CN203161163U - 一种悬挂封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种悬挂封隔器，包括两个镶块式套管卡瓦，一个所述镶块式套管卡瓦安装在第二锥体和第二活塞之间，另一个所述镶块式套管卡瓦安装在第一锥体和第一活塞之间；所述镶块式套管卡瓦，包括小套管卡瓦和大套管卡瓦，所述大套管卡瓦外固定套设有至少一个所述小套管卡瓦。本实用新型的悬挂封隔器能够与套管壁咬合的深度更深，同时采用本实用新型的结构能大大提高悬挂封隔器使用的可靠性，从而提高酸化压裂增产施工可靠性，大大降低了施工风险。

Description

一种悬挂封隔器

技术领域

本实用新型涉及石油开采领域，特别涉及一种悬挂封隔器。 

背景技术

为了提高油、气采收率，国内油田越来越看重水平井的钻井方式，而在水平井的完井方式上，很多井又选择水平井分段酸化压裂裸眼完井方式，在实施酸化压裂增产施工过程中，悬挂封隔器要求能够承受高压并能稳定的锚定在套管上，而卡瓦在悬挂封隔器上是实现承受高压及锚定套管的关键零部件。卡瓦需要在活塞的推动、挤压下破裂，此时活塞被锁紧装置固定，从而实现悬挂封隔器锚定在套管上。在压裂施工过程中管柱会不停的震动，所以卡瓦要求兼具易碎、硬度高及耐磨的特点。 

传统的卡瓦是一体式或分瓣式的铸铁件，该铸铁件在热处理后的硬度接近套管壁的硬度。现有悬挂封隔器上配置两个传统的卡瓦，在工具下入到设计位置后，通过管内打压，迫使活塞剪断销钉后移动，通过挤压实现铸铁卡瓦破裂，待活塞被锁紧装置固定后，即实现悬挂封隔器锚定在套管上的任务。 

由于传统铸铁卡瓦成品的硬度与套管的硬度接近，存在以下缺点： 

1、传统的铸铁卡瓦与套管壁咬合的深度浅，影响悬挂封隔器锚定套管的牢固性； 

2、传统卡瓦的硬度与套管的硬度接近，导致卡瓦的耐磨性不好，而在酸化压裂增产施工中管柱处于震动的状态，这样很容易将卡瓦磨损，导致锚定失效，从而降低了施工可靠性。 

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种卡瓦耐磨性好，锚定套管牢固的悬挂封隔器。 

为了实现上述目的本实用新型采取的技术方案是： 

一种悬挂封隔器，包括两个镶块式套管卡瓦，一个所述镶块式套管卡瓦安装在第二锥体和第二活塞之间，另一个所述镶块式套管卡瓦安装在第一锥体和第一活塞之间； 

所述镶块式套管卡瓦包括小套管卡瓦和大套管卡瓦，所述大套管卡瓦外固定套设有至少一个所述小套管卡瓦。 

所述大套管卡瓦的材质为铸铁，所述小套管卡瓦的材质为轴承钢。 

所述大套管卡瓦包括外壳，所述外壳上设有锯齿扣和至少一个凹槽,每个所述凹槽上设有通孔;所述外壳上设有至少一个剪切销钉孔，用于安装剪切销钉，使大套管卡瓦固定在悬挂封隔器上；所述小套管卡瓦包括本体,所述本体上表面设有锯齿扣,所述本体下表面连接有倒钩,每个所述凹槽内嵌入一个所述本体,所述倒钩卡入所述凹槽的通孔内。 

所述小套管卡瓦的本体上表面位于所述凹槽的外部。 

所述凹槽为长方形，对应嵌入的所述小套管卡瓦的本体为长方形。 

所述凹槽为6个，每两个凹槽相邻，并为一对，每对凹槽之间设有间隙，所述间隙的外壳上设有剪切销钉孔，3对凹槽平均分布在所述外壳的四周，所述小套管卡瓦为6个。 

所述外壳上设有至少一条细缝。 

所述外壳上设有U形凹槽。 

所述外壳上部设有9条细缝，所述细缝下部的外壳上设有U形凹槽。 

所述大套管卡瓦与所述小套管卡瓦通过沉孔螺钉固定连接在一起。 

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是： 

本实用新型悬挂封隔器中的镶块式套管卡瓦以铸铁卡瓦为基体，并在基体中镶入材质为Gr15（轴承钢）的小套管卡瓦，轴承钢硬度更高、抗接触疲劳性能更好，因此在酸化压裂增产施工中，管柱震动的情况下也能够保证卡瓦具有良好的耐磨性，镶块式套管卡瓦能够与套管壁咬合的深度更深，大大提高悬挂封隔器使用的可靠性，从而提高酸化压裂增产施工可靠性，大大降低了施工风险。 

