CN214403513U - 一种耐高温高压封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油田天然气开采技术领域，具体为一种耐高温高压封隔器，其安装牢固且密封性能较好，耐高温，耐高压，提高使用可靠性；包括上接头、密封机构、坐卡机构、锁紧机构、中心管、下活塞、推力活塞和下接头，下接头上连通设置有两组传压孔，中心管与上接头下方螺纹螺装，下活塞与推力活塞螺纹螺装，下接头与中心管螺纹螺装，密封机构和坐卡机构上半区域均套设在上接头中部，上部坐卡包括定位键、上卡瓦和第一剪钉，下部坐卡包括下卡瓦，下卡瓦上设置有第二剪钉，密封机构包括两组胶筒固定环、两组固定胶筒、两组橡胶挡片和两组护罩。

Description

一种耐高温高压封隔器

技术领域

本实用新型涉及油田天然气开采技术领域，具体为一种耐高温高压封隔器。

背景技术

众所周知，现在全国各大油田尤其对深层油井（3000米深层地下原油）开采较难，天然气开采（天然气一般7000多米的深井）更难，天然气井由于井深，地层压力高达15000PSI，甚至更高，且温度高达200°C左右并含有各种腐蚀性有毒气体，这类高压高温井都是自喷井，目前使用的封隔器不能承受这样高压力，封隔器坐封后橡胶胶筒由于密封不严密及高压气体对橡胶胶筒的直接侵蚀，产生油管和套管环空窜通不能隔离现象，油管和套管环空产生高压，腐蚀性气体对封隔器上部套管产生腐蚀，并对井控产生极大的安全隐患，严重时会产生井喷事故。

市场上现有技术的封隔器一般是胶筒为普通的橡胶胶筒，橡胶胶筒一般采用氟橡胶，只能承受10000PSI以内或更低的压力，如果超过10000PSI的压力时橡胶胶筒会变形或被气体冲蚀，并会造成渗漏，无法保持密封状态，且市场上现有的封隔器的卡瓦是环形的，环形外径铣条槽便于坐封时裂开，卡瓦装在胶筒上下各一组，这种结构设计，在封隔器坐封时上下两组卡瓦在椎体的推到下先后裂开，卡在套管内壁上，上卡瓦不会移动位置卡的很紧，下卡瓦需要向上卡瓦的方向移动一定的位置来挤压橡胶胶筒，使胶筒变形紧紧贴在套管内壁上密封油管和套管环空，下环形卡瓦在橡胶胶筒没有完全变形的情况下在椎体推动下就裂成四片贴在套管内壁，就会产生橡胶胶筒没有变形到位卡瓦就推不动，造成封隔器坐封不严密，工作时在当压力接近10000PSI时就会造成橡胶胶筒变形及气体直接冲蚀橡胶胶筒，就会产生封隔器渗漏最后失效。

实用新型内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种耐高温高压封隔器，其安装牢固且密封性能较好，提高使用可靠性。

（二）技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种耐高温高压封隔器，包括上接头、密封机构、坐卡机构、锁紧机构、中心管、下活塞、推力活塞和下接头，下接头上连通设置有两组传压孔，中心管与上接头下方螺纹螺装，下活塞与推力活塞螺纹螺装，下接头与中心管螺纹螺装，密封机构和坐卡机构上半区域均套设在上接头中部，坐卡机构包括上部坐卡和下部坐卡，上部坐卡包括定位键、上卡瓦和第一剪钉，下部坐卡包括下卡瓦，下卡瓦上设置有第二剪钉，密封机构包括两组胶筒固定环、两组固定胶筒、两组橡胶挡片和两组护罩，上卡瓦为一体环形角向上全齿卡瓦，下卡瓦为片式独立向下角齿卡瓦，上部坐卡还包括固定螺栓和上椎体，定位键通过固定螺栓固定在上接头上，上卡瓦和上椎体均套设在上接头中部，上椎体通过第一剪钉安装在上接头上，上卡瓦安装在定位键的沟槽内，下部坐卡包括下椎体和弹簧片，下卡瓦底端设置有卡瓦套，下卡瓦通过卡瓦套与上接头连接，弹簧片固定在卡瓦套与下卡瓦之间。

优选的，密封机构还包括中胶筒、两组隔环、两组边胶筒和两组胶筒圈，位于上方的护罩、位于上方的橡胶挡片、位于上方的固定胶筒、位于上方的胶筒圈、位于上方的胶筒固定环、位于上方的边胶筒、位于上方的隔环、中胶筒、位于下方的隔环、位于下方的边胶筒、位于下方的胶筒固定环、位于下方的胶筒圈、位于下方的固定胶筒、位于下方的橡胶挡片和位于下方的护罩从上到下依次套设在上接头中部。

