CN211174046U - 套管内过电缆隔离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了套管内过电缆隔离装置，包括中心管，中心管上依次设有锚定装置、坐封机构、密封组件、卡瓦组件，第一传压孔用于将压力传递给坐封机构；中心管上沿周向设有多个锚爪腔，锚定装置包括锚爪和压板，第二传压孔和第三传压孔用于将中心管内的压力传递给锚爪；坐封机构包括活塞、活塞套以及锁环套，活塞套与活塞的外壁通过第一坐封剪钉固定，锁环套与活塞的外壁配合限位。利用传压孔将中心管内的压力传递给锚爪和活塞，使得锚爪在压力作用下部分穿过压板支撑套管，卡瓦组件撑开卡住套管，密封组件撑开将套管分隔成上腔和下腔，实现对隔离装置的上下双向锁定，结构设计合理，短小紧凑，使隔离装置可以在更高压力的井下使用。

Description

套管内过电缆隔离装置

技术领域

本实用新型涉及油田采油技术领域，具体涉及一种套管内过电缆隔离装置。

背景技术

油井隔离装置是一种封隔管柱与井眼之间以及管柱之间的环形空间的弹性密封元件，隔绝产层以控制产液、保护套管的井下工具。在采油工程中，隔离装置上设计有采油通道，坐封时，活塞套上行，采油通道被打开；坐封后，上层压力作用在平衡活塞上，向上推胶筒，使解封销钉免受剪切力；解封时，靠胶筒与套管的摩擦力剪断解封销钉，活塞套下行，关闭采油通道。减少了油井隔离装置堵水施工工序，能方便地实现不压井不放喷作业，并且能双向承受高压，使用寿命长。

随着油井开采深度的加深，油气井井下的底层压力越来越大，但由于现有的隔离装置结构设计的不合理，存在耐压性能差的问题。

实用新型内容

为解决上述技术缺陷，本实用新型采用的技术方案在于，提供一种套管内过电缆隔离装置，包括用于坐封在完井套管上的中心管，所述中心管上依次设有锚定装置、坐封机构、密封组件、卡瓦组件，所述中心管依次螺纹连接下接头、下部短节；所述中心管上分别贯通设有平行设置的主通道、排气阀通道、电缆穿越管道以及至少一条管线通道；

所述主通道上开设有第一传压孔，所述第一传压孔用于将中心管的压力传递给坐封机构，所述坐封机构带动密封组件沿着中心管的长度方向向下移动时挤压卡瓦组件，所述卡瓦组件撑开卡住套管的下端，所述密封组件撑开将套管分隔成上腔和下腔两部分；

所述中心管上沿周向设有多个锚爪腔，所述排气阀通道上开设有用于将中心管的压力传递到锚爪腔的第二传压孔，所述管线通道上开设有用于中心管的压力传递到另一锚爪腔的第三传压孔；

所述锚定装置包括锚爪和位于锚爪外的压板，所述锚爪密封安装在锚爪腔内，所述锚爪上设有与压板抵接的第一弹性部件，所述压板与中心管固定，所述第二传压孔和第三传压孔用于将中心管内的压力传递给锚爪，使锚爪外端穿过压板与套管的上端锁定；

所述坐封机构包括活塞、活塞套以及锁环套，所述活塞套设在所述中心管上，所述活塞套的上端与中心管的外壁配合限位，所述活塞套的下端与活塞的外壁通过第一坐封剪钉固定，所述锁环套与活塞下端的外壁配合限位，所述活塞与活塞套之间设有与第一传压孔相通的进压腔，用于将中心管内的压力传递给活塞,所述活塞沿着中心管的长度方向向下运动剪断第一坐封剪钉，活塞带动锁环套向下运动。

