器其缺点在于：(1)一旦坐封无法解封，只能通过磨铣卡瓦等破坏性手段磨掉卡瓦及坐封锁定机构才能回收管柱及工具，无法重复使用，成本较高。(2)磨铣工艺复杂，周期长，且在磨铣过程中还容易发生套管损伤，井底落物等井下复杂。(3)下钻遇阻时容易剪断坐封销钉造成封隔器中途坐封，一旦封隔器中途坐封，只能采用破坏性的磨铣操作才能活动管柱，造成巨大浪费，并带来井下复杂的风险。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够模拟不同形态、不同走向、不同倾斜角度裂缝的非旋转式可重复坐封封隔器。又如，本发明的另一目的在于提供一种能够模拟不同形态、不同走向、不同倾斜角度裂缝的非旋转式可重复坐封封隔器的坐封、解封方法。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种非旋转式可重复坐封封隔器，所述封隔器包括依次同轴连接的上锁定机构总成、胶筒密封总成、防中途坐封弹爪、换位机构总成和下锁定机构总成，其中，

上锁定机构总成能够与上游管柱固定连接，并且能够在管柱内加压的情况下与套管锁定；胶筒密封总成能够在受到挤压时变形使封隔器坐封、并在挤压消失后恢复原状使封隔器解封；换位机构总成包括换位芯轴、换位轨道槽和外筒，其中，换位芯轴的上端和胶筒总成的下端固定连接，换位芯轴的下端与下游设备固定连接；换位轨道槽周向分布在换位芯轴的外壁上；外筒套设在换位芯轴上且通过剪销与换位芯轴固定，外筒的上端作用在胶筒总成上，在外筒内壁和换位芯轴外壁之间形成有开口朝下的第一腔体；换位芯轴上还设置有非对称的凸台结构；卡瓦滑套套设在所述换位芯轴上且与外筒下端固定连接；防中途坐封弹爪套设在所述换位芯轴上且其一端与外筒或卡瓦滑套固定连接，另一端作用在凸台结构上，防中途坐封弹爪能够在受力达到设计弹开力时弹开越过凸台结构和回程时恢复原状；下锁定机构总成套设在所述换位芯轴上并能被卡瓦滑套撑开与井筒锁定；换位凸耳固定设置下锁定机构总成上并进入所述换位轨道槽中，通过换位凸耳和换位轨道槽的配合来实现换位动作。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述防中途坐封弹爪可呈圆筒状，圆筒的一端沿周向均布若干无倒刺的辐条，相邻两个辐条之间间隔一定距离，辐条末端倒特定角度，辐条内侧装有特定的加强筋，辐条表面呈双叶双曲面形状。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述凸台结构的两侧可为非对称结构，其中，

靠近换位芯轴下端的一侧采用特定的大倾斜角度，以施加足够的阻力防止封隔器中途坐封；

靠近接头的一侧采用特定的小倾斜角度，以在解封时减小弹爪阻力使封隔器能够正常解封。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述下锁定机构总成可包括支撑套、若干条形镶齿卡瓦、卡瓦压紧板簧、固定螺钉、卡瓦座和挡套，其中，

所述支撑套套设在所述换位芯轴上，所述卡瓦座套设在所述支撑套上；

所述若干条形镶齿卡瓦沿轴向设置且均匀分布在支撑套的圆周上，固定螺钉将所述若干条形镶齿卡瓦的中每条条形镶齿卡瓦的一端与卡瓦座固定；

所述卡瓦压紧板簧将所述条形镶齿卡瓦朝中心轴线方向压紧。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述下锁定机构总成还可包括摩擦块套筒、摩擦块和摩擦块弹簧，其中，

所述摩擦块套筒的一端与所述卡瓦座固定连接，另一端与所述档套固定连接，所述摩擦块套筒的外壁形成有容纳摩擦块的凹陷，所述摩擦块设置在所述凹陷中，所述摩擦块弹簧设置在摩擦块套筒与摩擦块之间。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述换位轨道槽沿轴向和周向分布在换位芯轴外壁上，轨道形态呈人字形，包括至少一道空行程轨道槽和坐封行程轨道槽、以及变轨引导槽和定位点，其中，

所述至少一道坐封行程轨道槽和空行程轨道槽沿换位芯轴轴向间隔设置且坐封行程轨道槽比空行程轨道槽长；

所述定位点包括上止点、下止点以及换位点，定位点的深度比轨道槽略深一定距离以帮助凸耳自动定位。在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述上锁定机构总成可包括水力锚本体、容积管和卡瓦组件，其中，

所述水力锚本体的上端与上游管柱固定连接，所述容积管位于水力锚本体内部且容积管外壁与水力锚本体内壁接触或靠近；

所述水力锚本体上沿周向和轴向设有多组开孔，每组开孔内都安装有一组卡瓦组件，所述卡瓦组件包括水力锚卡瓦、固定夹板、水力锚卡瓦弹簧和夹板压紧螺钉；

所述夹板压紧螺钉将固定夹板固定在水力锚本体上限定水力锚卡瓦弹出水力锚本体的位置，所述水力锚卡瓦和水力锚卡瓦弹簧自内而外依次设置于开孔中，水力锚卡瓦弹簧一端与水力锚卡瓦接触，另一端与固定夹板接触，使得水力锚卡瓦在受压时能够在开孔中沿水力锚径向方向伸出与套管锁定。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述胶筒总成可包括胶筒芯轴、顶鞋、胶筒和底鞋，其中，

所述胶筒芯轴上端与上锁定机构总成下端固定连接，下端与换位机构总成固定连接；

所述顶鞋、胶筒和底鞋均套设在所述胶筒芯轴上，且顶鞋和底鞋分别和胶筒的上下两个端面接触。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述封隔器还可包括上接头和下接头，其中，