优选的，锁紧机构还包括连接套和锁套，连接套与上接头连接，连接套连接卡瓦套、锁套和锁环，锁套和锁环锁卡，锁环与上接头连接，锁套与推力活塞连接。

优选的，上接头顶端设置有连接螺纹，连接螺纹设置成左旋矩形螺纹。

优选的，还包括第三剪钉，下接头通过第三剪钉与下活塞连接。

优选的，锁环上设计有反向锯形齿螺纹。

优选的，下活塞密封槽内螺装有两组垫圈和两组“O”型圈。

（三）有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了一种耐高温高压封隔器，具备以下有益效果：

1、通过设置两种不同的坐卡机构，即上卡瓦为一体环形角向上全齿卡瓦，在封隔器坐封时上卡瓦在椎体的推到下，先裂开，卡在套管内壁上，上卡瓦不会移动位置卡的很紧，下卡瓦为片式独立向下角齿卡瓦，在下活塞、推力活塞的推动下，下卡瓦自由上行推动封隔器密封机构完全变形贴在套管内壁上，坐封可靠牢固；

2、用上下双卡机构，保证产品座封后锚定可靠，安装牢固，封隔器下部悬挂能力强，适用于高温高压工况，根据不同的完井工艺；

3、与其它相同类型的永久式封隔器相比较，本申请最大区别在于重新设计了密封机构组件，使其能承受下腔环空更高的温度和压力，同时组合在一起形成的密封组合使本申请具有较强抗压能力，密封性能较好，其整体结构紧凑，适应范围较大，可以应用于包括大斜度井等复杂井况；

4、坐卡机构和密封机构配合使用，耐高温，耐高压，能承受15000PSI的压力和200°C左右温度；

5、本产品可直接与油管连接下入预定深度实现一趟座封，减少完井作业时间，实现油管套管环空密封，使用本产品完井后可减少地层污染，提高油气井产量，修井作业时，本产品及下部的管柱无需起出，在配套工具配合下本产品下部实现暂时封堵，起出配套工具迅速恢复油气井产能，是一种永久式封隔器。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为坐卡机构上部坐卡的结构示意图；

图3为坐卡机构下部坐卡的结构示意图；

图4为密封机构的结构示意图；

图5为锁紧机构的结构示意图；

图6为上接头、中心管、下活塞、推力活塞和下接头连接的结构示意图；

图中：1、上接头；2、中心管；3、下活塞；4、推力活塞；5、下接头；6、传压孔；7、定位键；8、固定螺栓；9、上卡瓦；10、上椎体；11、第一剪钉；12、下卡瓦；13、下椎体；14、弹簧片；15、卡瓦套；16、第二剪钉；17、中胶筒；18、隔环；19、边胶筒；20、胶筒固定环；21、胶筒圈；22、固定胶筒；23、橡胶挡片；24、护罩；25、连接套；26、锁套；27、锁环；28、第三剪钉；29、垫圈；30、“O”型圈。

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所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型的一种耐高温高压封隔器，包括上接头1、密封机构、坐卡机构、锁紧机构、中心管2、下活塞3、推力活塞4和下接头5，下接头5上连通设置有两组传压孔6，中心管2与上接头1下方螺纹螺装，下活塞3与推力活塞4螺纹螺装，下接头5与中心管2螺纹螺装，密封机构和坐卡机构上半区域均套设在上接头1中部，坐卡机构包括上部坐卡和下部坐卡，上部坐卡包括定位键7、上卡瓦9和第一剪钉11，下部坐卡包括下卡瓦12，下卡瓦12上设置有第二剪钉16，密封机构包括两组胶筒固定环20、两组固定胶筒22、两组橡胶挡片23和两组护罩24；两种不同的坐卡机构，上卡瓦9为一体环形角向上全齿卡瓦，下卡瓦12为片式独立向下角齿卡瓦，上卡瓦9坐卡后环形裂成块片状卡片，承下压力特别大，上卡瓦9采用了开放式全齿卡瓦，下部坐卡相对压力较小，下卡瓦12采用了片式卡瓦，两种卡瓦在坐卡过程中活动自如，能够在第一剪钉11和第二剪钉16分别剪切后，在最小的压力下上卡瓦9和下卡瓦12迅速撑开，下卡瓦12独立片式的最大特点就是下活塞3推力越大，卡瓦向上移位推动组合密封胶筒的力就越大，并且下卡瓦12的齿是向下方向，卡瓦不会收回，保证了封隔器坐卡不牢的风险,采用上下双卡机构，产品座封后锚定可靠，安装牢固，封隔器下部悬挂能力强，适用于高温高压工况，根据不同的完井工艺，与其它相同类型的永久式封隔器相比较，最大区别在于重新设计了密封机构组件，密封机构组件包括橡胶和钢丝网一起注胶形成的固定胶筒22、由高分子材料制作的胶筒固定环20，使其能承受下腔环空更高的温度（200°C）和压力（15000PSi），护罩24、橡胶挡片23、固定胶筒22是带铁丝网的，且和胶筒固定环20一样均为聚四氟乙烯材料，这些组合在一起形成的密封组合在封隔器坐卡后可使它们的组合密封外径紧紧的贴在套管内壁，一层一层的阻止井下的各种高压气体及液体，具有较强抗压能力，其整体结构紧凑，广泛应用于直井、大值斜井等，适应范围较大，可以应用于包括大斜度井等复杂井况，本产品可直接与油管连接下入预定深度实现一趟座封，减少完井作业时间，实现油管套管环空密封，使用本产品完井后可减少地层污染，提高油气井产量，修井作业时，本产品及下部的管柱无需起出，在配套工具配合下本产品下部实现暂时封堵，起出配套工具迅速恢复油气井产能，是一种永久式封隔器。

