CN116906004A - 一种固井用的封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固井用的封隔器，涉及井下工具技术领域。一种固井用的封隔器，包括有中心管，所述中心管滑动连接有防护壳，所述防护壳与所述中心管之间固接有第一弹簧，所述中心管设置有对称分布的环形槽，所述中心管对称分布的环形槽设置有胶筒，中心管外侧的中部与胶筒配合形成储液空腔，所述中心管设置有呈环形分布的L形孔，所述L形孔滑动连接有推盘，所述推盘固接有导液管，所述导液管将L形孔与储液空腔连通，所述中心管设置有呈环形分布的矩形槽。本发明在下入井下的过程中，通过对胶筒外侧进行保护，避免胶筒外侧受磨损从而影响胶筒与井壁之间的密封性。

Description

一种固井用的封隔器

技术领域

本发明涉及井下工具技术领域，具体涉及一种固井用的封隔器。

背景技术

封隔器是连接于套管或油管下侧，用于密封油套环空（油管与套管的环形空间）或套管与井壁之间环形空间的井下工具，其种类有扩张式、压缩式、自膨胀式等，自膨胀式封隔器依靠井下高压液体将胶筒撑开使得其与井壁紧密贴合，完成对井壁的密封。

目前自膨胀式封隔器存在下述问题：

1、胶筒一般设置在中心管的外侧，在下入井下的过程中，胶筒会与井壁直接摩擦从而磨损胶筒，在后续密封过程中，导致胶筒与井壁之间的密封性降低。

2、在胶筒膨胀的过程中，若井壁上附着的灰尘和小石子，胶筒会将灰尘和小石子挤压至胶筒与井壁之间，无法使得胶筒与井壁紧密贴合，影响胶筒与井壁之间的密封性。

发明内容

为了克服上述背景技术中提到的自膨胀式封隔器的技术问题，本发明提供了一种固井用的封隔器。

本发明的技术实施方案为：一种固井用的封隔器，包括有中心管，所述中心管滑动连接有防护壳，所述防护壳与所述中心管之间固接有第一弹簧，所述中心管设置有对称分布的环形槽，所述中心管对称分布的环形槽设置有胶筒，所述中心管外侧的中上部与所述胶筒配合形成储液空腔，所述中心管设置有呈环形分布的L形孔，所述L形孔滑动连接有推盘，所述推盘固接有导液管，所述导液管将所述L形孔与所述储液空腔连通，所述中心管设置有呈环形分布的矩形槽，所述推盘固接有与相邻所述矩形槽滑动连接的L形管，所述导液管位于相邻的所述L形管内，呈环形分布的所述L形管与所述防护壳固接，所述防护壳设置有用于清理井壁杂质的清理机构，所述中心管设置有用于支撑所述胶筒的支撑机构；

所述清理机构包括有呈环形分布的转杆，所述防护壳设置有呈环形分布的凹槽，所述转杆转动连接于相邻所述凹槽内，所述转杆与所述防护壳之间固接有扭簧，所述转杆固接有连接板，所述连接板设置有清理棒，所述连接板和所述清理棒分别位于相邻的所述凹槽内，所述中心管固接有呈环形分布且与相邻所述连接板配合的限位板。

此外，特别优选的是，所述L形管设置有与相邻所述L形孔连通的通孔，所述防护壳设置有呈环形分布的通槽，所述防护壳设置有与呈环形分布的所述通槽连通的环形空腔，所述L形管与所述环形空腔连通。

此外，特别优选的是，呈环形分布的所述通槽与呈环形分布的所述清理棒交错分布，所述通槽远离所述环形空腔的一侧开口向下。

此外，特别优选的是，所述通槽远离所述环形空腔的一侧位于清理棒的上侧。

此外，特别优选的是，所述支撑机构包括有呈环形且对称分布的第一弹性件，呈环形且对称分布的所述第一弹性件均设置于所述中心管，所述中心管滑动连接有圆环，对称分布的所述第一弹性件设置有弧形板，所述圆环与所述弧形板之间铰接有连接杆，所述L形管固接有与所述圆环配合的限位块，所述中心管设置有用于限位所述圆环的限位部件。

此外，特别优选的是，所述限位部件包括有呈环形分布的U形杆，呈环形分布的所述U形杆均滑动连接于所述中心管，所述U形杆与所述中心管之间固接有第二弹簧，所述圆环设置有与相邻所述U形杆配合的三角槽，所述L形管设置用于挤压所述胶筒的挤压组件。

