CN117552742A - 导斜丢封一体化封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油开发井下工具技术领域，具体是涉及导斜丢封一体化封隔器。包括有上接头、丢手内管、导向体、封隔座、胶筒、中心管、压环、活塞机构、上锥体、卡套、卡瓦、弹簧片、下锥体、下接头、钢球、球座；下接头与中心管的底部连接，丢手内管的端部固定安装在上接头上，导向体上设有斜面，胶筒的两侧分别与封隔座和压环抵触，卡瓦的两侧与上锥体和下锥体的斜面贴合；球座安装在下接头的末端，钢球设置在球座上。本发明可以随填砂、注灰管柱一同下入同时完成填砂、注灰、丢封导斜施工工序，将原本两趟施工工序缩减为一趟施工完成，减少施工工序，提高密封安全系数，锚定力就会远强于传统导斜器的锚定力，杜绝可能存在的下滑或转向的可能。

Description

导斜丢封一体化封隔器

技术领域

本发明涉及石油开发井下工具技术领域，具体是涉及导斜丢封一体化封隔器。

背景技术

现阶段油田开发已经进入中后期，随着油、水井开发的不断深入及采油工艺的不断深化，随着时间的推移油层部位套管开始慢慢的出现严重的损坏，或是因为油层坍塌砂埋以及其它特殊原因造成原油水井底部油层处井筒无法再进行利用生产时，为了能够充分利用上部套管减少重新钻井的费用及时间，可在原井筒油层上部套管合适处进行“开窗”侧钻重新换井底形成新的井眼，从而达到原井筒的原油层的充分利用。

导斜器的锚定牢固性于对一些定向开窗井尤为重要，有可能由于导斜器锚定的失效，工具发生方向偏移致使开窗方位也跟着发生偏移，此种后果就是靶向不准甚至是严重偏离油层。那么此种后果就是造成整个施工的失败。

同时由于导斜器自身没有密封性，因此原套管油层的风控措施只能依靠砂埋及水泥灰塞完成，如果油层压力过高或由于受周边油水井的突然影响造成高压，如果单纯依靠砂埋及水泥塞是存在非常大的不确定性的。

现有技术具有施工工序繁琐、密封安全系数低、工程质量差、稳定性低等问题，亟待提出新设备解决上述问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供导斜丢封一体化封隔器。

为解决现有技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了导斜丢封一体化封隔器，包括有上接头、导向体、封隔座、胶筒、中心管、压环、活塞机构、上锥体、卡套、卡瓦、下锥体、下接头、钢球、球座；上接头、导向体、封隔座、中心管和下接头依次自上而下设置，胶筒、中心管、压环、活塞机构、上锥体、卡套和下锥体自上而下依次套设在中心管上，下接头与中心管的底部连接，胶筒的两侧分别与封隔座和压环抵触，卡瓦滑动设置在卡套上，还包括有丢手内管和弹簧片，丢手内管的一端固定安装在上接头上，丢手内管的另一端插入导向体，导向体与封隔座固定连接，导向体上设有斜面，至少三组卡瓦绕着中心管环形分布在中心管和卡套之间，弹簧片固定在卡瓦上，弹簧片与卡套抵触，卡瓦的两侧与上锥体和下锥体的斜面贴合；球座安装在下接头的末端，钢球设置在球座上。

优选的，活塞机构包括有自上而下依次设置的锁环座、锁定环、锁紧管、缸套、上活塞、座封剪钉、控制锁块和下活塞，锁紧管套设在中心管上，锁定座与压环抵触，锁定座套设在锁定管上，锁定环与缸套连接，锁定环与锁紧管固定连接，上活塞和下活塞均设置在缸套内，上活塞和下活塞位于缸套和中心管之间，上活塞与锁紧管贴合，控制锁块设置在下活塞中，控制锁块与中心管外侧壁抵触。

优选的，上活塞和下活塞之间通过座封剪钉连接，下活塞与上锥体传动连接。

优选的，上接头与丢手内管的连接处通过第一密封圈密封连接，上接头通过放松钉与丢手内管固定连接。

优选的，丢手内管通过扭矩剪钉与封隔座固定连接，封隔座和导向体连接处通过第二密封圈密封连接。

优选的，上活塞和下活塞通过第三密封圈与中心管密封连接，上活塞和下活塞通过第四密封圈与中心管密封连接。

优选的，卡套外侧壁上设有避让卡瓦的避让槽，下锥体通过解封剪钉与下接头固定连接，下锥体通过锥体挡环与卡套固定连接。

优选的，中心管通过第五密封圈与下接头密封连接。

本发明相比较于现有技术的有益效果是：

1.本发明可以随填砂、注灰管柱一同下入同时完成填砂、注灰、丢封导斜施工工序，将原本两趟施工工序缩减为一趟施工完成，减少施工工序。

2.本发明在保证砂埋与灰塞封控的基础上再增加一道密封工序从而提高安全保障系数，提高密封安全系数。

3.本发明具备传统封隔器的锚定、锁紧及密封等功能，锚定力就会远强于传统导斜器的锚定力。同时本发明在注灰时可以用灰浆完全将工具包裹起来将工具也完全固定在水泥当中，利用灰浆固化后的固定作用再加上工具自身的锚定作用杜绝可能存在的下滑或转向的可能。

