CN204040995U - 压缩式封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压缩式封隔器，包括中心管，以及套设在中心管上的解封机构、锁紧机构、密封机构和坐封机构，其中，锁紧机构包括滑套、分瓣爪及锁套部，所述滑套及所述分瓣爪由上至下依次滑动套设于所述中心管上，所述锁套部套设在所述滑套及所述分瓣爪的外侧，所述锁套部的内壁形成有凹环部，所述凹环部内嵌设有锁紧环，在所述分瓣爪沿所述中心管上行时，其上端的卡爪能与所述锁紧环相锁合。本实用新型能够解决现有技术的问题，实现小井眼井的分层注水。

Description

压缩式封隔器

技术领域

本实用新型涉及油田采油工程分层注水技术领域，特别是一种适用于小井眼注水井分层注水的压缩式封隔器。 

背景技术

目前，业内较为普遍认可的概念，是把4″、5″套管定义为小井眼。小井眼注水井节省钻井费用，占用耕地少，排放废气、废料少，噪音小，有利于环境保护，并且小井眼注水井的钻井设备轻便，机动性能好，特别适合边远山区和复杂地面条件的油气田。所以，小井眼注水井将是油田的勘探开发今后发展的主流。 

然而，小井眼注水井受套管尺寸的限制，主要采用笼统注水技术，随着注水后时间的推移，该类油水井层间矛盾日益突出，注入水单层突进严重，影响注水效果，部分对应油井甚至水淹关井。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种压缩式封隔器，能够解决现有技术的问题，实现小井眼井的分层注水，作业施工简便可靠。 

为了达到上述目的，本实用新型提出了一种压缩式封隔器，所述压缩式封隔器包括： 

中心管，其上端通过外螺纹连接有上接头； 

解封机构，其设有解封外套，所述解封外套套设在所述中心管上，其上端通过内螺纹与所述上接头相螺接； 

锁紧机构，包括滑套、分瓣爪及锁套部，所述滑套及所述分瓣爪由上至下依次滑动套设于所述中心管上，所述锁套部套设在所述滑套及所述分瓣爪的外侧，其上端通过解封钉与所述解封外套的下端相连接，所述锁套部的内壁形成有凹环部，所述凹环部内嵌设有锁紧环； 

密封机构，包括滑动套设在所述中心管上的滑动座，所述滑动座的上端与所述分瓣爪下端的卡盘连接，其外侧套设有密封部，所述密封部的上端与所述锁套部的下端相密贴； 

坐封机构，能移动地套设在所述中心管上，所述坐封机构的上端与所述滑动座的下端连接，所述中心管的侧壁对应于所述坐封机构设有坐封孔； 

其中，所述滑套下端的外侧面设有能撑开所述锁紧环的解封凸缘，所述中心管的外侧面另凸设有卡位凸缘，所述卡位凸缘相邻于所述解封凸缘的下侧，且所述解封凸缘上沿径向形成有第一通槽，所述卡位凸缘上沿径向形成有第二通槽，在所述分瓣爪沿所述中心管上行时，其上端的卡爪能对应穿设于所述第一通槽和所述第二通槽并与所述锁紧环相锁合。 

优选地，所述卡爪上端的外侧面设有锁牙，所述锁紧环为开口环且内侧面上设有牙槽，所述卡爪的锁牙能与所述锁紧环的牙槽锁合。 

优选地，所述锁套部包括锁紧外套和连接体，所述连接体密贴套设在所述滑套外侧，其上端嵌设在所述解封外套中，并通过所述解封钉与所述解封外套密封连接，所述锁紧外套的上端通过内螺纹与所述连接体的下端连接，其中部的内壁上径向向内凸伸形成限位凸棱，所述连接体和所述限位凸棱之间形成所述凹环部。 