所述上接头的上端与上游管柱固定连接，下端用于与所述上锁定机构总成固定连接；

所述下接头的上端与换位芯轴的下端固定连接，下端与封隔器的下游设备固定连接。

本发明另一方面提供了一种非旋转式可重复坐封封隔器的坐封方法，所述坐封方法可通过如上任意一项所述的非旋转式可重复坐封封隔器来实现，所述坐封方法包括步骤：

封隔器下钻到设计位置后，上提管柱预定距离，换位芯轴跟随胶筒芯轴上行，换位凸耳运动至下止点，走完第1次空行程轨道槽；

随后下放管柱预定距离，换位芯轴跟胶筒芯轴下行，换位凸耳运动至上止点，走完第2次空行程轨道槽；

重复上述动作直至换位凸耳走完所有空行程轨道槽；

再次上提管柱预定距离，换位凸耳进入坐封行程轨道槽，下放管柱，换位芯轴跟随胶筒芯轴下行，换位凸耳在坐封行程轨道槽中上行；

略微施加重量，使防中途坐封弹爪克服预设弹开力张开，越过换位芯轴上的凸台结构，使换位芯轴跟随胶筒芯轴继续下移，将胶筒芯轴与连接外筒之间的剪销剪断，胶筒芯轴上的凸台挤压胶筒将封隔器坐封。

在本发明另一方面的一个示例性实施例中，所述坐封方法还可包括：

通过坐封行程结束后，管柱悬重将随下放距离增加而缓慢增加，增加速度为先慢后快，提示封隔器已经完成坐封；

结合司钻操作台上的指重表，测量下放距离随时判断井下封隔器的状态；

所述换位凸耳在空行程轨道槽中移动时，管柱悬重保持不变；

在作坐封行程轨道槽中未开始坐封时，管柱悬重保持不变；

若管柱悬重随下放距离增加而缓慢增加，增加速度为先慢后快，说明封隔器已经完成坐封。

本发明又一方面提供了一种非旋转式可重复坐封封隔器的解封方法，所述解封方法可通过如上任意一项所述的非旋转式可重复坐封封隔器来实现，所述解封方法包括步骤：

上提管柱，胶筒芯轴带动换位芯轴向上运动，防中途坐封弹爪相对于胶筒芯轴向下运动接触凸台结构靠近上接头的一侧并被逐渐撑开，继续上提，防中途坐封弹爪在从凸台结构上滑落的同时收缩并重新顶在凸台靠近下接头一侧的基部，恢复防中途坐封功能；

继续上提，直至管柱恢复到坐封前悬重，换位凸耳下行换位重新进入空行程轨道槽中，等待下一次坐封。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

(1)本发明旨在针对上述现有技术存在的缺陷和不足，提供一种适用于超深小井眼测试的非旋转坐封封隔器；

(2)同时具备机械坐封和液压坐封方式的优点，能够在复杂井眼轨迹条件下，不受井斜限制在任意井段多次重复坐封、解封；

(3)解决机械式坐封方式深井坐封困难，下钻中途遇阻容易意外坐封，液压式坐封方式解封时需要破坏封隔器结构，导致封隔器不能重复使用的技术问题，操作简单便捷，维护保养容易；

(4)满足超深小井眼试油测试工艺的需要，推动中国深层石油天然气勘探的深化发展。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和/或特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明的一个示例性实施例的非旋转式可重复坐封封隔器的结构示意图；

图2示出了图1中换位轨道槽展开的结构示意图；

图3示出了图1中换位凸耳与摩擦块套筒配合的结构示意图；

图4示出了图3的右视图。

附图标记说明：

1-水力锚本体、2-容积管、3-夹板压紧螺钉、4-固定夹板、5-水力锚卡瓦弹簧、6-水力锚卡瓦、7-胶筒芯轴、8-顶鞋、9-底鞋、10-剪销、11-外简、12-防中途坐封弹爪、13-卡瓦滑套、14-换位芯轴、15-支撑套、16-条形镶齿卡瓦、17-卡瓦压紧板簧、18-固定螺钉、19-卡瓦座、20-摩擦块套筒、21-摩擦块、22-摩擦块弹簧、23-限位螺钉、24-换位凸耳、25-挡套、26-下接头、27-第一密封件、28-第二密封件、29-第三密封件、30-第四密封件、31-第五密封件、32-第一支撑密封、33-第二支撑密封、34-支撑环、35-第三支撑密封、36-第四支撑密封、37-胶筒、38-换位轨道槽、a-空行程轨道槽、b-坐封行程轨道槽、c-变轨引导槽、d-上止点、e-下止点、f-换位点。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本发明的非旋转式可重复坐封封隔器以及其坐封、解封方法。

在本发明的第一示例性实施例中，非旋转式可重复坐封封隔器主要包括依次同轴连接的上锁定机构总成、胶筒密封总成、防中途坐封弹爪、换位机构总成和下锁定机构总成。这里，上锁定机构总成、胶筒密封总成、防中途坐封弹爪、换位机构总成和下锁定机构总成都具有轴向设置的供钻井介质流过的通道。本发明的封隔器适用于油气井的试油测试，尤其适用于超深小井眼(例如，井深超过7000m、封隔器工作井段井眼直径106～108mm)、大斜度井(井斜超过80°)、水平井等的坐封。

其中，上锁定机构总成能够与封隔器的上游管柱(例如钻柱或油管)固定密封连接，并且上锁定机构总成能够在管柱内加压的情况下与套管形成锁定。这里，通常情况下坐封过程是不需要使用到上锁定机构总成的。只有当坐封过程中，井底压力突然增加(一般是有地层流体侵入井筒)，胶筒下端受到上顶力，导致封隔器整体向上运动，影响坐封。此时，将上锁定机构总成与套管锁定，可以防止封隔器继续向上移动，辅助坐封封隔器。另外，在试油测试期间进行地层增产、改造措施(通常指酸化、压裂等措施)时，封隔器胶筒下端的压力明显高于胶筒上端，通过将上锁定机构总成与套管锁定，能够起到防止胶筒处受到的上顶力移动封隔器，避免封隔器密封失效。

