CN203905887U - 一种可取式液压封隔器 - Google Patents

一种可取式液压封隔器 Download PDF

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管英柱
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本实用新型涉及一种可取式液压封隔器,属油气井井下作业工具领域。该封隔器包括上接头、下接头、内中心管、外中心管和缸套。内中心管的两端分别螺纹安装有上接头和下接头,外中心管上设置有缸套,缸套的一端通过连接套装有下胶筒座,缸套的另一端通过下活塞装有上锥体,上锥体19一侧装有下锥体。该封隔器可在扭矩不好传递的超深井或者斜井,水平井中使用;能够承受来自胶筒上方和下方的压力,卡瓦锁环在锁住卡瓦的锚定力的同时为锁环提供保障;即使在超深井中,管柱受力非常复杂的情况下,卡瓦的锚定效果及胶筒的坐封力都能持久有效。避免了常规封隔器使用时需要旋转操作,可有效防止松扣;并减少工具取出时对井筒的伤害。

Description

一种可取式液压封隔器
技术领域
本实用新型涉及一种可取式液压封隔器,属油气井井下作业工具领域。
背景技术
封隔器被广泛地用于油田分层注水、酸化、压裂、防砂、找窜和封窜等作业中,主要实现对油套管间环空的封隔作用。而常规机械封隔器由于结构原因,使用时带有旋转管柱作业,尤其不适用于扭矩不好传递的超深井或者斜井、水平井中。并且常规液压封隔器普遍承压能力较低,其压力一般在35MPa以下;可取式液压封隔器需要下入专用解封工具,管柱出井时由于压力不平衡,产生抽汲作用带出大量的井下液体,同时对井筒产生严重损伤,增加了施工程序和周期成本。
发明内容
本实用新型的目的在于:提供一种坐封方式由液压驱动、可承受较大的上下压力差,且直接上提油管即可解封,从而消除解封上提时的抽汲作用,减轻对井筒的损伤,进而提高作业安全性的可取式液压封隔器。
本实用新型的技术方案是:
一种可取式液压封隔器,包括上接头、下接头、内中心管、外中心管和缸套,其特征在于:内中心管上套装有外中心管,内中心管的两端分别螺纹安装有上接头和下接头;上接头一侧的内中心管上安装有上胶筒座,上胶筒座与外中心管螺纹连接;外中心管上设置有缸套,缸套的一端通过连接套装有下胶筒座,上胶筒座与下胶筒座之间的外中心管上装有中间胶筒,中间胶筒两侧分别装有左胶筒和右胶筒;缸套的另一端通过下活塞装有上锥体,上锥体一侧装有下锥体,下锥体通过剪切销钉C与内中心管连接固定,上锥体与下锥体之间通过沉头螺钉和卡瓦套装有卡瓦,下活塞一侧的缸套与外中心管之间安装有上活塞,上活塞与连接套螺纹连接;上活塞与缸套之间装有锁环,下活塞和上锥体与外中心管之间通过锁环弹簧安装有卡瓦锁环,下锥体的内表面设置有卡槽,下锥体与内中心管之间的外中心管端头设置有弹性爪,弹性爪通过卡槽与下锥体活动卡接,弹性爪与内中心管之间安装有解封环,解封环一侧的内中心管与外中心管之间安装有平衡活塞,平衡活塞通过紧定螺钉与外中心管连接;所述的外中心管上设置有打压孔,打压孔与内中心管连通。
所述的上活塞的上表面和缸套的下表面分别设置有棘齿,锁环的上下表面分别设置有锁环齿,锁环通过锁环齿与棘齿的配合分别与上活塞和缸套活动连接。
所述的卡瓦锁环下表面设置有锁环齿,与卡瓦锁环对应的外中心管上表面设置有棘齿,卡瓦锁环通过锁环齿与棘齿的配合与外中心管活动连接。
