CN203452723U - 双管双卡瓦高压注水封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双管双卡瓦高压注水封隔器，包括中心管、上接头、转向总成、C型轨道体、C型轨道、油管接头，中心管外从上到下依次设置有定位装置、上卡瓦组、上锥体、中间接头、胶筒芯管及限位帽，胶筒芯管外从上到下依次设置有胶筒总成、下接头、下锥体、下卡瓦组及下卡瓦组接头，本实用新型是通过上卡瓦组、下卡瓦组及设置在上、下卡瓦组之间的密封胶筒来实现封隔器在井下的双向锁定，封隔器座封后咬得牢，密封严密，解封时卡不死，既提升了高压注水管柱稳固性和密封胶筒密封的可靠性，延长了使用寿命和注水周期；又减少了卡瓦在井内卡死的风险，减少了施工作业费用，降低了高压注水综合成本，提高了高压注水的经济效益。

Description

双管双卡瓦高压注水封隔器

技术领域：

本实用新型属于油田采油设备技术领域，具体涉及一种在油田开发中注水井的高压注水时使用的双管双卡瓦高压注水封隔器。

背景技术：

目前，在油田开发中普遍采用油层注水开发，对油层能量进行补充，保持油层压力、达到稳产。在注水工艺中分层注水更能达到注水最佳效果，分层注水所需井下工具中最关键的是井下封隔器，井下封隔器形式有多种，其中规道式封隔器较适合用于高压注水井注水，目前的轨道式封隔器对于注水压差大于50Mpa的高压注水井还不能完全满足要求，其表现为座封难度大，使用寿命短，卡瓦座不牢，易松动，密封胶筒泄露，达不到配注要求，另一方面，在换封作业解封时，卡瓦释放困难，卡死在套管壁上的情况时有发生，严重时拔断油管管柱，造成油井的打捞或大修。

为适应油田高压注水的需要，有多项发明的井下C型轨道式封隔器，对提高注水量和注水质量起到了较好效果，但仍存在井下座封可靠性差，座封时，操作难度大，解封时，卡瓦常会卡死在套管内壁造成事故。目前高压注水井下封隔技术与实际需要存在很大差距，远未满足高压注水需要，因此，设计一种密封可靠、适应大压差注水、座封牢固、解封容易、便于现场操作的高压注水封隔器是目前油田开发中的一项急需的关键技术。

实用新型内容：

综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本实用新型提供了一种双管双卡瓦高压注水封隔器，它是通过上卡瓦组、下卡瓦组及设置在上、下卡瓦组之间的密封胶筒来实现封隔器在井下的双向锁定，封隔器座封后咬得牢，密封严密，解封时卡不死，既提升了高压注水管柱稳固性和密封胶筒11密封的可靠性，延长了使用寿命和注水周期；又减少了卡瓦在井内卡死的风险，减少了施工作业费用，降低了高压注水综合成本，提高了高压注水的经济效益。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种双管双卡瓦高压注水封隔器，包括中心管、上接头、转向总成、C型轨道体、C型轨道及油管接头，中心管的一端与上接头连接，中心管的另一端与转向总成的一端连接，转向总成的另一端与油管接头连接，转向总成上设置有滑块，中心管外套有C型轨道体，C型轨道体上设置有C型轨道，滑块沿C型轨道移动，其中：所述的中心管外从上到下依次设置有定位装置、上卡瓦组、上锥体、中间接头、胶筒芯管及限位帽，上卡瓦组的上端通过定位装置与中心管固定，上卡瓦组的下部设置有内锥面，上卡瓦组下部的内锥面与上锥体的外锥面相互配合，上锥体下部与中间接头连接，胶筒芯管的上端与中间接头连接，胶筒芯管的下端与限位帽连接，所述胶筒芯管外从上到下依次设置有胶筒总成、下接头、下锥体、下卡瓦组及下卡瓦组接头，胶筒总成上端顶紧中间接头的下端，胶筒总成的下端卡在下接头的上端，下接头的下端与下锥体的上端连接，下锥体的下部设置外锥面，下卡瓦组的上部设置内锥面，下锥体的外锥面与下卡瓦组的内锥面相配合，下卡瓦组的下端顶紧下卡瓦组接头的上端，下卡瓦组接头的下端与C型轨道体固定。

进一步，所述的定位装置包括弹簧压帽、调节弹簧及上卡瓦组接头，弹簧压帽与上接头连接，上卡瓦组接头上端与弹簧压帽连接，上卡瓦组接头下端顶紧上卡瓦组上端面，上卡瓦组接头与中心管之间设置有调节弹簧。

