CN203847056U - 大通径封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大通径封隔器。大通径封隔器包括中心管、套设在中心管外的芯管、固设在中心管上端的上接头、套设在芯管下端的下接头，在上接头和下接头之间还设置有执行机构、坐封机构、锚定机构，大通径封隔器还包括解封机构，解封机构包括解封爪簧、解封滑套，解封爪簧的上部与芯管相固定连接，解封爪簧的下部与解封滑套通过解封销钉能拆卸地连接，且解封爪簧的下部还能与下接头相抵紧，解封爪簧的内壁上形成有用于与解封滑套的上端相抵触的突起。本实用新型采用了机械式解封结构，使得封隔器的解封容易。同时由于采用了耐高温材料，保证了该大通径封隔器可在高温环境下正常工作。

Description

大通径封隔器

技术领域

本实用新型涉及了一种石油领域的开采装置，尤其涉及了一种大通径封隔器。

背景技术

封隔器在多油层开采过程中起到分层的作用。封隔器适用于油井分层试油、采油、测试、找水、堵水、防砂等工艺措施。封隔器的好坏直接影响油井的开采。

封隔器的工作一般包括坐封、锚定、丢手和解封等步骤。坐封是通过胶筒的形变将套管和油管形成隔断。锚定是为了将封隔器固定在预定位置。丢手是为了扩大封隔器的内径，将一些不必要的零件去除。解封是为了恢复胶筒的形变，进而将封隔器从油井中移除。

对于一些有诸如掺液、洗井等特殊工艺要求的油井，在作业工程时为了通过工具或油泵等工件，就需要采用大通径封隔器。大通径封隔器是指胶筒的芯管内径较大的封隔器。一般而言，大通径封隔器是指丢手后内径大于90厘米的封隔器。

在现有技术中，传统的大通径封隔器在解封时通过解封杆上提连接在大通径封隔器上部的油管来实现解封。而在现实情况中，传统的大通径封隔器解封成功率不高，有时候甚至存在解封杆拉断了，也没能解封的现象。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种大通径封隔器，其解封容易且操作简易。

本实用新型的具体技术方案是：

一种大通径封隔器，所述大通径封隔器包括中心管、套设在所述中心管外的芯管、固设在所述中心管上端的上接头、套设在所述芯管下端的下接头，在所述上接头和所述下接头之间还设置有执行机构、坐封机构、锚定机构，其特征在于：所述大通径封隔器还包括解封机构，所述解封机构包括解封爪簧、解封滑套，所述解封爪簧的上部与所述芯管相固定连接，所述解封爪簧的下部与所述解封滑套通过所述解封销钉能拆卸地连接，且所述解封爪簧的下部能与所述下接头相抵紧，所述解封爪簧的内壁上形成有用于与所述解封滑套的上端相抵触的突起。

优选地，所述解封爪簧的下部具有沿径向收缩的弹性部。

优选地，所述下接头的内壁上形成有用于与所述解封滑套的下端面相抵触的台阶。

优选地，在所述解封爪簧的上部与所述下接头之间还设置有密封机构，所述密封机构包括由石墨制成的密封环、位于所述密封环下部的垫环，所述坐封机构包括由聚四氟乙烯制成的胶筒。

优选地，所述大通径封隔器还包括套设在所述芯管外的止退环，所述止退环的上部与所述执行机构相抵触，所述止退环的下部与所述坐封机构相抵触。

优选地，所述执行机构包括设置在所述中心管下端的球座、固定套设在所述中心管上的液缸，位于所述液缸与所述中心管形成的环形空间内且将环形空间分隔为相对隔离的上腔和下腔的活塞，所述中心管的上部开设有与所述环形空间的上腔相连通的导流孔，所述活塞的下部与一传力件的一端相抵触，所述传力件的另一端与所述坐封机构能拆卸地连接。

优选地，所述大通径封隔器还包括丢手机构，所述丢手机构包括连接套、丢手爪簧，所述连接套的上部与所述中心管相固定连接，所述连接套的下部套设在所述球座上且通过丢手销钉相固定连接，所述丢手爪簧的上部位于所述连接套与所述芯管之间，所述丢手爪簧的下部套设在所述球座上且与所述芯管相抵紧，所述丢手爪簧的外径小于所述解封滑套的内径。