进一步的，所述密封组件包括套设在中心管上的上胶筒、隔环、下胶筒、上胶筒座以及下胶筒座，所述上胶筒座与下胶筒座的外壁配合限位，所述上胶筒与下胶筒外依次套设有内胶筒套、外胶筒套，所述外胶筒套位于锁环套与上胶筒座之间，所述上胶筒、下胶筒分别与锁环套、上胶筒配合限位。

进一步的，所述卡瓦组件包括依次套设在中心管上的上锥体和下锥体，所述上锥体的上端与下胶筒座的内壁配合限位，所述上锥体通过第二坐封剪钉与中心管固定，所述上锥体与下锥体之间通过卡瓦套和板簧安装有卡瓦，所述卡瓦套的上端与上锥体的外壁配合限位并通过第三坐封剪钉固定，所述下锥体上设有与中心管固定的解封剪钉，所述卡瓦套的下端开设有用于限制卡瓦套的移动行程的第一限位孔，所述下锥体上固定有部分限位于第一限位孔内的防转螺钉。

进一步的，所述中心管的外壁上安装有位于活塞下方的卡簧，所述活塞的内壁设有用于限制活塞向下移动行程的第一环形空间，所述卡簧与第一环形空间的上端配合限位，所述锁环套内设有锁环，所述卡簧与锁环之间设有挡圈。

进一步的，所述中心管的外壁开设有位于上锥体上方的第一限位槽，所述上胶筒座内设有定位环，所述第一限位槽与定位环配合，所述下胶筒座的上端设有与定位环配合限位的第一斜面，所述上胶筒座带动定位环向下移动到第一限位槽内，以限制上胶筒座的移动行程。

进一步的，所述上锥体的一端设有与定位环配合限位第二斜面。

进一步的，所述锁环上设有与中心管配合连接的反向锯齿螺纹。

与现有技术比较本实用新型技术方案的有益效果为：

1、本实用新型提供的一种套管内过电缆隔离装置，利用第一传压孔使得坐封机构在压力作用下带动密封组件向下移动挤压卡瓦组件，卡瓦组件受压撑开与套管的下端锁定，防止隔离装置因下腔环空压力增大，引起隔离装置向上滑行，然后密封组件受挤压膨胀将套管分割成上下两部分，并利用第二传压孔和第三传压孔传递压力，锚爪在压力的作用下伸出压板与套管的上端锁定，实现对隔离装置上下同时锁定，提高座封的可靠性，且结构设计合理，短小紧凑，使得隔离装置可以在更高压力的井下使用，主通道的内径可以加工的更大，以增加产油量，同时节省了材料和加工时间，提高了生产效率。

2、上胶筒、下胶筒、上胶筒座以及下胶筒座分别配合限位，通过压力的作用使得胶筒膨胀，以密封套管与隔离装置之间的环形间隙，防止流体流过；通过设置隔环，防止胶筒因受压膨胀时肩部突出。

3、采用卡簧与第一环形空间配合，锁环套内设置锁环，锁环与卡簧之间设置挡圈，结构简单紧凑，便于安装，能有效限制活塞的移动行程；通过设置定位环与第一限位槽配合，有效限制上胶筒座的移动行程，防止隔离装置解封后定位环上端的零件掉落到井底。

4、通过在锁环上设置反向锯齿螺纹，使得在压力的作用下锁环只能向下行走不能反向，具有自锁功能，当压力液推动其他部件向下运动时，锁环被活塞推动一起运动，保证压力释放为零时向上运动的各部件被锁定，不会因压力的消失而回位，是锚定和封隔成功的关键。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，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是本实用新型实施例提供的套管内过电缆隔离装置的结构图；

