CN209011791U - 单向锚定式热采封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单向锚定式热采封隔器，包括上接头（1）、下接头（2）、中心管（3）和支撑座（4），上接头（1）和下接头（2）分别位于中心管（3）的两端，支撑座（4）与下接头（2）相连接，在中心管外部设置有锚定机构，还包括密封筒（5）、坐封机构和锁定机构；所述锚定机构包括卡瓦（6）、箍簧（7）及卡瓦座（8），卡瓦（6）与卡瓦座（8）相连接，箍簧（7）箍于卡瓦（6）外侧，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井。

Description

单向锚定式热采封隔器

技术领域

本实用新型涉及一种封隔器，尤其是单向锚定式热采封隔器。

背景技术

单向锚定式热采封隔器是稠油开采中最常用的封堵工具，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。现有的单向锚定式热采封隔器结构复杂，种类也较少，能够做成小直径结构的热采封隔器更是寥寥无几，难以满足封堵大修补贴过的小直径套管，影响现场生产。现场生产应用中有时候配套使用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，该管柱的缺点是没有锚定机构，注汽压力大时，容易造成管柱、抽稠泵弯曲等，封隔器位置变化甚至导致封隔器失封。

针对上述问题，研制了单向锚定式热采封隔器，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，提供一种单向锚定式热采封隔器，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井。

为达到上述技术效果，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型单向锚定式热采封隔器，包括上接头、下接头、中心管和支撑座，上接头和下接头分别位于中心管的两端，支撑座与下接头相连接，在中心管外部设置有锚定机构，还包括密封筒、坐封机构和锁定机构；

作为本实用新型的优选方案，所述锚定机构包括卡瓦、箍簧及卡瓦座，卡瓦与相连接卡瓦座，箍簧箍于卡瓦外侧；所述的卡瓦前端内面为圆锥面形，卡瓦内圆锥面紧靠在上接头下部的圆锥面上，在卡瓦中部外面设置有半圆形槽，箍簧圈压在所述的卡瓦中部外面设置的半圆形槽内，所述的卡瓦后端为燕尾状，卡瓦座前部设置有燕尾槽，卡瓦后端的燕尾状与卡瓦座前部燕尾槽轴向卡连在一起。

作为本实用新型的优选方案，所述的坐封机构包括活塞Ⅰ、活塞Ⅱ、活塞Ⅲ、推套和缸套，活塞Ⅲ套接在所述的中心管的外部，所述的活塞Ⅲ前端部为圆锥状，后端外部设置有丝扣，所述的活塞Ⅱ套接在锁定机构上，所述的活塞Ⅰ套接在支撑座的小径一端，所述的活塞Ⅰ前端紧顶在所述的推套下端，所述的推套前端紧顶在所述的活塞Ⅱ上，所述的推套、活塞Ⅰ、下接头包容在所述的缸套之内。

作为本实用新型的优选方案，所述锁定机构包括锁座、销环、锁环、锁套，所述的锁套前部与所述的活塞Ⅲ后端丝扣固定连接，所述的锁套后端紧顶在所述的活塞Ⅱ端部，所述的锁座外部设置有多个台阶，所述的销环通过剪切销钉Ⅰ固定在所述的锁座第一台阶的销钉槽上，所述的锁环位于所述的销环与所述的锁座第一台阶之间，所述的锁座位于所述的锁套之内；所述的活塞Ⅱ套接在所述的锁座小径的一端。

作为本实用新型的优选方案，所述的上接头与所述中心管、所述中心管与所述支撑座、所述支撑座与所述下接头之间通过丝扣固定连接。

作为本实用新型的优选方案，在上接头与所述中心管、所述中心管与所述支撑座、所述支撑座与所述下接头之间的相互连接端部均垫有密封环Ⅰ，密封环Ⅰ由耐高温高压材料制成。

作为本实用新型的优选方案，所述卡瓦座后端内部为台阶式圆柱面，台阶式圆柱面内径大于活塞Ⅲ外径，所述的台阶式圆柱面深度大于所述的活塞Ⅲ前端锥形段长度。

作为本实用新型的优选方案，在中心管前部设置有两个对称的销钉孔，所述的活塞Ⅲ前端部为圆锥状，在紧接圆锥形边沿径向设置有两个螺纹通孔，剪切销钉Ⅱ安装在所述的活塞Ⅲ上设置的螺纹通孔内，剪切销钉Ⅱ的剪切段插在所述的中心管设置的对称销钉孔内。