优选地，所述坐封机构包括从上至下依次套设在所述芯管外的压帽、胶筒，所述压帽与所述执行机构能拆卸地连接，所述锚定机构包括锥体、卡瓦和与所述下接头相固连的卡瓦座，所述锥体与所述胶筒相抵触，所述锥体的下部与所述芯管通过坐封销钉相固定连接。

本实用新型采用以上结构，具有以下优点：

1、本实用新型采用了机械式解封结构，使得封隔器的解封较为容易。

2、采用了耐高温材料和密封结构，保证了该大通径封隔器可在高温环境下正常工作。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。

图1显示了本实用新型中大通径封隔器的结构示意图。

图2显示了图1中止退环与芯管的局部放大示意图。

图3显示了图1中大通径封隔器丢手后的结构示意图。

图4显示了图1中大通径封隔器解封后的结构示意图。

图5显示了图1中解封爪簧与解封滑套相脱离后的结构示意图。

以上附图的附图标记：1、中心管；101、内腔；102、导流孔；2、球座；3、液缸；4、活塞；5、传力件；61、上腔；62、下腔；7、坐封销钉；8、芯管；9、止退环；10、压帽；11、胶筒；12、螺栓；131、第一齿形部；132、第一齿；133、第二齿形部；134、第二齿；14、锥体；141、锥体的下部；15、卡瓦；151、卡瓦的上部；152、卡瓦的下部；153、锯齿；16、卡瓦座；161、卡瓦座的上部；17、下接头；171、台阶；18、解封滑套；181、解封滑套的上端；19、解封爪簧；191、解封爪簧的上部；192、解封爪簧的下部；193、突起；194、凹槽；20、解封销钉；21、螺纹；22、丢手销钉；23、连接套；24、衬套；25、托帽；26、丢手爪簧；27、密封环；271、垫环；28、上接头；29、上备帽。

具体实施方式

结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。

本实用新型公开了大通径封隔器。参照图1至图5所示，图1显示了本实用新型中大通径封隔器的结构示意图；图2显示了图1中止退环与芯管的局部放大示意图；图3显示了图1中大通径封隔器丢手后的结构示意图；图4显示了图1中大通径封隔器解封后的结构示意图；图5显示了图1中解封爪簧与解封滑套相脱离后的结构示意图。大通径封隔器包括中心管1、套设在中心管1外的芯管8、套设在中心管1的上端且通过螺纹固定设置在中心管1上端的上接头28、套设在芯管8下端的下接头17。在上接头28和下接头17之间还设置有执行机构、坐封机构和锚定机构。执行机构在受到加压液作用后能够向坐封机构提供使得其坐封的坐封力，用于向锚定机构提供锚定力的锚定力。坐封机构用于通过其形变使得封隔器密封在套管上。锚定机构用于将封隔器锚定在套管上。在本实施方式中，芯管8的内径可以达到90厘米以上。

大通径封隔器还包括解封机构，解封机构包括解封爪簧19、解封滑套18，所述解封爪簧的上部191与所述芯管8相固定连接，所述解封爪簧的下部192与所述解封滑套18通过所述解封销钉20能拆卸地连接且所述解封爪簧19的下部还能与所述下接头17相抵紧。所述解封爪簧19的内壁上形成有用于与所述解封滑套18的上端181相抵触的突起。解封爪簧的下部192具有沿径向收缩的弹性部。

当封隔器需要解封时，对解封滑套18施以上提力，解封滑套18将受到的上提力传递给解封销钉20。当解封销钉20受到的剪切力超过其极限时，解封销钉20被剪断。如图3所示，当解封销钉20断裂后，继续上提解封滑套18，解封滑套18与解封爪簧19的下部191相脱离。此时，解封爪簧191的下部192收缩并恢复自然状态。解封爪簧19的下部192的外壁不再抵住下接头17的内壁。故而，下接头17与芯管8相脱离。继续上提解封滑套18，当解封滑套18的上端181与解封爪簧19的突起193相抵触时，解封滑套18通过解封爪簧19带动芯管8向上运动使得封隔器形成解封。