例如，上锁定机构总成可包括水力锚本体、容积管和卡瓦组件。其中，水力锚本体的上端与上游管柱或油管固定连接，容积管位于水力锚本体内部且容积管外壁与水力锚本体内壁接触或靠近。水力锚本体上沿周向和轴向设有多组开孔，每组开孔内都安装有一组卡瓦组件，所述卡瓦组件包括水力锚卡瓦、固定夹板、水力锚卡瓦弹簧和夹板压紧螺钉。夹板压紧螺钉将固定夹板固定在水力锚本体上限定水力锚卡瓦弹出水力锚本体的位置，水力锚卡瓦和水力锚卡瓦弹簧自内而外依次设置于开孔中，水力锚卡瓦弹簧一端与水力锚卡瓦接触，另一端与固定夹板接触，使得水力锚卡瓦在受压时能够在开孔中沿水力锚径向方向伸出与套管锁定。然而，本发明不限于此，其它结构也可以，只要能够实现油管内加压的情况下与套管固定即可。

在本实施例中，胶筒密封总成能够在受到挤压时变形使封隔器坐封、并在挤压消失后恢复原状使封隔器解封。例如，所述胶筒总成可包括胶筒芯轴、顶鞋、胶筒和底鞋。其中，胶筒芯轴上端与上锁定机构总成的下端固定连接，胶筒芯轴的下端与换位机构总成的上端固定连接。顶鞋、胶筒和底鞋均套设在胶筒芯轴上。顶鞋的上端面作用在上锁定机构总成上，顶鞋的下端面作用在胶筒上。底鞋的上端作用在胶筒下端，底鞋的下端面作用在换位机构总成上。通过顶鞋和底鞋相互靠近形成的挤压使胶筒沿径向膨胀将套管内环空封堵，实现封隔器的坐封功能。这里，胶筒还能够在受到的挤压消失后回复原状使封隔器解封。然而，本发明不限于此，胶筒总成也可以为其它结构，只要能够实现与套管的封堵和解封即可。

在本实施例中，换位机构总成包括换位芯轴、换位轨道槽和外筒。其中，换位芯轴的上端和胶筒总成的下端固定连接，换位芯轴的下端与下游设备固定连接。另外，换位轨道槽沿轴向和周向分布在换位芯轴的外壁上，通过设置换位轨道槽和换位凸耳，在在井口通过上提下放管柱即可实现封隔器的换位。

外筒套设在换位芯轴上且通过剪销与换位芯轴固定，在外筒内壁和换位芯轴外壁之间形成有开口朝下的第一腔体。这里，通过设置第一腔体，将防中途坐封弹爪设置在第一腔体中，可以避免在起下钻过程中暴露防中途坐封弹爪，避免受到撞击损坏以及井筒杂质粘附在弹爪上，导致弹爪无法正常张开等问题。

此外，换位芯轴上还设置有非对称的凸台结构，通过凸台结构与防中途坐封弹爪的配合来达到防止封隔器中途坐封的目的。

在本实施例中，卡瓦滑套套设在所述换位芯轴上且卡瓦滑套的上端与外筒的下端固定连接。卡瓦滑套的下端可设置有第一锥体，从上到下，所述第一锥体与封隔器中心轴线的距离逐渐减小。这里，在进行坐封流程时，卡瓦滑套随换位芯轴下行与下锁定机构总成接触，撑开下锁紧机构总成实现与套管实的锁定。

在本实施例中，防中途坐封弹爪套设在所述换位芯轴上且其一端与外筒或卡瓦滑套固定连接，另一端作用在凸台结构上，防中途坐封弹爪能够在受力达到设计弹开力时弹开越过凸台结构。

下锁定机构总成套设在换位芯轴上并能够相对换位芯轴周向和轴向移动，且所述下锁定机构总成还能够在受到轴向推力时沿轴向撑开与井筒锁定。

所述换位凸耳固定设置下锁定机构总成上并进入所述换位轨道槽中，通过换位凸耳和换位轨道槽的配合来实现换位动作。

在本示例性实施例中，防中途坐封弹爪可呈圆筒状，圆筒的一端沿周向均布若干无倒刺的辐条，相邻两个辐条之间间隔一定距离，辐条末端(与凸起结构接触的一侧)倒特定角度，辐条内侧(靠近换位芯轴表面的一侧)装有特定的加强筋，辐条表面呈双叶双曲面形状。这里，所述辐条具有足够的弹性，能够多次张开、回缩，同时需要保证足够强度，使辐条的弹开力达到设计值。

在辐条末端两侧均倒特定的角度，其中，与凸台结构靠近换位芯轴上端的一侧相配合侧的角度与凸台结构的角度匹配。特别的，弹爪末端与凸台接触面角度不一致，以保证弹爪有足够的阻力，防止意外弹开。

在本示例性实施例中，所述凸台结构的两侧可为非对称结构，靠近换位芯轴下端的一侧采用特定的大倾斜角度(例如，78～83°)，以施加足够的阻力使防中途坐封弹爪不会因为下钻过程中遇阻而意外弹开，导致中防止封隔器中途坐封。靠近换位接头上端的一侧采用特定的小倾斜角度(例如，28～32°)，以在解封时减小弹爪阻力使封隔器能够正常解封，防止弹爪不能正常收回，导致芯轴无法向上运动，不能正常解封。

