CN211058764U - 防砂封卡器 - Google Patents

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张伟
王玉婷
李吉伦
李君勇
徐龙云
罗潇
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本实用新型公开了一种防砂封卡器,包括活塞打压机构、坐封锁紧机构和双向卡瓦锚定机构。通过将支撑环、定位螺母和球座设置为分体式结构,一方面方便了工具的装配,另一方面将剪断销钉力和支撑环下移时与锁爪产生的摩擦力分开,可以降低液压打落球座时的总力,从而保证了在使用过程中打掉球座的流畅性;胶筒耐高温、密封性能好。它具有液压坐封、双向卡瓦锚定、倒扣丢手、对扣上提解封的基本特点,同时还具有特殊情况下倒扣和液压两种丢手方法和耐高温密封等特殊功能,可确保防砂封卡器的安全使用。

Description

防砂封卡器
技术领域
本实用新型涉及石油开采井下配套工具,具体涉及一种用于油田井下封堵的防砂封卡器。
背景技术
在油田开发的过程中,经常需要用井下封堵工具对油、气、水层进行临时性或永久性的封堵,传统的防砂封卡器往往在坐封过程中存在坐封不牢固或中途坐封等问题,而且现有的球座直接通过外力使球座置于锁爪之内,球座上下外圆面均与锁爪内圆面直接接触,在打落球座时摩擦力大,容易导致球座下落不流畅,这样为了顺利打落球座只能增大压力,增加了作业难度;防砂封卡器是随着油田采油技术的不断发展,根据现场生产需要开发设计此专利产品。
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷,提供一种能适用于多种油井封堵施工现场,安全可靠,可满足油田开发过程中对油、气、水层临时性或永久性封堵的需求的防砂封卡器。
本实用新型的技术方案是:防砂封卡器,包括:
活塞打压机构,所述活塞打压机构包括上接头、锁爪、活塞、压环、球座和支撑装置,所述上接头内壁与锁爪螺纹连接,所述活塞位于上接头和锁爪形成的活塞腔内,所述活塞的下端压接压环,所述球座通过销钉与锁爪连接,所述支撑装置安装在球座下端并用于支撑球座;
坐封锁紧机构,所述坐封锁紧机构包括护套、打捞接头、锁环、中心管、套筒、胶筒和隔环,所述护套与压环的下端螺纹连接,所述打捞接头的上部和下部分别通过销钉与压环和中心管连接,所述锁爪下端与中心管内壁螺纹连接;所述锁环包绕于打捞接头外部并与中心管表面的牙扣相啮合,所述锁环位于护套和压环形成的腔体内并通过护套带动锁环沿打捞接头轴向移动;所述套筒套设于中心管外侧并与护套下端悬挂连接,所述隔环螺纹连接在套筒外侧,所述胶筒套设于套筒外侧并位于护套和隔环之间;
双向卡瓦锚定机构,所述双向卡瓦锚定机构包括上锥体、卡瓦罩、卡瓦、板簧、下锥体和下接头,所述上锥体、板簧、卡瓦和下锥体均套装于中心管外部且位于卡瓦罩内,所述上锥体位于隔环下方并且上端伸出卡瓦罩与套筒的下部螺纹连接;所述下锥体的上部与中心管下部螺纹连接,所述下锥体的下部伸出卡瓦罩与下接头螺纹连接。
优选的,所述支撑装置包括定位螺母和支撑环,所述定位螺母螺纹连接在球座的下端,所述支撑环设置在定位螺母的上方并与球座下端为滑动间隙配合。
优选的,所述胶筒为三个相互层叠且外径一致的胶环,相邻两胶环之间设有相互配合的倾斜面,所述倾斜面为直径由大变小的倒锥形面,所述倾斜面与轴线之间的角度为30度。
优选的,所述下锥体外侧连接有内护帽,所述卡瓦罩下部与内护帽螺纹连接。
优选的,所述下锥体的下部外侧螺纹连接有导向环。
优选的,所述锁环内设有与中心管外表面牙扣单向移动的锁牙。
优选的,所述打捞接头内有与打捞工具相配合的内螺纹。
优选的,所述中心管上端外侧设有多条凸出中心管相互平行的锁牙滑道,所述打捞接头下端的解锁爪与锁牙滑道间隔设置且通过销钉与中心管连接,所述解锁爪的下端分别倾斜设置有与锁环配合的解封台阶。
本实用新型与现有技术相比较,具有以下优点:通过将支撑环、定位螺母和球座设置为分体式结构,一方面方便了工具的装配,另一方面将剪断销钉力和支撑环下移时与锁爪产生的摩擦力分开,可以降低液压打落球座时的总力,从而保证了在使用过程中打掉球座的流畅性;胶筒的多层倾斜结构耐高温、密封性能好。它具有液压坐封、双向卡瓦锚定、倒扣丢手、对扣上提解封的基本特点,同时还具有在特殊情况下倒扣和液压两种丢手方法和耐高温密封等特殊功能,可确保防砂封卡器的安全使用。
附图说明
图1为本实用新型上半部分的结构示意图;