附图说明

图1是传统封井丢斜开窗示意图；

图2是导斜丢封一体化封隔器封井丢斜开窗示意图；

图3是导斜丢封一体化封隔器的部分剖视图一；

图4是导斜丢封一体化封隔器的部分剖视图二；

图5是导斜丢封一体化封隔器的立体结构示意图；

图6是导斜丢封一体化封隔器的正视图；

图7是导斜丢封一体化封隔器的立体剖视图；

图8是图7中a处的放大图；

图9是导斜丢封一体化封隔器的部分立体结构示意图；

图10是导斜丢封一体化封隔器中活塞机构的立体结构示意图。

图中标号为：

1、上接头；2、第一密封圈；3、放松钉；4、丢手内管；5、导向体；6、扭矩剪钉；7、第二密封圈；8、封隔座；9、胶筒；10、中心管；11、压环；12、锁环座；13、锁定环；14、锁紧管；15、缸套；16、第三密封圈；17、第四密封圈；18、上活塞；19、座封剪钉；20、控制锁块；21、下活塞；22、上锥体；23、卡套；24、第五密封圈；25、卡瓦；26、弹簧片；27、下锥体；28、锥体挡环；29、解封剪钉；30、下接头；31、钢球；32、球座；33、原井套管；34、送钻管柱；35、开窗铣锥；36、传统导斜器；37、新井筒；38、油层；39、砂柱；40、灰塞；41、一体化封隔器。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图3-10所示的导斜丢封一体化封隔器，包括有上接头1、导向体5、封隔座8、胶筒9、中心管10、压环11、活塞机构、上锥体22、卡套23、卡瓦25、下锥体27、下接头30、钢球31、球座32；上接头1、导向体5、封隔座8、中心管10和下接头30依次自上而下设置，胶筒9、中心管10、压环11、活塞机构、上锥体22、卡套23和下锥体27自上而下依次套设在中心管10上，下接头30与中心管10的底部连接，胶筒9的两侧分别与封隔座8和压环11抵触，卡瓦25滑动设置在卡套23上，还包括有丢手内管4和弹簧片26，丢手内管4的一端固定安装在上接头1上，丢手内管4的另一端插入导向体5，导向体5与封隔座8固定连接，导向体5上设有斜面，至少三组卡瓦25绕着中心管10环形分布在中心管10和卡套23之间，弹簧片26固定在卡瓦25上，弹簧片26与卡套23抵触，卡瓦25的两侧与上锥体22和下锥体27的斜面贴合；球座32安装在下接头30的末端，钢球31设置在球座32上。

传统封井丢斜开窗示意图如图1所示，在竖直设置的原井套管33处开设新井筒37，传统导斜器36由于自身结构问题只能在完成填砂、注灰封井后将送钻管柱34单独送入，完成传统导斜器36的丢入，该传统导斜器36自身没有密封油套环空的密封胶筒9、也没有相关结构及功能只有单一的锚定机构。自身的锁紧机构也是通过内部的硬面的碰压来实现锚牙与套管内壁的锚定，没有任何的弹性及密封作用，因此在传统导斜器36经常出现丢斜后锚定力不足的问题，即使丢斜锚定成功后下入开窗铣锥35进行开窗施工后，由于开窗铣锥35在管柱传递扭矩下的旋转力、管柱下压负荷力及开窗铣锥35在旋转过程中碰到导向体5与原井套管33内壁后的撞击力，都会造成传统导斜器36的锚定失效，从而致使传统导斜器36下滑、致使开窗失败，油层38、砂柱39和灰塞40对应位置如图1所示。

本发明所示的一体化封隔器封井丢斜开窗示意图如图2所示，油层38、砂柱39、灰塞40和一体化封隔器41的对应位置均在图中显示。

套管内侧钻是对原井筒下部套管因为各种原因无法再利用的井进行侧向开钻重新换井底的施工工艺，就是继续利用原井筒上部完好套管然后侧钻重新打通道换井底，使该井恢复生产能力的一种重要手段。