在本示例性实施例中，所述下锁定机构总成可包括支撑套、若干条形镶齿卡瓦、卡瓦压紧板簧、固定螺钉、卡瓦座和挡套。

其中，所述支撑套套设在所述换位芯轴上，所述卡瓦座套设在所述支撑套上；

所述若干条形镶齿卡瓦沿轴向设置且均匀分布在支撑套的圆周上，固定螺钉将所述若干条形镶齿卡瓦的中每条条形镶齿卡瓦的一端与卡瓦座固定；

所述卡瓦压紧板簧将所述条形镶齿卡瓦朝中心轴线方向压紧。

进一步地，所述下锁定机构总成还可包括摩擦块套筒、摩擦块和摩擦块弹簧。其中，所述摩擦块套筒的一端与所述卡瓦座固定连接，另一端与所述档套固定连接，所述摩擦块套筒的外壁形成有容纳摩擦块的凹陷，所述摩擦块设置在所述凹陷中，所述摩擦块弹簧设置在摩擦块套筒与摩擦块之间。这里，设置摩擦块主要有两方面的作用：一方面，在下钻过程紧密贴合井壁，可以有效清理井壁上附着了污物，避免下钻时井壁污物对封隔器胶筒造成损伤。另一方面，在坐封时，在提放管柱期间，摩擦块与井壁有效接触可以提供必要的摩擦力，保持坐封外筒与坐封芯轴之间的相对位置关系，避免外筒和芯轴同时转动，导致人字形槽无法换位，造成无法坐封。另外，摩擦块与井壁接触产生的摩擦阻力可以通过增加或减少摩擦块下步的摩擦块弹簧的个数进行调整，摩擦力大小要根据不同井眼轨迹、井身结构和施工工艺进行调整。

在本示例性实施例中，所述条形镶齿卡瓦上可设置有锚定本体，所述锚定本体在沿径向和轴向方向同时带有一定弧度，使锚定块与套管的接触方式由线接触变为面接触，增加了接触面积，增大锚定力。其次，锚定块本体采用特定牙倾角和牙顶角的无牙痕结构，其目的在于与目前使用的钨钢钉镶嵌结构相比，减少坐封时对套管内壁的侵切。

在本示例性实施例中，换位轨道槽可沿换位芯轴的周径分布，轨道形态呈人字形，包括空行程轨道槽、坐封行程轨道槽和变轨引导槽，槽内分布上止点、下止点以及换位点等关键定位点。定位点的深度比轨道槽的深度略深一定距离，其目的是帮助换位凸耳自动定位。不同行程轨道槽通过变轨引导槽连接，变轨引导槽与不同轨道槽呈特定角度与合成轨道槽连接，连接处做倒圆处理，防止换位凸耳在换位过程中卡住，每道坐封行程轨道槽间隔若干道空行程轨道槽，且坐封行程轨道槽比空行程轨道槽长。

在本示例性实施例中，所述凸耳可采用特殊的圆台结构，底部较顶部宽一定距离，顶部为特定等宽曲面，其原因是等宽曲面在圆柱形轨道槽内运动时，曲面上各点受力均匀，其目的是为了提高凸耳的强度，防止凸耳在运动过程中掉落。圆台结构的顶部可为特定形状的旋转抛物面，这样可以使换位凸耳在轨道槽中运动阻力最小。

在本示例性实施例中，所述封隔器还可包括上接头和下接头。

其中，上接头的上端与上游管柱固定连接，下端用于与上锁定机构总成固定连接。下接头的上端与换位芯轴的下端固定连接，下端与封隔器的下游设备固定连接。这里，所述固定连接可通过螺纹等方式实现。上接头和下接头均具有轴向设置的供流体流过的通道。图1示出了本发明的一个示例性实施例的非旋转式可重复坐封封隔器的结构示意图；图2示出了图1中换位轨道槽展开的结构示意图；图3示出了图1中换位凸耳与摩擦块套筒配合的结构示意图；图4示出了图3的右视图。在本发明的第二示例性实施例中，如图1～4中所示，非旋转式可重复坐封封隔器主要包括依次同轴连接的上锁定机构总成、胶筒密封总成、防中途坐封弹爪12、换位机构总成和下锁定机构总成。这里，上锁定机构总成、胶筒密封总成、防中途坐封弹爪、换位机构总成和下锁定机构总成都具有轴向设置的供钻井介质流过的通道。本发明的封隔器适用于油气井的试油测试，尤其适用于超深小井眼(例如，井深超过7000m、封隔器工作井段井眼直径106～108mm)、大斜度井(井斜超过80°)、水平井等的坐封。

其中，上锁定机构总成能够与封隔器的上游管柱(例如钻柱或油管)固定密封连接，并且上锁定机构总成能够在管柱内加压的情况下与套管形成锁定。这里，通常情况下坐封过程是不需要使用到上锁定机构总成的。只有当坐封过程中，井底压力突然增加(一般是有地层流体侵入井筒)，胶筒下端受到上顶力，导致封隔器整体向上运动，影响坐封。此时，将上锁定机构总成与套管锁定，可以防止封隔器继续向上移动，辅助坐封封隔器。另外，在试油测试期间进行地层增产、改造措施(通常指酸化、压裂等措施)时，封隔器胶筒下端的压力明显高于胶筒上端，通过将上锁定机构总成与套管锁定，能够起到防止胶筒处受到的上顶力移动封隔器，避免封隔器密封失效。

例如，如图1中所示，上锁定机构总成可包括水力锚本体1、容积管2和卡瓦组件。其中，水力锚本体1的上端用与上游管柱或油管固定连接，容积管2位于水力锚本体1的内部且容积管2的外壁与水力锚本体1的内壁接触或靠近。水力锚本体1上沿周向和轴向设有多组开孔，每组开孔内都安装有一组卡瓦组件。所述卡瓦组件包括水力锚卡瓦6、固定夹板4、水力锚卡瓦弹簧5和夹板压紧螺钉3。夹板压紧螺钉3将固定夹板4沿轴向固定在水力锚本体1上限定水力锚卡瓦6弹出水力锚本体的位置，水力锚卡瓦6和水力锚卡瓦弹簧5自内而外依次设置于开孔中，水力锚卡瓦弹簧5一端与水力锚卡瓦6接触，另一端与固定夹板4接触，使得水力锚卡瓦6在受压时能够在开孔中沿水力锚径向方向伸出将封隔器与套管锁定。然而，本发明不限于此，上锁定机构总成也可以为其它结构，只要能够实现油管内加压的情况下与套管固定即可。