图2是本实用新型实施例提供的套管内过电缆隔离装置的部分剖视图；

图3是图2剖视图上部分的放大图；

图4是图2剖视图下部分的放大图；

图5是图2的A-A剖视图；

图6是图2的B-B剖视图；

图7是本实用新型实施例提供的坐封机构的部分剖视图；

图8是本实用新型实施例提供的密封组件和卡瓦组件的部分剖视图。

其中，附图标记为：

1、中心管，11、主通道，111、第一传压孔，12、排气阀通道，121、第二传压孔，13、电缆穿越通道，14、管线通道，141、第三传压孔，15、锚爪腔，16、第一限位槽，17、压板槽，2、锚定装置，21、锚爪，211、锚牙，212、弹簧槽，22、压板，23、第一弹性部件，24、内六角螺钉，25、第一密封圈，3、坐封机构，31、活塞，32、活塞套，33、锁环套，34、第一座封剪钉，35、进压腔，36、卡簧，37、锁环，38、挡圈，39、垫圈，4、密封组件，41、上胶筒，42、隔环，43、下胶筒，44、上胶筒座，45、下胶筒座，451、第一斜面，46、内胶筒套，47、外胶筒套，48、定位环，5、卡瓦组件，51、上锥体，511、第二斜面，52、下锥体，53、第二坐封剪钉，54、卡瓦套，541、第一限位孔，55、板簧，56、卡瓦，57、第三坐封剪钉，58、解封剪钉，59、防转螺钉，6、下接头，7、下部短节，8、内六角螺钉，9、防松螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

请参阅图1-图8所示，本实用新型提供了一种套管内过电缆隔离装置，包括用于坐封在完井套管上的中心管1，中心管1上依次设有锚定装置2、坐封机构3、密封组件4、卡瓦组件5，中心管1依次螺纹连接下接头6、下部短节7。中心管1上分别贯通设有平行设置的主通道11、排气阀通道12、电缆穿越管道13以及至少一条管线通道14。

优选地，中心管1与下接头6通过内六角螺钉8固定，下接头6与下部短节7通过防松螺钉9固定。排气阀通道12、电缆穿越通道13的端部设有油管接箍，排气阀通道12内设有排气阀，当下腔环空压力超出设定压力时，气体会从排气阀排出，当上、下腔压力平衡后排气阀自动关闭；电缆穿越管道13内设有电缆密封机构，对电缆穿越管道13进行有效密封，保证座封后中心管1内上、下腔的压力不会串通。

优选地，管线通道14设有两条，端部均设有管线螺纹，并通过密封接头与管线通道14螺纹连接将毛细管线固定在管线通道14内，确保座封后隔离装置的上、下腔不会串通，当不需要安装毛细管线时，将管线通道14的两端安装堵头即可确保隔离装置的上、下腔不会串通。

主通道11上开设有第一传压孔111，第一传压孔111用于将中心管1的压力传递给坐封机构3，坐封机构3带动密封组件4沿着中心管1的长度方向向下移动时挤压卡瓦组件5，卡瓦组件5撑开卡住套管的下端，密封组件4撑开将套管分隔成上腔和下腔两部分。

中心管1上沿周向设有多个锚爪腔15，排气阀通道12上开设有用于将中心管1的压力传递到锚爪腔15的第二传压孔121，管线通道14上开设有用于中心管1的压力传递到另一锚爪腔15的第三传压孔141。

锚定装置2包括锚爪21和位于锚爪21外的压板22，锚爪21密封安装在锚爪腔15内，锚爪21上设有与压板22抵接的第一弹性部件23，压板22与中心管1固定，第二传压孔121和第三传压孔141用于将中心管1内的压力传递给锚爪21，使锚爪21外端穿过压板22与套管的上端锁定。

优选地，中心管1上还设有压板槽17，压板22通过内六角螺钉24配合安装在压板槽17上，便于安装，有助于提高整体结构的强度。

优选地，锚爪21与锚爪腔15之间设有第一密封圈25，以提高锚爪腔15与中心管1的密封性能。锚爪21设有四个，锚爪21上设有锯齿状的锚牙211，通过锚牙211将隔离装置与套管壁锁定，防止隔离装置因纵向移动而影响密封性能。锚爪21上设有弹簧槽212，第一弹性部件23抵接在弹簧槽212与压板22之间，第一弹性部件23包括内弹簧、中弹簧以及外弹簧。两个第一弹性部件33为一组，通过设置弹簧槽212与多个弹簧配合使用，以承受更大的压力和提高弹性复位的使用效果。