在一个优选的实施方式中，如图5所示，解封爪簧19上还可以开设一个可容纳解封滑套18的环形的凹槽194。当解封销钉20断裂后，解封滑套18向上沿解封爪簧19的轴向滑动时，解封滑套18可以嵌入解封爪簧19的凹槽194中，使得解封滑套18与解封爪簧19之间形成间隙，以利于解封爪簧19的下部192收缩，利于解封爪簧19与下接头17相脱离。

在本实用新型中，解封工具和解封机构只需要克服芯管8和解封工具的自身重力即可。相较于传统的封隔器结构，本实用新型中的大通径封隔器所需的解封力大大缩小。同时，对于传统的大通径封隔器而言，解封力中有部分的力用于对胶筒11产生形变。而本实用新型中的大通径封隔器在解封过程中，能够实现胶筒11的自动复位。显见的，这样的结构较为简易，成功率较高。

在一个优选的实施方式中，参照图1和2所示，下接头17的内壁上形成有一台阶171，该台阶171与解封滑套18的下端面相抵触。在解封销钉20未被剪断时，台阶171抵住解封滑套18以抵消解封滑套18或解封爪簧19因自身重力而产生的剪切力，防止解封销钉20被误剪断。

在一个优选的实施方式中，参照图1至图3所示，在所述解封爪簧19的上部191与所述下接头17之间还设置有密封机构，所述密封机构包括由石墨制成的密封环27、位于所述密封环27下部的垫环271，所述坐封机构包括由聚四氟乙烯制成的胶筒11。在开采过程中，可能需要向油井中注高温蒸汽。而地层的温度也会随着井深的增加而升高。因而，封隔器往往工作在高温条件下。如果胶筒11仍然采用传统的普通橡胶材料，那么，在高温条件下胶筒容易软化变形，进而使得封隔器无法达到坐封状态。这样必然无法达到封隔地层的目的，更不能阻止油气在地层间的窜通。对于本实施方式的封隔器而言，由于胶筒11采用了聚四氟乙烯材料，可以在高温350℃的油井中顺利实现坐封，同时也阻止了油气在地层间窜动造成的层间干扰。采用了石墨的密封环27不仅具有密封性，还具有耐高温性。在高温条件下，由石墨制成的密封环27仍然能确保封隔器的密封。

进一步的，所述大通径封隔器还包括套设在所述芯管外的止退环9，所述止退环9的上部与所述执行机构相抵触，所述止退环9的下部与所述坐封机构相抵触。止退环9与芯管8之间形成锯齿形结构，该锯齿形结构不限制芯管相对止退环向上运动。参照图4所示，锯齿形结构包括设置在芯管8外壁上的第一齿形部131和设置在止退环9内壁上的第二齿形部133。第一齿形部131具有多个沿纵向排布的第一齿132，第一齿132从上至下为由小至大的锥形体。第二齿形部133具有多个沿纵向排布的第二齿134，第二齿134从上至下为由大至小的锥形体。第一齿132可以与第二齿134相对应匹配。当止退环9与芯管8相啮合时，第一齿132的下部与第二齿134的上部相抵住。第一齿132的下部阻止第二齿134的上部向上运动。但是同时第一齿形部131并不限制第二齿形部133向下运动，第二齿134可以顺着第一齿131的锥形面向下运动。也就是说，止退环9可以相对芯管8向下运动，但是止退环9不能相对芯管8向上运动，芯管8可以相对止退环9向上运动，但是芯管8不能相对止退环9向下运动。在坐封阶段，执行机构施以坐封机构向下的作用力时，由于止退环9可以相对芯管8向下运动，因此止退环9在此过程中不起作用。当封隔器坐封完成后，止退环9限制坐封机构向上运动，以保证胶筒11坐封的稳定牢固。

