CN205858262U - 套管外封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种套管外封隔器，套管外封隔器包括：中心管，中心管上设置有止挡部；设置于中心管上的施力机构，施力机构包括设置于中心管上的筒体和可移动地设置于筒体上的活塞；筒体上设置有第一流体通道，当向第一流体通道内输入流体时，活塞能相对于筒体沿中心管的轴向移动；套设于中心管上的堵塞体，堵塞体一端与止挡部相接合，另一端与活塞相接合；当活塞沿中心管的轴向移动时，活塞向堵塞体施加使堵塞体径向膨胀的挤压力；设置于筒体上的锁紧装置，锁紧装置能维持堵塞体径向膨胀的坐封状态。本实用新型实现了提供一种能避免胀破现象的套管外封隔器的目的。

Description

套管外封隔器

技术领域

本实用新型涉及修井作业领域，尤其涉及一种套管外封隔器。

背景技术

套管外封隔器逐渐成为固井、选择性完井技术的一种重要工具，已经成为研究应用的热点方向。套管外封隔器是一种与套管连接，用来封隔套管与井壁间环形空间的井下工具，可有效封隔油气水层，进行有选择性的开采或者封堵某一层段，保证套管外环空的密封。套管外封隔器可显著提高固井质量，有效进行层间封隔，保护或减少油层污染，为提高原油采收率和开采效率提供了保障。

现有技术中的套管外封隔器主要是水力扩张式套管外封隔器。例如，中国实用新型专利CN201857928U公开了一种《水力扩张式套管外封隔器》。该水力扩张式套管外封隔器包括中心管和螺纹连接在其两端的上接头、下接头，所述中心管上设有过孔，其外围设有扩张胶筒，扩张胶筒两端设有浮动头。当从中心管打压时，液压经中心管中的过孔进入扩张胶筒内腔，迫使扩张胶筒向外扩张紧贴在套管内壁，密封套管与井壁之间的环形空间。

扩张式套管外封隔器虽然能实现套管与井壁间环形空间的密封，但由于胶筒的内外侧壁分别受到液压和井壁的作用力，所以胶筒的侧壁厚度变薄。在井壁存在不规则性，导致井壁作用于胶筒上的作用力不均匀的情况下，从而容易在压差较大的部分发生胀破现象，从而影响密封效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能避免胀破现象的套管外封隔器。

本实用新型的上述目的可采用下列技术案来实现：一种套管外封隔器，所述套管外封隔器包括：中心管，所述中心管上设置有止挡部；设置于所述中心管上的施力机构，所述施力机构包括设置于所述中心管上的筒体和可移动地设置于所述筒体上的活塞；所述筒体上设置有第一流体通道，当向所述第一流体通道内输入流体时，所述活塞能相对于所述筒体沿所述中心管的轴向移动；套设于所述中心管上的堵塞体，所述堵塞体一端与所述止挡部相接合，另一端与所述活塞相接合；当所述活塞沿所述中心管的轴向移动时，所述活塞向所述堵塞体施加使所述堵塞体径向膨胀的挤压力；设置于所述筒体上的锁紧装置，所述锁紧装置能维持所述堵塞体径向膨胀的坐封状态。

作为一种优选的实施方式，所述中心管上设置限位部，所述限位部与所述筒体相接合，以限制所述筒体的移动。

作为一种优选的实施方式，所述筒体内设置有沿所述中心管的轴向延伸的所述第一流体通道，所述活塞包括设置于所述第一流体通道内的封堵端和与所述封堵端相连接的杆体，所述杆体背对所述封堵端的一端与所述堵塞体相接合。

作为一种优选的实施方式，所述活塞包括相背对的封堵端和开口端，所述活塞内设置有沿所述中心管的轴向延伸的第二流体通道，所述第二流体通道与所述开口端相连通，所述筒体通过所述开口端穿设于所述第二流体通道内，所述第二流体通道与所述第一流体通道相连通。

作为一种优选的实施方式，所述筒体与所述活塞之间设置有第一密封件。

作为一种优选的实施方式，所述筒体背对所述开口端的一端上设置有连通所述第一流体通道的通孔，所述中心管通过所述通孔贯穿所述第一流体通道内并延伸贯穿所述第二流体通道。

作为一种优选的实施方式，所述中心管内设置有输入通道，所述中心管的侧壁上设置有开孔，所述开孔与所述输入通道和所述第一流体通道相连通。

作为一种优选的实施方式，所述锁紧装置为单向阀，所述单向阀具有允许所述流体从所述第一流体通道流向所述第二流体通道的第一工作状态和限制所述流体从所述第二流体通道流向所述第一流体通道的第二工作状态。

