CN203796215U - 封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种封隔器。该封隔器包括柱状主体和封堵机构，封堵机构包括依次套设在主体上的第一环形压块和封堵件，封堵机构还包括：第一隔环，套设在主体上，且位于第一环形压块和封堵件之间；第一环形压块包括多段弧形段，各弧形段的外周均设置有沿周向延伸的凹槽，多个凹槽共同形成环形凹槽，环形凹槽内设有弹性定位件。根据本实用新型的封隔器，能够延长封隔器在酸性腐蚀环境下的坐封时间，实现封隔器的长期坐封。

Description

封隔器

技术领域

本实用新型涉及钻井设备领域，更具体地，涉及一种封隔器。

背景技术

目前，为了满足对生产井内不同油层的石油的抽采、地层隔离、监测等要求，封隔器有时需要在CO₂与咸水的混合物的条件下实现长期封堵，在封堵期间对监测层位进行全面的监测，包括温度、压力、酸碱性等关键参数的监测，此时就需要向井内下光缆、电缆等管线。封隔器作为封堵元件，必须预留穿越通道。现有的封隔器，虽然解决了电缆等管线穿越的问题，但其连接方式和防腐性能并不能满足井下长期CO₂腐蚀的环境封存的目标，由于超临界CO₂对电缆等穿越管线具有腐蚀作用，减短了封隔器的坐封时间。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种封隔器，以解决现有技术的封隔器不能长期在超临界CO₂腐蚀环境下坐封的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种封隔器，该封隔器包括柱状主体和封堵机构，封堵机构包括依次套设在主体上的第一环形压块和封堵件，封堵机构还包括：第一隔环，套设在主体上，且位于第一环形压块和封堵件之间；第一环形压块包括多段弧形段，各弧形段的外周均设置有沿周向延伸的凹槽，多个凹槽共同形成环形凹槽，环形凹槽内设有弹性定位件。

进一步地，封堵机构还包括：第二环形压块，套设在主体上，且位于封堵件的远离第一环形压块的一端；第二隔环，套设在主体上，且位于第二环形压块和封堵件之间，且第二隔环的结构与第一隔环的结构一致。

进一步地，弧形段的段数在4至10段的范围内。

进一步地，封隔器还包括：液压缸，固定设置在主体上，用于推动第一环形压块对第一隔环施加力的作用；卡瓦机构，设置在主体的靠近液压缸的一端，用于将封隔器固定在井下套管内；水力锚，固定设置在主体的靠近第二环形压块的一端，与卡瓦机构一起将封隔器固定在套管内。

进一步地，封堵件为胶筒。

进一步地，主体的轴向开设有油管通道和穿越通道，且油管通道的两端均设置有油管接头，穿越通道的两端均设置有卡套接头。

进一步地，主体的远离第一环形压块的一端设置有定向机构。

进一步地，第一环形压块具有第一楔形面，第一隔环具有与第一楔形面相适配的第二楔形面，第二环形压块具有第三楔形面，第二隔环具有与第三楔形面相适配的第四楔形面。

应用本实用新型的技术方案，封隔器包括柱状主体和封堵机构，封堵机构包括依次套设在主体上的第一环形压块和封堵件，封堵机构还包括：第一隔环，套设在主体上，且位于第一环形压块和封堵件之间；第一环形压块包括多段弧形段，各弧形段的外周均设置有沿周向延伸的凹槽，多个凹槽共同形成环形凹槽，环形凹槽内设有弹性定位件。使用本实施的封隔器的过程中，封堵件被第一环形压块压缩变形并与套管的内壁接触而实现坐封功能。第一环形压块挤压封堵件的过程中，使第一隔环的多个弧形段沿着主体轴向运动的同时其自身半径也增大，从而减小了第一隔环与套管之间的间隙。该间隙会影响胶筒的工作时间，间隙越小胶筒坐封时受到地层压力产生的剪切力越小，同时长期处于腐蚀环境下的流变变形也越小，从而延长了封隔器在腐蚀环境下的坐封时间，实现封隔器的长期坐封，延长整个封隔器的使用寿命。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本实用新型中的封隔器的局部剖视图；

图2示意性示出了本实用新型的封隔器的俯视图；

图3示意性示出了图1中的局部放大图M；

图4示意性示出了本实用新型的封隔器的第一或第二隔环收缩时的剖面图；

图5示意性示出了本实用新型的封隔器的第一或第二隔环张开时的剖面图；

图6示意性示出了本实用新型的第一或第二隔环的剖面图；以及

图7示意性示出了图1中的局部放大图N。

附图标记说明：

1、油管接头；2、主体；3、水力锚；4、油管通道；5、液压缸；6、封堵机构；61、第一环形压块；62、第一隔环；621、弧形段；6211、凹槽；622、弹性定位件；63、胶筒；64、第二隔环；65、第二环形压块；7、卡瓦机构；8、定向机构；9、穿越通道；10、卡套接头；101、连接体；102、契形压块；103、圆形压块；104、螺母；11、套管。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

