CN209011780U - 一种无锚定热采封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无锚定热采封隔器，包括上接头（1）、下接头（2）和中心管（3），上接头（1）和下接头（2）分别对应设置于中心管（3）的两端并与中心管（3）固定连接，在中心管（3）外围设置有密封筒（4）、坐封机构和锁定机构；所述坐封机构包括活塞Ⅰ（5）和活塞Ⅱ（6），在活塞Ⅰ（5）和活塞Ⅱ（6）上均设置有密封胶圈，活塞Ⅱ（6）套接在中心管（3）的外部，在活塞Ⅱ外部套接有外挡环（16）；本实用新型结构简单紧凑，便于加工制造，降低成本，同时，可以设计成更小的外径，能够满足封堵大修补贴过的小直径套管。

Description

一种无锚定热采封隔器

技术领域

本实用新型涉及一种无锚定上提式解封热采封隔器，用于油田热采油井原油开采。

背景技术

热采封隔器是稠油开采中常用的封堵工具，在耐受高温达到350℃情况下，能够承受足够的压力，性能要求高。现有的热采封隔器结构复杂，能够做成小直径结构的热采封隔器种类寥寥无几，难以满足封堵大修补贴过的小直径套管，影响现场生产。现场生产应用中有一种小直径热采封隔器,型号为Y341-102封隔器，采用液压坐封，上提解封方式，结构比较简单，密封筒采用耐受高温高压的固体材料制成的密封片叠加组合而成，它是通过外力轴向挤压，使其轴向压缩直径变大达到封堵油套的目的，该类密封筒的缺点是要达到封堵油套目的，封隔器坐封提供的轴向压力（坐封力）要求很大，同时，对密封筒叠片（设计有特殊工艺槽）制造要求也较高，目前掌握生产这种密封筒的制造厂家相对较少，现场中，主要问题是坐封压力要求高，封堵成功率相对较低，加工成本高。

针对上述问题，研制了一种无锚定热采封隔器，采用液压坐封，上提管柱解封，结构简单，密封筒采用整体式结构，制作材料耐受高温高压能力较强，封堵原理是采用扩张变形方式，就是利用活塞的锥形前端插入其内腔，在轴向推力作用下，迫使其径向不断变形扩大，达到封堵油套环形空间的目的，该种密封筒需要的坐封力量较小，加工工艺要求低，生产厂家较多，加工成本低，封堵成功率相对较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是，针对上述现有技术的不足，提供一种无锚定热采封隔器，该封隔器结构简单紧凑，便于加工制造，降低成本，同时，可以设计成更小的外径，能够满足封堵大修补贴过的小直径套管。

为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型一种无锚定热采封隔器，包括上接头、下接头和中心管，上接头和下接头分别对应设置于中心管的两端并与中心管固定连接，在中心管外围设置有密封筒、坐封机构和锁定机构；所述坐封机构包括活塞Ⅰ和活塞Ⅱ，在活塞Ⅰ和活塞Ⅱ上均设置有密封胶圈，活塞Ⅱ套接在中心管的外部，在活塞Ⅱ外部套接有外挡环；所述锁定机构包括锁座、销环、锁环和锁定套，活塞Ⅱ下端通过丝扣与锁定套前端连接，锁定套套接在锁座的外部，锁座中部具有第一台阶，第一台阶将锁座分为大径段、台阶段和小径段，销环通过内丝扣连接于台阶段上，所述锁环位于销环与台阶段之间，所述活塞Ⅰ套接在小径段端部，活塞Ⅰ的前端紧顶在锁定套后端，在活塞Ⅰ、锁定套和下接头外部套接有缸套，所述密封筒位于所述上接头与活塞Ⅱ之间。

作为本实用新型的优选方案，在中心管两端分别垫有第一密封环和第二密封环，第一密封环位于中心管与上接头之间，第二密封环位于中心管与下接头之间，所述第一密封环和第二密封环由耐高温高压材料制成。