在本实施例中，胶筒密封总成能够在受到挤压时变形使封隔器坐封、并在挤压消失后恢复原状使封隔器解封。例如，如图1中所示，胶筒总成可包括胶筒芯轴7、顶鞋8、胶筒37和底鞋9。其中，胶筒芯轴7的上端与上锁定机构总成的下端固定连接，胶筒芯轴7的下端与换位机构总成的上端固定连接。顶鞋8、胶筒37和底鞋9均套设在胶筒芯轴7的外壁上。顶鞋8的上端面作用在上锁定机构总成上，顶鞋8的下端面作用在胶筒37上端。底鞋9的上端作用在胶筒37下端，底鞋9的下端面作用在换位机构总成上。通过顶鞋8和底鞋9相互靠近形成的挤压使胶筒37沿径向膨胀将套管内环空封堵，实现封隔器的坐封功能。这里，胶筒还能够在受到的挤压消失后回复原状使封隔器解封。然而，本发明不限于此，胶筒总成也可以为其它结构，只要能够实现与套管的封堵和解封即可。另外，胶筒总成可采用特殊结构，使得密封端面、防突保护结构可以在230℃、105MPa压差条件下长期保持良好的密封状态。

在本实施例中，如图1中所示，换位机构总成包括换位芯轴14、换位轨道槽38和外筒11。其中，换位芯轴14的上端和胶筒总成的下端固定密封连接，换位芯轴14的下端与下游设备固定密封连接。另外，换位轨道槽38沿轴向和周向分布在换位芯轴14的外壁上。这里，通过设置换位轨道槽38和换位凸耳24，在井口通过上提下放管柱即可实现封隔器的换位操作。

外筒11套设在换位芯轴14上且通过剪销10与换位芯轴实现固定，在外筒内壁和换位芯轴外壁之间形成有开口朝下的第一腔体。这里，通过设置第一腔体，将防中途坐封弹爪12设置在第一腔体中，可以起到在起下钻过程中保护防中途坐封弹爪、避免受到撞击损坏以及井筒杂质粘附在弹爪上，导致弹爪无法正常张开等问题。

另外，换位芯轴14上还设置有非对称的凸台结构，通过凸台结构与防中途坐封弹爪的配合来达到防止封隔器中途坐封的目的。

在本实施例中，如图1中所示，卡瓦滑套13套设在换位芯轴14上且卡瓦滑套13的上端与外筒11的下端固定连接。卡瓦滑套的下端可设置有第一锥体，从上到下，所述第一锥体与封隔器中心轴线的距离逐渐减小。这里，在进行坐封流程时，卡瓦滑套随换位芯轴下行与下锁定机构总成接触，撑开下锁紧机构总成实现封隔器与套管的锁定。

在本实施例中，如图1中所示，防中途坐封弹爪套设在所述换位芯轴上且其一端与外筒或卡瓦滑套固定连接，另一端作用在凸台结构上，防中途坐封弹爪能够在受力达到设计弹开力时弹开越过凸台结构。

下锁定机构总成套设在换位芯轴上并能够相对换位芯轴周向和轴向移动，且所述下锁定机构总成还能够在受到轴向推力时沿轴向撑开与井筒锁定。

所述换位凸耳固定设置下锁定机构总成上并进入所述换位轨道槽中，通过换位凸耳和换位轨道槽的配合来实现换位动作。

在本示例性实施例中，防中途坐封弹爪可呈圆筒状，圆筒的一端沿周向均布若干无倒刺的辐条，相邻两个辐条之间间隔一定距离，辐条末端(与凸起结构接触的一侧)倒特定角度，辐条内侧(靠近换位芯轴表面的一侧)装有特定的加强筋，辐条表面呈双叶双曲面形状。这里，所述辐条具有足够的弹性，能够多次张开、回缩，同时需要保证足够强度，使辐条的弹开力达到设计值。这里，在辐条末端两侧均倒特定的角度，其中，与凸台结构靠近换位芯轴上端的一侧相配合侧的角度与凸台结构的角度匹配。特别的，弹爪末端与凸台接触面角度不一致，以保证弹爪有足够的阻力，防止意外弹开。

在本示例性实施例中，所述凸台结构的两侧可为非对称结构，靠近换位芯轴下端的一侧采用特定的大倾斜角度(例如，78～83°)，以施加足够的阻力使防中途坐封弹爪不会因为下钻过程中遇阻而意外弹开，导致中防止封隔器中途坐封。靠近换位接头上端的一侧采用特定的小倾斜角度(例如，28～32°)，以在解封时减小弹爪阻力使封隔器能够正常解封，防止弹爪不能正常收回，导致芯轴无法向上运动，不能正常解封。

在本示例性实施例中，如图1中所示，下锁定机构总成可包括支撑套15、若干条形镶齿卡瓦16、卡瓦压紧板簧17、固定螺钉18、卡瓦座19和挡套25。

其中，支撑套15套设在换位芯轴14上，卡瓦座19套设在支撑套15上。

所述若干条形镶齿卡瓦16沿轴向设置且均匀分布在支撑套15的圆周上，固定螺钉18将所述若干条形镶齿卡瓦的中每条条形镶齿卡瓦的一端与卡瓦座固定。条形镶齿卡瓦位于卡瓦座固定的一端上设置有与卡瓦滑套上第一锥体向配合的第二锥体。卡瓦压紧板簧17将所述条形镶齿卡瓦16朝中心轴线方向压紧。这里，卡瓦压紧弹簧可采用特定厚度的类“Z”型结构，其目的在于约束条形镶齿卡瓦的位置，防止下钻过程中意外张开。进一步地，卡瓦压紧弹簧的厚度可不一致，其目的是保证拥有足够强度的同时，弹开力不能过大，避免封隔器正常坐封时不能正常弹开。通过设置类“Z”型结构的卡瓦压紧弹簧，可以解决超深小井眼中封隔器与套管间隙小、井眼轨迹复杂导致下钻过程中条形镶齿卡瓦容易与套管壁产生剐蹭、条形镶齿卡瓦意外张开导致下钻遇阻事故频发的问题。