执行机构包括设置在所述中心管1下端的球座2、固定套设在所述上接头28上的液缸3，位于所述液缸3与所述中心管1形成的环形空间内且将环形空间分隔为相对隔离的上腔61和下腔62的活塞4，所述中心管1的上部开设有与所述环形空间的上腔61相连通的导流孔102，所述活塞4的下部与一传力件5的一端相抵触以实现力传递，在本实施方式中，活塞4的下部紧贴传力件5的上端面。所述传力件5的另一端与所述坐封机构能拆卸地连接。中心管1具有沿其轴线方向延伸的内腔101。内腔101的上部可加入加压液。中心管1的上部开设有与内腔101相通的导流孔102，用于起到引流的作用。球座2设置在中心管1的下部，在向中心管1的内腔101投球后，球将中心管1的下部堵住，使得加压液从导流孔102中流出。液缸3通过上备帽29与上接头28相固定连接。传力件5套设在中心管1上且至少部分的位于下腔62内。

大通径封隔器还包括丢手机构，所述丢手机构包括连接套23、丢手爪簧26，所述连接套23的上部与所述中心管1相固定连接，所述连接套23通过丢手销钉22与所述球座2相固定连接，所述丢手爪簧26的上部位于所述连接套23与所述芯管8之间，丢手爪簧26的上部将下腔62封闭。所述丢手爪簧26的下部套设在所述球座2上且与所述芯管8相抵紧，所述丢手爪簧26的外径小于所述解封滑套18的内径，以便于在丢手爪簧26、连接套23从解封滑套18中落下。在一个优选的实施方式中，丢手机构还可以包括衬套24和托帽25。衬套24可相对所述球座2沿其轴线方向滑动，托帽25与球座2相固连。连接套23、衬套24和托帽25由上至下依次套设在球座2上。当丢手销钉26断裂后，连接套23与球座2相脱离。在加压液的驱使下，球座2带动托帽25向下运动。当托帽25向下运动后，衬套24受其自身重力作用向下运动。当衬套24向下运动直至衬套24与丢手爪簧26相脱离时，原本处于扩张状态的丢手爪簧26产生向内收缩的形变。同时，丢手爪簧26依靠重力向下运动，并且从芯管8与连接套23之间脱离。此时，芯管8与连接套23之间产生间隙，原本存在于下腔62内的加压液被泄掉。当传力件5与坐封机构相脱离时，中心管1、执行机构等都可以提出井外。这样封隔器丢手后的内径就为芯管8的内径。

进一步的，坐封机构包括从上至下依次套设在所述芯管8外的压帽10、胶筒11，所述压帽10可以与所述执行机构中的传力件5通过螺栓或螺钉等能拆卸地连接，所述锚定机构包括锥体14、卡瓦15和与所述下接头17通过螺纹相固定连接的卡瓦座16，所述锥体14与所述胶筒11相抵触，所述锥体14的下部141与所述芯管8通过坐封销钉7相固定连接。锥体14的下部141为自上而下半径逐渐变小的锥形体。卡瓦座16的上部161为自下而上半径逐渐变小的锥形体。卡瓦15可以具有一定的弹性。卡瓦15的外壁上形成有用于卡设在套管内壁上的锯齿153。卡瓦15的上部151呈自上而下半径逐渐变小的锥形体。卡瓦15的下部152呈自上而下半径逐渐变大的锥形体。卡瓦15的上部151的内壁与锥体14的下部141的外壁相滑动配合。卡瓦15的下部152的内壁与卡瓦座16的上部161的外壁相滑动配合。当锥体14向下运动时，在锥体14和卡瓦座16的共同作用下，锥体14的下部141和卡瓦座16的上部161共同推动卡瓦15使得卡瓦15扩张，直至卡瓦15通过锯齿153卡在套管的内壁上。

