CN206458398U - 机械解封的可回收式封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机械解封的可回收式封隔器，包括：上接头、上导环、胶筒组件、下导环、挡环、中心管、连接套、上锥体、卡瓦组件、下锥体、缸筒、活塞、棘爪体和下接头，通过对中心管施加压力，使得胶筒组件压缩膨胀挤压外部套管，卡瓦组件咬合住外部套管，从而使得封隔器坐封，地层向上的压力和施加的压力使得封隔器坐封紧密，实现了产层的有效封隔。当施工作业完毕后，上移中心管，从而使得封隔器解封。本实用新型通过采用机械解封的可回收式封隔器，不仅使得封隔器可回收再利用，并且使得封隔器在施工过程中始终安全、坚固的坐封在外部套管内，避免了高温高压深井中坐封的封隔器自动解封，而且机械解封过程操作简单，安全可靠。

Description

机械解封的可回收式封隔器

技术领域

本实用新型涉及油田设备技术领域，尤其涉及一种机械解封的可回收式封隔器。

背景技术

封隔器是指具有弹性密封元件，并借此封隔各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间的环形空间，并隔绝产层，以控制产(注)液，保护套管的井下工具，广泛应用于钻井、固井、测试、完井中，可进行油气井的生产、注水(气)、层间封隔、分注分采、多层测试、增产措施作业等。

封隔器分为可回收式封隔器和永久式封隔器。永久式封隔器可用于高温高压等恶劣工况的深井，但永久式封隔器无法取出，存在不可回收的问题，给后期作业带来诸多不便，且永久式封隔器价钱昂贵，成本高。现有的可回收式封隔器，当井底压力变大或者温度升高都有可能导致封隔器提前解封，无法适用于高温高压的深井。

实用新型内容

本实用新型提供一种机械解封的可回收式封隔器，以解决现有技术中可回收式封隔器在高温高压深井中提前解封的问题。

本实用新型提供一种机械解封的可回收式封隔器，包括：上接头、中心管、上导环、胶筒组件、下导环、挡环、连接套、上锥体、卡瓦组件、下锥体、缸筒、活塞、棘爪体和下接头；

所述中心管的上端连接所述上接头，所述中心管的下端连接所述棘爪体，所述上导环、所述胶筒组件、所述下导环、所述挡环、所述上锥体、所述卡瓦组件、所述下锥体和所述活塞由上到下依次套设在所述中心管上；

所述上导环与所述中心管固定连接，所述下导环通过第一剪切销钉与所述中心管固定连接，所述胶筒组件卡设于所述上导环与所述下导环之间，所 述下导环与所述上锥体通过所述连接套连接，所述上锥体与所述下锥体的上端通过所述卡瓦组件连接，所述下锥体的下端与所述中心管环空，所述活塞的上端插入所述环空内的部分与所述下锥体固定连接，所述活塞上套设有锁环，所述锁环上套设有锁环背圈，所述锁环背圈的上端通过第二剪切销钉与所述下锥体的下端外侧固定，所述缸筒套设在所述活塞与所述棘爪体上，所述缸筒连接所述锁环背圈的下端与所述下接头；

所述棘爪体包括环本体、棘爪和棘爪支撑体，所述环本体与所述中心管固定连接，所述棘爪支撑体用于支撑所述棘爪，所述棘爪支撑体通过第三剪切销钉与所述棘爪固定，所述棘爪的下端卡设于所述缸筒与所述下接头形成的凹槽内；

所述活塞、所述棘爪体分别与所述中心管和所述缸筒之间通过密封组件密封，以形成环形传压通道，所述中心管上开设有连通所述环形传压通道的传压通孔；

当所述封隔器被坐封时，所述活塞在所述环形传压通道传递的压力的作用下向上运动，所述第一剪切销钉和所述第二剪切销钉被剪切，所述胶筒组件在所述活塞的推动下压缩膨胀挤压外部套管，所述卡瓦组件咬合住所述外部套管，当所述封隔器被解封时，所述第三剪切销钉被剪切，所述中心管向上运动，所述封隔器被解封。