图2为本实用新型下半部分的结构示意图;
图3为坐封锁紧机构的锁环处的配合图;
图中:1、上接头,2、锁爪,3、活塞,4、锁牙滑道,5、解锁爪,6、压环,7、胶环,9、倾斜面,10、石墨密封环,11、解封台阶,13、锁环,14、球座,15、支撑环,16、定位螺母,17、护套,18、打捞接头,21、中心管,22、套筒,23、胶筒,24、隔环,25、上锥体,26、卡瓦罩,27、卡瓦,28、板簧,29、下锥体,30、内护帽,31、下接头,32、导向环。
具体实施方式
下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
实施例一
参照图1和图2所示,图1和图2连接在一起。防砂封卡器,包括活塞打压机构、坐封锁紧机构和双向卡瓦锚定机构。
其中,活塞打压机构包括上接头1、锁爪2、活塞3、压环6、球座14和支撑装置,上接头1内壁与锁爪2螺纹连接,活塞3位于上接头1和锁爪2形成的活塞腔内,活塞3的下端压接压环6,压环6的下端与护套17螺纹连接;球座14上端通过销钉与锁爪2连接,支撑装置安装在球座14下端并用于支撑球座14,而支撑装置包括定位螺母16和支撑环15,定位螺母16螺纹连接在球座14的下端,支撑环15设置在定位螺母16的上方并与球座14的下端为滑动间隙配合。通过这种分体式结构,能使球座14与锁爪2通过支撑环15和定位螺母16相互配合,减少球座14与锁爪2的直接接触面,减少了球座14与锁爪2的摩擦,不同于以往球座直接通过外力使球座14置于锁爪2之内,球座14上下外圆面均与锁爪2内圆面直接接触;另外剪断销钉后,球座14带动支撑环15下移脱离锁爪2,将剪断销钉力和支撑环15下移时与锁爪2产生的摩擦力分开,可以降低液压打落球座14时的总力,从而保证了在使用过程中打掉球座14的流畅性,而且方便了工具的装配。当需要打压时,投入钢球,使钢球关闭中心内腔,然后用泵车打压,在压力作用下液体经通孔进入活塞腔,活塞3承压向下移动即可下压压环6,继续打压剪断销钉球座14下落使球座14通过连接销连接在锁爪2上。
坐封锁紧机构包括护套17、打捞接头18、锁环13、中心管21、套筒22、胶筒23和隔环24,护套17与压环6的下端螺纹连接,打捞接头18的上部通过销钉与压环6连接,打捞接头18的下部通过销钉与中心管21连接,锁爪2的下端与中心管21内壁螺纹连接,这样压环6在活塞3作用下向下移动直至剪掉销钉使护套17向下移动。
锁环13包绕于打捞接头18外部并与中心管21表面的牙扣相啮合,锁环13位于护套17和压环6形成的腔体内并通过护套17带动锁环13沿打捞接头18轴向移动,通过锁环13上的锁牙可以与中心管21外表面的牙扣相啮合,锁环13上的锁牙与中心管21外表面的牙扣为倾斜的单向移动锁牙,能起到锁紧和防倒退的作用,套筒22套设于中心管21外侧并与护套17下端悬挂连接,隔环24螺纹连接在套筒22外侧,胶筒23套设于套筒22外侧并位于护套17和隔环24之间,这样当护套17在压环6的作用下向下移动时,将带动锁环13向下移动,锁环13起到防倒退的作用,同时护套17的下端挤压套筒22上的胶筒23,起到密封套管环空的作用。
如图3所示,中心管21上端外侧设有多条凸出中心管21相互平行的锁牙滑道4,打捞接头18下端的解锁爪5与锁牙滑道4间隔设置且通过销钉与中心管21连接,解锁爪5的下端分别倾斜设置有与锁环13配合的解封台阶11。解封时,通过上提打捞接头18,可以利用解封台阶11带动锁环13向上移动,从而撑开锁环13并使锁牙与中心管21的牙扣脱离,起到解锁的作用。
双向卡瓦锚定机构包括上锥体25、卡瓦罩26、卡瓦27、板簧28、下锥体29和下接头31,上锥体25、板簧28、卡瓦27和下锥体29均套装于中心管21外部且位于卡瓦罩26内,上锥体25位于隔环24下方并且上端伸出卡瓦罩26与套筒22的下部螺纹连接;下锥体29的上部与中心管21下部螺纹连接,下锥体29的下部伸出卡瓦罩26与下接头31螺纹连接。下锥体29外侧连接有内护帽30,卡瓦罩26下部与内护帽30螺纹连接。卡瓦27通过两端的锥形面与上锥体25和下锥体29配合,当胶筒23密封后,护套17继续带动套筒22向下移动,从而推动上锥体25,上锥体25推动卡瓦27咬紧套管内壁,实现坐封。
实施例二