优选地，所述锁紧环的下端面形成为倒角，所述解封凸缘的上端面形成与所述锁紧环的下端面相匹配的倒角。 

优选地，所述坐封机构包括有移动活塞、固定活塞及液缸外套，所述移动活塞及所述固定活塞由上至下间隔套设在所述中心管上，所述移动活塞的上端通过内螺纹连接所述滑动座的下端，其上端面对应与所述密封部的下端相接触，所述液缸外套套设在所述移动活塞及所述固定活塞的外侧，其上端与所述移动活塞的外侧面相螺接，所述固定活塞的上端与所述中心管螺接固定，其外侧面与所述液缸外套的内侧面相密封接触，所述固定活塞的上端面与所述移动活塞的下端面之间形成环空，所述环空与所述坐封孔对应联通。 

优选地，所述坐封机构进一步设有第二移动活塞、第二固定活塞及第二液缸外套，所述第二移动活塞及所述第二固定活塞依次套设在所述固定活塞上，且所述第二固定活塞与所述固定活塞螺接固定，所述第二液缸外套则密贴套设在所述第二移动活塞及所述第二固定活塞的外侧，其上端螺接于所述第二移动活塞的外侧壁，其下端与所述 第二固定活塞的外侧面通过坐封钉连接固定，其中，所述第二固定活塞的上端面与所述第二移动活塞的下端面之间形成第二环空，所述固定活塞的侧壁上设有与所述第二环空相联通的侧流孔。 

优选地，所述解封机构进一步包括有弹簧及解封活塞，所述弹簧及所述解封活塞由上至下能移动地套设在所述中心管上，并位于所述解封外套与所述中心管之间形成的空腔内，所述弹簧的两端对应与所述上接头的下端面及所述解封活塞的上端面相接触，所述解封活塞的内侧面、外侧面对应与所述中心管的外侧面及所述解封外套的内侧面相密贴，其下端通过内螺纹与所述滑套的上端相连接，其中，所述解封外套的侧壁上对应形成有解封孔，所述解封孔相邻于所述解封活塞的下侧，其与所述空腔相联通。 

优选地，所述滑套的侧壁上设有与所述空腔相联通的内反洗孔，所述内反洗孔相邻于所述解封活塞的下侧；所述中心管的侧壁上另设有与所述空腔相联通的反洗孔，所述反洗孔相邻于所述解封活塞的上侧。 

优选地，所述解封活塞的下端沿径向延伸形成有环耳，所述环耳通过内螺纹与所述滑套的上端相连接。 

优选地，所述密封部包括多个挡环和多个胶筒，各所述挡环与各所述胶筒交替套设在所述滑动座上。 

通过以上结构，本实用新型的压缩式封隔器跟现有技术相比，具有以下有益效果： 

(1)本实用新型无卡瓦支撑，结构简单，适用于小井眼井的注水，坐封过程中，锁紧机构的分瓣爪与锁紧环的机械配合可以在卸掉油管内的压力后使本封隔器坐封仍能保持坐封压力，从而使本实用新型能够具有较高的密封承压； 

(2)本实用新型的解封方式有两种，一种是通过向中心管和油套环空内加压注水，另一种是通过上提上接头，在实际操作中，可根据需求选择较为合适的解封方式； 

(3)向中心管内加压注水，即可实现坐封，通过向中心管和油套环空内加压注水即可实现解封，因此本实用新型在使用时可实现反复坐封和解封，且操作简便可靠； 

(4)本实用新型的密封机构采用压缩式胶筒，在相邻的两胶筒之间设置了挡环，可以有效防止胶筒坐封后的流动变形，从而提高了胶筒的密封性能，确保了本封隔器坐封状态时的高密封性； 

(5)本实用新型的坐封机构采用两个液压缸，在注水坐封过程中，在坐封时使 用较小的启动压力即可实现坐封，使得坐封更为容易，有效提高了坐封的成功率； 

(6)本实用新型的洗井通道为中心管的内腔，洗井空间较大，可通畅、彻底的对套管和油管进行洗井作业，确保洗井效果，保证封隔效果；可以减小本实用新型最大外径的尺寸，使其适用于小井眼注水井，从而实现小井眼井的分层注水。 