具体的，所述胶筒组件包括胶筒本体和两端的金属套，所述胶筒本体两端分别嵌入所述金属套内，所述胶筒本体在外力的作用下被压缩膨胀。

具体的，所述卡瓦组件包括卡瓦、片簧和卡瓦套，所述卡瓦套设于所述中心管上，所述片簧位于所述卡瓦和所述卡瓦套中间；

所述上锥体与所述下锥体通过所述卡瓦套连接。

进一步地，所述中心管上开设有环形槽，所述挡环卡于所述环形槽内，用于防止所述下导环下滑。

进一步地，所述中心管上还开设有第一键槽，所述第一键槽内装配有第一键，所述上锥体上设置有凹槽，所述第一键卡设在所述凹槽内以防止所述上锥体与所述中心管之间转动。

进一步地，所述中心管上还开设有第二键槽，所述第二键槽内装配有第二键，所述活塞上开设有键孔，所述第二键卡设在所述键孔内以防止所述活 塞与所述中心管之间转动。

进一步地，所述活塞外侧表面开设有第三键槽，所述第三键槽内安装有第三键，所述锁环上开设有缺口，所述第三键穿过所述缺口，用于防止所述锁环与所述活塞之间转动。

进一步地，所述上接头与所述中心管之间、所述上锥体与所述连接套之间、所述下锥体内侧与所述活塞之间、所述锁环背圈与所述缸筒之间、所述中心管与所述环本体之间都通过螺纹连接；

所述上导环与所述中心管通过螺纹连接，并通过第一锁紧螺钉固定；

所述下导环与所述连接套通过螺纹连接，并通过第二锁紧螺钉固定；

所述上锥体与所述卡瓦套通过螺纹连接，并通过第三锁紧螺钉固定；

所述缸筒与所述下接头通过螺纹连接，并通过第四锁紧螺钉固定；

所述下锥体与所述卡瓦套之间滑动连接。

进一步地，所述密封组件为密封圈。

本实用新型提供的机械解封的可回收式封隔器，包括上接头、中心管、上导环、胶筒组件、下导环、挡环、连接套、上锥体、卡瓦组件、下锥体、缸筒、活塞、棘爪体和下接头，将封隔器下入油井内预定深度，向中心管内施加压力，活塞在的压力的作用下向上运动，连接活塞和下锥体的第一剪切销钉与连接下导环与中心管的第二剪切销钉被剪切，使得胶筒组件在活塞的推动下压缩膨胀挤压外部套管，卡瓦组件咬合住外部套管，从而使得封隔器被坐封，地层向上的压力和施加的压力使得封隔器坐封紧密，实现了产层的有效封隔。当施工作业完毕后，剪切连接棘爪支撑体和棘爪的第三剪切销钉，使得中心管向上运动，从而使得封隔器被解封。通过采用机械解封的可回收式封隔器，不仅使得封隔器可回收再利用，并且使得封隔器在施工过程中始终安全、坚固的坐封在外部套管内，避免了高温高压深井中坐封的封隔器自动解封，而且机械解封过程操作简单，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型提供的机械解封的可回收式封隔器的一种结构示意图；

图2为图1所示封隔器的挡环的横截面的结构示意图；

图3为图1所示封隔器的挡环的纵截面的结构示意图；

图4为图1所示封隔器的活塞的纵截面的结构示意图；

图5为图1所示封隔器的锁环的横截面的结构示意图；

图6为图1所示封隔器的锁环的纵截面的结构示意图；

图7为图6中K处的结构放大图。

附图标记说明：

1：上接头；2：中心管；3上导环；4：胶筒组件；5：下导环；

6：挡环；7：连接套；8：上锥体；9：卡瓦组件；10：下锥体；

11：缸筒；12：活塞；13：棘爪体；14：下接头；

15：第一剪切销钉；16：锁环；17：锁环背圈；

18：第二剪切销钉；19：第三剪切销钉；20：密封组件；

21：环形传压通道；22：传压通孔；23：第一键；

24：第二键；25：第三键；26：第一锁紧螺钉；

27：第二锁紧螺钉；28：第三锁紧螺钉；29：第四锁紧螺钉；

41：金属套；42：胶筒本体；91：卡瓦；92：片簧；93：卡瓦套；

131：环本体；132：棘爪；133：棘爪支撑体；161：缺口。

具体实施方式

图1为本实用新型提供的机械解封的可回收式封隔器的一种结构示意图，如图1所示，本实施例的装置可以包括：上接头1、中心管2、上导环3、胶筒组件4、下导环5、挡环6、连接套7、上锥体8、卡瓦组件9、下锥体10、缸筒11、活塞12、棘爪体13和下接头14。

中心管2的上端连接上接头1，中心管2的下端连接棘爪体13。具体的，中心管2的上端与上接头1的下端可以通过螺纹方式连接，具体为中心管2的上端设有外螺纹，上接头1的下端设有内螺纹，优选的，中心管2与上接头1之间通过密封圈密封，使得中心管2与上接头1之间的连接更加紧密。中心管2的下端和棘爪体13的上端可以通过螺纹方式连接，具体为中心管2的下端设有外螺纹，棘爪体13的上端设有内螺纹。