作为本实用新型的优选方案，在中心管上套接有密封环Ⅱ，所述中心管外部具有平面台阶，上接头上具有内台阶，密封环Ⅱ位于中心管外部的平面台阶上，密封环Ⅱ一端紧顶在所述上接头的内台阶端面上。

作为本实用新型的优选方案，所述活塞Ⅱ与中心管套接处之间存有间隙，活塞Ⅱ可相对于中心管向前移动。

作为本实用新型的优选方案，所述活塞Ⅱ分为三部分，分别为前后依次设置的前端段、前段和后段；前端段为圆锥形形状，前段直径大于后段直径在活塞Ⅱ后部形成一变径凹槽。

作为本实用新型的优选方案，所述变径凹槽的长度大于所述密封筒长度与外挡环宽度之和。

作为本实用新型的优选方案，所述活塞Ⅱ前段后部设有用于剪切销钉的第一凹槽，外挡环套接于活塞Ⅱ外部的第一凹槽处，且外挡环通过若干剪切销钉固定在活塞Ⅱ上。

作为本实用新型的优选方案，所述密封筒由耐高温高压材料制成，密封筒内部为柱状空腔，所述活塞Ⅱ前端段插入到柱状空腔内，且密封筒上端紧顶在上接头的下端面上。

作为本实用新型的优选方案，在上接头下端设有第二台阶，第二台阶内径大于所述的活塞Ⅱ外径，第二台阶的深度大于所述的活塞Ⅱ前端段的长度。

作为本实用新型的优选方案，所述上接头、下接头与中心管之间通过丝扣连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构简单紧凑，便于加工制造，降低成本，同时，可以设计成更小的外径，能够满足封堵大修补贴过的小直径套管。

本实用新型结构简单紧凑，首先选用的密封筒的封堵变形方式不同，采用扩张变形方式，利用活塞的锥形前端插入其内腔，在轴向推力作用下，迫使其径向不断变形扩大，达到封堵油套环形空间的目的，这样的方式坐封时需要的坐封力相对较小，设计目标容易实现，对施工设备性能要求也会相应降低；同时，具备油井封堵成功率高的特点，其次，密封筒采用整体式结构，结构简单，工艺要求低，掌握该技术的生产厂家较多，成本低；再次，坐封机构、锁定机构、解封机构设计简洁、紧凑，加工工艺难度低，质量容易保证，装配简单，具有封堵成功率高的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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是本实用新型的整体结构图。

图2是本实用新型的上部结构图。

图3是本实用新型的下部结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如附图所示，本实用新型一种无锚定热采封隔器，包括上接头1、下接头2和中心管3，上接头1和下接头2分别对应设置于中心管3的两端并与中心管3固定连接。优选的，所述上接头1、下接头2与中心管3之间通过丝扣连接。

在中心管3外围设置有密封筒4、坐封机构和锁定机构。

具体的，所述坐封机构包括活塞Ⅰ5和活塞Ⅱ6，活塞Ⅱ6套接在中心管3的外部，在活塞Ⅱ外部套接有外挡环16。

具体的，所述锁定机构包括锁座7、销环8、锁环9和锁定套10，活塞Ⅱ6下端通过丝扣与锁定套10前端连接，锁定套10套接在锁座7的外部，锁座7中部具有第一台阶，第一台阶将锁座分为大径段、台阶段和小径段，销环8通过内丝扣连接于台阶段上，所述锁环9位于销环8与台阶段之间，所述活塞Ⅰ5套接在小径段端部，活塞Ⅰ的前端紧顶在锁定套10后端，在活塞Ⅰ5、锁定套10和下接头2外部套接有缸套11。

所述密封筒4位于所述上接头1与活塞Ⅱ6之间。密封筒4内部为柱状空腔，所述活塞Ⅱ6前端段插入到柱状空腔内，且密封筒4上端紧顶在上接头1的下端面上。

为提高封隔器的密封性，在中心管3两端分别垫有第一密封环12和第二密封环13，第一密封环12位于中心管3与上接头1之间，第二密封环13位于中心管3与下接头2之间，第一密封环和第二密封环均处于外力挤压的变形状态。