作为一种优选的实施方式，所述第一流体通道包括所述筒体上自所述开口端至所述封堵端方向设置有相互连通的第一环形凹槽、连接通道和第二环形凹槽，所述第二环形凹槽朝向所述第二流体通道敞开，所述第一环形凹槽与所述开孔相连通；所述单向阀设置在所述连接通道内。

作为一种优选的实施方式，所述堵塞体的两端设置有卡块，所述止挡部上设置有与所述卡块相配合的第一凹槽，所述堵塞体面对所述活塞的一端上连接有活动压环，所述活动压环上设置有与所述卡块相配合的第二凹槽，所述活动压环背对所述堵塞体的一端与所述活塞相接合。

本实用新型提供的一种套管外封隔器的有益效果是：本实用新型提供的一种套管外封隔器，使用时，中心管于套管相连接，下入井筒中。由于本实用新型提供的一种套管外封隔器设置有施力机构，该施力机构包括设置于中心管上的筒体和可移动地设置于筒体上的活塞；当向第一流体通道内输入流体时，活塞能相对于筒体沿中心管的轴向移动；从而该活塞向堵塞体施加使堵塞体径向膨胀的挤压力。另本实用新型提供的一种套管外封隔器设置有锁紧装置，该锁紧装置能维持堵塞体径向膨胀的坐封状态，从而实现本实用新型提供的一种套管外封隔器的坐封。坐封时，本实用新型提供的一种套管外封隔器的堵塞体在施力机构的作用力下厚度变厚，在井壁存在不规则性，导致井壁作用于堵塞体上的作用力不均匀的情况下，不容易在压差较大的部分发生胀破现象，从而本实用新型实现了提供一种能避免胀破现象的套管外封隔器的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一个实施方式提供的结构示意图；

图2是本实用新型另一个实施方式提供的结构示意图；

图3是本实用新型图1的A部放大图；

图4是本实用新型图1的B部放大图；

图5是本实用新型一种堵塞体的结构示意图；

图6是本实用新型一种活动压环的结构示意图；

图7是本实用新型一种止挡部的结构示意图；

图8是本实用新型一种中间压环的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本实用新型一种实施方式提供一种套管外封隔器，所述套管外封隔器包括：中心管11，所述中心管11上设置有止挡部13；设置于所述中心管11上的施力机构，所述施力机构包括设置于所述中心管11上的筒体15和可移动地设置于所述筒体15上的活塞17；所述筒体15上设置有第一流体通道，当向所述第一流体通道内输入流体时，所述活塞17能相对于所述筒体15沿所述中心管11的轴向移动；套设于所述中心管11上的堵塞体19，所述堵塞体19一端与所述止挡部13相接合，另一端与所述活塞17相接合；当所述活塞17沿所述中心管11的轴向移动时，所述活塞17向所述堵塞体19施加使所述堵塞体19径向膨胀的挤压力；设置于所述筒体15上的锁紧装置21，所述锁紧装置21能维持所述堵塞体19径向膨胀的坐封状态。

本实用新型一种实施方式提供的套管外封隔器在使用时，中心管11与套管相连接，下入井筒中。由于本实施方式提供的一种套管外封隔器设置有施力机构，该施力机构包括设置于中心管11上的筒体15和可移动地设置于筒体15上的活塞17；当向第一流体通道内输入流体时，活塞17能相对于筒体15沿中心管11的轴向移动；从而该活塞17向堵塞体19施加使堵塞体19径向膨胀的挤压力。另本实用新型提供的一种套管外封隔器设置有锁紧装置21，该锁紧装置21能维持堵塞体19径向膨胀的坐封状态，从而实现本实用新型提供的一种套管外封隔器的坐封。坐封时，本实用新型提供的一种套管外封隔器的堵塞体19在施力机构的作用力下厚度变厚，在井壁存在不规则性，导致井壁作用于堵塞体19上的作用力不均匀的情况下，不容易在压差较大的部分发生胀破现象，从而本实用新型实现了提供一种能避免胀破现象的套管外封隔器的目的。