上导环3、胶筒组件4、下导环5、挡环6、上锥体8、卡瓦组件9、下锥体10和活塞12由上到下依次套设在中心管2上。

其中，上导环3与中心管2固定连接，下导环5通过第一剪切销钉15与中心管2固定连接，胶筒组件4卡设于上导环3与下导环5之间，下导环5与上锥体8通过连接套7连接，上锥体8与下锥体10的上端通过卡瓦组件9连接，下锥体10的下端与中心管2环空，活塞12的上端插入环空内的部分与下锥体10固定连接，活塞12上套设有锁环16，锁环16上套设有锁环背圈17，锁环背圈17的上端通过第二剪切销钉18与下锥体10的下端外侧固定，缸筒11套设在活塞12与棘爪体13上，缸筒11连接锁环背圈17的下端与下接头14。

其中，棘爪体13包括环本体131、棘爪132和棘爪支撑体133，环本体131与中心管2固定连接，棘爪支撑体133用于支撑棘爪132，棘爪支撑体133通过第三剪切销钉19与棘爪132固定，棘爪132的下端卡设于缸筒11与下接头14形成的凹槽内。

活塞12、棘爪体13分别与中心管2和缸筒11之间通过密封组件20密封，以形成环形传压通道21，中心管2上开设有连通环形传压通道21的传压通孔22。

当封隔器被坐封时，活塞12在环形传压通道21传递的压力的作用下向上运动，第一剪切销钉15和第二剪切销钉18被剪切，胶筒组件4在活塞12的推动下压缩膨胀挤压外部套管，卡瓦组件9咬合住外部套管，当封隔器被解封时，第三剪切销钉19被剪切，中心管2向上运动，封隔器被解封。

具体的，施工作业时，首先下降封隔器，第一剪切销钉15和第二剪切销钉18保证封隔器在下降过程中不会因为井内的压力提前坐封，将封隔器下降到预先设定的深度后，通过向中心管2内打压，压力通过中心管2上的传压通孔22进入环形传压通道21，通过压力推动活塞12上行，第二剪切销钉18被剪断；活塞12推动下锥体10向上移动，使卡瓦组件9咬合在外部套管上；继续向中心管2内打压，缸筒11带动中心管2下行，第一剪切销钉15被剪断，胶筒组件4在上导环3和下导环5的挤压下压缩膨胀挤压外部套管，从而使得封隔器坐封。

施工作业完毕后，首先将与封隔器上接头1相连的锚定装置松开，下放专用的解封工具，上提外部套管，棘爪支撑体133与棘爪132固定连接的第三剪切销钉19被剪断，从而使得棘爪体13被释放，上接头1和中心管2与 外部套管向上运动，继续上提，胶筒组件4和卡瓦组件9都恢复原状被解封，从而使得封隔器被解封。通过采用机械解封的可回收式封隔器，不仅使得封隔器可回收再利用，并且使得封隔器在施工过程中始终安全、坚固的坐封在外部套管内，避免了高温高压深井中坐封的封隔器自动解封，而且机械解封过程操作简单，安全可靠。

可选的，胶筒组件4包括胶筒本体42和两端的金属套41，胶筒本体42两端分别嵌入金属套41内，胶筒本体42在外力的作用下被压缩膨胀。

可选的，卡瓦组件9包括卡瓦91、片簧92和卡瓦套93，卡瓦套93设于中心管2上，片簧92位于卡瓦91和卡瓦套93中间，上锥体8与下锥体10通过卡瓦套93连接。具体的，上锥体8和下锥体10的锥面部分伸入卡瓦91靠近中心管2的一侧，当中心管2内施加压力时，两个锥面部分挤压卡瓦91，使得卡瓦组件9咬合住外部套管，从而防止封隔器上下移动。

可选的，中心管2上开设有环形槽，图2为图1所示封隔器的挡环的横截面的结构示意图，图3为图1所示封隔器的挡环的纵截面的结构示意图，参照图2和图3，挡环6卡于环形槽内，用于防止下导环5下滑。

可选的，中心管2上还开设有第一键槽，第一键槽内装配有第一键23，上锥体8上设置有凹槽，第一键23卡设在凹槽内以防止上锥体8与中心管2之间转动。具体的，第一键23装配在中心管2的第一键槽内，当向中心管2上套设上锥体8时，上锥体8上端的凹槽需要对准第一键23才能套设在中心管2上，第一键23使得上锥体8只能在中心管2上上下滑动，避免出现左右转动，从而使得封隔器坐封稳定。