利用第一传压孔111传递压力，使得卡瓦组件5在压力作用下与套管的下端锁定，密封组件4撑开将套管分隔成上腔和下腔两部分；并利用第二传压孔121、第三传压孔141传递压力，使得锚定装置2在压力作用下与套管锁定，能避免从套管上方掉落的沉积物或其他杂质进入到中心管1中部，影响隔离装置在套管内的使用；防止隔离装置因下腔环空压力增大，引起隔离装置向上滑行，对隔离装置上下同时锁定，提高座封的可靠性，直接上提即可实现解封，回收简单，且结构设计合理，短小紧凑，密封性能更好，使得隔离装置可以在更高压力的井下使用，主通道11的内径可以加工的更大，以增加产油量，同时节省了材料和加工时间，提高了生产效率。

本实用新型套管内过电缆隔离装置，与隔离器的原理类似，专门用于电泵完井内，对套管内的电缆形成隔离保护。

实施例2

本实施例在上述实施例的基础上，作出其中一种优化设计，如图6所示，坐封机构3包括活塞31、活塞套32以及锁环套33，活塞31套设在中心管1上，活塞套32的上端与中心管1的外壁配合限位，活塞套32的下端与活塞31的外壁通过第一坐封剪钉34固定，锁环套33与活塞31下端的外壁配合限位，活塞31与活塞套32之间设有与第一传压孔111相通的进压腔35，用于将中心管1内的压力传递给活塞31,活塞31沿着中心管1的长度方向向下运动剪断第一坐封剪钉34，活塞31带动锁环套33向下运动。

优选地，中心管1的外壁上安装有位于活塞31下方的卡簧36，活塞31的内壁设有用于限制活塞31向下移动行程的第一环形空间311，卡簧36与第一环形空间311的上端配合限位，锁环套33内设有锁环37，卡簧36与锁环37之间设有挡圈38。结构简单紧凑，安装方便。

优选地，锁环37上设有与中心管1配合连接的反向锯齿螺纹，使得在压力的作用下锁环37只能向下行走不能反向，具有自锁功能，当压力液推动其他部件向下运动时，锁环37被活塞31推动一起运动，保证压力释放为零时向上运动的各部件被锁定，不会因压力的消失而回位，是锚定和封隔成功的关键。

优选地，中心管1与活塞套32之间设有第二密封圈，活塞31与中心管1、活塞套32均设有多个第三密封圈，以提高中心管1与坐封机构3之间的密封性能。锁环套33上开设有出液孔，便于将废液排出。

实施例3

本实施例在上述实施例的基础上，作出其中一种优化设计，密封组件4包括套设在中心管1上的上胶筒41、隔环42、下胶筒43、上胶筒座44以及下胶筒座45，上胶筒座44与下胶筒座45的外壁配合限位，上胶筒41与下胶筒43外依次套设有内胶筒套46、外胶筒套47，外胶筒套47位于锁环套33与上胶筒座44之间，上胶筒41、下胶筒43分别与锁环套33、上胶筒41配合限位。通过压力的作用使得胶筒膨胀，以密封套管与隔离装置之间的环形间隙，防止流体流过。

优选地，锁环套33与上胶筒41之间设有垫圈39。通过设置隔环42，防止胶筒因受压膨胀时肩部突出。

卡瓦组件5包括依次套设在中心管1上的上锥体51和下锥体52，上锥体51的上端与下胶筒座45的内壁配合限位，上锥体51通过第二坐封剪钉53与中心管1固定，上锥体51与下锥体52之间通过卡瓦套54和板簧55安装有卡瓦56，卡瓦套54的上端与上锥体51的外壁配合限位并通过第三坐封剪钉57固定，下锥体52上设有与中心管1固定的解封剪钉58，卡瓦套54的下端开设有用于限制卡瓦套54的移动行程的第一限位孔541，下锥体52上固定有部分限位于第一限位孔541内的防转螺钉59。可有效防止隔离装置的纵向移动，能适应深井和高压作业中。