如图1所示，本实施方式提供的一种套管外封隔器包括：中心管11。该中心管11上设置有止挡部13。该止挡部13可以用于对堵塞体19进行止挡，以使堵塞体19能被压缩。该止挡部13可以套设于中心管11上且固定连接于中心管11上，以使该止挡部13能对堵塞体19的端面施加均匀的作用力。该固定连接方式可以是螺钉连接、螺栓连接、螺纹连接、焊接、一体成型。

在本实施方式中，中心管11上设置有施力机构，该施力机构用于向堵塞体19施加挤压力。该施力机构包括设置于中心管11上的筒体15和可移动地设置于筒体15上的活塞17。该筒体15上设置有第一流体通道，当向第一流体通道内输入流体时，活塞17能相对于筒体15沿中心管11的轴向移动；从而能沿中心管11的轴向挤压堵塞体19。

在一个实施方式中，筒体15内设置有沿中心管11的轴向延伸的第一流体通道。该活塞17包括设置于第一流体通道内的封堵端47和与封堵端47相连接的杆体51，杆体51背对封堵端47的一端与堵塞体19相接合。

如图2所示，在本实施方式中，当向第一流体通道中输入流体时，封堵端47在流体压力的作用下在第一流体通道内沿中心管11的轴向移动。该活塞17包括与封堵端47相连接的杆体51，该连接可以是螺钉连接、螺栓连接、螺纹连接、焊接、一体成型。该杆体51背对封堵端47的一端与堵塞体19相接合，该接合方式可以是接触。当封堵端47沿中心管11的轴向移动时，该封堵端47能带动杆体51沿中心管11的轴向移动，从而挤压堵塞体19。

如图1所示，在一个实施方式中，该活塞17包括相背对的封堵端47和开口端49。活塞17内设置有沿中心管11的轴向延伸的第二流体通道45，第二流体通道45与开口端49相连通，筒体15通过开口端49穿设于第二流体通道45内，第二流体通道45与第一流体通道相连通。

在本实施方式中，当向第一流体通道中输入流体时，该第一流体通道内的流体流入第二流体通道45内，从而在流体压力的作用活塞17沿中心管11的轴向移动，从而挤压堵塞体19。该开口端49的内壁可以与筒体15的外壁相接触，从而可以密封开口端49与筒体15之间的空间；该开口端49的内壁也可以不与筒体15的外壁相接触。该封堵端47可以避免进入第二流体通道45重的流体不能对活塞17施加流体压力。该筒体15通过开口端49穿设于第二流体通道45内，第二流体通道45与第一流体通道相连通，可以通过筒体15和活塞17形成一个能收容流体的腔，从而对活塞17施加流体压力。

在一个实施方式中，筒体15背对开口端49的一端上设置有连通第一流体通道的第一通孔41，中心管11通过第一通孔41贯穿第一流体通道内并延伸贯穿第二流体通道45。

在本实施方式中，中心管11贯穿于第一流体通道内，可以使得筒体15套设于中心管11上。中心管11延伸贯穿第二流体通道45，可以使得活塞17套设于中心管11上。当向第一流体通道中输入流体时，流体压力能均匀作用于活塞17上。该第一通孔41与第一流体通道相连通，从而当中心管11穿过第一通孔41后，能贯穿第一流体通道，因为筒体15通过开口端49穿设于第二流体通道45内，所以贯穿第一流体通道的中心管11能延伸穿过第二流体通道45。进一步地，该堵塞体19的封堵端47上设置有第二通孔43，中心管11延伸穿过该第二通孔43，从而活塞17能沿中心管11的轴向移动。

在本实施方式中，套设于中心管11上的堵塞体19，该堵塞体19用于密封套管与井壁间环形空间。堵塞体19一端与止挡部13相接合，另一端与活塞17相接合。该接合可以是接触。当活塞17沿中心管11的轴向移动时，活塞17向堵塞体19施加使堵塞体19径向膨胀的挤压力。当对堵塞体19施加轴向的挤压力时，堵塞体19被轴向挤压而径向膨胀以密封套管与井壁间环形空间。该堵塞体19可以是橡胶。

在本实施方式中，设置于筒体15上的锁紧装置21，锁紧装置21能维持堵塞体19径向膨胀的坐封状态，从而当堵塞体19在流体压力的作用下径向膨胀后，能保持堵塞体19的坐封状态。