进一步地，如图1中所示，下锁定机构总成还可包括摩擦块套筒20、摩擦块21和摩擦块弹簧22。其中，摩擦块套筒20的一端与卡瓦座19固定连接，另一端与档套25固定连接。在摩擦块套筒20的外壁形成有容纳摩擦块21的凹陷。摩擦块21设置在所述凹陷中，摩擦块弹簧22设置在摩擦块套筒20与摩擦块21之间。这里，设置摩擦块主要有两方面的作用：一方面，在下钻过程紧密贴合井壁，可以有效清理井壁上附着了污物，避免下钻时井壁污物对封隔器胶筒造成损伤。另一方面，在坐封时，在提放管柱期间，摩擦块与井壁有效接触可以提供必要的摩擦力，保持坐封外筒与坐封芯轴之间的相对位置关系，避免外筒和芯轴同时转动，导致人字形槽无法换位，造成无法坐封。另外，摩擦块与井壁接触产生的摩擦阻力可以通过增加或减少摩擦块下步的摩擦块弹簧的个数进行调整，摩擦力大小要根据不同井眼轨迹、井身结构和施工工艺进行调整。

在本示例性实施例中，所述条形镶齿卡瓦上牙齿在沿径向和轴向方向同时带有一定弧度，使牙齿与套管的接触方式由线接触变为面接触，增加了接触面积，增大锚定力。其次，牙齿采用特定牙倾角和牙顶角的无牙痕结构，其目的在于与目前使用的钨钢钉镶嵌结构相比，减少坐封时对套管内壁的侵切。

在本示例性实施例中，如图1和2中所示，换位轨道槽38可沿换位芯轴14的周径分布，轨道形态呈人字形，包括空行程轨道槽a、坐封行程轨道槽b和变轨引导槽c，槽内分布上止点d、下止点e以及换位点f等关键定位点。定位点的深度比轨道槽的深度略深一定距离，其目的是帮助换位凸耳自动定位。不同行程轨道槽通过变轨引导槽连接，变轨引导槽与不同轨道槽呈特定角度与合成轨道槽连接，连接处做倒圆处理，防止换位凸耳在换位过程中卡住，每道坐封行程轨道槽间隔若干道空行程轨道槽，且坐封行程轨道槽比空行程轨道槽长。

在本示例性实施例中，所述凸耳可采用特殊的圆台结构，底部较顶部宽一定距离，顶部为特定等宽曲面，其原因是等宽曲面在圆柱形轨道槽内运动时，曲面上各点受力均匀，其目的是为了提高凸耳的强度，防止凸耳在运动过程中掉落。圆台结构的顶部可为特定形状的旋转抛物面，这样可以使换位凸耳在轨道槽中运动阻力最小。

在本示例性实施例中，如图1中所示，所述封隔器还可包括上接头(图1中未示出)和下接头26。

其中，上接头的上端与上游管柱固定连接，下端用于与上锁定机构总成固定连接。下接头26的上端与换位芯轴14的下端固定连接，下端与封隔器的下游设备固定连接。这里，所述固定连接可通过螺纹等方式实现。上接头和下接头均具有轴向设置的供流体流过的通道。

在本示例性实施例中，如图1中所示，封隔器还可包括第一密封件27、第二密封件28、第三密封件29、第四密封件30和第五密封件31。其中，第一密封件27设置在水力锚本体1和容积管2之间。第二密封件28设置在水力锚卡瓦6与水力锚本体1上的开孔之间。第三密封件29设置在水力锚本体1内壁与胶筒芯轴7外壁之间。第四密封件30设置在胶筒芯轴7内壁与换位芯轴14外壁之间。第五密封件31设置在下接头与下游部件之间。这里，第一密封件27、第二密封件28、第三密封件29、第四密封件30和第五密封件31均可以为O形圈。

所述封隔器还包括第一支撑密封32、第二支撑密封33、支撑环34、第三支撑密封35和第四支撑密封36。其中，第一支撑密封32设置在水力锚卡瓦6与水力锚本体1上的开孔之间且与第一密封件接触。第二支撑密封33和第三密封件29设置在顶鞋8内壁与胶筒芯轴7外壁之间。支撑环34设置在底鞋9内壁与胶筒芯轴7外壁之间。第三支撑密封35设置在胶筒芯轴7内壁与换位芯轴14外壁之间且与第四密封件30接触。第四支撑密封36位于下接头26与下游部件之间且与第五密封件31接触。

本发明的第三示例性实施例提供了一种非旋转式可重复坐封封隔器的坐封方法，所述坐封方法可通过上述第一示例性实施例所述的非旋转式可重复坐封封隔器来实现，所述坐封方法包括步骤：

封隔器水管柱下钻到设计位置后，上提管柱预定距离，换位芯轴跟随胶筒芯轴上行，换位凸耳运动至换位轨道槽下止点，走完第1次空行程轨道槽。

随后下放管柱预定距离，换位芯轴跟胶筒芯轴下行，换位凸耳运动至换位轨道槽上止点，走完第2次空行程轨道槽。

重复上述动作直至换位凸耳走完所有空行程轨道槽。

再次上提管柱预定距离，换位凸耳进入坐封行程轨道槽，下放管柱，换位芯轴跟随胶筒芯轴下行，换位凸耳在坐封行程轨道槽中上行。

略微施加重量，使防中途坐封弹爪克服预设弹开力张开，越过换位芯轴上的凸台结构，使换位芯轴跟随胶筒芯轴继续下移，将胶筒芯轴与连接外筒之间的剪销剪断，胶筒芯轴上的凸台挤压胶筒将封隔器坐封。