进一步的，在中心管3上套接有密封环Ⅱ14，所述中心管3外部具有平面台阶，上接头1上具有内台阶，密封环Ⅱ14位于中心管外部的平面台阶上，密封环Ⅱ14一端紧顶在所述上接头的内台阶端面上。

所述活塞Ⅱ6与中心管3套接处之间存有间隙，活塞Ⅱ6可相对于中心管3向前移动，通过压力进入密封筒的内腔，向外挤压密封筒，继续前移进入到上接头端体内。

所述活塞Ⅱ6分为三部分，分别为前后依次设置的前端段、前段和后段；前端段为圆锥形形状，前段直径大于后段直径在活塞Ⅱ6后部形成一变径凹槽15。

所述活塞Ⅱ6前段后部设有用于剪切销钉的第一凹槽，外挡环16套接于活塞Ⅱ6外部的第一凹槽处，且外挡环16通过若干剪切销钉17固定在活塞Ⅱ6上。

在上接头1下端设有第二台阶，第二台阶内径大于所述的活塞Ⅱ6外径。

工作原理：

在油田现场使用时，将上述封隔器连接在封堵管柱的油管上，一起下入油井套管内，管柱下放到位后，开始坐封，从井口水泥车打入液体，液压力通过井下管柱传入中心管，再通过中心管传压孔道、中心管与锁座之间形成的环形水槽进入活塞腔中，推动活塞Ⅰ、活塞Ⅱ、锁定套向前移动，进而通过活塞Ⅱ挤压密封筒，两级活塞的挤压力通过活塞Ⅱ前段锥面作用于密封筒内腔壁面上，迫使密封筒径向尺寸不断变大，直至膨胀贴紧在套管壁上，封住油管和套管之间的环形空间，达到封堵目的，在此过程中，设计在锁定套内部、尾端的锁牙不断前移，并与锁环的锁牙咬合直至最终锁死，完成封隔器坐封过程。

坐封完成后，在通过管柱向封隔器下部油层注汽时，或者封堵油层时，封隔器承受的下部注汽压力或者地层压力作用在密封筒上，通过密封筒传递到油管柱上，或者传递给配套的管柱锚定器上，实现封堵下部油层目的。有时候封隔器被要求承受上部地层或者注汽压力，此时，注汽压力或者地层压力会通过密封筒传递给外挡环、剪切销钉、活塞Ⅱ、锁定套、锁环、销环、锁座、下接头传递到油管柱上，或者配套的锚定器上，实现封堵上部油层目的。

解封时，通过作业设备上提管柱，管柱上拉力量依次通过上接头、中心管、下接头、锁座、销环、锁环、锁定套、活塞Ⅱ、剪切销钉、外挡环，最后传递给密封筒，由于密封筒贴紧在套管壁上不能移动，随着上拉力量增大，必然剪断剪切销钉，密封筒和外挡环相对活塞Ⅱ下移，进入活塞Ⅱ后部凹槽内，密封筒失去内支撑，处于解封状态，完成解封动作。

实施例2

本实施例无锚定热采封隔器的结构与实施例1无锚定热采封隔器的结构基本相同，其不同之处在于：第二台阶的深度大于活塞Ⅱ6前端段的长度。变径凹槽15的长度大于所述密封筒长度与外挡环宽度之和。通过对第二台阶的深度和变径凹槽15的长度进行设定，可以提高产品的精确度，提高产品的质量。

实施例3

本实施例无锚定热采封隔器的结构与实施例1无锚定热采封隔器的结构基本相同，其不同之处在于：在活塞Ⅰ5和活塞Ⅱ6上均设置有密封胶圈，密封胶圈的作用是防止活塞Ⅰ在伸缩时出现渗油的情况。

实施例4

本实施例无锚定热采封隔器的结构与实施例2无锚定热采封隔器的结构基本相同，其不同之处在于：所述第一密封环12和第二密封环13由耐高温高压材料制成。所述密封筒4由耐高温高压材料制成。