如图3所示，在一个实施方式中，中心管11上设置限位部，限位部与筒体15相接合，以限制筒体15的移动。

在本实施方式中，该限位部能限制筒体15的移动，从而当向第一流体通道内输入流体时，由于筒体15被限位，所以活塞17能相对于筒体15沿中心管11的轴向移动。该限位部可以与中心管11固定连接，也可以与中心管11可拆卸连接，从而当从中心管11上拆卸掉限位部后，该筒体15不被限位，从而筒体15能相对于中心管11移动，以实现解封的目的。具体地，中心管11上螺纹连接有上接头53，且该上接头53上设置锥形销55，该锥形销55与上接头53过盈连接。该锥形销55能够提高上接头53与中心管11连接的牢固性，上接头53承受一定的扭矩能够将锥形销55剪断，从而继续旋转上接头53能够将上接头53与中心管11发生脱离。当然，该中心管11于上接头53的连接方式不限于此，还可以是其他的实施方式，例如中心管11与上接头53通过剪切销钉固定。该剪切销钉在一定的拉力作用下能够被剪断。该筒体15与中心管11滑动配合，筒体15背对堵塞体19的一端与上接头53相接合；从而当上接头53与中心管11相分离后，该筒体15能够沿中心管11移动，从而释放第二流体通道45内流体的压力，以进行解封。该上接头53的底部固定连接有压块57，该筒体15背对堵塞体19的一端与该压块57相接合，该相接合可以是固定连接，也可以是相接触。进一步地，该筒体15背对堵塞体19的一端与该压块57固定连接，从而当上接头53与中心管11发生脱离时，能够将筒体15移动脱离中心管11，更有利于解封。

在一个实施方式中，开口端49与活塞17之间设置有第一密封件59。

在本实施方式中，该第一密封件59能密封，开口端49与活塞17之间的空间，以防止流体泄露。该第一密封件59可以是O型圈，也可以是其他的方式，例如密封填料。

在一个实施方式中，中心管11内设置有输入通道25，中心管11的侧壁上设置有开孔27，开孔27与输入通道25和第一流体通道相连通。

在本实施方式中，可以通过向输入通道25内输入流体，以使流体通过开孔27流入第一流体通道内，以使流体压力作用于活塞17上。该输入通道25可以贯穿中心管11，从而可以在堵塞体19密封套管与井壁间环形空间之后，该输入通道25用于向井筒内输入工具的通路。

在一个实施方式中，锁紧装置21为单向阀，单向阀具有允许流体从第一流体通道流向第二流体通道45的第一工作状态和限制流体从第二流体通道45流向第一流体通道的第二工作状态。

在本实施方式中，当该单向阀处于第一工作状态时，流体从第一流体通道流向第二流体通道45内，以使流体压力作用于活塞17上；当该单向阀处于第二工作状态时，流体不能从第二流体通道45流向第一流体通道内，从而能够避免第二流体通道45内的高压流体的逆流，以维持第二流体通道45内流体压力的永久性，从而为活塞17提供持续向下的压力。该单向阀可以是现有技术中的任意一种，例如中国实用新型专利ZL201420678371.0所公开的一种单向阀，但该单向阀不限于此，现有技术中的单向阀均可以应用在本申请中。

如图4所示，在一个实施方式中，第一流体通道包括筒体15上自开口端49至封堵端47方向设置有相互连通的第一环形凹槽35、连接通道37和第二环形凹槽39，第二环形凹槽39朝向第二流体通道45敞开，第一环形凹槽35与开孔27相连通；单向阀设置在连接通道37内。

在本实施方式中，第一环形凹槽35、连接通道37和第二环形凹槽39筒体15上自开口端49至封堵端47方向设置，从而第一环形凹槽35内的流体能流进连接通道37流入第二环形凹槽39中。第一环形凹槽35与开孔27相连通，从而流体能通过该开孔27流入第一环形凹槽35中。第二环形凹槽39朝向第二流体通道45敞开，从而第二环形凹槽39内的流体能流入第二流体通道45内。单向阀设置在连接通道37内，从而单向阀能允许第一环形凹槽35内的流体能通过连接通道37流入第二环形凹槽39内，以使得流体压力能施加在活塞17上；另一方面，单向阀限制第二环形凹槽39内的流体通过连接通道37流入第一环形凹槽35内，可以保证第二环形凹槽39内液体压力的永久性，能够为活塞17提供持续向下的压力。