上部坐卡还包括固定螺栓8和上椎体10，定位键7通过固定螺栓8固定在上接头1上，上卡瓦9和上椎体10均套设在上接头1中部，上椎体10通过第一剪钉11安装在上接头1上，上卡瓦9安装在定位键7的沟槽内，下部坐卡包括下椎体13和弹簧片14，下卡瓦12底端设置有卡瓦套15，下卡瓦12通过卡瓦套15与上接头1连接，弹簧片14固定在卡瓦套15与下卡瓦12之间；上定位键7对上卡瓦9进行固定，防止上卡瓦9转动，下卡瓦12以弹簧片14固定，防止下卡瓦12上、下、左或右晃动。

密封机构还包括中胶筒17、两组隔环18、两组边胶筒19和两组胶筒圈21，位于上方的护罩24、位于上方的橡胶挡片23、位于上方的固定胶筒22、位于上方的胶筒圈21、位于上方的胶筒固定环20、位于上方的边胶筒19、位于上方的隔环18、中胶筒17、位于下方的隔环18、位于下方的边胶筒19、位于下方的胶筒固定环20、位于下方的胶筒圈21、位于下方的固定胶筒22、位于下方的橡胶挡片23和位于下方的护罩24从上到下依次套设在上接头1中部；密封机构组件组合在一起形成的密封组合在封隔器坐卡后可使它们的外径紧紧的贴在套管内壁，一层一层的阻止井下的各种高压气体及液体，具有较强抗压能力。

锁紧机构还包括连接套25和锁套26，连接套25与上接头1连接，连接套25连接卡瓦套15、锁套26和锁环27，锁套26和锁环27锁卡，锁环27与上接头1连接，锁套26与推力活塞4连接；锁环27内外为锯齿形，坐卡时锁环27只能上行不能后退，在坐卡推力上还设计了两个传压孔，坐卡推力大，坐卡牢固。

上接头1顶端设置有连接螺纹，连接螺纹设置成左旋矩形螺纹；通过改变上接头1的连接螺纹，再对其内腔进行高精度的加工，可以使其内腔成为一个密封筒，可以支持配套工具锚定密封的重复下入和回收，用锚定密封的重复下入和回收实现两趟下入，以满足不同完井工艺需求。