此外，特别优选的是，所述限位块设置有对称分布的斜面，所述U形杆与相邻所述限位块的斜面配合。

此外，特别优选的是，所述挤压组件包括有第二弹性件，所述第二弹性件设置于相邻的所述L形管，所述第二弹性件设置有第三弹性件，所述第三弹性件设置有挤压板，呈环形分布的所述第三弹性件与呈环形分布的所述弧形板交错分布。

此外，特别优选的是，所述挤压板设置有用于减低摩擦力的滚珠。

本发明的有益效果为：在封隔器下入井下的过程中，通过对胶筒外侧进行保护，避免胶筒外侧受磨损从而影响胶筒与井壁之间的密封性，且在胶筒扩张之前通过刮除与吹风操作对该处井壁进行清理，避免井壁上附着的石子灰尘影响胶筒的扩张过程，在胶筒扩张的过程中，通过对胶筒内壁由上至下进行挤压辅助胶筒与井壁贴合，在胶筒扩张完成后，通过对胶筒内壁进行支撑，进一步增大胶筒与井壁之间的密封性，且当井下压力出现变化时，对胶筒内壁的支撑力保持不变，避免传统紧靠液压扩张胶筒的方式在压力减小时导致胶筒收缩的问题。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的立体结构剖面图；

图3为本发明通槽和环形空腔等零件的立体结构示意图；

图4为本发明支撑机构的立体结构示意图；

图5为本发明推盘和导液管等零件的立体结构示意图；

图6为本发明挤压组件的立体结构示意图；

图7为本发明限位部件的立体结构示意图。

图中附图标记的含义：1-中心管，101-L形孔，102-矩形槽，2-防护壳，201-通槽，202-环形空腔，203-凹槽，3-第一弹簧，4-胶筒，5-推盘，501-导液管，6-L形管，7-转杆，8-连接板，9-限位板，10-第一弹性件，11-圆环，12-弧形板，13-连接杆，14-限位块，15-U形杆，16-第二弹簧，1701-第二弹性件，17-第三弹性件，18-挤压板。

具体实施方式

本封隔器用于封隔套管与井壁之间的环形空间，下述呈环形分布所描述的零件数量仅便于本领域的技术人员理解，并非具体限定该零件的数量，下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

一种固井用的封隔器，如图1-图5所示，包括有中心管1，中心管1外侧的中上部滑动连接有防护壳2，防护壳2与中心管1之间固接有第一弹簧3，第一弹簧3位于中心管1外侧的下部，中心管1设置有上下对称分布的两个环形槽，中心管1的两个环形槽设置有胶筒4，防护壳2位于胶筒4的外侧将其防护，在下井的过程中避免胶筒4与井壁接触，中心管1外侧的中上部与胶筒4配合形成储液空腔，中心管1内的上侧设置有呈环形分布的五个L形孔101，L形孔101内的上侧滑动连接有推盘5，推盘5固接有导液管501，导液管501将L形孔101位于推盘5上侧的部分与储液空腔连通，中心管1内的液体通过导液管501进入储液空腔内，增大储液空腔内的压力，中心管1设置有呈环形分布的五个矩形槽102，推盘5固接有与相邻矩形槽102滑动连接的L形管6，导液管501位于相邻的L形管6内，呈环形分布的L形管6的下端与防护壳2固接，防护壳2设置有用于清理井壁杂质的清理机构，中心管1设置有用于支撑胶筒4的支撑机构。

如图2和图6所示，清理机构包括有呈环形分布的转杆7，防护壳2外侧的上部设置有呈环形分布的凹槽203，转杆7转动连接于相邻凹槽203内，转杆7与防护壳2之间固接有扭簧，初始状态，转杆7上的扭簧处于蓄力状态，转杆7的下侧固接有连接板8，连接板8的下侧设置有清理棒，连接板8带动清理棒转动至水平状态，对井壁上的杂质进行清理，连接板8和清理棒分别位于相邻的凹槽203内，中心管1固接有呈环形分布且与相邻连接板8配合的限位板9，连接板8被限位板9限位无法转动。