作为本实用新型的优选方案，所述的密封筒内部为柱状空腔，活塞Ⅲ的圆锥形端部插入到密封筒内部的柱状空腔内，密封筒上端紧顶在卡瓦座下端面，密封筒由耐高温高压材料制造而成。

作为本实用新型的优选方案，在锁座的第一台阶上设置有销钉槽，销环上设置有销钉丝扣，所述的销环通过所述的剪切销钉Ⅰ固定在锁座第一台阶的销钉槽上，所述的锁环位于所述的销环与所述的锁座第一台阶之间。

作为本实用新型的优选方案，所述卡瓦为单向卡瓦，在锁套后端内设置有锁定咬合扣。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果是：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井。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。

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是本实用新型结构示意图。

图2是图1的A部放大图。

图3是图1的B部放大图。

图4是图1的C部放大图。

图5是图1的D部放大图。

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

本实施例单向锚定式热采封隔器，包括上接头1、下接头2、中心管3和支撑座4，上接头1和下接头2分别位于中心管3的两端，支撑座4与下接头2相连接，在中心管外部设置有锚定机构，还包括密封筒5、坐封机构和锁定机构。

锚定机构包括卡瓦6、箍簧7及卡瓦座8，卡瓦6与卡瓦座8相连接，箍簧7箍于卡瓦6外侧；所述的卡瓦6前端内面为圆锥面形，卡瓦6内圆锥面紧靠在上接头1下部的圆锥面上，在卡瓦6中部外面设置有半圆形槽，箍簧7圈压在所述的卡瓦6中部外面设置的半圆形槽内，所述的卡瓦6后端为燕尾状，卡瓦座8前部设置有燕尾槽，卡瓦6后端的燕尾状与卡瓦座8前部燕尾槽轴向卡连在一起。优选的，所述卡瓦6为单向卡瓦。

坐封机构包括活塞Ⅰ9、活塞Ⅱ10、活塞Ⅲ11、推套12和缸套13，活塞Ⅲ11套接在所述的中心管3的外部，所述的活塞Ⅲ11前端部为圆锥状，在活塞Ⅲ后端外部设置有丝扣，所述的活塞Ⅱ10套接在锁定机构上，所述的活塞Ⅰ9套接在支撑座4的小径一端，所述的活塞Ⅰ9前端紧顶在所述的推套12下端，所述的推套12前端紧顶在所述的活塞Ⅱ10上，所述的推套12、活塞Ⅰ9、下接2包容在所述的缸套13之内。在中心管3前部设置有两个对称的销钉孔，所述的活塞Ⅲ11前端部为圆锥状，在活塞Ⅲ11上紧接圆锥形边沿径向设置有两个螺纹通孔，剪切销钉Ⅱ安装在所述的活塞Ⅲ11上设置的螺纹通孔内，剪切销钉Ⅱ的剪切段插在所述的中心管3设置的对称销钉孔内。

具体的，所述的密封筒5内部为柱状空腔，活塞Ⅲ11的圆锥形端部插入到密封筒5内部的柱状空腔内，密封筒5上端紧顶在卡瓦座8下端面。

锁定机构包括锁座14、销环15、锁环16、锁套17，所述的锁套17前部与所述的活塞Ⅲ11后端通过丝扣固定连接，所述的锁套17后端紧顶在所述的活塞Ⅱ10端部，所述的锁座14外部设置有多个台阶，所述的销环15通过剪切销钉Ⅰ固定在所述的锁座14第一台阶的销钉槽上，所述的锁环16位于所述的销环15与所述的锁座14第一台阶之间，所述的锁座14位于所述的锁套17之内，在锁套17后端内设置有锁定咬合扣。所述的活塞Ⅱ10套接在所述的锁座14的小径一端。在锁座14的第一台阶上设置有销钉槽，销环15上设置有销钉丝扣，所述的销环15通过所述的剪切销钉Ⅰ21固定在锁座第一台阶的销钉槽上，所述的锁环16位于所述的销环15与所述的锁座第一台阶之间。