所述的连接套与下胶筒座螺纹连接;下胶筒座并通过剪切销钉A与外中心管连接固定。
所述的中间胶筒与左胶筒和右胶筒之间分别安装有隔环。
所述的下活塞分别与缸套和上锥体螺纹连接;下活塞并通过剪切销钉B与外中心管连接固定。
所述的卡瓦与外中心管之间设置有弹簧。
本实用新型的有益效果在于:
该可取式液压封隔器坐封方式简单,不需要提供扭矩,可在扭矩不好传递的超深井或者斜井,水平井中使用;能够承受来自胶筒上方和下方的压力,一口井可以连续使用多个,可以实现多级多层位同时施工;坐封时,锁环可锁住胶筒坐封力及卡瓦的锚定力;卡瓦锁环在锁住卡瓦的锚定力的同时为锁环提供保障;即使在超深井中,管柱受力非常复杂的情况下,卡瓦的锚定效果及胶筒的坐封力都能持久有效。解封时,上提管柱即可以解封,避免了常规封隔器使用时需要旋转操作,可有效防止松扣;并减少工具取出时对井筒的伤害。 
附图说明:
附图为本实用新型的结构示意图。
图中:1、弹性爪,2、上接头,3、内中心管,4、上胶筒座,5、外中心管,6、左胶筒,7、隔环,8、中间胶筒,9、下胶筒座,10、剪切销钉A,11、连接套,12、锁环,13、缸套,14、上活塞,15、剪切销钉B,16、下活塞,17、锁环弹簧,18、卡瓦锁环,19、上锥体,20、卡瓦套,21、卡瓦,22、弹簧,23、右胶筒,24、平衡活塞,25、沉头螺钉,26、下锥体,27、解封环,28、剪切销钉C,29、下接头,30、打压孔,31、条形孔,32、旁通孔。
具体实施方式
该可取式液压封隔器包括上接头2、下接头29、内中心管3、外中心管5和缸套13。内中心管3上套装有外中心管5,内中心管3的两端分别螺纹安装有上接头2和下接头29。上接头2一侧的内中心管3上安装有上胶筒座4,上胶筒座4与外中心管5螺纹连接。
外中心管5上设置有缸套13,缸套13的一端通过连接套11装有下胶筒座9。连接套11与下胶筒座9螺纹连接;下胶筒座9并通过剪切销钉A10与外中心管5连接固定。上胶筒座4与下胶筒座9之间的外中心管5上装有中间胶筒8,中间胶筒8两侧分别装有左胶筒6和右胶筒23;中间胶筒8与左胶筒6和右胶筒之间分别安装有隔环7。
缸套13的另一端通过下活塞16装有上锥体19,下活塞16分别与缸套13和上锥体19螺纹连接;下活塞16并通过剪切销钉B15与与外中心管5连接固定。上锥体19一侧装有下锥体26,下锥体26通过剪切销钉C28与内中心管3连接固定。
上锥体19与下锥体26之间通过沉头螺钉25和卡瓦套20装有卡瓦21,卡瓦21与外中心管5之间设置有弹簧22。
下活塞16一侧的缸套13与外中心管5之间安装有上活塞14,上活塞14与连接套11螺纹连接;上活塞14与缸套13之间装有锁环12,所述的上活塞14的上表面和缸套13的下表面分别设置有棘齿,锁环12的上下表面分别设置有锁环齿,锁环12通过锁环齿与棘齿的配合分别与上活塞14和缸套13活动连接。
下活塞16和上锥体19与外中心管5之间通过锁环弹簧17安装有卡瓦锁环18。卡瓦锁环18下表面设置有锁环齿,与卡瓦锁环18对应的外中心管5上表面设置有棘齿,卡瓦锁环18通过锁环齿与棘齿的配合与外中心管5活动连接;从而为卡瓦21锚定提供双重保障。