结合图1至图7所示，根据本实用新型的实施例，封隔器是一种通过挤压封隔器上的封堵机构6中的封堵件，即胶筒63，使胶筒63与井下套管11内壁接触从而实现井底坐封的密封元件，需要说明的是，本实施例中的封堵件为胶筒63，在本实用新型的其他实施例中，封堵件还可以是其他能够压缩变形的结构。具体来说，封隔器包括柱状主体2和封堵机构6，该封堵机构6包括依次套设在主体2上的第一环形压块61、第一隔环62以及胶筒63，第一隔环62位于第一环形压块61和胶筒63之间，第一隔环62包括多段弧形段621，各弧形段621的外周均设置沿周向延伸的凹槽6211，多个凹槽6211共同形成环形凹槽，环形凹槽内设有弹性定位件622，使用本实施的封隔器的过程中，胶筒63被第一环形压块61压缩变形并与套管11的内壁接触而实现坐封功能。第一环形压块61挤压胶筒63的过程中，使第一隔环62的多个弧形段621沿着主体2轴向运动的同时其自身半径也增大，从而减小了第一隔环62与套管11之间的间隙。该间隙会影响胶筒63的工作时间，间隙越小胶筒63坐封时受到地层压力产生的剪切力越小，同时长期处于超临界CO₂腐蚀环境下的流变变形也越小。

优选地，为了能有效地减小第一隔环62和套管11之间的间隙，当第一隔环62处于收缩状态时，弧形段621外圆半径与套管11相同，当第一隔环62处于扩张状态时，弧形段621内圆半径与封隔器主体2半径相同。

封隔器还包括第二环形压块65和第二隔环64，其中，第二环形压块65套设在主体2上，且位于胶筒63的远离第一环形压块61的一端；第二隔环64同样套设在主体2上，且位于第二环形压块65和胶筒63之间。也就是说，第一环形压块61和第二环形压块65分别设置在胶筒63的两端。封隔器工作时，第一环形压块61从胶筒63的一端对胶筒63施加力的作用，从而将胶筒63轴向压缩，使得胶筒63径向变粗，变粗后的胶筒63与井下套管11的内壁面接触，实现对套管11内腔的封隔作用。

优选地，第二隔环64的结构与第一隔环62一致，均包括多段弧形段621，各弧形段621的外周均设置沿周向延伸的凹槽6211，多个凹槽6211形成环形凹槽，环形凹槽内设有弹性定位件622，如图3和图4所示。更优选地，第一环形压块61具有第一楔形面，第一隔环62具有与第一环形压块61的第一楔形面相适配的第二楔形面；第二环形压块65具有第三楔形面，第二隔环64具有与第三楔形面相适配的第四楔形面。

在上述的结构中，当设置在胶筒63两端的第一环形压块61和第二环形压块65挤压胶筒63的时候，实质上是先对第一隔环62施加力的作用，第二环形压块65固定在主体2上。在这个过程中，由于第一隔环62与第一环形压块61之间、第二隔环64与第二环形压块65之间均通过楔形面接触，具体参见图3所示，因此，在第一环形压块61对第一隔环62、第二环形压块65对第二隔环64施加力的过程中，第一隔环62和第二隔环64均会在其径向上张开，此时，隔环与套管11的内壁之间的间隙变得很小，减小了胶筒63承受的剪切力以及胶筒63长期受到腐蚀而造成的流变变形量，延长胶筒63的密封时间，实现在CO₂腐蚀环境下的长期坐封。

优选地，弧形段621设置为若干段，例如为4至10段，这样不仅可以保证第一隔环62和第二隔环64在受力过程中能够很好地沿其径向张开，而且在弹性定位件622的作用下顺利实现第一隔环62和第二隔环64的回位。

根据本实施例，封隔器还包括液压缸5、卡瓦机构7以及水力锚3，其中，液压缸5固定设置在主体2上，用于推动第一环形压块61对第一隔环62施加力的作用；卡瓦机构7设置在主体2的靠近液压缸5的一端，用于将封隔器固定在井下套管11内；水力锚3固定设置在主体2的靠近第二环形压块65的一端，与卡瓦机构7一起将封隔器固定在套管11的内壁上，即采用水力锚3和卡瓦机构7的双重锚固作用，使得坐封后封隔器不易出现位移，增强复杂条件下的锚固效果，避免位移造成封隔器附带元件损伤。