附图说明

图1是本实用新型的压缩式封隔器的结构示意图； 

图2是图1中A-A处截面示意图； 

图3是图1中B-B处截面示意图； 

图4是本实用新型的分瓣爪的结构示意图； 

图5是本实用新型的锁紧环的开口环结构； 

图6是本实用新型的锁紧环的结构示意图； 

图7是图6的C区域的局部放大图。 

附图标记说明： 

101  中心管       1012 反洗孔       1013 卡位凸缘 

1014 第二通槽     1015 坐封孔       102  上接头 

2    解封机构     201  弹簧         202  解封活塞 

203  解封钉       204  解封外套     2042 解封孔 

3    锁紧机构     301  滑套         3012 内反洗孔 

3013 解封凸缘     3014 第一通槽     302  分瓣爪 

3021 卡盘         3022 卡爪         3023 锁牙 

303  锁紧环       3033 牙槽         304  锁紧外套 

3041 限位凸棱     305  连接体       306  凹环部 

4    密封机构     401  挡环         402  胶筒 

403  滑动座 

5    坐封机构     511  移动活塞     521  固定活塞 

5212 侧流孔       531  液缸外套     512  第二移动活塞 

522  第二固定活塞 532  第二液缸外套 503  坐封钉 

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。 

如图1所示，本实用新型提出了一种压缩式封隔器，包括： 

中心管101，其上端通过外螺纹连接有上接头102； 

解封机构2，其设有解封外套204，解封外套204套设在中心管101上，其上端通过内螺纹与上接头102相螺接； 

锁紧机构3，包括滑套301、分瓣爪302及锁套部，滑套301及分瓣爪302由上至下依次滑动套设于中心管101上，所述锁套部套设在滑套301及分瓣爪302的外侧，其上端通过解封钉203与解封外套204的下端相连接，所述锁套部的内壁形成有凹环部306，凹环部306内嵌设有锁紧环303； 

密封机构4，包括滑动套设在中心管101上的滑动座403，滑动座403的上端与分瓣爪302下端的卡盘3021连接，其外侧套设有密封部，所述密封部的上端与所述锁套部的下端相密贴； 

坐封机构5，能移动地套设在中心管101上，坐封机构5的上端与滑动座403的下端连接，中心管101的侧壁对应于坐封机构5设有坐封孔1015； 

其中，如图2及图3所示，滑套301下端的外侧面设有能撑开锁紧环303的解封凸缘3013，中心管101的外侧面另凸设有卡位凸缘1013，卡位凸缘1013相邻于解封凸缘3013的下侧，且解封凸缘3013上沿径向形成第一通槽3014，卡位凸缘1013上沿径向形成有第二通槽1014，在分瓣爪302沿中心管101上行时，其上端的卡爪3022能对应穿设于第一通槽3014和第二通槽1014并与锁紧环303相锁合。第一通槽3014和第二通槽1014的数量由分瓣爪302的卡爪3022的数量决定。 

由上述可知，本实用新型已经不再使用卡瓦进行支撑，结构相对比较简单，在坐封过程中，锁紧机构3的分瓣爪302与锁紧环303能够相互锁合形成机械配合，在所述密封部密封油管和套管之间的环空后，卸掉油管内的压力后，由于分瓣爪302与锁紧环303之间形成的机械力，使得本封隔器坐封仍能保持坐封压力，从而保证了本实用新型能够具有较高的密封承压。 

另外，上接头102与解封外套204之间的至少一侧的接触壁面上可以开设密封槽，在所述密封槽内设置有密封圈。 

如图4至图7所示，分瓣爪302与锁紧环303之间具体的锁合方式是，在卡爪3022上端的外侧面设有锁牙3023，锁紧环303为开口环且内侧面上设有牙槽3033，卡爪3022的锁牙3023能与锁紧环303的牙槽3033锁合。 

