CN204040996U - 智能井穿越式封隔器 - Google Patents

Abstract

一种智能井穿越式封隔器，在中心管外侧设上胶筒座，上胶筒座下端依次设上胶筒、带有胶筒支撑环的中间胶筒、下胶筒、下胶筒座，上、下胶筒肩部设防突硫化弹簧，下胶筒座下端依次设外部有活塞缸套的上、下坐封活塞，活塞缸套上端与上坐封活塞间设胶筒坐封锁环，中心管、上坐封活塞、活塞缸套间设均密封圈，活塞缸套下端设上锥体，下坐封活塞下端中心管上设带有弹性垫片的卡瓦坐封锁环，上锥体下端依次设带有卡瓦套的双向卡瓦和下锥体及带有滑环套的固定环，双向卡瓦和卡瓦套间设弹簧，中心管为整体结构，中心管内构成主通道，中心管上轴向加工液压通道和光/电缆通道，液压通道两端分设液压管密封接头，光/电缆通道两端分设光/电缆密封接头。

Description

智能井穿越式封隔器

技术领域

本实用新型属于从井中开采油、气、水，可溶性或可溶化物质或矿物泥浆的方法或设备技术领域，具体涉及到钻采设备的封隔器。

背景技术

智能井设备主要包括井下信息测量设备、生产流体控制设备与数据传输设备。穿越式封隔器是组成生产流体控制设备与数据传输设备的核心工具。生产流体控制设备是采用封隔器将各生产层段分隔开，由液压或电力驱动流量控制阀控制各层段的流体进入量。而驱动流量控制阀的驱动力是通过液压管线或电缆从地面传输到井下，井下的压力与温度测量数据也是通过光缆或电缆传输到地面。因此，要求该封隔器既能够起到常规封隔地层的作用，又能提供液压驱动力与光/电缆的穿越通道。通过使用穿越式封隔器与流量控制阀组合可以实现对不同层段或者分支流量的单独控制，有效地控制层间干扰，延迟水突破抑制含水率上升等，从而调节油藏的生产动态，实现油藏的实时控制与优化开采。智能井设备在国内还处于起步研究阶段，智能井设备的关键部件是穿越式封隔器。

国内常用的封隔器采用中心管与上下接头通过螺纹联接的方式，由于中心管壁很薄,不适于贯穿穿越通道，结构上也不能满足穿越通道的密封要求；过电缆封隔器由于没有卡瓦支持机构不适合长期井下工作，只适用于测井过程中的短期应用，且穿越通道是非直线结构难加工，且只能穿越一根电缆。浅海型过电缆封隔器由双管封隔器演变而来，电缆穿越通道与大通道都采用偏心结构，坐封时易造成由于大通道的中心偏离而致使胶筒密封失效,且胶筒易发生突出，长度过长不易通过转向层段,只能穿越一根管线。目前已存在使用的智能井偏心穿越式封隔器，它克服了过电缆封隔器与浅海型过电缆封隔器穿越通道难加工与穿越管线少的缺点，采用直通穿越通道且调整大通道与穿越通道的间距，使穿越管线增至5根，总长也较浅海型过电缆封隔器有所缩短，但是由于大通道仍然采用偏心结构，坐封时由于大通道的中心偏离而致使胶筒密封失效的缺点仍然没有克服，有效密封时间短，且最大外径过大易造成起下井困难。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述封隔器的缺点，提供一种设计合理、结构紧凑、抗冲击能力强、井下安全性好、有效密封时间长的智能井穿越式封隔器。