本实施例的工作原理为：

在油田现场应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和支撑座内部，再通过中心管和支撑座上开设的进水孔以及中心管与锁座之间形成的环形进水槽进入活塞腔中，推动上活塞Ⅰ、活塞Ⅱ和活塞Ⅲ向前运动，当压力达到一定程度后，剪断剪切销钉Ⅱ，继而推动推套、锁套向前移动，通过活塞Ⅲ挤压密封筒，密封筒推动卡瓦座、卡瓦座推动卡瓦向前移动，卡瓦沿着上接头上的锥面前移，在上接头锥面的支撑下，卡瓦不断径向外移、扩张，最终锚定在套管内壁上，此时，卡瓦不再前移，活塞Ⅰ、活塞Ⅱ和活塞Ⅲ继续往前推动，活塞的挤压力通过活塞Ⅲ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， 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，锁套下端的锁定专用咬合扣前移、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，封隔器承受下部压力,注汽压力通过活塞等作用在密封筒上，力量继续上传作用在卡瓦座、卡瓦上，在上接头锥面共同作用下，卡瓦更加牢固地锚定在套管壁上，由此注汽等封隔器下部压力传导到套管壁上，阻止注汽或地层压力传递给管柱，防止管柱弯曲。

解封时，需要上提管柱，由于卡瓦锚定在套管壁上不能移动，相应阻止卡瓦座、密封筒、活塞Ⅲ、锁套等不能上移，又由于锁套与锁环咬合在一起，故锁环也不能上移，管柱的上提力量通过上接头丝扣传递给中心管，再由中心管传递给支撑座、锁座，由锁座传递给连接锁座与销环的剪切销钉Ⅰ，当管柱上提力大于剪切销钉Ⅰ剪切力时，剪切销钉Ⅰ剪断，此时，锁座、支撑座、中心管、上接头等一起上移，上接头上移给卡瓦回收让出空间，在箍簧作用下，卡瓦复位，离开套管壁，解除锚定，完成解封解卡过程。

实施例2

本实施例单向锚定式热采封隔器的结构与实施例1单向锚定式热采封隔器的结构基本相同，其不同之处在于： 所述卡瓦8后端内部为台阶式圆柱面，台阶式圆柱面内径大于活塞Ⅲ11外径，所述的台阶式圆柱面深度大于所述的活塞Ⅲ11前端锥形段长度。通过对卡瓦后端内部的尺寸进行限定，可以进一步提高本产品的精确度，从而提高产品质量。

实施例3

本实施例单向锚定式热采封隔器的结构与实施例2单向锚定式热采封隔器的结构基本相同，其不同之处在于：所述的上接头1与所述中心管3、所述中心管3与所述支撑座4、所述支撑座4与所述下接头2之间通过丝扣固定连接。丝扣可牢固的将部件之间进行固定，当然，本产品的连接方式并不限于丝扣式连接，还可采用其他固连方式进行替换。

实施例4

本实施例单向锚定式热采封隔器的结构与实施例3单向锚定式热采封隔器的结构基本相同，其不同之处在于：在上接头1与所述中心管3、所述中心管3与所述支撑座4、所述支撑座4与所述下接头2之间的相互连接端部均垫有密封环Ⅰ18。在中心管与卡瓦套之间设置有密封环Ⅱ20，通过设置有密封环Ⅰ18和密封环Ⅱ20，密封环Ⅰ18和密封环Ⅱ20可以提高产品的密封性能，防止出现渗油、漏油的情况发生。

实施例5

本实施例单向锚定式热采封隔器的结构与实施例4单向锚定式热采封隔器的结构基本相同，其不同之处在于：所述密封环Ⅰ18和密封环Ⅱ20由耐高温高压材料制成，密封筒5由耐高温高压材料制造而成。通过将密封环和密封筒设置有由耐高温高压材料制成可以满足本产品承受高温高压气体的性能和要求。

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)

1.一种单向锚定式热采封隔器，包括上接头（1）、下接头（2）、中心管（3）和支撑座（4），其特征在于：上接头（1）和下接头（2）分别位于中心管（3）的两端，支撑座（4）与下接头（2）相连接，在中心管外部设置有锚定机构，还包括密封筒（5）、坐封机构和锁定机构；所述锚定机构包括卡瓦（6）、箍簧（7）及卡瓦座（8），卡瓦（6）与卡瓦座（8）相连接，箍簧（7）箍于卡瓦（6）外侧。