进一步，所述的胶筒总成包括胶筒隔环及胶筒，胶筒隔环与胶筒交替布置。

进一步，所述的上卡瓦组包括一片第一卡瓦及两片第二卡瓦，第一卡瓦及两片第二卡瓦沿中心管的周向均布，且处于中心管轴向的同一位置，第一卡瓦及第二卡瓦上均设置有弹簧片，所述第一卡瓦的牙顶角α为90°，第一卡瓦的支撑角β×γ为30°×60°；所述第二卡瓦的牙顶角α为90°，第二卡瓦的支撑角β×γ为45°×45°。

进一步，所述的下卡瓦组包括四片第三卡瓦及弹簧片，四片第三卡瓦沿中心管的周向均匀分布，相互对称的两片第三卡瓦与另外相互对称的两片第三卡瓦之间轴向尺寸相差8～12mm，所述的第三卡瓦的牙顶角α为90°，第三卡瓦的支撑角β×γ为60°×30°。

进一步，所述的中间接头与中心管之间设置有密封总成，所述的密封总成包括黄铜骨架，橡胶密封体，凹型骨架，胶圈及密封补芯，所述的黄铜骨架、橡胶密封体及凹型骨架硫化固定，胶圈设置在凹型骨架的凹槽内，密封补芯设置在凹型骨架之上。

进一步，所述的下卡瓦组接头外套有摩擦体，摩擦体与下卡瓦组接头外壁之间设置有摩擦压簧。

本实用新型的有益效果为： 

1、本实用新型是通过上卡瓦组、下卡瓦组及设置在上、下卡瓦组之间的密封胶筒来实现封隔器在井下的双向锁定，封隔器座封后咬得牢，密封严密，解封时卡不死，既提升了高压注水管柱稳固性和密封胶筒密封的可靠性，延长了使用寿命和注水周期；又减少了卡瓦在井内卡死的风险，减少了施工作业费用，降低了高压注水综合成本，提高了高压注水的经济效益。

2、本实用新型结构紧凑，布局新颖，座封可靠，解封不出现卡死点，受力分布合理，承受压力差大，在油田高压注水中，它不仅克服了现有技术的不足，而且提高了高压注水井的有效注水率，减少了换封时管柱卡死的机率，减少了事故的发生，增加了高压注水效益，降低了高压注水综合成本，性价比高。

3、本实用新型的第一卡瓦、第二卡瓦及第三卡瓦均是阶梯式咬合、阶梯式松开，封隔器座封后咬得牢，解封时卡不死，既提升了高压注水管柱稳固性和密封胶筒封的可靠性，延长了使用寿命和注水周期; 又减少了卡瓦在井内卡死的风险，减少了施工作业费用，降低了高压注水综合成本，提高了高压注水的经济效益。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型图1中A部的放大示意图；

图3为本实用新型图1中B部的放大示意图；

图4为本实用新型图1中C部的放大示意图；

图5为本实用新型图1中D部的放大示意图；

图6为本实用新型的第一卡瓦、第二卡瓦及第三卡瓦的结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1、2、3、4、5、6所示，一种双管双卡瓦高压注水封隔器，包括中心管5、上接头1、转向总成22、C型轨道体20、C型轨道23及油管接头24，中心管5的一端与上接头1连接，中心管5的另一端与转向总成22的一端连接，转向总成22的另一端与油管接头24连接，转向总成22上设置有滑块21，中心管5外套有C型轨道体20，C型轨道体20上设置有C型轨道23，滑块21沿C型轨道23移动，所述的中心管5外从上到下依次设置有定位装置、上卡瓦组6、上锥体8、中间接头10、胶筒芯管14及限位帽28，定位装置包括弹簧压帽2、调节弹簧3及上卡瓦组接头4，弹簧压帽2与上接头1连接，上卡瓦组接头4上端与弹簧压帽2连接，上卡瓦组接头4下端顶紧上卡瓦组6上端面，上卡瓦组接头4与中心管5之间设置有调节弹簧3。上卡瓦组6的上端通过定位装置与中心管5固定，上卡瓦组6的下部设置有内锥面，上卡瓦组6下部的内锥面与上锥体8的外锥面相互配合，上锥体8下部与中间接头10连接，胶筒芯管14的上端与中间接头10连接，胶筒芯管14的下端与限位帽28连接，所述胶筒芯管14外从上到下依次设置有胶筒总成、下接头13、下锥体15、下卡瓦组16及下卡瓦组接头17，胶筒总成包括胶筒隔环12及胶筒11，胶筒隔环12与胶筒11交替布置，胶筒总成上端顶紧中间接头10的下端，胶筒总成的下端卡在下接头13的上端，下接头13的下端与下锥体15的上端连接，下锥体15的下部设置外锥面，下卡瓦组16的上部设置内锥面，下锥体15的外锥面与下卡瓦组16的内锥面相配合，下卡瓦组16的下端顶紧下卡瓦组接头17的上端，下卡瓦组接头17的下端与C型轨道体20固定。下卡瓦组接头17外套有摩擦体18，摩擦体18与下卡瓦组接头17外壁之间设置有摩擦压簧19。中间接头10与中心管5之间设置有密封总成9，所述的密封总成9包括黄铜骨架904，橡胶密封体903，凹型骨架902，胶圈905及密封补芯901，所述的黄铜骨架904、橡胶密封体903及凹型骨架902硫化固定，胶圈905设置在凹型骨架902的凹槽内，密封补芯901设置在凹型骨架902之上。