其他与实施例一相同,不同之处在于:胶筒23为三个相互上下层叠且外径一致的胶环7,相邻两胶环7之间设有相互配合的倾斜面9,倾斜面9为直径由大变小的倒锥形面,倾斜面9与轴线之间的角度为30度,在上层的胶环7与中间的胶环7之间设有一个套设于套筒22外壁的石墨密封环10。当护套17向下移动挤压胶筒23时,通过胶环7相配合的倾斜面9可以使下部的胶环7向套管方向移动膨胀,从而使胶筒23与套管之间实现密封;石墨密封环10的两侧分别与胶环7和套筒22接触,这样通过石墨密封环10可以起到对胶环7与套筒22之间的密封作用,保证整体密封性。
在下锥体29的下部外侧螺纹连接有导向环32,通过导向环32能起到下放导向扶正作用。
在打捞接头18内有与打捞工具相配合的内螺纹,这样便于解封。
在油气田现场作业中,本实用新型的防砂封卡器的施工过程为:
坐封:将防砂封卡器与油管连接并下入井下预定位置,核对深度,投入钢球,用泵车打压,活塞3承压推动压环6、套筒22向下运动,压缩胶筒23密封套管环形空间,同时上锥体25推动卡瓦27伸出卡瓦罩26咬紧套管内壁;锁环13的锁牙与中心管21的牙扣互相啮合,防砂封卡器内部结构自锁,保持胶筒23和卡瓦27胀紧在套管壁上,实现坐封。坐封完成后,倒扣丢手,正转15圈上提管柱将上接头1、锁爪2和球座14随坐封管柱起出地面,防砂封卡器坐封在井下指定位置。
解封:下入解封及打捞机构连接到打捞接头18,先上提,打捞工具和打捞接头18螺纹啮合,然后上提管柱,继续上提打捞接头18撑开锁环13解除防砂封卡器自锁,胶筒23收缩,上锥体25向上移动,并把卡瓦27带入卡瓦罩26内,此时防砂封卡器解封,工具随管柱起出地面。
本实用新型并不限于上述的实施方式,在本领域技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化,变化后的内容仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.防砂封卡器,其特征在于,包括:
活塞打压机构,所述活塞打压机构包括上接头、锁爪、活塞、压环、球座和支撑装置,所述上接头内壁与锁爪螺纹连接,所述活塞位于上接头和锁爪形成的活塞腔内,所述活塞的下端压接压环,所述球座通过销钉与锁爪连接,所述支撑装置安装在球座下端并用于支撑球座;
坐封锁紧机构,所述坐封锁紧机构包括护套、打捞接头、锁环、中心管、套筒、胶筒和隔环,所述护套与压环的下端螺纹连接,所述打捞接头的上部和下部分别通过销钉与压环和中心管连接,所述锁爪下端与中心管内壁螺纹连接;所述锁环包绕于打捞接头外部并与中心管表面的牙扣相啮合,所述锁环位于护套和压环形成的腔体内并通过护套带动锁环沿打捞接头轴向移动;所述套筒套设于中心管外侧并与护套下端悬挂连接,所述隔环螺纹连接在套筒外侧,所述胶筒套设于套筒外侧并位于护套和隔环之间;
双向卡瓦锚定机构,所述双向卡瓦锚定机构包括上锥体、卡瓦罩、卡瓦、板簧、下锥体和下接头,所述上锥体、板簧、卡瓦和下锥体均套装于中心管外部且位于卡瓦罩内,所述上锥体位于隔环下方并且上端伸出卡瓦罩与套筒的下部螺纹连接;所述下锥体的上部与中心管下部螺纹连接,所述下锥体的下部伸出卡瓦罩与下接头螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的防砂封卡器,其特征在于:所述支撑装置包括定位螺母和支撑环,所述定位螺母螺纹连接在球座的下端,所述支撑环设置在定位螺母的上方并与球座下端为滑动间隙配合。
3.根据权利要求2所述的防砂封卡器,其特征在于:所述胶筒为三个相互层叠且外径一致的胶环,相邻两胶环之间设有相互配合的倾斜面,所述倾斜面为直径由大变小的倒锥形面,所述倾斜面与轴线之间的角度为30度。
4.根据权利要求3所述的防砂封卡器,其特征在于:所述胶环之间至少设有一个套设于套筒外壁的石墨密封环。
5.根据权利要求2所述的防砂封卡器,其特征在于:所述下锥体外侧连接有内护帽,所述卡瓦罩下部与内护帽螺纹连接。
6.根据权利要求4所述的防砂封卡器,其特征在于:所述下锥体的下部外侧螺纹连接有导向环。
7.根据权利要求5所述的防砂封卡器,其特征在于:所述锁环内设有与中心管外表面牙扣单向移动的锁牙。
8.根据权利要求6所述的防砂封卡器,其特征在于:所述打捞接头内有与打捞工具相配合的内螺纹。
9.根据权利要求6所述的防砂封卡器,其特征在于:所述中心管上端外侧设有多条凸出中心管相互平行的锁牙滑道,所述打捞接头下端的解锁爪与锁牙滑道间隔设置且通过销钉与中心管连接,所述解锁爪的下端分别倾斜设置有与锁环配合的解封台阶。
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