在本示例性实施例中，所述坐封方法还可包括：

通过坐封行程结束后，管柱悬重将随下放距离增加而缓慢增加，增加速度为先慢后快，提示封隔器已经完成坐封。

结合司钻操作台上的指重表，测量下放距离随时判断井下封隔器的状态。

所述换位凸耳在空行程轨道槽中移动时，管柱悬重保持不变。

在作坐封行程轨道槽中未开始坐封时，管柱悬重保持不变。

若管柱悬重随下放距离增加而缓慢增加，增加速度为先慢后快，说明封隔器已经完成坐封。

具体来讲，坐封时封隔器随油管或钻柱下钻到设计位置后，上提管柱至特定距离，换位芯轴跟随胶筒芯轴上行，换位凸耳运动至换位槽下止点，走完第1次空行程，此段距离管柱悬重不变。随后下放管柱至特定距离，换位芯轴跟随胶筒芯轴上行，换位凸耳运动至换位槽上止点，走完第2次空行程，此段距离管柱悬重不变。重复上述动作直至换位凸耳走完所有空行程轨道槽。再次上提管柱至特定距离，换位凸耳进入坐封行程轨道槽，此段距离管柱悬重不变。下放管柱封隔器将进入坐封行程轨道槽，为便于施工时地面操作人员的观察及识别，坐封行程轨道槽比空行程轨道槽长，因此坐封行程比空行程长，此时下方需要略微施加重量，使防中途坐封弹爪克服预设弹开力张开，越过坐封芯轴上的凸台结构，使胶筒芯轴带动换位芯轴继续下移。坐封行程结束后，管柱悬重将随下放距离增加而缓慢增加，增加速度为先慢后快，提示封隔器已经完成坐封。整个坐封过程中，操作人员可以结合司钻操作台上的指重表和测量下放距离随时判断井下封隔器的状态。

本发明的第四示例性实施例供了一种非旋转式可重复坐封封隔器的解封方法，所述解封方法可通过上述第一示例性实施例所述的非旋转式可重复坐封封隔器来实现，所述解封方法包括步骤：

上提管柱，胶筒芯轴带动换位芯轴向上运动，防中途坐封弹爪相对于胶筒芯轴向下运动接触凸台结构靠近上接头的一侧并被逐渐撑开，继续上提，防中途坐封弹爪在从凸台结构上滑落的同时收缩并重新顶在凸台靠近下接头一侧的基部，恢复防中途坐封功能。

继续上提，直至管柱恢复到坐封前悬重，换位凸耳下行换位重新进入空行程轨道槽中，等待下一次坐封。

具体来讲，解封时上提管柱，胶筒芯轴带动换位芯轴向上运动，防中途坐封弹爪相对于坐封芯轴向下运动接触凸台结构，由于凸台结构的非对称结构，靠近上接头的一侧采用特定的小倾斜角度，防坐封弹爪逐渐被撑开，运动时不会产生阻力，继续上提，防中途坐封弹爪将从凸台结构上滑落的瞬间将收缩并重新顶在凸台结构靠近下接头一侧的基部，恢复防中途坐封功能。继续上提，直至管柱恢复到坐封前悬重，证明封隔器已经解封，此时换位凸耳上行换位重新进入空行程轨道槽中，等待下一次坐封。此时即完成了1次完整的坐封、解封循环。

综上所述，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

(1)本发明适用于深井、超深井及深部产层的小井眼套管APR测试，能够在230℃、105MPa压差条件下长期保持良好的密封状态，满足工艺需要；

(2)本发明采用机械坐封的方式，不需要旋转管柱即可实现坐封，解决了深井及井眼轨迹复杂井的扭矩传递困难导致封隔器无法正常坐封的难题，突破了机械坐封方式对井斜80°的使用限制；

(3)本发明操作简单，坐封、解封现象明显易于观察判断，坐封成功率100％；

(4)本发明采用上提管柱的方式解封封隔器，不损伤封隔器，解封后还可以多次坐封、解封，解决了液压坐封方式一旦坐封必须通过破坏性方式回收工具的难题，可以满足小井眼套管找漏及套管修复等复杂特殊工艺的需要；

(5)本发明一次使用后可以完整回收，简单更换密封件后可继续重复使用，维护使用成本低；

(6)本发明防中途坐封结构总成能够有效应对下钻时套管壁剐蹭、遇阻等复杂情况，不会出现中途意外坐封情况，对下钻速度限制较小，可以缩短下钻施工作业周期，避免因下钻造成的井筒工作液长时间静止导致的性能下降、沉淀以及射孔枪火药过期等问题。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (6)

1.一种非旋转式可重复坐封封隔器，其特征在于，所述封隔器包括依次同轴连接的上锁定机构总成、胶筒密封总成、防中途坐封弹爪、卡瓦滑套、换位机构总成和下锁定机构总成，其中，

上锁定机构总成能够与上游管柱固定连接，并且能够在管柱内加压的情况下与套管锁定；胶筒密封总成能够在受到挤压时变形使封隔器坐封、并在挤压消失后恢复原状使封隔器解封；换位机构总成包括换位芯轴、换位轨道槽和外筒，其中，换位芯轴的上端和胶筒总成的下端固定连接，换位芯轴的下端与下游设备固定连接；换位轨道槽周向分布在换位芯轴的外壁上；外筒套设在换位芯轴上且通过剪销与换位芯轴固定，外筒的上端作用在胶筒总成上，在外筒内壁和换位芯轴外壁之间形成有开口朝下的第一腔体；换位芯轴上还设置有非对称的凸台结构；卡瓦滑套套设在所述换位芯轴上且与外筒下端固定连接；防中途坐封弹爪套设在所述换位芯轴上且其一端与外筒或卡瓦滑套固定连接，另一端作用在凸台结构上，防中途坐封弹爪能够在受力达到设计弹开力时弹开越过凸台结构和回程时恢复原状；下锁定机构总成套设在所述换位芯轴上并能被卡瓦滑套撑开与井筒锁定；换位凸耳固定设置下锁定机构总成上并进入所述换位轨道槽中，通过换位凸耳和换位轨道槽的配合来实现换位动作；

所述防中途坐封弹爪呈圆筒状，圆筒的一端沿周向均布若干无倒刺的辐条，相邻两个辐条之间间隔一定距离，辐条末端倒特定角度，辐条内侧装有特定的加强筋，辐条表面呈双叶双曲面形状；