所述的上卡瓦组6包括一片第一卡瓦25及两片第二卡瓦26，第一卡瓦25及两片第二卡瓦26沿中心管5的周向均布，且处于中心管5轴向的同一位置，第一卡瓦25及第二卡瓦26上均设置有弹簧片7，所述第一卡瓦25的牙顶角α为90°，第一卡瓦25的支撑角β×γ为30°×60°；所述第二卡瓦26的牙顶角α为90°，支撑角β×γ为45°×45°。所述的下卡瓦组16包括四片第三卡瓦27及弹簧片7，四片第三卡瓦27沿中心管5的周向均匀分布，相互对称的两片第三卡瓦27与另外相互对称的两片第三卡瓦27之间沿中心管5的轴向尺寸相差8～12mm，所述的第三卡瓦27的牙顶角α为90°，支撑角β×γ为60°×30°。

使用时，弹簧压帽2压缩调节弹簧3，产生向下的推力，传递至上卡瓦组6上端，从而将上卡瓦组6上端定位。在施工作业时将本实用新型下至设计井深位置后，顺时针方向转动中心管5后，上提中心管5带动本实用新型的转向接头总成上的导向滑块21沿C型轨道体20内的C型轨道23向上运动直至C型轨道23的上端，尔后按逆时针方向转动中心管5，导向滑块21沿C型轨道23滑入轨道上端的锁槽内，下放中心管5，导向滑块21即被锁住在C型轨道23上端的锁槽内，转向接头总成在向上移动的过程中，其上端面推动限位帽28和胶筒芯管14一起向上移动，胶筒芯管14带动中间接头10、上锥体8向上运动，上锥体8顶开上卡瓦组6向外扩张，卡瓦上的牙齿咬合油井套管内壁。

在胶筒芯管14向上移动的同时，胶筒芯管14外圆面上的台阶推动下接头13、密封胶筒11、胶筒隔环12向上移动，密封胶筒11被压缩向外扩张，紧紧地贴死在油井套管内壁上，将油套管环形空间上下隔开实现密封。

胶筒芯管14向上移动的同时，带动下卡瓦组接头17上移，下卡瓦组接头17带动下卡瓦组16上移，此时下卡瓦组16的内锥面沿下锥体15的外锥面向上、向外张开，下卡瓦组16的卡瓦牙齿牢牢咬合油井套管内壁，锁住已经外张的密封胶筒11，将油管管柱内腔和油套管环形空间有效地封隔开，实现封隔器的有效地密封。

封隔器解封时，先上提中心管5，顺时针方向转动中心管5，导向滑块21即脱离C型轨道23上端的锁槽，尔后下放中心管5，封隔器即实现解封。

本实用新型将上卡瓦组6设置于密封胶筒11的上方，下卡瓦组16设置于密封胶筒11的下方，而且上卡瓦组6的第一卡瓦25及第二卡瓦26与下卡瓦组16的第三卡瓦27牙齿咬合方向相反，上卡瓦组6防止中心管5向上蠕动，下卡瓦组16防止中心管5向下蠕动，实现封隔器在井下的双向锁定，另外第一卡瓦25、第二卡瓦26及第三卡瓦27均是阶梯式咬合、阶梯式松开，封隔器座封后咬得牢，解封时卡不死，既提升了高压注水管柱稳固性和密封胶筒11密封的可靠性，延长了使用寿命和注水周期; 又减少了卡瓦在井内卡死的风险，减少了施工作业费用，降低了高压注水综合成本，提高了高压注水的经济效益。

