CN214145443U - 平衡式锚瓦封隔器 - Google Patents
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Abstract
平衡式锚瓦封隔器,平衡活塞设于中心管的外壁与阀体内壁之间;平衡活塞的上端面的面积大于下端面,其上端面、下端面分别接通下液压;平衡活塞完成接通下液压、并下行时,其下端面顶住中心管外壁上的环形台阶。本实用新型将平衡活塞的上、下两个端面设为不同面积,继而利用液体帕斯卡原理使得上、下端的不同压力而推动平衡活塞下行顶住中心管,限制其因受到下方压力而提前上提而解封。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种油气田开发井下工具,具体地说是一种可防止中心管上窜的平衡式锚瓦封隔器。
背景技术
在油气田开发井下作业过程中,封隔器封隔了各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间环形空间,达到隔绝产层,保护套管的目的。
锚瓦式封隔器有两种结构,一种是封隔器中心管与水力锚相对固定式结构,两者之间不能产生相对运动,这种封隔器在解封时需要油套环空打平衡压使锚爪缩回锚体内,解除锚定。如果在封隔器上部存在亏空层,在封隔器需要解封时无法在油套环空建立起压力,可能会导致封隔器无法解封的难题;另一种是封隔器中心管与水力锚非相对固定式结构,两者之间可以相对运动,这种封隔器不会存在解封困难的问题,但是对于上提解封式封隔器,在封隔器下部压力远高于其上部的压力时,封隔器中心管在液压力作用下产生上顶力,当上顶力大于设定的解封载荷时,封隔器就会提前解封失效,影响正常生产,甚至会造成重大事故或损失。
发明内容
本实用新型旨在提供一种平衡式锚瓦封隔器,解决现有锚瓦封隔器存在的问题。
为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案包括锚体,所述锚体外壁设有锚爪组件;中心管的管体穿过锚体,中心管下行时可以通过换向驱动卡瓦、胶筒密封组件分别张开、膨胀实现坐封,还包括可轴向滑动的平衡活塞,所述平衡活塞设于中心管的外壁与液缸内壁之间;平衡活塞的上端面的面积大于下端面,其上端面、下端面分别连通下部液压;封隔器坐封后,平衡活塞在下部液压力作用下,其下端面压住中心管外壁上的环形台阶,防止其向上窜动。其中,所述下液压为自封隔器下端通过液体(经过环空)传导至平衡活塞的上、下端面的井下液压。
其中,所述台阶为环形。
其中,中心管外壁与锚体内壁之间设有环空,下部液压通过环空依次连通平衡活塞的下端面、内壁、上端面。
其中,还包括液缸,液缸下端与锚体上端连接,所述平衡活塞可于所述液缸内轴向滑动;液缸的内壁与平衡活塞的外壁之间为密封,平衡活塞的上端面、内壁、下端面与中心管外壁构成上端开口、下端连接环空的液体空间。
其中,平衡活塞上端、下端的外壁分别通过密封圈与液缸的内壁密封。
其中,所述平衡活塞的上端设有凸环,凸环的上端面的面积大于平衡活塞的下端面。
其中,凸环的外壁设有密封圈。
其中,中心管的上端设上接头,所述上接头的下端、液缸的上端分别设有对应的嵌入密封结构;上接头随中心管下行时,嵌入密封结构嵌合,并将所述液体空间的上端密闭。
其中,上接头设有垫环,所述垫环的下端设有环形母扣;所述液缸的上端设对应的环形公扣。
其中,所述垫环通过固定环固定在上接头的外壁。
其中,还包括连接套,连接套的上端固定于锚体内壁,其下端径向朝内延伸,并扣入中心管外壁的环形槽内;在压力较小时,能保证中心管不会下移。
其中,中心管外壁还设有换向套,换向套的外壁通过片弹簧连接摩擦块。
其中,中心管的下端连接下接头,所述下接头设有扶正环。