可选的，中心管2上还开设有第二键槽，第二键槽内装配有第二键24，活塞上开设有键孔，第二键24卡设在键孔内以防止活塞12与中心管2之间转动。具体的，第二键24设置在中心管2上，并且卡于活塞12上端的键孔内，使得活塞只能在中心管2上上下滑动，避免出现左右转动，从而使得封隔器坐封稳定。

可选的，图4为图1所示封隔器的活塞的纵截面的结构示意图，如图4所示，活塞12外侧表面开设有第三键槽，第三键槽内安装有第三键25， 图5为图1所示封隔器的锁环的横截面的结构示意图，图6为图1所示封隔器的锁环的纵截面的结构示意图，图7为图6中K处的结构放大图，参照图5至图7，锁环16上开设有缺口161，第三键25穿过缺口161，用于防止锁环16与活塞12之间转动。当封隔器坐封完毕后，中心管2内泄压，胶筒组件4的回弹力将锁环16推开并卡在活塞12上，使得封隔器的胶筒组件4始终处于膨胀状态，并且锁环16与活塞12上的棘齿锁扣相互咬合实现锁定，使得活塞12两端的部件不能退回，防止活塞12的下移或中心管2上移，从而使得封隔器坐封稳定。

可选的，上接头1与中心管2之间、上锥体8与连接套7之间、下锥体10内侧与活塞12之间、锁环背圈17与缸筒11之间、中心管2与环本体131之间都通过螺纹连接，使得拆卸操作简单。

上导环3与中心管2通过螺纹连接，并通过第一锁紧螺钉26固定。具体的，当封隔器被坐封时，第一剪切销钉15被剪断，下导环5向上移动，使得胶筒组件4受到向上挤压的作用力，通过螺纹和第一锁紧螺钉26两种固定方式使得上导环3与中心管2之间的连接更加牢固，防止卡紧的胶筒组件4时在挤压时出现松动。

下导环5与连接套7通过螺纹连接，并通过第二锁紧螺钉27固定，上锥体8与卡瓦套93通过螺纹连接，并通过第三锁紧螺钉28固定，缸筒11与下接头14通过螺纹连接，并通过第四锁紧螺钉29固定。具体的，下导环5与连接套7之间、上锥体8与卡瓦套93之间以及缸筒11与下接头14之间的连接方式与上导环3与中心管2的连接方式类似，通过螺纹和锁紧螺钉两种固定方式使其连接更加牢固，防止在高温高压深井中下导环5与连接套7之间、上锥体8与卡瓦套93之间以及缸筒11与下接头14之间的连接出现松动，导致封隔器的密封效果受到影响甚至无法正常使用。

下锥体10与卡瓦套93之间滑动连接。具体的，当活塞12推动下锥体10上移时，下锥体10与卡瓦套93滑动连接才能使得下锥体10的锥面部分伸入卡瓦91靠近中心管2的一侧，从而才能挤压卡瓦组件9的片簧92，使得卡瓦组件9咬合在外部套管上。

可选的，密封组件20可以为密封圈。具体的，可以在上接头1与中 心管2之间、活塞12与中心管2之间、活塞12与缸筒11之间、缸筒11与环本体131之间、环本体131与中心管2之间、缸筒11与下接头14之间都设置密封圈，使得封隔器的密封严密。优选的，密封圈可以是O型密封圈。

其中，本实施例的机械解封的可回收式封隔器在进行坐封时，中心管2内分级打压10MPa(兆帕)、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa，分别稳压10min(分钟)后封隔器坐封，中心管2内泄压后对封隔器外部套管环空打压70MPa，稳压30min后，油管与套管之间的压力不降。本实施例的封隔器的坐封深度小于或等于6500.0米，封隔器坐封位置的温度小于或等于204℃，酸化压裂施工作业封隔器工作压差小于或等于60MPa。

本实施例提供的机械解封的可回收式封隔器，包括上接头、中心管、上导环、胶筒组件、下导环、挡环、连接套、上锥体、卡瓦组件、下锥体、缸筒、活塞、棘爪体和下接头，将封隔器下入油井内预定深度，向中心管内施加压力，活塞在的压力的作用下向上运动，连接活塞和下锥体的第一剪切销钉与连接下导环与中心管的第二剪切销钉被剪切，使得胶筒组件在活塞的推动下压缩膨胀挤压外部套管，卡瓦组件咬合住外部套管，从而使得封隔器被坐封，地层向上的压力和施加的压力使得封隔器坐封紧密，实现了产层的有效封隔。当施工作业完毕后，剪切连接棘爪支撑体和棘爪的第三剪切销钉，使得中心管向上运动，从而使得封隔器被解封。通过采用机械解封的可回收式封隔器，不仅使得封隔器可回收再利用，并且使得封隔器在施工过程中始终安全、坚固的坐封在外部套管内，避免了高温高压深井中坐封的封隔器自动解封，而且机械解封过程操作简单，安全可靠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种机械解封的可回收式封隔器，其特征在于，包括：上接头、中心管、上导环、胶筒组件、下导环、挡环、连接套、上锥体、卡瓦组件、下锥体、缸筒、活塞、棘爪体和下接头；