解决上述问题所采用的技术方案是：在中心管外侧设置有上胶筒座，上胶筒座下端设置有上胶筒，上胶筒下端安装有中间胶筒，中间胶筒与中心管之间设置有胶筒支撑环，中间胶筒下端设置下胶筒，上胶筒和下胶筒肩部设置有防突硫化弹簧，设置在中心管外的下胶筒下端设置有下胶筒座，下胶筒座下端设置有上坐封活塞，上坐封活塞下端设置有下坐封活塞，上坐封活塞和下坐封活塞上设置有活塞缸套，活塞缸套上端与上坐封活塞之间设置有胶筒坐封锁环，中心管与上坐封活塞之间、上坐封活塞与活塞缸套之间设置有密封圈，活塞缸套下端设置上锥体，下坐封活塞下端的中心管上设置卡瓦坐封锁环，下坐封活塞与卡瓦坐封锁环之间设置有弹性垫片，上锥体下端设置双向卡瓦，双向卡瓦下端设置下锥体，上锥体、双向卡瓦和下锥体上设置卡瓦套，双向卡瓦和卡瓦套之间设置有弹簧，下锥体下端的中心管上设置有固定环，下锥体和固定环上设置有滑环套，中心管为整体结构，中心管内构成主通道，在中心管上轴向加工有液压通道和光/电缆通道，液压通道上下两端分别设置有液压管密封接头，光/电缆通道上下两端分别设置有光/电缆密封接头。

本实用新型的液压通道在中心管的周向均布排列有2～6条，孔径为4mm。

本实用新型的光/电缆通道在中心管的周向排列有1条，孔径为6mm。

本实用新型采用中心管整体结构，且整体中心管位于中心位置，贯穿穿越通道的同时避免了偏心结构在坐封时易使胶筒密封失效的问题，采用管内液压坐封方式，可以满足多个穿越通道的需求，直线穿越通道沿主通道周向均匀分布并与主通道平行，穿越通道上下端均采用密封接头冗余密封，安装简捷方便，施工作业效率高，具有设计合理、易加工、制作成本低、抗冲击能力强、井下安全性好、后续处理方便等优点，可在油井、气井、水井上推广使用。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2是图1的主视图。

图3是图1的俯视图。

图4是液压管密封接头2、光/电缆密封接头17与中心管1穿越通道联接部分剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

实施例1

在图1～4中，本实施例的智能井穿越式封隔器由中心管1、液压管密封接头2、滑环套3、下锥体4、弹簧5、卡瓦套6、卡瓦坐封锁环7、下坐封活塞8、活塞缸套9、上坐封活塞10、胶筒坐封锁环11、剪切销钉12、下胶筒13、胶筒支撑环14、防松销钉15、液压通道16、光/电缆密封接头17、上胶筒座18、上胶筒19、中间胶筒20、防突硫化弹簧21、下胶筒座22、O型密封圈23、弹性垫片24、上锥体25、双向卡瓦26、滑环销钉27、固定环28、光/电缆通道29、限位螺钉30、解封销钉31联接构成。

本实施例的中心管1为整体结构，中心管1内构成主通道，避免了普通偏心结构的封隔器在坐封时中心偏离易使胶筒密封失效的问题，在中心管1管壁上轴向均布加工有5条液压通道16和1条光/电缆通道29，液压通道16的孔径为4mm，光/电缆通道29的孔径为6mm，液压通道16和光/电缆通道29在同一圆周上均布排列，液压通道16和光/电缆通道29的中心线与中心管1的中心线相平行，液压通道16上下两端分别通过螺纹联接安装有液压管密封接头2将液压通道16上下端口密封，以保证液压流体穿过封隔器，这种结构的液压管密封接头2，密封效果与系统压力成正比，克服了传统卡套式接头刚性密封的不足，提高了承压能力和可靠性。光/电缆通道29上下两端分别通过螺纹联接安装有光/电缆密封接头17，将光/电缆通道29上下端口形成密封，保证光/电缆可以完整穿越封隔器。

在中心管1外壁通过螺纹固定联接有上胶筒座18，并用销钉15固定，防止上胶筒座18松动，上胶筒座18下端安装有上胶筒19，上胶筒19下端安装有中间胶筒20，中间胶筒20与中心管1之间安装有胶筒支撑环14，胶筒支撑环14对中间胶筒20起支撑作用，中间胶筒20的下端安装有下胶筒13，上胶筒19、中间胶筒20、胶筒支撑环14、下胶筒13在封隔器进行坐封和解封时与中心管1产生相对滑动。上胶筒19和下胶筒13上的肩部硫化固定有防突硫化弹簧21，防突硫化弹簧21用于防止上胶筒19和下胶筒13在坐封时产生突出。在下胶筒18下端通过螺纹固定联接下胶筒座22，并用剪切销钉12固定在中心管1上，在封隔器坐封解封时与中心管1上产生滑动，下胶筒座22上的台肩与中心管1上的台肩构成止推结构，防止下胶筒座22在封隔器解封后在中心管1上继续向下滑动。