和现有技术相比,本实用新型将平衡活塞的上、下两个端面设为不同面积,继而利用液体帕斯卡原理使得上、下端的不同压力而推动平衡活塞下行压住中心管,限制其因受到下方压力向上窜动而导致解封;中心管的环形台阶用于承受平衡活塞的下压力;环空用于传递封隔器下部的井下压力,以及在解封时作为流体通道使封隔器下部流体流动到封隔器上部,从而平衡上下压差,并使中心管得以上提;凸环增加了平衡活塞上端面的面积,并且平衡活塞与液缸之间设为密闭以减少外侧压力的干扰;密封结构可在中心管下移时,关闭液体空间的上端与外界之间的连接,起到封隔作用,防止封隔器下部液体窜到上部导致封隔器失效;连接套可防止中心管随意下移。
附图说明
图1为本实用新型一个实施例的结构示意图;
图2为图1的局部放大图;
参见附图,上接头1,O形密封圈2,紧钉螺钉3,固定环4,垫环5,中心管6,平衡活塞8,液缸9,上规环11,锚体12,锚爪13,弹簧15,压板16,螺钉17,下规环19,端胶筒20,隔环21,中胶筒22,外管23,胶筒衬管24,连接套25,下锥体26,释放锥体27,卡瓦28,卡瓦弹簧29,换向套30,摩擦块31,片弹簧32,压片33,导向销34,扶正环36,下接头37。
具体实施方式
现结合附图对本实用新型作进一步地说明。
参见图1至图2,图1、图2所展示的是本实用新型的一个实施例,包括锚体和密封组件,所述锚体外壁设有锚爪组件,锚体的下端连接外管,所述外管的外壁上设有胶筒密封组件。其中,锚爪组件依次由上规环、锚体、锚爪、弹簧、压板和螺钉组成;胶筒密封组件依次由下规环、端胶筒、隔环、中胶筒、外管、胶筒衬管、连接套和下锥体组成。此外还设有释放锥体、卡瓦和卡瓦弹簧。当中心管下行时可以通过换向驱动锚爪组件、胶筒密封组件分别张开、膨胀实现坐封,
中心管的管体穿过锚体,中心管的外壁与液缸内壁之间设有可轴向滑动的平衡活塞。
本实施例中,平衡活塞优选于其上端外壁设凸环,凸环的上端面的面积大于平衡活塞的下端面,故其上端面的面积大于下端面。而当上端面、下端面分别接通下液压时,即在受到相同液压的情况下,液体推动平衡活塞两端的压力为上大、下小,平衡活塞会下移或有向下移动趋势。平衡活塞的下端面会压住中心管外壁上的环形台阶,中心管的环形台阶用于承受平衡活塞的下压力。
作为优选,所述台阶为环形;环形可以保证平衡活塞准确限位,也能提高中心管的强度。
本实施例中,中心管外壁与锚体内壁之间设有环形空间;环形空间可以传递液体的下液压。下液压是自本实施例的下部(即井下)通过环形空间向上传导,进而流动并传到平衡活塞的上、下端面的井下液压;由于下液压其传递自井下,通常其压力大于本实施例上部的压力。
参见图2,当本实施例的锚爪组件和胶筒密封组件由于中心管下移而坐封时,下液压自井下通过环形空间依次接通平衡活塞的下端面、内壁、上端面。由于平衡活塞的上、下两个端面为不同面积,基于液体帕斯卡原理,其上端面较大的压力推动平衡活塞下行并顶住中心管(施力于环形台阶的上端),限制其仅因受到下方压力而提前上提而解封,保证了本实施例能够正常使用。
而在需要真正解封时,直接上提管柱,只需克服较小的平衡压力就可以连通封隔器上下通道,平衡压力,使得锚爪组件和胶筒密封组件自行收缩、且环空、平衡活塞的下端面、内壁、上端面的压强分别与锚体外部的压强相同(平衡),中心管方能继续上提。
作为优选,还包括用于传递下液压、供平衡活塞沿轴向滑动的液缸。液缸的下端与锚体上端连接,液缸的内壁与平衡活塞的外壁之间为密封,平衡活塞的上端面、内壁、下端面与中心管外壁构成上端开口、下端连接环空的液体空间,液体空间用于向下驱动平衡活塞。
作为优选,平衡活塞上端、下端的外壁分别通过O形密封圈与液缸的内壁密封。其中,凸环的外壁、平衡活塞的下端外壁分别设有容纳O形密封圈的环槽。设为密闭的目的是减少其外侧压力的干扰。
进一步地,参见图1和图2,中心管的上端设上接头,所述上接头的下端、液缸的上端分别设有对应的面密封结构;上接头随中心管下行时,面密封结构对合,并将所述液体空间的上端密闭。