优选地，中心管1的外壁开设有位于上锥体51上方的第一限位槽16，上胶筒座44内设有定位环48，第一限位槽16与定位环48配合，下胶筒座45的上端设有与定位环48配合限位的第一斜面451，上锥体51的一端设有与定位环48配合限位第二斜面511。上胶筒座44带动定位环48向下移动到第一限位槽16内，以限制上胶筒座44的移动行程。通过设置第一限位槽16与定位环48配合，防止隔离装置解封后各零件移动时定位环48上端的零件掉落到井底。

本实用新型提供的套管内过电缆隔离装置，应用于电泵完井中，其工作原理如下：将隔离装置上部与油管螺纹连接，下部与油管及其他工具螺纹连接，将隔离装置下放到油井预定深度，用专用工具将下部的油管进行封堵，从套管向中心管1内注入压力，当压力达到14-16MPa，压力经第一传压孔111作用于活塞31，活塞31运行时将座封剪钉34剪断，此时在压力的作用下，活塞31推动锁环套33带动上胶筒41、下胶筒43以及上锥体51向下运动，第二坐封剪钉53被剪断，向下移动的零件挤压使得卡瓦56撑开以卡住套管；锁环套33与上锥体51同时挤压上胶筒41、下胶筒43，胶筒撑开将套管分割成上下两部分，当压力达到一定程度，压力经第二传压孔121、第三传压孔141作用到锚爪31，使锚牙311外端穿过压板32与套管锁定；继续加压到20MPa，确保卡瓦56在套管内的定位和胶筒将套管的有效分隔。

完成坐封后，用专用工具将下部油管的封堵取出，从隔离装置上腔环空打压，对胶筒进行密封性验证测试，验证合格后隔离装置进入生产阶段；油井生产结束或其他原因需要将隔离装置取出时，上提套管柱，中心管1向上运行，由于卡瓦56卡住套管，下锥体52不能向上移动，使得解封剪钉58被剪断，下锥体52、卡瓦56、上锥体51和活塞31下移，在板簧55的作用下，卡瓦56回缩；在胶筒弹力作用下，胶筒回缩，锚爪21在第一弹性部件23的弹力作用下，回缩到锚爪腔15内，实现隔离装置解封。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种套管内过电缆隔离装置，其特征在于：包括用于坐封在完井套管上的中心管(1)，所述中心管(1)上依次设有锚定装置(2)、坐封机构(3)、密封组件(4)、卡瓦组件(5)，所述中心管(1)依次螺纹连接下接头(6)、下部短节(7)；所述中心管(1)上分别贯通设有平行设置的主通道(11)、排气阀通道(12)、电缆穿越管道(13)以及至少一条管线通道(14)；

所述主通道(11)上开设有第一传压孔(111)，所述第一传压孔(111)用于将中心管(1)的压力传递给坐封机构(3)，所述坐封机构(3)带动密封组件(4)沿着中心管(1)的长度方向向下移动时挤压卡瓦组件(5)，所述卡瓦组件(5)撑开卡住套管的下端，所述密封组件(4)撑开将套管分隔成上腔和下腔两部分；

所述中心管(1)上沿周向设有多个锚爪腔(15)，所述排气阀通道(12)上开设有用于将中心管(1)的压力传递到锚爪腔(15)的第二传压孔(121)，所述管线通道(14)上开设有用于中心管(1)的压力传递到另一锚爪腔(15)的第三传压孔(141)；