下胶筒座22下端通过螺纹固定联接上坐封活塞10，上坐封活塞10下端安装有下坐封活塞8，上坐封活塞10的锁尺与活塞缸套9内侧的环形空间内安装有胶筒坐封锁环11，使胶筒坐封锁环11可以与上坐封活塞10的锁尺单向相对滑动，同时可以在活塞缸套9的卡槽内径向扩张，上坐封活塞10的锁尺顶端加工有平衡孔，用于均衡上坐封活塞10内外液体压力差，上坐封活塞10和下坐封活塞8的活塞头上安装有O型密封圈23，O型密封圈23用于活塞缸套9与中心管1之间密封。活塞缸套9下端内侧通过螺纹固定联接上锥体25，上锥体25的顶端与下坐封活塞8上的台肩搭接，构成止推结构，防止下坐封活塞8在封隔器解封后在中心管1上继续向下滑动。上锥体25上加工有平衡孔，平衡孔用于均衡活塞缸套9内外液体压力差。下坐封活塞8下端的中心管1上安装有卡瓦坐封锁环7，下坐封活塞8与卡瓦坐封锁环7之间安装有弹性垫片24，上锥体25下端中心管1外安装有双向卡瓦26，双向卡瓦26的下端中心管1安装有下锥体4，上锥体25和下锥体4的外表面用剪切销钉12固定联接有卡瓦套6，卡瓦套6与双向卡瓦26的弹簧槽之间安装有弹簧5，解封时弹簧5的反弹力将辅助双向卡瓦26恢复至初始位置。在卡瓦套6外通过螺纹安装有限位螺钉30，限位螺钉30用于限制卡瓦套6上下移动距离。下锥体4下端安装有滑环销钉27，滑环销钉27可以沿中心管1下端边缘滑动解封，下锥体4下端用紧固销钉固定联接有滑环套3，滑环套3下端内侧的中心管1上通过螺纹固定联接有固定环28，滑环套3与固定环28可以产生相对滑动，固定环28用于防止解封时安装在其上部的零件脱落，固定环28上安装有防松销钉15，防止固定环28松脱。

本实用新型的工作原理如下：

坐封时，将本实用新型的智能井穿越式封隔器整体下入井中，液压通道16上下两端的液压管密封接头2与光/电缆通道29上下两端的光/电缆密封接头17保持密封；地面高压水泵将高压液体压入中心管1与活塞缸套9之间的环形空间中，高压液体推动下坐封活塞8下移，下坐封活塞8下移带动顶抵在其上的上锥体25和弹性垫片24下面的卡瓦坐封锁环7下移，卡瓦坐封锁环7的棘齿与中心管1上的锁齿产生径向的相对滑动解锁，上锥体25带动活塞缸套9一起下移，剪断剪切销钉12，活塞缸套9带动胶筒坐封锁环11下移，由于下锥体4被滑环销钉27顶抵在中心管1的“L”形轨迹的周向轨迹上保持固定，上锥体25下移使双向卡瓦26被撑起，双向卡瓦26沿径向扩张锚定，高压液体反向推动上坐封活塞10上移，上坐封活塞10上移带动顶抵在其上的下胶筒座22上移，剪断剪切销钉12，上胶筒19、中间胶筒20和下胶筒13内部径向膨胀扩张，使胶筒密封。卡瓦坐封锁环7在弹性垫片24的反弹力的作用下其底端锥面与上锥体25的锥面相顶抵，卡瓦坐封锁环7径向收缩与中心管1的锁尺锁紧，锁紧锚定后的双向卡瓦26。胶筒坐封锁环11在上胶筒19、中间胶筒20和下胶筒13的反弹力推动下下移，胶筒坐封锁环11外侧的卡牙锥面顶住活塞缸套9的卡槽锥面产生径向压缩，与上坐封活塞10的锁尺锁紧，锁紧压缩膨胀后的上胶筒座18、中间胶筒20和下胶筒13，使上胶筒19、中间胶筒20和下胶筒13可以承受较高的上下压差。