如图1、图5、图6、图7、图8所示，在一个实施方式中，堵塞体19的两端设置有卡块23，止挡部13上设置有与卡块23相配合的第一凹槽29，堵塞体19面对活塞17的一端上连接有活动压环61，活动压环61上设置有与卡块23相配合的第二凹槽31，活动压环61背对堵塞体19的一端与活塞17相接合。

在本实施方式中，该第一凹槽29。第二凹槽31与卡块23相配合，从而能提高活动压环61和止挡部13与堵塞体19连接的稳定性，能够避免挤压堵塞体19时堵塞体19意外脱落。该堵塞体19的个数至少为1个。进一步地，该堵塞体19为多个，且该多个堵塞体19沿中心管11轴向分布。该相邻堵塞体19之间设置中间压环63，该中间压环63的两端设置有与卡块23相配合的第三凹槽33，从而能提高中间压环63与堵塞体19连接的稳定性，能够避免挤压堵塞体19时堵塞体19意外脱落。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (10)

1.一种套管外封隔器，其特征在于，所述套管外封隔器包括：

中心管，所述中心管上设置有止挡部；

设置于所述中心管上的施力机构，所述施力机构包括设置于所述中心管上的筒体和可移动地设置于所述筒体上的活塞；所述筒体上设置有第一流体通道，当向所述第一流体通道内输入流体时，所述活塞能相对于所述筒体沿所述中心管的轴向移动；

套设于所述中心管上的堵塞体，所述堵塞体夹设于所述止挡部与所述活塞之间；当所述活塞沿所述中心管的轴向移动时，所述活塞向所述堵塞体施加使所述堵塞体径向膨胀的挤压力；

设置于所述筒体上的锁紧装置，所述锁紧装置能维持所述堵塞体径向膨胀的状态。

2.根据权利要求1所述的套管外封隔器，其特征在于：所述中心管上设置限位部，所述限位部与所述筒体相接合，以限制所述筒体的移动。

3.根据权利要求2所述的套管外封隔器，其特征在于：所述筒体内设置有沿所述中心管的轴向延伸的所述第一流体通道，所述活塞包括设置于所述第一流体通道内的封堵端和与所述封堵端相连接的杆体，所述杆体背对所述封堵端的一端与所述堵塞体相接合。

4.根据权利要求2所述的套管外封隔器，其特征在于：所述活塞包括相背对的封堵端和开口端，所述活塞内设置有沿所述中心管的轴向延伸的第二流体通道，所述第二流体通道与所述开口端相连通，所述筒体通过所述开口端穿设于所述第二流体通道内，所述第二流体通道与所述第一流体通道相连通。

5.根据权利要求4所述的套管外封隔器，其特征在于：所述筒体与所述活塞之间设置有第一密封件。

6.根据权利要求5所述的套管外封隔器，其特征在于：所述筒体背对所述开口端的一端上设置有连通所述第一流体通道的通孔，所述中心管通过所述通孔贯穿所述第一流体通道内并延伸贯穿所述第二流体通道。

7.根据权利要求6所述的套管外封隔器，其特征在于：所述中心管内设置有输入通道，所述中心管的侧壁上设置有开孔，所述开孔与所述输入通道和所述第一流体通道相连通。

8.根据权利要求7所述的套管外封隔器，其特征在于：所述锁紧装置为单向阀，所述单向阀具有允许所述流体从所述第一流体通道流向所述第二流体通道的第一工作状态和限制所述流体从所述第二流体通道流向所述第一流体通道的第二工作状态。

9.根据权利要求8所述的套管外封隔器，其特征在于：所述第一流体通道包括所述筒体上自所述开口端至所述封堵端方向设置有相互连通的第一环形凹槽、连接通道和第二环形凹槽，所述第二环形凹槽朝向所述第二流体通道敞开，所述第一环形凹槽与所述开孔相连通；所述单向阀设置在所述连接通道内。

10.根据权利要求1所述的套管外封隔器，其特征在于：所述堵塞体的两端设置有卡块，所述止挡部上设置有与所述卡块相配合的第一凹槽，所述堵塞体面对所述活塞的一端上连接有活动压环，所述活动压环上设置有与所述卡块相配合的第二凹槽，所述活动压环背对所述堵塞体的一端与所述活塞相接合。