所述中心管的上端连接所述上接头，所述中心管的下端连接所述棘爪体，所述上导环、所述胶筒组件、所述下导环、所述挡环、所述上锥体、所述卡瓦组件、所述下锥体和所述活塞由上到下依次套设在所述中心管上；

所述上导环与所述中心管固定连接，所述下导环通过第一剪切销钉与所述中心管固定连接，所述胶筒组件卡设于所述上导环与所述下导环之间，所述下导环与所述上锥体通过所述连接套连接，所述上锥体与所述下锥体的上端通过所述卡瓦组件连接，所述下锥体的下端与所述中心管形成环空，所述活塞的上端插入所述环空内的部分与所述下锥体固定连接，所述活塞上套设有锁环，所述锁环上套设有锁环背圈，所述锁环背圈的上端通过第二剪切销钉与所述下锥体的下端外侧固定，所述缸筒套设在所述活塞与所述棘爪体上，所述缸筒连接所述锁环背圈的下端与所述下接头；

所述棘爪体包括环本体、棘爪和棘爪支撑体，所述环本体与所述中心管固定连接，所述棘爪支撑体用于支撑所述棘爪，所述棘爪支撑体通过第三剪切销钉与所述棘爪固定，所述棘爪的下端卡设于所述缸筒与所述下接头形成的凹槽内；

所述活塞、所述棘爪体分别与所述中心管和所述缸筒之间通过密封组件密封，以形成环形传压通道，所述中心管上开设有连通所述环形传压通道的传压通孔；

当所述封隔器被坐封时，所述活塞在所述环形传压通道传递的压力的作用下向上运动，所述第一剪切销钉和所述第二剪切销钉被剪切，所述胶筒组件在所述活塞的推动下压缩膨胀挤压外部套管，所述卡瓦组件咬合住所述外部套管，当所述封隔器被解封时，所述第三剪切销钉被剪切，所述中心管向上运动，所述封隔器被解封。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述胶筒组件包括胶筒本体和两端的金属套，所述胶筒本体两端分别嵌入所述金属套内，所述胶筒本体在外力的作用下被压缩膨胀。

3.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述卡瓦组件包括卡瓦、片簧和卡瓦套，所述卡瓦套设于所述中心管上，所述片簧位于所述卡瓦和所述卡瓦套中间；

所述上锥体与所述下锥体通过所述卡瓦套连接。

4.根据权利要求3所述的封隔器，其特征在于，所述中心管上开设有环形槽，所述挡环卡于所述环形槽内，用于防止所述下导环下滑。

5.根据权利要求4所述的封隔器，其特征在于，所述中心管上还开设有第一键槽，所述第一键槽内装配有第一键，所述上锥体上设置有凹槽，所述第一键卡设在所述凹槽内以防止所述上锥体与所述中心管之间转动。

6.根据权利要求5所述的封隔器，其特征在于，所述中心管上还开设有第二键槽，所述第二键槽内装配有第二键，所述活塞上开设有键孔，所述第二键卡设在所述键孔内以防止所述活塞与所述中心管之间转动。

7.根据权利要求6所述封隔器，其特征在于，所述活塞外侧表面开设有第三键槽，所述第三键槽内安装有第三键，所述锁环上开设有缺口，所述第三键穿过所述缺口，用于防止所述锁环与所述活塞之间转动。

8.根据权利要求6所述封隔器，其特征在于，所述上接头与所述中心管之间、所述上锥体与所述连接套之间、所述下锥体内侧与所述活塞之间、所述锁环背圈与所述缸筒之间、所述中心管与所述环本体之间都通过螺纹连接；

所述上导环与所述中心管通过螺纹连接，并通过第一锁紧螺钉固定；

所述下导环与所述连接套通过螺纹连接，并通过第二锁紧螺钉固定；

所述上锥体与所述卡瓦套通过螺纹连接，并通过第三锁紧螺钉固定；

所述缸筒与所述下接头通过螺纹连接，并通过第四锁紧螺钉固定；

所述下锥体与所述卡瓦套之间滑动连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述封隔器，其特征在于，所述密封组件为密封圈。