解封时，泄掉高压液体，顺时针旋转上提中心管1，贯穿在中心管1上的液压通道16和光/电缆通道29与中心管1同时旋转上提，液压通道16上下两端的液压管密封接头2与光/电缆通道29上下两端的光/电缆密封接头17保持密封；上坐封活塞10停止移动，胶筒坐封锁环11恢复原状，胶筒坐封锁环11的棘齿进入上坐封活塞10上的棘齿槽内，上胶筒19、中间胶筒20和下胶筒13复原时的反弹力推动下胶筒座22、上坐封活塞10和胶筒坐封锁环11下移，胶筒坐封锁环11外侧的卡牙锥面顶住活塞缸套9的卡槽锥面顶抵活塞缸套9下移，泄掉高压液体后下坐封活塞8也同时停止移动，卡瓦坐封锁环7恢复原状，卡瓦坐封锁环7的棘齿进入中心管1上锁尺的棘齿槽内，弹簧5的反弹力推动双向卡瓦26径向收缩，双向卡瓦26的收缩推动下锥体4下移，完成解封。

本封隔器取出后经检修后可重复使用。

实施例2

在中心管1管壁上轴向均布加工有2条液压通道16和1条光/电缆通道29，液压通道16的孔径为4mm，光/电缆通道29的孔径为6mm，液压通道16和光/电缆通道29在同一圆周上均布排列，液压通道16和光/电缆通道29的中心线与中心管1的中心线相平行。

其它零部件以及零部件之间的联接关系与实施例1相同。工作原理与实施例1相同。

实施例3

在中心管1管壁上轴向均布加工有6条液压通道16和1条光/电缆通道29，液压通道16的孔径为4mm，光/电缆通道29的孔径为6mm，液压通道16和光/电缆通道29在同一圆周上均布排列，液压通道16和光/电缆通道29的中心线与中心管1的中心线相平行。

其它零部件以及零部件之间的联接关系与实施例1相同。工作原理与实施例1相同。

Claims (3)

1.一种智能井穿越式封隔器，在中心管(1)外侧设置有上胶筒座(18)，上胶筒座(18)下端设置有上胶筒(19)，上胶筒(19)下端安装有中间胶筒(20)，中间胶筒(20)与中心管(1)之间设置有胶筒支撑环(14)，中间胶筒(20)下端设置下胶筒(13)，上胶筒(19)和下胶筒(13)肩部设置有防突硫化弹簧(21)，设置在中心管(1)外的下胶筒(13)下端设置有下胶筒座(22)，下胶筒座(22)下端设置有上坐封活塞(10)，上坐封活塞(10)下端设置有下坐封活塞(8)，上坐封活塞(10)和下坐封活塞(8)上设置有活塞缸套(9)，活塞缸套(9)上端与上坐封活塞(10)之间设置有胶筒坐封锁环(11)，中心管(1)与上坐封活塞(10)之间、上坐封活塞(10)与活塞缸套(9)之间设置有密封圈，活塞缸套(9)下端设置上锥体(25)，下坐封活塞(8)下端的中心管(1)上设置卡瓦坐封锁环(7)，下坐封活塞(8)与卡瓦坐封锁环(7)之间设置有弹性垫片(24)，上锥体(25)下端设置双向卡瓦(26)，双向卡瓦(26)下端设置下锥体(4)，上锥体(25)、双向卡瓦(26)和下锥体(4)上设置卡瓦套(6)，双向卡瓦(26)和卡瓦套(6)之间设置有弹簧(5)，下锥体(4)下端的中心管(1)上设置有固定环(28)，下锥体(4)和固定环(28)上设置有滑环套(3)，其特征在于：所述的中心管(1)为整体结构，中心管(1)内构成主通道，在中心管(1)上轴向加工有液压通道(16)和光/电缆通道(29)，液压通道(16)上下两端分别设置有液压管密封接头(2)，光/电缆通道(29)上下两端分别设置有光/电缆密封接头(17)。

2.根据权利要求1所述的智能井穿越式封隔器，其特征在于：所述的液压通道(16)在中心管(1)的周向均布排列有2～6条，孔径为4mm。

3.根据权利要求1所述的智能井穿越式封隔器，其特征在于：所述的光/电缆通道(29)在中心管(1)的周向排列有1条，孔径为6mm。