在一个可行的技术方案中，所述锁套部包括锁紧外套304和连接体305，连接体305密贴套设在滑套301外侧，其上端嵌设在解封外套204中，并通过解封钉203与解封外套204密封连接，锁紧外套304的上端通过内螺纹与连接体305的下端连接，其中部的内壁上径向向内凸伸形成限位凸棱3041，连接体305和限位凸棱3041之间形成凹环部306。锁紧环303的下端面形成为倒角，解封凸缘3013的上端面形成与锁紧环303的下端面相匹配的倒角。 

坐封机构5包括有移动活塞511、固定活塞521及液缸外套531，移动活塞511及固定活塞521由上至下间隔套设在中心管101上，移动活塞511的上端通过内螺纹连接滑动座403的下端，其上端面对应与所述密封部的下端相接触，液缸外套531套设在移动活塞511及固定活塞521的外侧，其上端与移动活塞511的外侧面相螺接，固定活塞521的上端与中心管101螺接固定，其外侧面与液缸外套531的内侧面相密封接触，固定活塞521的上端面与移动活塞511的下端面之间形成环空501，环空501与坐封孔1015对应联通。 

在一个可行的技术方案中，坐封机构5进一步设有第二移动活塞512、第二固定活塞522及第二液缸外套532，第二移动活塞512及第二固定活塞522依次套设在固定活塞521上，且第二固定活塞522与固定活塞521螺接固定，第二液缸外套532则密贴套设在第二移动活塞512及第二固定活塞522的外侧，其上端螺接于第二移动活塞512的外侧壁，其下端与第二固定活塞522的外侧面通过坐封钉503连接固定，其中，第二固定活塞522的上端面与第二移动活塞512的下端面之间形成第二环空502，固定活塞521的侧壁上设有与第二环空502相联通的侧流孔5212。采用两个液压缸的结构，在注水坐封过程中，在坐封时使用较小的启动压力即可实现坐封，使得坐封更为容易，有效提高了坐封的成功率 

另外，在移动活塞511与中心管101之间、移动活塞511与液缸外套531之间、固定活塞521与中心管101之间、第二移动活塞512与第二液缸外套532之间的至少一侧的接触壁面上可以开设密封槽，在所述密封槽内设置密封圈。 

同样，在固定活塞521与液缸外套531之间、第二移动活塞512与固定活塞521 之间、第二液缸外套532和第二固定活塞522之间的至少一侧的接触壁面上也可以开设密封槽，在所述密封槽内设置密封圈。 

解封机构2进一步包括有弹簧201及解封活塞202，弹簧201及解封活塞202由上至下能移动地套设在中心管101上，并位于解封外套204与中心管101之间形成的空腔内，弹簧201的两端对应与上接头102的下端面及解封活塞202的上端面相接触，解封活塞202的内侧面、外侧面对应与中心管101的外侧面及解封外套204的内侧面相密贴，其下端通过内螺纹与滑套301的上端相连接，其中，解封外套204的侧壁上对应形成有解封孔2042，解封孔2042相邻于解封活塞202的下侧，其与所述空腔相联通。 

具体的是，在滑套301的侧壁上设有与所述空腔相联通的内反洗孔3012，内反洗孔3012相邻于解封活塞202的下侧；中心管101的侧壁上另设有与所述空腔相联通的反洗孔1012，反洗孔1012相邻于解封活塞202的上侧。解封活塞202的下端沿径向延伸形成有环耳，所述环耳通过内螺纹与滑套301的上端相连接。 

同样的，解封活塞202的内侧面和外侧面分别与中心管101、解封外套304之间的至少一侧的接触壁面上可以开设密封槽，在所述密封槽内设置密封圈。 

所述密封部包括多个挡环和多个胶筒，各所述挡环与所述各胶筒交替套设在滑动座403上。如图1所示，所述密封部的最上端为挡环401，最下端为胶筒402。这种在相邻的两所述胶筒之间设置所述挡环，可以有效防止所述胶筒坐封后的流动变形，从而提高了胶筒的密封性能，确保了本封隔器坐封状态时的高密封性。 