如图1-图4所示，L形管6的上侧设置有与相邻L形孔101连通的通孔，防护壳2设置有呈环形分布的通槽201，通槽201为倒“J”形，防护壳2内的下侧设置有与呈环形分布的通槽201连通的环形空腔202，L形管6的下端与环形空腔202连通，L形管6带动推盘5向下移动将其下侧气体压入L形管6内，并向下输送至环形空腔202内从通槽201上侧排出对井壁的灰尘进行清理，呈环形分布的通槽201与呈环形分布的清理棒交错分布，通槽201远离环形空腔202的一侧开口向下，保证由通槽201排出的气体向下输送，通槽201远离环形空腔202的一侧位于清理棒的上侧，向下吹动的气体产生向下的气流辅助灰尘和杂质向下移动。

如图4、图6和图7所示，支撑机构设置于中心管1，支撑机构用于支撑胶筒4，支撑机构包括有呈环形且上下对称分布的第一弹性件10，呈环形且对称分布的第一弹性件10均设置于中心管1，中心管1滑动连接有圆环11，圆环11位于储液空腔内，对称分布的第一弹性件10设置有弧形板12，第一弹性件10由与中心管1固接的圆柱、与弧形板12固接的套筒和弹簧组成，圆环11与弧形板12之间铰接有连接杆13，圆环11向下移动通过连接杆13带动五个弧形板12同时外扩，L形管6固接有与圆环11配合的限位块14，L形管6带动限位块14向下移动与圆环11接触后带动其向下移动，中心管1设置有用于限位圆环11的限位部件。

如图6和图7所示，限位部件包括有呈环形分布的五个U形杆15，五个U形杆15均滑动连接于中心管1，U形杆15与中心管1之间固接有第二弹簧16，U形杆15的下侧设置有斜面，圆环11的内环面设置有与相邻U形杆15斜面配合的三角槽，当圆环11的三角槽与U形杆15的下端对齐时，U形杆15的下端卡入圆环11的三角槽，圆环11被限位无法向上移动，限位块14设置有上下对称分布的两个斜面，U形杆15的上侧与相邻限位块14的斜面配合，每当限位块14与U形杆15的上侧接触时，限位块14均会挤压U形杆15的上侧带动其靠近中心管1，L形管6设置用于挤压胶筒4的挤压组件。

如图2和图6所示，挤压组件包括有第二弹性件1701，第二弹性件1701设置于相邻的L形管6，第二弹性件1701设置有第三弹性件17，第二弹性件1701为初始状态处于拉伸状态的伸缩杆，第三弹性件17设置有挤压板18，第三弹性件17由与第二弹性件1701下端固接的圆柱、与挤压板18固接的套筒和处于压缩状态的弹簧组成，挤压板18设置有用于减低摩擦力的滚珠，呈环形分布的第三弹性件17与呈环形分布的弧形板12交错分布。

当需要使用本封隔器对套管与井壁之间的环形空间进行密封时，操作人员首先将本封隔器安装于套管的下端，并通过套管将本封隔器放入井内，在中心管1向下移动的过程中，防护壳2将胶筒4的外侧遮挡，避免胶筒4与井壁接触发生磨损，当本封隔器到达指定位置时，进行注压操作，中心管1内的液体进入五个L形孔101内，液体首先通过导液管501向储液空腔内注入液体，储液空腔内压力不断增大（仅会通过导液管501向储液空腔内注入少量的液体，保证储液空腔内处于高压状态），由于防护壳2将胶筒4的外侧遮挡，胶筒4无法被其内的压力挤压扩张，随着中心管1内压力不断增大，液体推动五个推盘5向下移动，推盘5通过L形管6带动防护壳2向下移动并逐渐解除对胶筒4的遮挡，L形管6的下侧沿相邻的矩形槽102向下滑动，第一弹簧3被压缩，在推盘5向下移动的过程中，L形孔101内推盘5下侧的气体通过L形管6的通孔进入L形管6内并输送至环形空腔202内，最终环形空腔202内的气体从通槽201的上侧排出，排出的气体向下吹动将井壁上附着的灰尘吹落，在防护壳2向下移动的过程中，以右侧的转杆7为例，防护壳2通过转杆7和连接板8带动其上的清理棒向下移动，连接板8逐渐解除被相邻限位板9的限位，当连接板8不再与相邻的限位板9接触时，转杆7上处于蓄力状态的扭簧复位带动转杆7逆时针转动，转杆7通过连接板8带动其上的清理棒逆时针转动与井壁接触，此时连接板8由竖直状态变为水平状态，随着清理棒不断下移将井壁上附着的石子和杂质刮除，综上所述，在胶筒4扩张之前将胶筒4扩张处的井壁由上至下逐渐清理，且配合通槽201吹出的风将灰尘向下吹动，避免灰尘再次附着在胶筒4所处位置的井壁上，保证后续胶筒4顺利扩张。