下锥体26的内表面设置有卡槽,下锥体26与内中心管3之间的外中心管5端头设置有弹性爪1,弹性爪1通过卡槽与下锥体26活动卡接,弹性爪1与内中心管3之间安装有解封环27,解封环27一侧的内中心管3与外中心管之间安装有平衡活塞24,平衡活塞24通过紧定螺钉与外中心管5连接;所述的外中心管5上设置有打压孔30,打压孔30与内中心管3连通。
该可取式液压封隔器的内中心管3与上接头2和下接头29以螺纹连接,从而构成整体式的中心管结构。
外中心管5的左端与上胶筒座4以螺纹形式连接,右端设置有弹性爪1,弹性爪1端头的凸台与下锥体26的卡槽嵌合,并依靠解封环27限制其运动,从而保证不会发生非预期的解封动作。
连接套11左端与下胶筒座9、右端与上活塞14以螺纹连接构成一个整体,在液压作用下上活塞14的力可以直接传递到下胶筒座9从而上挤压各胶筒。
卡瓦21为双向卡瓦,其齿向为左端齿形朝下,右端齿形朝上;卡瓦21为分片式,每片卡瓦与卡瓦套20之间装有有压缩弹簧,从而保证在入井或取出时,以及解封状态下,卡瓦21会收回到卡瓦套20内,避免卡瓦21异常伸出而导致提前坐封或遇阻。
缸套13与下活塞16、下锥体26以螺纹连接成一体,缸套13左端设置有单向棘齿,与锁环12的单向锁环齿螺纹旋合,工作过程中在液压力作用下构成一个运动体,从而将液压力传递到卡瓦21上,并使卡瓦21锚定在套管上。
该可取式液压封隔器工作过程中坐封时,首先将该封隔器下到预定位置,然后投球泵送,待球坐落到底部球座后,向油管持续施加液压力,达到设定的启动压力后,剪切销钉A10被剪断,此时坐封启动。持续加压,上活塞14、连接套11、下胶筒座9同时向上移动,从而压缩右胶筒23、中间胶筒8和左胶筒6;与此同时下活塞16向下移动,带动缸套13、锁环12一起运动,剪切销钉15B被剪断,使锁环12与上活塞14锁定,下活塞16后端会推动上锥体19向下移动,卡瓦21被下锥体撑开以咬住套管,锁环弹簧17,卡瓦锁环18在下活塞16的作用下沿着外中心管5向下移动,卡瓦锁环18的单向锁环齿与外中心管5上的单向棘齿相互锁死。由于该可取式液压封隔器的锁环12为主锁环,其结构为单向齿形,当坐封完成后卸掉坐封力,其与上活塞14上的单向棘齿配合仍能持久保持坐封力,并保证密封和锚定效果。卡瓦锁环18在保证卡瓦21锚定力锁定的同时为各胶筒坐封力提供安全保障,使该封隔器在超深井、井底压力很高的井中使用时,仍能有效保持坐封力,使卡瓦锚定和胶筒坐封持久有效。同时也由于卡瓦21为双向齿,且分为四片,每片与卡瓦套20之间有弹簧支撑,正常情况下卡瓦21被弹簧撑住,处于收缩状态,不会产生遇阻和提前坐封的危害;只有在液压力推动上锥体19的时候,卡瓦才会压缩弹簧,被挤出来锚定套管。到达预定坐封力后,卡瓦锚定及胶筒坐封等动作完成。
当施工完成后,实施解封动作时,直接上提油管。通过上接头2作用在内中心管3上,到达一定拉力时,剪切销钉C 28被剪断,此时内中心管3上的旁通孔32露出,平衡油管和套管间的压力,减少管串在上提时的抽汲作用对井筒的损伤,同时使解封操作更有效。与此同时;解封环27被内中心管3带动向前移动,使外中心管5后端的弹性结构解除限制,弹性结构在上提力的作用下,从下锥体26的卡槽内缩回,外中心管5和上胶筒座4在各胶筒自身的回弹力作用下向上运动,个胶筒缩回。此时需要停留30分钟左右,使个胶筒充分缩回,以待压力充分平衡,利于后续操作。