套管内侧钻开窗所用到的重要工具就是斜向器也叫导斜器，它是否能够在原井筒内使开窗铣锥35打开套管内壁出去重新进入地层的重要工具。

根据工艺设计要求先将失去利用价值的底层套管进行砂埋油层38，然后再在砂面上部打上水泥灰塞40完成油层38封井，油层38封井完成后并对水泥塞进行密封试压，试压合格后起出管柱然后下入导斜器，根据设计要求导斜器下到灰塞40以上。

常规施工工序为先下入油管对油层38进行填砂，填砂完成后进行水泥注灰封堵，待水泥完全固化后进行密封试压，试压合格后起出管柱然后下入导斜器。常规工艺的原井筒油层38压力封控主要依靠砂埋及灰塞40完成，这样一来存在很大的不确定性，常规工艺是先注灰再下导斜器，并且灰面与导斜器底部必须留有距离，因此一旦因为工具自身及外界的各种原因造成导斜器锚定不牢下滑或转向都会造成施工失败。

在本发明所示工具开始工作时，先进行填砂施工，填砂完成后进行正反洗井将油管内残存的砂粒洗净，然后进行注灰施工，保证灰浆能够漫过工具，使得工具的下半部沉在灰浆内部，此时通过液压投球式作业，用清水将工具内部的灰浆排出，球座32对钢球31进行承载和限位，此时可以升压，直至坐封完成，完成坐封后可以进行丢手作业，断开丢手内管4与导向体5之间的连接，完成丢封后将丢手内管4上提，对井筒内部进行洗井作业，之后等待灰浆完全凝固后，工具通过灰浆实现与井筒的固定连接，同时还通过卡瓦25实现锁定，进一步提高了锚定效果，避免工具在底部压力作用下或开窗铣锥35的作用下产生偏移或滑动，提高了稳定性。

该型工具既具备液压封隔器的锚定、密封、丢手又具备导斜器的导斜开窗，同时还可以完成填砂、注灰等施工工序，即减少了施工工序又增加了安全系数，同时还提高了一次丢斜及一次侧钻开窗的成功几率，并且还可以保证定向靶标的稳定性从而保证施工质量。

本发明可以随填砂、注灰管柱一同下入同时完成填砂、注灰、丢封导斜施工工序，将原本两趟施工工序缩减为一趟施工完成。在保证砂埋与灰塞40封控的基础上再增加一道密封工序从而提高安全保障系数。本发明具备传统封隔器的锚定、锁紧及密封等功能，在自身结构方面已经优于传统导斜器36的结构，这样一来新工具的锚定力就会远强于传统导斜器36的锚定力。同时新工具在注灰时可以用灰浆完全将工具包裹起来将工具也完全固定在水泥当中，利用灰浆固化后的固定作用再加上工具自身的锚定作用杜绝可能存在的下滑或转向的情况。

活塞机构包括有自上而下依次设置的锁环座12、锁定环13、锁紧管14、缸套15、上活塞18、座封剪钉19、控制锁块20和下活塞21，锁紧管14套设在中心管10上，锁定座与压环11抵触，锁定座套设在锁定管上，锁定环13与缸套15连接，锁定环13与锁紧管14固定连接，上活塞18和下活塞21均设置在缸套15内，上活塞18和下活塞21位于缸套15和中心管10之间，上活塞18与锁紧管14贴合，控制锁块20设置在下活塞21中，控制锁块20与中心管10外侧壁抵触。

上活塞18和下活塞21之间通过座封剪钉19连接，下活塞21与上锥体22传动连接。

在压力作用下，座封剪钉19断裂，液压驱动上活塞18和下活塞21在缸套15内部滑动，上活塞18通过锁定环13，带动锁紧管14位移，进而通过挤压压环11从而对胶筒9产生压力，胶筒9受到轴向挤压产生径向变形，贴紧在井筒内壁上，实现密封，阻断上下流体，胶筒9提高了封隔器的密封效果，卡瓦25同时张开和锚定，锁定环13锁定坐封载荷，提高坐封效果，下活塞21用于驱动上锥体22，从而带动卡瓦25对井筒内壁进行锚定。

上接头1与丢手内管4的连接处通过第一密封圈2密封连接，上接头1通过放松钉3与丢手内管4固定连接。

丢手内管4通过扭矩剪钉6与封隔座8固定连接，封隔座8和导向体5连接处通过第二密封圈7密封连接。

第一密封圈2用于实现上接头1与丢手内管4之间的密封，第二密封圈7用于实现封隔座8与导向体5之间的密封，在丢手作业时，通过油管增大液压，使得丢手内管4与封隔座8之间的扭矩剪钉6断裂，丢手作业后将上接头1以及丢手内管4向上提取，然后下入开窗铣锥35进行侧钻开窗，铣锥通过导向体5实现斜向导向功能。