在防护壳2向下移动之前，防护壳2仍对胶筒4的上侧拦截，由于胶筒4内壁的上侧对挤压板18限位使其无法向上移动，且挤压板18无法远离相邻的L形管6，因此，第二弹性件1701处于拉伸状态，第三弹性件17处于压缩状态，在L形管6向下移动的过程中，L形管6带动第二弹性件1701的上端向下移动，处于拉伸状态的第二弹性件1701逐渐复位，当防护壳2向下移动一段距离后，防护壳2的上侧不再对胶筒4的上侧进行封堵，此时，第二弹性件1701复位完成，胶筒4内的高压使得胶筒4的上侧与井壁接触，同时处于压缩状态的第三弹性件17复位带动挤压板18挤压胶筒4的内壁，随着L形管6继续向下移动，L形管6通过第二弹性件1701和第三弹性件17带动挤压板18向下移动，挤压板18由上至下逐渐挤压胶筒4的内壁使胶筒4的外侧紧贴井壁，增大胶筒4与井壁之间的接触面积，在挤压板18向下移动的过程中，挤压板18上的滚珠降低其与胶筒4之间的阻力，辅助挤压板18向下移动。

在右侧L形管6向下移动的过程中，L形管6带动限位块14向下移动，当限位块14与U形杆15的上侧接触时，限位块14下侧的倾斜面挤压U形杆15的上侧，U形杆15受挤压后开始向左移动，第二弹簧16被压缩，当限位块14不再挤压U形杆15后，第二弹簧16复位带动U形杆15向右移动复位，此时，状态如图7所示，随着限位块14继续向下移动，当限位块14与圆环11接触时，挤压板18位于弧形板12的下侧，限位块14带动圆环11向下移动，同时挤压板18向下移动并逐渐远离弧形板12，圆环11向下移动通过连接杆13挤压弧形板12，五个弧形板12相互远离并紧贴胶筒4内壁，第一弹性件10被拉伸，当圆环11与U形杆15的下侧接触时，圆环11挤压U形杆15靠近中心管1，第二弹簧16被压缩，当圆环11的三角槽与U形杆15的下侧对齐时，第二弹簧16复位带动U形杆15的下侧插入圆环11的三角槽内，圆环11被限位无法向上移动，此时，弧形板12已经完成对胶筒4的支撑，封隔过程完成，由于井下压力不断变化，当井下压力突然变小时（该压力变化为瞬时压力变化），第一弹簧3复位带动防护壳2向上移动，防护壳2通过L形管6带动推盘5向上移动，L形管6带动限位块14向上移动，由于限位块14需要向上移动一段距离后才会与U形杆15的上侧接触，因此，在井下压力突然变化时，U形杆15始终对圆环11限位，而弧形板12始终保持对胶筒4的支撑效果，避免传统仅依靠液体压力使扩张的胶筒4收缩导致密封性变差。

当无需使用本封隔器时，中心管1内压力迅速降低，此时，第一弹簧3复位带动防护壳2向上移动，防护壳2带动L形管6向上移动，L形管6带动限位块14向上移动，当限位块14与U形杆15的上端接触时，限位块14挤压U形杆15，U形杆15向左移动解除对圆环11的限位，处于拉伸状态的第一弹性件10复位带动弧形板12靠近中心管1，弧形板12不再胶筒4支撑，胶筒4依靠自身的弹性收缩复位，储液空腔内的部分液体通过导液管501和L形孔101重新排入中心管1内，同时弧形板12通过连接杆13带动圆环11向上移动复位，弧形板12与胶筒4之间存有缝隙，随后，L形管6通过第二弹性件1701和第三弹性件17带动挤压板18从弧形板12与胶筒4之间缝隙穿过并向上移动，在防护壳2向上移动时，防护壳2的上侧由下至上逐渐挤压胶筒4的外侧辅助胶筒4完成收缩过程，在防护壳2向上移动时，防护壳2通过转杆7带动连接板8和其上的清理棒向上移动，此时连接板8为水平状态，当连接板8与限位板9接触时，连接板8受限位板9限位以转杆7为旋转中心顺时针转动90°复位，转杆7上的扭簧再次蓄力，当防护壳2复位后，防护壳2再次将胶筒4外侧封堵，保证在回收胶筒4后，防护壳2仍对胶筒4进行保护，本封隔器使用完成。