2.根据权利要求1所述的单向锚定式热采封隔器，其特征在于：所述的卡瓦（6）前端内面为圆锥面形，卡瓦（6）内圆锥面紧靠在上接头（1）下部的圆锥面上，在卡瓦（6）中部外面设置有半圆形槽，箍簧（7）圈压在所述的卡瓦（6）中部外面设置的半圆形槽内，所述的卡瓦（6）后端为燕尾状，卡瓦座（8）前部设置有燕尾槽，卡瓦（6）后端的燕尾状与卡瓦座（8）前部燕尾槽轴向卡连在一起。

3.根据权利要求1所述的单向锚定式热采封隔器，其特征在于：所述的坐封机构包括活塞Ⅰ（9）、活塞Ⅱ（10）、活塞Ⅲ（11）、推套（12）和缸套（13），活塞Ⅲ（11）套接在所述的中心管（3）的外部，所述的活塞Ⅲ（11）前端部为圆锥状，在活塞Ⅲ后端外部设置有丝扣，所述的活塞Ⅱ（10）套接在锁定机构上，所述的活塞Ⅰ（9）套接在支撑座（4）的小径一端，所述的活塞Ⅰ（9）前端紧顶在所述的推套（12）下端，所述的推套（12）前端紧顶在所述的活塞Ⅱ（10）上，所述的推套（12）、活塞Ⅰ（9）、下接头（2）包容在所述的缸套（13）之内。

4.根据权利要求3所述的单向锚定式热采封隔器，其特征在于：所述锁定机构包括锁座（14）、销环（15）、锁环（16）、锁套（17），所述的锁套（17）前部与所述的活塞Ⅲ（11）后端通过丝扣固定连接，所述的锁套（17）后端紧顶在所述的活塞Ⅱ（10）端部，所述的锁座（14）外部设置有多个台阶，所述的销环（15）通过剪切销钉Ⅰ固定在所述的锁座（14）第一台阶的销钉槽上，所述的锁环（16）位于所述的销环（15）与所述的锁座（14）第一台阶之间，所述的锁座（14）位于所述的锁套（17）之内，在锁套（17）后端内设置有锁定咬合扣；所述的活塞Ⅱ（10）套接在所述的锁座（14）的小径一端。

5.根据权利要求1所述的单向锚定式热采封隔器，其特征在于：所述的上接头（1）与所述中心管（3）、所述中心管（3）与所述支撑座（4）、所述支撑座（4）与所述下接头（2）之间通过丝扣固定连接。

6.根据权利要求1所述的单向锚定式热采封隔器，其特征在于：在上接头（1）与所述中心管（3）、所述中心管（3）与所述支撑座（4）、所述支撑座（4）与所述下接头（2）之间的相互连接端部均垫有密封环Ⅰ（18），在中心管与卡瓦座之间垫有密封环Ⅱ（20），密封环Ⅰ（18）和密封环Ⅱ（20）由耐高温高压材料制成。

7.根据权利要求2所述的单向锚定式热采封隔器，其特征在于：所述卡瓦座（8）后端内部为台阶式圆柱面，台阶式圆柱面内径大于活塞Ⅲ（11）外径，所述的台阶式圆柱面深度大于所述的活塞Ⅲ（11）前端锥形段长度。

8.根据权利要求3所述的单向锚定式热采封隔器，其特征在于：在中心管（3）前部设置有两个对称的销钉孔，在活塞Ⅲ（11）上紧接圆锥形边沿径向设置有两个螺纹通孔，剪切销钉Ⅱ（19）安装在所述的活塞Ⅲ（11）上设置的螺纹通孔内，剪切销钉Ⅱ的剪切段插在所述的中心管（3）设置的对称销钉孔内。

9.根据权利要求3所述的单向锚定式热采封隔器，其特征在于：所述的密封筒（5）内部为柱状空腔，活塞Ⅲ（11）的圆锥形端部插入到密封筒（5）内部的柱状空腔内，密封筒（5）上端紧顶在卡瓦座（8）下端面，密封筒（5）由耐高温高压材料制造而成。

10.根据权利要求4所述的单向锚定式热采封隔器，其特征在于：在锁座（14）的第一台阶上设置有销钉槽，销环（15）上设置有销钉丝扣，所述的销环（15）通过所述的剪切销钉Ⅰ（21）固定在锁座第一台阶的销钉槽上。