所述锚定装置(2)包括锚爪(21)和位于锚爪(21)外的压板(22)，所述锚爪(21)密封安装在锚爪腔(15)内，所述锚爪(21)上设有与压板(22)抵接的第一弹性部件(23)，所述压板(22)与中心管(1)固定，所述第二传压孔(121)和第三传压孔(141)用于将中心管(1)内的压力传递给锚爪(21)，使锚爪(21)外端穿过压板(22)与套管的上端锁定；

所述坐封机构(3)包括活塞(31)、活塞套(32)以及锁环套(33)，所述活塞(31)套设在所述中心管(1)上，所述活塞套(32)的上端与中心管(1)的外壁配合限位，所述活塞套(32)的下端与活塞(31)的外壁通过第一坐封剪钉(34)固定，所述锁环套(33)与活塞(31)下端的外壁配合限位，所述活塞(31)与活塞套(32)之间设有与第一传压孔(111)相通的进压腔(35)，用于将中心管(1)内的压力传递给活塞(31),所述活塞(31)沿着中心管(1)的长度方向向下运动剪断第一坐封剪钉(34)，活塞(31)带动锁环套(33)向下运动。

2.如权利要求1所述的套管内过电缆隔离装置，其特征在于：所述密封组件(4)包括套设在中心管(1)上的上胶筒(41)、隔环(42)、下胶筒(43)、上胶筒座(44)以及下胶筒座(45)，所述上胶筒座(44)与下胶筒座(45)的外壁配合限位，所述上胶筒(41)与下胶筒(43)外依次套设有内胶筒套(46)、外胶筒套(47)，所述外胶筒套(47)位于锁环套(33)与上胶筒座(44)之间，所述上胶筒(41)、下胶筒(43)分别与锁环套(33)、上胶筒(41)配合限位。

3.如权利要求2所述的套管内过电缆隔离装置，其特征在于：所述卡瓦组件(5)包括依次套设在中心管(1)上的上锥体(51)和下锥体(52)，所述上锥体(51)的上端与下胶筒座(45)的内壁配合限位，所述上锥体(51)通过第二坐封剪钉(53)与中心管(1)固定，所述上锥体(51)与下锥体(52)之间通过卡瓦套(54)和板簧(55)安装有卡瓦(56)，所述卡瓦套(54)的上端与上锥体(51)的外壁配合限位并通过第三坐封剪钉(57)固定，所述下锥体(52)上设有与中心管(1)固定的解封剪钉(58)，所述卡瓦套(54)的下端开设有用于限制卡瓦套(54)的移动行程的第一限位孔(541)，所述下锥体(52)上固定有部分限位于第一限位孔(541)内的防转螺钉(59)。

4.如权利要求1所述的套管内过电缆隔离装置，其特征在于：所述中心管(1)的外壁上安装有位于活塞(31)下方的卡簧(36)，所述活塞(31)的内壁设有用于限制活塞(31)向下移动行程的第一环形空间(311)，所述卡簧(36)与第一环形空间(311)的上端配合限位，所述锁环套(33)内设有锁环(37)，所述卡簧(36)与锁环(37)之间设有挡圈(38)。

5.如权利要求3所述的套管内过电缆隔离装置，其特征在于：所述中心管(1)的外壁开设有位于上锥体(51)上方的第一限位槽(16)，所述上胶筒座(44)内设有定位环(48)，所述第一限位槽(16)与定位环(48)配合，所述下胶筒座(45)的上端设有与定位环(48)配合限位的第一斜面(451)，所述上胶筒座(44)带动定位环(48)向下移动到第一限位槽(16)内，以限制上胶筒座(44)的移动行程。

6.如权利要求5所述的套管内过电缆隔离装置，其特征在于：所述上锥体(51)的一端设有与定位环(48)配合限位第二斜面(511)。

7.如权利要求4所述的套管内过电缆隔离装置，其特征在于：所述锁环(37)上设有与中心管(1)配合连接的反向锯齿螺纹。

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