上活塞18和下活塞21通过第三密封圈16与中心管10密封连接，上活塞18和下活塞21通过第四密封圈17与中心管10密封连接。

卡套23外侧壁上设有避让卡瓦25的避让槽，下锥体27通过解封剪钉29与下接头30固定连接，下锥体27通过锥体挡环28与卡套23固定连接。

中心管10通过第五密封圈24与下接头30密封连接。

本发明的工作原理：

当工具到达设计位置后先进行油层38填砂施工，填砂完成后进行正反洗井将油管内残存的砂粒洗净，砂埋油层38稳定一段时间后进行注灰施工，根据容积计算灰量保证灰浆能够漫过工具，然后投球打顶替，用清水将油管内灰浆全部顶替到套管，此时钢球31也正好落到工具底部球座32之上，然后开始慢慢升压，直到工具完全坐封并下方油管验封完成，然后正传油管使送钻管柱34与工具脱离完成坐封后丢手，将丢手内管4上提后进行洗井施工将封上多余的灰浆洗出井筒。待到灰浆完全固化后进行验封、验封合格后起出施工管柱，下入开窗铣锥35进行侧钻开窗。

以上实施例仅表达了本发明的一种或几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.导斜丢封一体化封隔器，包括有上接头（1）、导向体（5）、封隔座（8）、胶筒（9）、中心管（10）、压环（11）、活塞机构、上锥体（22）、卡套（23）、卡瓦（25）、下锥体（27）、下接头（30）、钢球（31）、球座（32）；上接头（1）、导向体（5）、封隔座（8）、中心管（10）和下接头（30）依次自上而下设置，胶筒（9）、中心管（10）、压环（11）、活塞机构、上锥体（22）、卡套（23）和下锥体（27）自上而下依次套设在中心管（10）上，下接头（30）与中心管（10）的底部连接，胶筒（9）的两侧分别与封隔座（8）和压环（11）抵触，卡瓦（25）滑动设置在卡套（23）上，其特征在于，还包括有丢手内管（4）和弹簧片（26），丢手内管（4）的一端固定安装在上接头（1）上，丢手内管（4）的另一端插入导向体（5），导向体（5）与封隔座（8）固定连接，导向体（5）上设有斜面，至少三组卡瓦（25）绕着中心管（10）环形分布在中心管（10）和卡套（23）之间，弹簧片（26）固定在卡瓦（25）上，弹簧片（26）与卡套（23）抵触，卡瓦（25）的两侧与上锥体（22）和下锥体（27）的斜面贴合；球座（32）安装在下接头（30）的末端，钢球（31）设置在球座（32）上。

2.根据权利要求1所述的导斜丢封一体化封隔器，其特征在于，活塞机构包括有自上而下依次设置的锁环座（12）、锁定环（13）、锁紧管（14）、缸套（15）、上活塞（18）、座封剪钉（19）、控制锁块（20）和下活塞（21），锁紧管（14）套设在中心管（10）上，锁定座与压环（11）抵触，锁定座套设在锁定管上，锁定环（13）与缸套（15）连接，锁定环（13）与锁紧管（14）固定连接，上活塞（18）和下活塞（21）均设置在缸套（15）内，上活塞（18）和下活塞（21）位于缸套（15）和中心管（10）之间，上活塞（18）与锁紧管（14）贴合，控制锁块（20）设置在下活塞（21）中，控制锁块（20）与中心管（10）外侧壁抵触。

3.根据权利要求2所述的导斜丢封一体化封隔器，其特征在于，上活塞（18）和下活塞（21）之间通过座封剪钉（19）连接，下活塞（21）与上锥体（22）传动连接。

4.根据权利要求3所述的导斜丢封一体化封隔器，其特征在于，上接头（1）与丢手内管（4）的连接处通过第一密封圈（2）密封连接，上接头（1）通过放松钉（3）与丢手内管（4）固定连接。

5.根据权利要求4所述的导斜丢封一体化封隔器，其特征在于，丢手内管（4）通过扭矩剪钉（6）与封隔座（8）固定连接，封隔座（8）和导向体（5）连接处通过第二密封圈（7）密封连接。

6.根据权利要求5所述的导斜丢封一体化封隔器，其特征在于，上活塞（18）和下活塞（21）通过第三密封圈（16）与中心管（10）密封连接，上活塞（18）和下活塞（21）通过第四密封圈（17）与中心管（10）密封连接。

7.根据权利要求6所述的导斜丢封一体化封隔器，其特征在于，卡套（23）外侧壁上设有避让卡瓦（25）的避让槽，下锥体（27）通过解封剪钉（29）与下接头（30）固定连接，下锥体（27）通过锥体挡环（28）与卡套（23）固定连接。

8.根据权利要求7所述的导斜丢封一体化封隔器，其特征在于，中心管（10）通过第五密封圈（24）与下接头（30）密封连接。