下面举例说明本实用新型封隔器的坐封、洗井、解封的过程。 

坐封时，将本实用新型的压缩式封隔器下到预设位置，然后向中心管101内打压注水，水先后通过固定活塞521下端的侧流孔5212和中心管101下端的坐封孔1015进入环空502和环空501，并依次推动第二移动活塞512和移动活塞511分别沿固定活塞521和中心管101上行，坐封钉503被剪断，滑动座403受到移动活塞511向上的推动力上行，挡环401和胶筒402分别受到锁紧外套304和移动活塞511的顶抵力，所有的胶筒膨胀密封油管和套管之间的环空；与此同时，分瓣爪302随着滑动座403的上行，穿过卡位凸缘1013和解封凸缘3013上的所述通槽，与锁紧环303锁合。此时，停止向中心管101内注水打压，由于分瓣爪302和锁紧环303之间的机械配合，向密封机构4提供了足够的支撑力，液腔内能够保持坐封的压力，本实用新型的封隔 器依旧处于坐封状态。 

解封时，可以采用两种方式。第一种是通过上提上接头。上接头带动中心管101及解封外套204上行，解封钉203被剪断，滑套301被中心管101带动上行并撑开锁紧环302，锁紧机构3解锁，密封机构4失去支撑力实现解封。 

第二种是向油管、套管之间的环空注水打压。水通过解封孔2042进入解封外套204与中心管101之间的空腔，推动解封活塞202上行压缩弹簧201，滑套301被中心管101带动上行并撑开锁紧环302，锁紧机构3解锁，密封机构4失去支撑力实现解封。在此过程中，当解封活塞202压缩弹簧201至一定位置时，水经过内反洗孔3012、反洗孔1012进入中心管101内腔时，开始洗井。 

本实用新型的上述两种解封方式，操作都较为方便，在实际操作中，可根据需求选择较为合适的解封方式； 

另外，本实用新型的压缩式封隔器，向中心管内加压注水，即可实现坐封，通过向中心管和油套环空内加压注水即可实现解封，实现了反复坐封和解封； 

本实用新型的洗井通道为中心管101的内腔，中心管101的最小内腔可以为40毫米，洗井空间较大，可通畅、彻底的对套管和油管进行洗井作业，确保洗井效果，保证封隔效果。在上述具体实施例中，压缩式封隔器的最大外径为80毫米，能够承受的上下压差为30MPa，适用于小井眼注水井的注水，实现小井眼井的分层注水。 

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所应当地涵盖了与本案创新点有关的其他组合及具体应用。 

Claims (10)

1.一种压缩式封隔器，其特征在于，所述压缩式封隔器包括：

中心管，其上端通过外螺纹连接有上接头；

解封机构，其设有解封外套，所述解封外套套设在所述中心管上，其上端通过内螺纹与所述上接头相螺接；

锁紧机构，包括滑套、分瓣爪及锁套部，所述滑套及所述分瓣爪由上至下依次滑动套设于所述中心管上，所述锁套部套设在所述滑套及所述分瓣爪的外侧，其上端通过解封钉与所述解封外套的下端相连接，所述锁套部的内壁形成有凹环部，所述凹环部内嵌设有锁紧环；

密封机构，包括滑动套设在所述中心管上的滑动座，所述滑动座的上端与所述分瓣爪下端的卡盘连接，其外侧套设有密封部，所述密封部的上端与所述锁套部的下端相密贴；

坐封机构，能移动地套设在所述中心管上，所述坐封机构的上端与所述滑动座的下端连接，所述中心管的侧壁对应于所述坐封机构设有坐封孔；

其中，所述滑套下端的外侧面设有能撑开所述锁紧环的解封凸缘，所述中心管的外侧面另凸设有卡位凸缘，所述卡位凸缘相邻于所述解封凸缘的下侧，且所述解封凸缘上沿径向形成有第一通槽，所述卡位凸缘上沿径向形成有第二通槽，在所述分瓣爪沿所述中心管上行时，其上端的卡爪能对应穿设于所述第一通槽和所述第二通槽并与所述锁紧环相锁合。