附图说明

图1为实用新型的一种悬挂封隔器的结构半剖图； 

图2是本实用新型提供的另一种悬挂封隔器的结构示意图； 

图3是本实用新型提供的镶块式套管卡瓦的结构示意图； 

图4是图3的侧视图； 

图5是图3的俯视图； 

图6是本实用新型提供的大套管卡瓦的结构示意图； 

图7是图6的侧视图； 

图8是本实用新型提供的小套管卡瓦的结构示意图； 

图9是图8的侧视图； 

图10是图8的俯视图。 

图2-10中： 

1大套管卡瓦，10外壳，11第一锯齿扣，12凹槽，13通孔，14细缝，15U形凹槽，16第一螺钉孔,17剪切销钉孔； 

2小套管卡瓦，20本体,21第二锯齿扣,22倒钩，23第二螺钉孔； 

3沉孔螺钉； 

4镶块式套管卡瓦； 

5剪切销钉； 

6第二锥体； 

7第二活塞； 

8第一锥体； 

9第一活塞。 

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。 

实施例1 

图1为实用新型的双向座封悬挂封隔器的结构半剖图。如图1所示，双向座封悬挂封隔器，包括中心管2，中心管2的一端连接第一接头1，另一端连接第二接头20，中心管2上自第一接头1至第二接头20依次套有第一止动环21、第一活塞4、第一卡瓦7、第一锥体9、第一胶筒压环10、胶筒12、第二胶筒压环14、第二锥体15、第二卡瓦22、第二活塞16和第二止动环18，其中第一活 塞4的外侧套有第一液压缸3，第一液压缸3的一端与第一接头1密封连接，第一液压缸3通过第一止动环21与中心管2轴向固定，第一活塞4与第一液压缸3及中心管2之间滑动密封连接，第一活塞4与中心管2之间设有第一剪切销钉6，第一活塞4的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管2上固定有阻止第一活4塞向第一接头1移动的第一锁紧卡瓦5，第一卡瓦7与第一锥体9之间通过销钉8固定，中心管2与胶筒12之间设有支撑环13，支撑环13位于胶筒12中部，第一胶筒压环10和第二胶筒压环14分别套住胶筒12的两端，第二活塞16的外侧套有第二液压缸19，第二液压缸19的一端与第二接头20密封连接，第二液压缸19通过第二止动环18与中心管2轴向固定，第二活塞16与第二液压缸20及中心管2之间滑动密封连接，第二活塞16与中心管2之间通过第二剪切销钉23连接，第二活塞16的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管2上固定有阻止第二活塞16向第二接头20移动的第二锁紧卡瓦17，中心管2上具有径向的第一传压孔24和第二传压孔25，第一传压孔24位于第一止动环21与第一活塞4之间，第二传压孔25位于第二止动环18和第二活塞16之间。本实用新型的封隔器采用O形密封圈27进行密封，如第一接头与第一液压缸之间、第一活塞与第一液压缸及中心管之间、第二接头与第二液压缸之间、第二活塞与第二液压缸及中心管之间均通过设置O形密封圈27进行密封。具体设置方式可参阅图1。中心管2的两端分别具有止动台阶（见图中与第一止动21环及第二止动环18接触部），分别阻止第一止动环21和第二止动环18向中心管中部移动。第二锥体15的锥面伸入第二卡瓦22内，第一锥体9的锥面伸入第一卡瓦7内。实现两个卡瓦破裂，可靠有效地锚定在套管上。第二锥体15的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管2上固定有阻止第二锥体15向第二接头20移动的第三锁紧卡瓦26。胶筒12的两端分别套有软金属环11。保证了第一胶筒压环10和第二胶筒压环14能稳定地压住胶筒12的两端。第一接头1为母接头，第二接头20为公接头。中心管2与第一接头1及第二接头20之间为螺纹连接。 

上述封隔器的制备方法，包括如下步骤： 

a.准备好所需的部件； 

b.将支撑环装入胶筒内，再将第一胶筒压环和第二胶筒压环分别套在胶筒的两端，然后将上述组装体套装到中心管的中部； 

c.从中心管的两端分别套入第一锥体、第二锥体，以及第一卡瓦和第二卡 瓦，至第一卡瓦套住第一锥体的锥面，第二卡瓦套住第二锥体的锥面； 

d.在中心管上的对应的凹槽内分别装入第一锁紧卡瓦和第二锁紧卡瓦，然后在中心管的两端分别套入第一活塞和第二活塞； 

e.将第一止动环装配到第一液压缸内的凹槽内，然后将第一液压缸套入第一活塞，直至第一止动环达止动台阶被卡住为止；同样，将第二止动环装配到第二液压缸内的凹槽内，然后将第二液压缸套入第二活塞，直至第二止动环达止动台阶被卡住为止； 