所述凸台结构的两侧为非对称结构，其中，靠近换位芯轴下端的一侧采用特定的大倾斜角度，以施加足够的阻力防止封隔器中途坐封；靠近接头的一侧采用特定的小倾斜角度，以在解封时减小弹爪阻力使封隔器能够正常解封；

所述下锁定机构总成包括支撑套、若干条形镶齿卡瓦、卡瓦压紧板簧、固定螺钉、卡瓦座和档套，其中，所述支撑套套设在所述换位芯轴上，所述卡瓦座套设在所述支撑套上；所述若干条形镶齿卡瓦沿轴向设置且均匀分布在支撑套的圆周上，固定螺钉将所述若干条形镶齿卡瓦的中每条条形镶齿卡瓦的一端与卡瓦座固定；所述卡瓦压紧板簧将所述条形镶齿卡瓦朝中心轴线方向压紧；

所述下锁定机构总成还包括摩擦块套筒、摩擦块和摩擦块弹簧，其中，所述摩擦块套筒的一端与所述卡瓦座固定连接，另一端与所述档套固定连接，所述摩擦块套筒的外壁形成有容纳摩擦块的凹陷，所述摩擦块设置在所述凹陷中，所述摩擦块弹簧设置在摩擦块套筒与摩擦块之间；

所述换位轨道槽沿轴向和周向分布在换位芯轴外壁上，轨道形态呈人字形，包括至少一道空行程轨道槽和坐封行程轨道槽、以及变轨引导槽和定位点，其中，每道坐封行程轨道槽间隔若干道空行程轨道槽且坐封行程轨道槽比空行程轨道槽长；所述定位点包括上止点、下止点以及换位点，定位点的深度比轨道槽略深一定距离以帮助凸耳自动定位；

所述胶筒总成包括胶筒芯轴、顶鞋、胶筒和底鞋，其中，所述胶筒芯轴上端与上锁定机构总成下端固定连接，下端与换位机构总成固定连接；所述顶鞋、胶筒和底鞋均套设在所述胶筒芯轴上，且顶鞋和底鞋分别和胶筒的上下两个端面接触。

2.根据权利要求1所述的非旋转式可重复坐封封隔器，其特征在于，所述上锁定机构总成包括水力锚本体、容积管和卡瓦组件，其中，

所述水力锚本体的上端与上游管柱固定连接，所述容积管位于水力锚本体内部且容积管外壁与水力锚本体内壁接触或靠近；

所述水力锚本体上沿周向和轴向设有多组开孔，每组开孔内都安装有一组卡瓦组件，所述卡瓦组件包括水力锚卡瓦、固定夹板、水力锚卡瓦弹簧和夹板压紧螺钉；

所述夹板压紧螺钉将固定夹板固定在水力锚本体上限定水力锚卡瓦弹出水力锚本体的位置，所述水力锚卡瓦和水力锚卡瓦弹簧自内而外依次设置于开孔中，水力锚卡瓦弹簧一端与水力锚卡瓦接触，另一端与固定夹板接触，使得水力锚卡瓦在受压时能够在开孔中沿水力锚径向方向伸出与套管锁定。

3.根据权利要求1所述的非旋转式可重复坐封封隔器，其特征在于，所述封隔器还包括上接头和下接头，其中，

所述上接头的上端与上游管柱固定连接，所述上接头的下端用于与所述上锁定机构总成固定连接；

所述下接头的上端与换位芯轴的下端固定连接，所述下接头的下端与封隔器的下游设备固定连接。

4.一种非旋转式可重复坐封封隔器的坐封方法，其特征在于，所述坐封方法通过如权利要求1~3中任意一项所述的非旋转式可重复坐封封隔器来实现，所述坐封方法包括步骤：

封隔器下钻到设计位置后，上提管柱预定距离，换位芯轴跟随胶筒芯轴上行，换位凸耳运动至下止点，走完第1次空行程轨道槽；

随后下放管柱预定距离，换位芯轴跟胶筒芯轴下行，换位凸耳运动至上止点，走完第2次空行程轨道槽；

重复上述动作直至换位凸耳走完所有空行程轨道槽；

再次上提管柱预定距离，换位凸耳进入坐封行程轨道槽，下放管柱，换位芯轴跟随胶筒芯轴下行，换位凸耳在坐封行程轨道槽中上行；

略微施加重量，使防中途坐封弹爪克服预设弹开力张开，越过换位芯轴上的凸台结构，使换位芯轴跟随胶筒芯轴继续下移，将胶筒芯轴与连接外筒之间的剪销剪断，胶筒芯轴上的凸台挤压胶筒将封隔器坐封。

5.根据权利要求4所述的非旋转式可重复坐封封隔器的坐封方法，其特征在于，所述坐封方法还包括：

通过坐封行程结束后，管柱悬重将随下放距离增加而缓慢增加，增加速度为先慢后快，提示封隔器已经完成坐封；

结合司钻操作台上的指重表，测量下放距离随时判断井下封隔器的状态；

所述换位凸耳在空行程轨道槽中移动时，管柱悬重保持不变；

在作坐封行程轨道槽中未开始坐封时，管柱悬重保持不变；

若管柱悬重随下放距离增加而缓慢增加，增加速度为先慢后快，说明封隔器已经完成坐封。

6.一种非旋转式可重复坐封封隔器的解封方法，其特征在于，所述解封方法通过如权利要求1~3中任意一项所述的非旋转式可重复坐封封隔器来实现，所述解封方法包括步骤：

上提管柱，胶筒芯轴带动换位芯轴向上运动，防中途坐封弹爪相对于胶筒芯轴向下运动接触凸台结构靠近上接头的一侧并被逐渐撑开，继续上提，防中途坐封弹爪在从凸台结构上滑落的同时收缩并重新顶在凸台靠近下接头一侧的基部，恢复防中途坐封功能；

继续上提，直至管柱恢复到坐封前悬重，换位凸耳下行换位重新进入空行程轨道槽中，等待下一次坐封。