2.根据权利要求1所述的压缩式封隔器，其特征在于，所述卡爪上端的外侧面设有锁牙，所述锁紧环为开口环且内侧面上设有牙槽，所述卡爪的锁牙能与所述锁紧环的牙槽锁合。

3.根据权利要求1或2所述的压缩式封隔器，其特征在于，所述锁套部包括锁紧外套和连接体，所述连接体密贴套设在所述滑套外侧，其上端嵌设在所述解封外套中，并通过所述解封钉与所述解封外套密封连接，所述锁紧外套的上端通过内螺纹与所述连接体的下端连接，其中部的内壁上径向向内凸伸形成限位凸棱，所述连接体和所述限位凸棱之间形成所述凹环部。

4.根据权利要求3所述的压缩式封隔器，其特征在于，所述锁紧环的下端面形成为倒角，所述解封凸缘的上端面形成与所述锁紧环的下端面相匹配的倒角。

5.根据权利要求1或4所述的压缩式封隔器，其特征在于，所述坐封机构包括有移动活塞、固定活塞及液缸外套，所述移动活塞及所述固定活塞由上至下间隔套设在所述中心管上，所述移动活塞的上端通过内螺纹连接所述滑动座的下端，其上端面对应与所述密封部的下端相接触，所述液缸外套套设在所述移动活塞及所述固定活塞的外侧，其上端与所述移动活塞的外侧面相螺接，所述固定活塞的上端与所述中心管螺接固定，其外侧面与所述液缸外套的内侧面相密封接触，所述固定活塞的上端面与所述移动活塞的下端面之间形成环空，所述环空与所述坐封孔对应联通。

6.根据权利要求5所述的压缩式封隔器，其特征在于，所述坐封机构进一步设有第二移动活塞、第二固定活塞及第二液缸外套，所述第二移动活塞及所述第二固定活塞依次套设在所述固定活塞上，且所述第二固定活塞与所述固定活塞螺接固定，所述第二液缸外套则密贴套设在所述第二移动活塞及所述第二固定活塞的外侧，其上端螺接于所述第二移动活塞的外侧壁，其下端与所述第二固定活塞的外侧面通过坐封钉连接固定，其中，所述第二固定活塞的上端面与所述第二移动活塞的下端面之间形成第二环空，所述固定活塞的侧壁上设有与所述第二环空相联通的侧流孔。

7.根据权利要求1或6所述的压缩式封隔器，其特征在于，所述解封机构进一步包括有弹簧及解封活塞，所述弹簧及所述解封活塞由上至下能移动地套设在所述中心管上，并位于所述解封外套与所述中心管之间形成的空腔内，所述弹簧的两端对应与所述上接头的下端面及所述解封活塞的上端面相接触，所述解封活塞的内侧面、外侧面对应与所述中心管的外侧面及所述解封外套的内侧面相密贴，其下端通过内螺纹与所述滑套的上端相连接，其中，所述解封外套的侧壁上对应形成有解封孔，所述解封孔相邻于所述解封活塞的下侧，其与所述空腔相联通。

8.根据权利要求7所述的压缩式封隔器，其特征在于，所述滑套的侧壁上设有与所述空腔相联通的内反洗孔，所述内反洗孔相邻于所述解封活塞的下侧；所述中心管的侧壁上另设有与所述空腔相联通的反洗孔，所述反洗孔相邻于所述解封活塞的上侧。

9.根据权利要求8所述的压缩式封隔器，其特征在于，所述解封活塞的下端沿径向延伸形成有环耳，所述环耳通过内螺纹与所述滑套的上端相连接。

10.根据权利要求1或9所述的压缩式封隔器，其特征在于，所述密封部包括多个挡环和多个胶筒，各所述挡环与各所述胶筒交替套设在所述滑动座上。