f.将第一接头和第二接头通过螺纹分别连接到中心管的两端，然后使用第一剪切销钉和第二剪切销钉分别将第一活塞和第二活塞与中心管固定； 

其中，在组装前，第一接头上、第二节头上、第一活塞的内外表面和第二活塞的内外表面分别装配上O形密封圈。 

进一步，步骤b中，所述胶筒的两端先分别套上软金属环，然后再将第一胶筒压环和第二胶筒压环分别套在胶筒的两端。 

使用上述封隔器的井筒环向封隔方法，包括如下步骤： 

a.将上述封隔器接入完井管柱，其中所述封隔器的第二接头通过油管连接带球座的井筒隔绝阀，第一接头与油管或钻杆连接； 

b.将所述封隔器送至井下设计位置，通过钻杆或油管投入座封球至井筒隔绝阀的球座上； 

c.从油管或钻杆打压，压力通过中心管上的第一传压孔和第二传压孔分别传递到第一活塞及第二活塞上，当压力达到剪切值后，第一剪切销钉和第二剪切销钉分别被剪断，第一活塞及第二活塞在压力在作用下分别沿轴向向中心管的中部移动，最终压力传递至主胶筒的两侧，使主胶筒受压膨胀，最终形成密封封隔； 

d.同时，第一活塞与第一锁紧卡瓦相互咬合，阻止第一活塞向第一接头方向移动，第二活塞与第二锁紧卡瓦互相咬合，阻止第二活塞向第二接头方向移动，从而阻止胶筒回弹，形成持久封隔。 

实施例2 

本实施例是在上述实施例1的基础上，将实施例1中的第一卡瓦7和第二卡瓦22替换为镶块式套管卡瓦。 

参见图2至图5，一种悬挂封隔器，包括两个镶块式套管卡瓦4，一个镶块 式套管卡瓦4安装在第二锥体6和第二活塞7之间，另一个镶块式套管卡瓦4安装在第一锥体8和第一活塞9之间； 

镶块式套管卡瓦4包括小套管卡瓦2和大套管卡瓦1，大套管卡瓦1外固定套设有至少一个小套管卡瓦2。 

作为优选，大套管卡瓦1的材质为铸铁，小套管卡瓦2的材质为轴承钢。 

参见图6至图10，大套管卡瓦1包括外壳10，外壳10上设有第一锯齿扣11和至少一个凹槽12,每个凹槽12上设有通孔13，外壳10上设有至少一个剪切销钉孔17，用于安装剪切销钉，使大套管卡瓦1固定在悬挂封隔器上;小套管卡瓦2包括本体20,本体20上表面设有第二锯齿扣21,本体20下表面连接有倒钩22,每个凹槽12内嵌入一个本体20,倒钩22卡入凹槽12的通孔13内。 

参见图3和图4，小套管卡瓦2的本体20上表面位于凹槽12的外部。即本体20上表面突出于外壳10的上表面，即略高于外壳10的上表面。 

参见图7和图10，凹槽12为长方形，凹槽12底部为弧形，对应嵌入的小套管卡瓦2的本体20为长方形。与凹槽12配合的底部为弧形。 

参见图4和图5，凹槽12为6个，每两个凹槽相邻，并为一对，每对凹槽12之间设有间隙，所述间隙的外壳10上设有剪切销钉孔17，3对凹槽12平均分布在外壳10的四周，相应的，小套管卡瓦2为6个，平均分布在外壳10的四周。 

小套管卡瓦经过热处理后其硬度远大于套管硬度和铸铁硬度，设计时保持小套管卡瓦略突出于大套管卡瓦外壳的表面。 

工作的时候，悬挂封隔器整体是在套管里面，在悬挂封隔器的整体设计中卡瓦的外径总体上是小于工具的最大外径（图中可以看出），所以大套管卡瓦如果不被旁边的推环，即斜坡面挤破裂，小套管卡瓦是接触不到套管的，大套管卡瓦装配在悬挂封隔器的推环上，整个悬挂封隔器不工作的情况下，大套管卡瓦是接触不到套管的。当悬挂封隔器工作的时候，活塞的移动通过挤压使大套管卡瓦破裂，小套管卡瓦在接触到套管壁的时候也会被挤破裂，破裂后的大套管卡瓦向四周扩张，保证小套管卡瓦先接触套管壁，实现悬挂封隔器主要靠小套管卡瓦锚定套管。 

参见图4，外壳10上设有至少一条细缝14。外壳10上设有U形凹槽15。作为优选，外壳10上部设有9条细缝14，细缝14下部的外壳10上设有U形 凹槽15。每对中的两个凹槽12之间设有一个U形凹槽15，每对凹槽12之间设有两个U形凹槽15。 