以上结合具体实施例描述了本发明实施例的技术原理。这些描述只是为了解释本发明实施例的原理，而不能以任何方式解释为对本发明实施例保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明实施例的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明实施例的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种固井用的封隔器，包括有中心管（1），其特征是：所述中心管（1）滑动连接有防护壳（2），所述防护壳（2）与所述中心管（1）之间固接有第一弹簧（3），所述中心管（1）设置有对称分布的环形槽，所述中心管（1）对称分布的环形槽设置有胶筒（4），所述中心管（1）外侧的中上部与所述胶筒（4）配合形成储液空腔，所述中心管（1）设置有呈环形分布的L形孔（101），所述L形孔（101）滑动连接有推盘（5），所述推盘（5）固接有导液管（501），所述导液管（501）将所述L形孔（101）与所述储液空腔连通，所述中心管（1）设置有呈环形分布的矩形槽（102），所述推盘（5）固接有与相邻所述矩形槽（102）滑动连接的L形管（6），所述导液管（501）位于相邻的所述L形管（6）内，呈环形分布的所述L形管（6）与所述防护壳（2）固接，所述防护壳（2）设置有用于清理井壁杂质的清理机构，所述中心管（1）设置有用于支撑所述胶筒（4）的支撑机构；

所述清理机构包括有呈环形分布的转杆（7），所述防护壳（2）设置有呈环形分布的凹槽（203），所述转杆（7）转动连接于相邻所述凹槽（203）内，所述转杆（7）与所述防护壳（2）之间固接有扭簧，所述转杆（7）固接有连接板（8），所述连接板（8）设置有清理棒，所述连接板（8）和所述清理棒分别位于相邻的所述凹槽（203）内，所述中心管（1）固接有呈环形分布且与相邻所述连接板（8）配合的限位板（9）。

2.如权利要求1所述的一种固井用的封隔器，其特征是：所述L形管（6）设置有与相邻所述L形孔（101）连通的通孔，所述防护壳（2）设置有呈环形分布的通槽（201），所述防护壳（2）设置有与呈环形分布的所述通槽（201）连通的环形空腔（202），所述L形管（6）与所述环形空腔（202）连通。

3.如权利要求2所述的一种固井用的封隔器，其特征是：呈环形分布的所述通槽（201）与呈环形分布的所述清理棒交错分布，所述通槽（201）远离所述环形空腔（202）的一侧开口向下。

4.如权利要求2所述的一种固井用的封隔器，其特征是：所述通槽（201）远离所述环形空腔（202）的一侧位于清理棒的上侧。

5.如权利要求1所述的一种固井用的封隔器，其特征是：所述支撑机构包括有呈环形且对称分布的第一弹性件（10），呈环形且对称分布的所述第一弹性件（10）均设置于所述中心管（1），所述中心管（1）滑动连接有圆环（11），对称分布的所述第一弹性件（10）设置有弧形板（12），所述圆环（11）与所述弧形板（12）之间铰接有连接杆（13），所述L形管（6）固接有与所述圆环（11）配合的限位块（14），所述中心管（1）设置有用于限位所述圆环（11）的限位部件。

6.如权利要求5所述的一种固井用的封隔器，其特征是：所述限位部件包括有呈环形分布的U形杆（15），呈环形分布的所述U形杆（15）均滑动连接于所述中心管（1），所述U形杆（15）与所述中心管（1）之间固接有第二弹簧（16），所述圆环（11）设置有与相邻所述U形杆（15）配合的三角槽，所述L形管（6）设置用于挤压所述胶筒（4）的挤压组件。

7.如权利要求6所述的一种固井用的封隔器，其特征是：所述限位块（14）设置有对称分布的斜面，所述U形杆（15）与相邻所述限位块（14）的斜面配合。

8.如权利要求7所述的一种固井用的封隔器，其特征是：所述挤压组件包括有第二弹性件（1701），所述第二弹性件（1701）设置于相邻的所述L形管（6），所述第二弹性件（1701）设置有第三弹性件（17），所述第三弹性件（17）设置有挤压板（18），呈环形分布的所述第三弹性件（17）与呈环形分布的所述弧形板（12）交错分布。

9.如权利要求8所述的一种固井用的封隔器，其特征是：所述挤压板（18）设置有用于减低摩擦力的滚珠。