作为优选,上接头设有垫环,垫环优选通过固定环固定在上接头的外壁。所述垫环的下端设有环形母扣;所述液缸的上端设对应的环形公扣,对合后构成面密封,可在中心管下移时,关闭液体空间的上端与外界之间的连接,防止液体外流而导致的内外压力平衡。
此外,中心管外壁还设有换向套,换向套的外壁通过片弹簧连接摩擦块,摩擦块的外侧设有固定用的压片,换向套的下端设有导向销;中心管的下端连接下接头,所述下接头设有扶正环。分别用于转换方向和纠正姿态。
其中,还包括连接套,连接套的上端固定于锥体内壁,其下端径向朝内延伸,并扣入中心管外壁的环形槽内;连接套的下端与环形槽构成卡扣结构,在中心管与换向套未换向之前,能保证中心管与摩擦块不产生轴向相对运动。而在中心管与换向套换向之后,连接套的下端会被释放锥体在径向朝外撑开,解除中心管与摩擦块之间的轴向相对运动限制,实现坐封。
本实施例将平衡活塞的上、下两个端面设为不同面积,继而利用液体帕斯卡原理使得上、下端的不同压力而推动平衡活塞下行顶住中心管,限制其因受到下方压力而提前上提而解封;中心管的环形台阶用于承受平衡活塞的阻力;环形空间用于传递封隔器下端的井下压力,以及在解封时用于传递外部油套的打压压力以顶开平衡活塞,并使中心管得以上提;凸环增加了平衡活塞上端面的面积,并且平衡活塞与液缸之间设为密闭以减少外侧压力的干扰;嵌入密封结构可在中心管下移时,关闭液体空间的上端与外界之间的连接,起到封隔作用,防止封隔器下部液体窜到上部导致封隔器失效;连接套可防止中心管随意下移。
上面结合附图及实施例描述了本实用新型的实施方式,实施例给出的结构并不构成对本实用新型的限制,本领域内熟练的技术人员可依据需要做出调整,在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改均在保护范围内。
Claims (10)
1.一种平衡式锚瓦封隔器,包括锚体,所述锚体外壁设有锚爪组件;中心管的管体穿过锚体,中心管下行时可以通过换向驱动锚爪组件、胶筒密封组件分别张开、膨胀实现坐封,其特征在于:还包括可轴向滑动的平衡活塞,所述平衡活塞设于中心管的外壁与液缸内壁之间;
平衡活塞的上端面的面积大于下端面,其上端面、下端面分别连通下液压;平衡活塞下行时,其下端面压住中心管外壁上的台阶。
2.根据权利要求1所述的平衡式锚瓦封隔器,其特征在于:中心管外壁与锚体内壁之间设有环空,下液压通过环空依次接通平衡活塞的下端面、内壁、上端面。
3.根据权利要求1或2所述的平衡式锚瓦封隔器,其特征在于:还包括液缸,所述平衡活塞可于所述液缸内轴向滑动;液缸的内壁与平衡活塞的外壁之间为密封,平衡活塞的上端面、内壁、下端面与中心管外壁构成上端开口、下端连接环空的液体空间。
4.根据权利要求3所述的平衡式锚瓦封隔器,其特征在于:平衡活塞上端、下端的外壁分别通过密封圈与液缸的内壁密封。
5.根据权利要求1所述的平衡式锚瓦封隔器,其特征在于:所述平衡活塞的上端设有凸环,凸环的上端面的面积大于平衡活塞的下端面。
6.根据权利要求3所述的平衡式锚瓦封隔器,其特征在于:中心管的上端设上接头,所述上接头的下端、液缸的上端分别设有对应的嵌入密封结构;上接头随中心管下行时,嵌入密封结构对合,并将所述液体空间的上端密闭。
7.根据权利要求3所述的平衡式锚瓦封隔器,其特征在于:上接头设有垫环,所述垫环的下端设有环形母扣;所述液缸的上端设对应的环形公扣。
8.根据权利要求1所述的平衡式锚瓦封隔器,其特征在于:还包括连接套,连接套的上端固定于锥体内壁,其下端径向朝内延伸,并扣入中心管外壁的环形槽内。
9.根据权利要求1所述的平衡式锚瓦封隔器,其特征在于:中心管外壁还设有换向套,换向套的外壁通过片弹簧连接摩擦块。
10.根据权利要求1所述的平衡式锚瓦封隔器,其特征在于:中心管的下端连接下接头,所述下接头设有扶正环。
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