通过将第一密封环12、第二密封环13和密封筒4选材为耐高温高压材料，满足封隔器承受高温高压气体的性能要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无锚定热采封隔器，包括上接头（1）、下接头（2）和中心管（3），上接头（1）和下接头（2）分别对应设置于中心管（3）的两端并与中心管（3）固定连接，其特征在于：在中心管（3）外围设置有密封筒（4）、坐封机构和锁定机构；所述坐封机构包括活塞Ⅰ（5）和活塞Ⅱ（6），在活塞Ⅰ（5）和活塞Ⅱ（6）上均设置有密封胶圈，活塞Ⅱ（6）套接在中心管（3）的外部，在活塞Ⅱ外部套接有外挡环（16）；所述锁定机构包括锁座（7）、销环（8）、锁环（9）和锁定套（10），活塞Ⅱ（6）下端通过丝扣与锁定套（10）前端连接，锁定套（10）套接在锁座（7）的外部，锁座（7）中部具有第一台阶，第一台阶将锁座分为大径段、台阶段和小径段，销环（8）通过内丝扣连接于台阶段上，所述锁环（9）位于销环（8）与台阶段之间，所述活塞Ⅰ（5）套接在小径段端部，活塞Ⅰ的前端紧顶在锁定套（10）后端，在活塞Ⅰ（5）、锁定套（10）和下接头（2）外部套接有缸套（11），所述密封筒（4）位于所述上接头（1）与活塞Ⅱ（6）之间。

2.根据权利要求1所述的一种无锚定热采封隔器，其特征在于：在中心管（3）两端分别垫有第一密封环（12）和第二密封环（13），第一密封环（12）位于中心管（3）与上接头（1）之间，第二密封环（13）位于中心管（3）与下接头（2）之间，所述第一密封环（12）和第二密封环（13）由耐高温高压材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种无锚定热采封隔器，其特征在于：在中心管（3）上套接有密封环Ⅱ（14），所述中心管（3）外部具有平面台阶，上接头（1）上具有内台阶，密封环Ⅱ（14）位于中心管外部的平面台阶上，密封环Ⅱ（14）一端紧顶在所述上接头的内台阶端面上。

4.根据权利要求1所述的一种无锚定热采封隔器，其特征在于：所述活塞Ⅱ（6）与中心管（3）套接处之间存有间隙，活塞Ⅱ（6）可相对于中心管（3）向前移动。

5.根据权利要求4所述的一种无锚定热采封隔器，其特征在于：所述活塞Ⅱ（6）分为三部分，分别为前后依次设置的前端段、前段和后段；前端段为圆锥形形状，前段直径大于后段直径在活塞Ⅱ（6）后部形成一变径凹槽（15）。

6.根据权利要求5所述的一种无锚定热采封隔器，其特征在于：所述变径凹槽（15）的长度大于所述密封筒长度与外挡环宽度之和。

7.根据权利要求6所述的一种无锚定热采封隔器，其特征在于：所述活塞Ⅱ（6）前段后部设有用于剪切销钉的第一凹槽，外挡环（16）套接于活塞Ⅱ（6）外部的第一凹槽处，且外挡环（16）通过若干剪切销钉（17）固定在活塞Ⅱ（6）上。

8.根据权利要求7所述的一种无锚定热采封隔器，其特征在于：所述密封筒（4）由耐高温高压材料制成，密封筒（4）内部为柱状空腔，所述活塞Ⅱ（6）前端段插入到柱状空腔内，且密封筒（4）上端紧顶在上接头（1）的下端面上。

9.根据权利要求8所述的一种无锚定热采封隔器，其特征在于：在上接头（1）下端设有第二台阶，第二台阶内径大于所述的活塞Ⅱ（6）外径，第二台阶的深度大于所述的活塞Ⅱ（6）前端段的长度。

10.根据权利要求1所述的一种无锚定热采封隔器，其特征在于：所述上接头（1）、下接头（2）与中心管（3）之间通过丝扣连接。