卡瓦套20依靠其两端的条形孔31,与上锥体19、下锥体26可产生相对的位移。当坐封时,上锥体19、下锥体26上的沉头螺钉25在卡瓦套20的条形孔31内运动,使卡瓦21在锚定时不受阻;解封时,当上锥体19被下活塞16带动向前移动时,到达一定距离后,沉头螺钉25会带动卡瓦套20一起运动,继续上提到一定行程后,卡瓦套20带动下锥体26一起向上,从而起出井口。

Claims (7)

1.一种可取式液压封隔器,包括上接头(2)、下接头(29)、内中心管(3)、外中心管(5)和缸套(13),其特征在于:内中心管(3)上套装有外中心管(5),内中心管(3)的两端分别螺纹安装有上接头(2)和下接头(29);上接头(2)一侧的内中心管(3)上安装有上胶筒座(4),上胶筒座(4)与外中心管(5)螺纹连接;外中心管(5)上设置有缸套(13),缸套(13)的一端通过连接套(11)装有下胶筒座(9),上胶筒座(4)与下胶筒座(9)之间的外中心管(5)上装有中间胶筒(8),中间胶筒(8)两侧分别装有左胶筒(6)和右胶筒(23);缸套(13)的另一端通过下活塞(16)装有上锥体(19),上锥体(19)一侧装有下锥体(26),下锥体(26)通过剪切销钉C(28)与内中心管(3)连接固定,上锥体(19)与下锥体(26)之间通过沉头螺钉(25)和卡瓦套(20)装有卡瓦(21),下活塞(16)一侧的缸套(13)与外中心管(5)之间安装有上活塞(14),上活塞(14)与连接套(11)螺纹连接;上活塞(14)与缸套(13)之间装有锁环(12),下活塞(16)和上锥体(19)与外中心管(5)之间通过锁环弹簧(17)安装有卡瓦锁环(18),下锥体(26)的内表面设置有卡槽,下锥体(26)与内中心管(3)之间的外中心管(5)端头设置有弹性爪(1),弹性爪(1)通过卡槽与下锥体(26)活动卡接,弹性爪(1)与内中心管(3)之间安装有解封环(27),解封环(27)一侧的内中心管(3)与外中心管(5)之间安装有平衡活塞(24),平衡活塞(24)通过紧定螺钉与外中心管(5)连接;所述的外中心管(5)上设置有打压孔(30),打压孔(30)与内中心管(3)连通。
2.根据权利要求1所述的一种可取式液压封隔器,其特征在于:所述的上活塞(14)的上表面和缸套(13)的下表面分别设置有棘齿,锁环(12)的上下表面分别设置有锁环齿,锁环(12)通过锁环齿与棘齿的配合分别与上活塞(14)和缸套(13)活动连接。
3.根据权利要求1所述的一种可取式液压封隔器,其特征在于:所述的卡瓦锁环(18)下表面设置有锁环齿,与卡瓦锁环(18)对应的外中心管(5)上表面设置有棘齿,卡瓦锁环(18)通过锁环齿与棘齿的配合与外中心管(5)活动连接。
4.根据权利要求1所述的一种可取式液压封隔器,其特征在于:所述的连接套(11)与下胶筒座(9)螺纹连接;下胶筒座(9)并通过剪切销钉A(10)与外中心管(5)连接固定。
5.根据权利要求1所述的一种可取式液压封隔器,其特征在于:所述的中间胶筒(8)与左胶筒(6)和右胶筒(23)之间分别安装有隔环(7)。
6.根据权利要求1所述的一种可取式液压封隔器,其特征在于:所述的下活塞(6)分别与缸套(13)和上锥体(19)螺纹连接;下活塞(16)并通过剪切销钉B(15)与外中心管(5)连接固定。
7.根据权利要求1所述的一种可取式液压封隔器,其特征在于:所述的卡瓦(21)与外中心管(5)之间设置有弹簧(22)。
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