设置细缝及U形凹槽，U形凹槽使外壳壁变薄，使大套管卡瓦易于破裂。 

参见图3，图6和图8，为便于连接，大套管卡瓦1与小套管卡瓦2通过沉孔螺钉3固定连接在一起。大套管卡瓦1上设有第一螺钉孔16，小套管卡瓦2上设有第二螺钉孔23。第一螺钉孔16与第二螺钉孔23相对应，用于安装沉孔螺钉3。 

参见图2，装配时，将6个小套管卡瓦2分别安装在大套管卡瓦1外壁上的6个对应的凹槽内，然后分别用沉孔螺钉3紧固，将大套管卡瓦1与小套管卡瓦2固定连接在一起，即完成镶块式套管卡瓦的装配。在装配整个悬挂封隔器时，只需将现有的卡瓦更换为装配好的镶块式套管卡瓦，剪切销钉5装在大套管卡瓦1上的剪切销钉孔17（参见图4）内分别与第一、第二锥体固定在一起，总体装配时只需将实施例1的一体式套管卡瓦换成本实用新型镶块式套管卡瓦即可，同样每个悬挂封隔器装配有两个镶块式套管卡瓦。 

由于本实用新型小套管卡瓦采用的Gr15（轴承钢），所以悬挂封隔器工作时镶块式套管卡瓦能够与套管壁咬合的深度更深，同时在酸化压裂增产施工中管柱震动的情况下也保证良好的耐磨性，为酸化压裂增产施工提供了有力的保障，大大降低了施工风险。本实用新型的镶块式套管卡瓦兼具易碎、硬度高及耐磨的优点。 

本实施例合理的材质选用，实现了产品成本低，并且兼具易碎、硬度高及耐磨的特点；采用轴承钢以及相应的结构设计,使卡瓦咬合的深度更深，因为轴承钢硬度大于套管壁的硬度，硬度大咬合的才深，结构设计主要是轴承钢材质的小套管卡瓦略高出铸铁件高度，这样小套管卡瓦受力更集中。采用本实用新型的结构设计，在不影响悬挂封隔器整体结构的情况下，实现以Gr15（轴承钢）件为主、铸铁件为辅的可靠性更高的锚定结构。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种悬挂封隔器，其特征在于，包括两个镶块式套管卡瓦，一个所述镶块式套管卡瓦安装在第二锥体和第二活塞之间，另一个所述镶块式套管卡瓦安装在第一锥体和第一活塞之间； 

所述镶块式套管卡瓦，包括小套管卡瓦和大套管卡瓦，所述大套管卡瓦外固定套设有至少一个所述小套管卡瓦。 

2.根据权利要求1所述的悬挂封隔器，其特征在于，所述大套管卡瓦的材质为铸铁，所述小套管卡瓦的材质为轴承钢。 

3.根据权利要求2所述的悬挂封隔器，其特征在于，所述大套管卡瓦包括外壳，所述外壳上设有锯齿扣和至少一个凹槽,每个所述凹槽上设有通孔;所述外壳上设有至少一个剪切销钉孔，用于安装剪切销钉，使大套管卡瓦固定在第一锥体或第二锥体上；所述小套管卡瓦包括本体,所述本体上表面设有锯齿扣,所述本体下表面连接有倒钩,每个所述凹槽内嵌入一个所述本体,所述倒钩卡入所述凹槽的通孔内。 

4.根据权利要求3所述的悬挂封隔器，其特征在于，所述小套管卡瓦的本体上表面位于所述凹槽的外部。 

5.根据权利要求4所述的悬挂封隔器，其特征在于，所述凹槽为长方形，对应嵌入的所述小套管卡瓦的本体为长方形。 

6.根据权利要求5所述的悬挂封隔器，其特征在于，所述凹槽为6个，每两个凹槽相邻，并为一对，每对凹槽之间设有间隙，所述间隙的外壳上设有剪切销钉孔，3对凹槽平均分布在所述外壳的四周，所述小套管卡瓦为6个。 

7.根据权利要求6所述的悬挂封隔器，其特征在于，所述外壳上设有至少一条细缝。 

8.根据权利要求6所述的悬挂封隔器，其特征在于，所述外壳上设有U形凹槽。 

9.根据权利要求6所述的悬挂封隔器，其特征在于，所述外壳上部设有9条细缝，所述细缝下部的外壳上设有U形凹槽。 

10.根据权利要求1-9任一项所述的悬挂封隔器，其特征在于，所述大套管卡瓦与所述小套管卡瓦通过沉孔螺钉固定连接在一起。 

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