在本实施例中，主体2的轴向设置有油管通道4和穿越通道9，其中，油管通道4的两端设置有油管接头1；穿越通道9的两端均设置有卡套接头10，实现对穿越通道9的密封，该卡套接头10与穿越通道9之间通过NTP螺纹连接，操作简便，密封性能好，特别是在CO₂腐蚀环境下能保持较好的密封效果。安装时为了进一步保证密封的可靠性，可向穿越通道9内填充硅胶等大粘度材料。

封隔器的主体2的远离第一环形压块61的一端还设置有定向机构8，在将封隔器安装在井下套管11内的过程中起到定向作用。

根据上述的描述，具体说明封隔器的工作过程如下：

实际应用时，首先将光缆穿过卡套接头10的各个零部件，再穿越通道9，然后从封隔器另一端面顺序穿出。其中卡套接头10零部件主要包括连接体101、契形压块102、圆形压块103和螺母104，其结构见图7所示。通过螺母104的拧紧压力给圆形压块103提供压力，圆形压块103将压力均匀的传递给契形压块102，使得契形压块能平稳的贴紧穿越的电缆线，加上预紧力的作用，实现对穿越通道的完全密封。这种密封形式是通过金属之间的预紧力来实现密封，提高了密封的可操作性和可靠性，对于CO₂腐蚀环境下能保持较长的密封效果。

安装时，将各接头拧紧来确保各部分密封的可靠，将封隔器下入井内，下井时通过定向机构8实现正确导向。当封隔器下至设计位置时，液压缸5工作，使水力锚3和卡瓦机构7锚定于井下套管11的内壁上。同时，液压缸5推动第一环形压块61下行，使第一隔环的半径增大并压缩胶筒，同时第二隔环的半径在胶筒传递的作用里下半径也增大。在两个隔环的同时作用下致使胶筒压缩变形，胶筒与套管11的内壁紧密接触，达到封闭效果.此时封隔器处于坐封状态，可以正常工作。若要解封，只需上提主体2即可。

本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：采用水力锚和卡瓦机构的双重锚固作用，使得坐封后封隔器不易出现位移，提供良好的密封环境；光缆、电缆等经由穿越通道穿越封隔器，在不改变封隔器功能的情况下，在坐封的前提下实现管线穿越的功能；胶筒与压块之间采用隔环膨胀的方式，降低隔环与套管之间的间距，减小了胶筒承受的剪切力和胶筒长期流变变形量，提高了胶桶的密封性能，实现在CO₂腐蚀环境下的长期坐封。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种封隔器，包括柱状主体（2）和封堵机构（6），所述封堵机构（6）包括依次套设在所述主体（2）上的第一环形压块（61）和封堵件，其特征在于，所述封堵机构（6）还包括：

第一隔环（62），套设在所述主体（2）上，且位于所述第一环形压块（61）和所述封堵件之间；

所述第一环形压块（61）包括多段弧形段（621），各所述弧形段（621）的外周均设置有沿周向延伸的凹槽（6211），多个所述凹槽（6211）共同形成环形凹槽，所述环形凹槽内设有弹性定位件（622）。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述封堵机构（6）还包括：

第二环形压块（65），套设在所述主体（2）上，且位于所述封堵件的远离所述第一环形压块（61）的一端；

第二隔环（64），套设在所述主体（2）上，且位于所述第二环形压块（65）和所述封堵件之间，且所述第二隔环（64）的结构与所述第一隔环（62）的结构一致。

3.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述弧形段（621）的段数在4至10段的范围内。

4.根据权利要求2所述的封隔器，其特征在于，所述封隔器还包括：

液压缸（5），固定设置在所述主体（2）上，用于推动所述第一环形压块（61）对所述第一隔环（62）施加力的作用；

卡瓦机构（7），设置在所述主体（2）的靠近所述液压缸（5）的一端，用于将所述封隔器固定在井下套管（11）内；

水力锚（3），固定设置在所述主体（2）的靠近所述第二环形压块（65）的一端，与所述卡瓦机构（7）一起将所述封隔器固定在所述套管（11）内。

5.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述封堵件为胶筒（63）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的封隔器，其特征在于，所述主体（2）的轴向开设有油管通道（4）和穿越通道（9），且所述油管通道（4）的两端均设置有油管接头（1），所述穿越通道（9）的两端均设置有卡套接头（10）。

7.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述主体（2）的远离所述第一环形压块（61）的一端设置有定向机构（8）。

8.根据权利要求2所述的封隔器，其特征在于，所述第一环形压块（61）具有第一楔形面，所述第一隔环（62）具有与所述第一楔形面相适配的第二楔形面，所述第二环形压块（65）具有第三楔形面，所述第二隔环（64）具有与所述第三楔形面相适配的第四楔形面。