还包括第三剪钉28，下接头5通过第三剪钉28与下活塞3连接。

锁环27上设计有反向锯形齿螺纹；固定时锯形齿锯齿向上，向上运动锯形齿锯齿向下，两个锯形锯齿合在一起，在向上压力推动下，运动锯形锯齿可以上行，不能倒退。

下活塞3密封槽内螺装有两组垫圈29和两组“O”型圈30；两组垫圈29和两组“O”型圈30分别组合使用，起到高压密封作用。

综上，该一种稳固型封隔器在使用时，上接头1通过螺纹结构与油管连接，下接头5与油管及其它工具连接，把连接好的封隔器下放到油井预定深度后，用专用工具将下部油管封堵，之后从封隔器上部内腔打压16-20MPa，压力经传压孔6作用在推力活塞4和下活塞3上，下活塞3运行时将第三剪钉28剪断，在压力的作用下，下活塞3开始上行，继续推动推力活塞4、锁紧机构、连接套25、卡瓦套15、卡瓦、下锥体以及密封机构，同时剪断第一剪钉11，上锥体上移，挤压上卡瓦9，上卡瓦9崩裂撑开坐卡，上卡瓦9卡住套管，防止封隔器在工作过程中向上位移，第二剪钉16剪断后密封机构撑开，把套管分隔成上腔与下腔，下卡瓦12撑开卡住套管，防止封隔器在工作过程向下位移，此时继续加压至25MPa，确保上卡瓦9、下卡瓦12与密封机构的定位以及有效分隔，封隔器内腔压力释放为零，此时向上运动的各部件被锁环27锁定，保证向上运动的零件不会因为压力的消失而回位，完成座封后，将下部油管封堵解除，从封隔器上、下腔环空分别打压，对胶筒进行密封性测试，验证合格后，封隔器进入生产阶段，本产品为永久封隔器，无需取出。

本领域技术人员应理解的是，以上所有部件的安装方式、连接方式或设置方式均为焊接、铆接或其他常见机械方式，在未作相反说明的情况下，“上下左右、前后内外以及垂直水平”等包含在术语中的方位词仅代表该术语在常规使用状态下的方位，或为本领域技术人员理解的俗称，而不应视为对该术语的限制，与此同时，“第一”、“第二”和“第三”等数列名词不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分，而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐高温高压封隔器，其特征在于：上接头（1）、密封机构、坐卡机构、锁紧机构、中心管（2）、下活塞（3）、推力活塞（4）和下接头（5），下接头（5）上设置有两组传压孔（6），中心管（2）与上接头（1）下方连接，下活塞（3）与推力活塞（4）连接，下接头（5）与中心管（2）连接，密封机构和坐卡机构上半区域均设在上接头（1）中部，所述坐卡机构包括上部坐卡和下部坐卡，所述上部坐卡包括定位键（7）、上卡瓦（9）和第一剪钉（11），下部坐卡包括下卡瓦（12），所述下卡瓦（12）上设置有第二剪钉（16），密封机构包括胶筒固定环（20）、固定胶筒（22）、橡胶挡片（23）和护罩（24），上部坐卡还包括固定螺栓（8）和上椎体（10），定位键（7）通过固定螺栓（8）固定在上接头（1）上，上卡瓦（9）和上椎体（10）均套设在上接头（1）中部，上椎体（10）通过第一剪钉（11）安装在上接头（1）上，上卡瓦（9）安装在定位键（7）的沟槽内，下部坐卡包括下椎体（13）和弹簧片（14），下卡瓦（12）底端设置有卡瓦套（15），下卡瓦（12）通过卡瓦套（15）与上接头（1）连接，弹簧片（14）固定在卡瓦套（15）与下卡瓦（12）之间。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温高压封隔器，其特征在于：所述密封机构还包括中胶筒（17）、两组隔环（18）、两组边胶筒（19）和两组胶筒圈（21），胶筒固定环（20）、固定胶筒（22）、橡胶挡片（23）和护罩（24）均设置为两组，位于上方的护罩（24）、位于上方的橡胶挡片（23）、位于上方的固定胶筒（22）、位于上方的胶筒圈（21）、位于上方的胶筒固定环（20）、位于上方的边胶筒（19）、位于上方的隔环（18）、中胶筒（17）、位于下方的隔环（18）、位于下方的边胶筒（19）、位于下方的胶筒固定环（20）、位于下方的胶筒圈（21）、位于下方的固定胶筒（22）、位于下方的橡胶挡片（23）和位于下方的护罩（24）从上到下依次套设在上接头（1）中部。

3.根据权利要求2所述的一种耐高温高压封隔器，其特征在于：锁紧机构还包括连接套（25）和锁套（26），连接套（25）与上接头（1）连接，连接套（25）连接卡瓦套（15）、锁套（26）和锁环（27），锁套（26）和锁环（27）锁卡，锁环（27）与上接头（1）连接，锁套（26）与推力活塞（4）连接。

4.根据权利要求3所述的一种耐高温高压封隔器，其特征在于：上接头（1）顶端设置有连接螺纹，连接螺纹设置成左旋矩形螺纹。

5.根据权利要求4所述的一种耐高温高压封隔器，其特征在于：还包括第三剪钉（28），下接头（5）通过第三剪钉（28）与下活塞（3）连接。

6.根据权利要求5所述的一种耐高温高压封隔器，其特征在于：锁环（27）上设计有反向锯形齿螺纹。

7.根据权利要求6所述的一种耐高温高压封隔器，其特征在于：下活塞（3）密封槽内螺装有两组垫圈（29）和两组“O”型圈（30）。

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