要说明的是，上述实施例是对本实用新型技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本实用新型技术方案的思路和范围，均应包含在本实用新型所要求的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种双管双卡瓦高压注水封隔器，包括中心管（5）、上接头（1）、转向总成（22）、C型轨道体（20）、C型轨道（23）及油管接头（24），中心管（5）的一端与上接头（1）连接，中心管（5）的另一端与转向总成（22）的一端连接，转向总成（22）的另一端与油管接头（24）连接，转向总成（22）上设置有滑块（21），中心管（5）外套有C型轨道体(20)，C型轨道体（20）上设置有C型轨道（23），滑块（21）沿C型轨道（23）移动，其特征在于：所述的中心管（5）外从上到下依次设置有定位装置、上卡瓦组（6）、上锥体（8）、中间接头（10）、胶筒芯管（14）及限位帽（28），上卡瓦组（6）的上端通过定位装置与中心管（5）固定，上卡瓦组（6）的下部设置有内锥面，上卡瓦组（6）下部的内锥面与上锥体（8）的外锥面相互配合，上锥体（8）下部与中间接头（10）连接，胶筒芯管（14）的上端与中间接头（10）连接，胶筒芯管（14）的下端与限位帽（28）连接，所述胶筒芯管（14）外从上到下依次设置有胶筒总成、下接头（13）、下锥体（15）、下卡瓦组（16）及下卡瓦组接头（17），胶筒总成上端顶紧中间接头（10）的下端，胶筒总成的下端卡在下接头（13）的上端，下接头（13）的下端与下锥体（15）的上端连接，下锥体（15）的下部设置外锥面，下卡瓦组（16）的上部设置内锥面，下锥体（15）的外锥面与下卡瓦组（16）的内锥面相配合，下卡瓦组（16）的下端顶紧下卡瓦组接头（17）的上端，下卡瓦组接头（17）的下端与C型轨道体（20）固定。

2.根据权利要求1所述的双管双卡瓦高压注水封隔器，其特征在于：所述的定位装置包括弹簧压帽（2）、调节弹簧（3）及上卡瓦组接头（4），弹簧压帽（2）与上接头（1）连接，上卡瓦组接头（4）上端与弹簧压帽（2）连接，上卡瓦组接头（4）下端顶紧上卡瓦组（6）上端面，上卡瓦组接头（4）与中心管（5）之间设置有调节弹簧（3）。

3.根据权利要求1所述的双管双卡瓦高压注水封隔器，其特征在于：所述的胶筒总成包括胶筒隔环（12）及胶筒（11），胶筒隔环（12）与胶筒（11）交替布置。

4.根据权利要求1所述的双管双卡瓦高压注水封隔器，其特征在于：所述的上卡瓦组（6）包括一片第一卡瓦（25）及两片第二卡瓦（26），第一卡瓦（25）及两片第二卡瓦（26）沿中心管（5）的周向均布，且处于中心管（5）轴向的同一位置，第一卡瓦（25）及第二卡瓦（26）上均设置有弹簧片（7），所述第一卡瓦（25）的牙顶角α为90°，第一卡瓦（25）的支撑角β×γ为30°×60°；所述第二卡瓦（26）的牙顶角α为90°，第二卡瓦（26）的支撑角β×γ为45°×45°。

5.根据权利要求1所述的双管双卡瓦高压注水封隔器，其特征在于：所述的下卡瓦组（16）包括四片第三卡瓦（27）及弹簧片（7），四片第三卡瓦（27）沿中心管（5）的周向均匀分布，相互对称的两片第三卡瓦（27）与另外相互对称的两片第三卡瓦（27）之间的轴向尺寸相差8～12mm，所述的第三卡瓦（27）的牙顶角α为90°，第三卡瓦（27）的支撑角β×γ为60°×30°。

6.根据权利要求1所述的双管双卡瓦高压注水封隔器，其特征在于：所述的中间接头（10）与中心管（5）之间设置有密封总成（9），所述的密封总成（9）包括黄铜骨架（904），橡胶密封体（903），凹型骨架（902），胶圈（905）及密封补芯（901），所述的黄铜骨架（904）、橡胶密封体（903）及凹型骨架（902）硫化固定，胶圈（905）设置在凹型骨架（902）的凹槽内，密封补芯（901）设置在凹型骨架（902）之上。

7.根据权利要求1所述的双管双卡瓦高压注水封隔器，其特征在于：所述的下卡瓦组接头（17）外套有摩擦体（18），摩擦体（18）与下卡瓦组接头（17）外壁之间设置有摩擦压簧（19）。

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