在本实施例中，当封隔器下到预定位置后，向封隔器的中心管1内投球，球将中心管1的下端堵住。再向中心管1中加入加压液，加压液在中心管1中产生累积。当加压液的高度高于导流孔102所处的位置时，加压液自导流孔102中流入上腔中。加压液对活塞4施以向下的作用力，活塞4带动传力件5依次抵住压帽10、胶筒11、锥体14，锥体14将加压液的作用力传递至坐封销钉7。当坐封销钉7受到的压力大于坐封销钉7能够承受的最大剪切力时，坐封销钉7被剪断。坐封销钉7断裂后，继续向中心管1内加入加压液，活塞4带动传力件5向下运动。这样胶筒11推动锥体14向下运动。锥体14和卡瓦座16共同将卡瓦15撑开直至卡瓦15固定在套管的内壁上。此时锥体14和卡瓦15不会再向下运动。再向中心管1内添加加压液，在加压液的作用下，活塞4继续带动传力件5向下运动，传力件5依次抵住压帽10、胶筒11。在压帽10和锥体14的共同作用下，胶筒11产生最大形变实现坐封。由于止退环9的锯齿形结构并不限制止退环9相对芯管8向下运动。因而在此过程中，止退环9也随之运动，并一直抵住压帽10的上部。

在坐封后需要对封隔器进行丢手时，向中心管1内加入加压液，当加压液的压力超过丢手销钉22所能承受的最大剪切力时，丢手销钉22被剪断。此时连接套23与球座2相脱离。在加压液的驱使下，球座2带动托帽25向下运动。当托帽25向下运动后，衬套24受其自身重力作用向下运动。当衬套24向下运动直至衬套24与丢手爪簧26相脱离时，原本处于扩张状态的丢手爪簧26产生向内收缩的形变。同时丢手爪簧26依靠重力向下运动，并且从芯管8与连接套23之间脱离。这样芯管8与连接套23之间产生间隙，原本存在于下腔62内的加压液从间隙中导出。当传力件5与压帽10相脱离时，中心管1、执行机构以及丢手机构等就可以提出井外。这样封隔器在丢手后，封隔器的内径即为芯管8的内径。在上述过程中，由于止退环9的锯齿形结构限制芯管8相对止退环9向下运动，故止退环9抵住压帽10的上部以防止胶筒11解封。如图2所示，在丢手后封隔器仅有坐封机构、锚定机构、解封机构固定设置在套管的内壁上。

在丢手后需要对封隔器进行解封时，对解封滑套18施以上提力，解封滑套18将受到的上提力传递给解封销钉20。当解封销钉20受到的剪切力超过其极限时，解封销钉20被剪断。参照图3所示，当解封销钉20被剪断后，继续上提解封滑套18，解封滑套18与解封爪簧19的下部192相脱离。此时，解封爪簧19的下部192收缩并恢复自然状态。解封爪簧19的下部192的外壁不再抵住下接头17的内壁。故而，下接头17与芯管8相脱离。继续上提解封滑套18，当解封滑套18的上端与解封爪簧19的突起193相抵触时，解封滑套18通过解封爪簧19带动芯管8向上运动。由于止退环9的锯齿形结构并不限制芯管8相对止退环9向上运动，故而止退环9在此过程中不起限制作用。在芯管8相对止退环9向上运动的过程中，第一齿132的锥形面顺着第二齿134的锥形面运动，此时第一齿132与第二齿134相脱离。由于，胶筒10一直处于压缩状态。当止退环9不再与芯管8相卡接时，胶筒11驱使止退环9向上运动直至恢复到其压缩前的状态。本实用新型中的大通径封隔器的解封机构在解封销钉20断裂后，解封爪簧19自然松动，下接头17与解封爪簧19相配合的密封段失去密封作用，卸掉了坐封后封隔器内的密封压力。而传统封隔器在解封过程中，其内的密封压力是一直存在的，传统的封隔器只有提高解封力才能达成解封的效果。因此本实用新型中的封隔器的胶筒11自然收回，这样降低了解封力，提高了解封成功率。大通径封隔器所需的解封力较大，由于本实用新型中的封隔器解封较简易，因此适用于大通径封隔器。另外对于传统的封隔器而言，解封力5可能会产生偏移，致使传统的封隔器卡在油井中。一旦发生这种情况，就需要对油井进行大修。这样必然会增加非常多的作业量。相对于传统的封隔器来说，本实用新型中的封隔器由于受到锯齿形结构的限制，在解封过程中，不仅可以使得较小的解封力就能够解封，还可以限制解封力可能产生的分力对封隔器产生的不良的影响。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种大通径封隔器，所述大通径封隔器包括中心管、套设在所述中心管外的芯管、固设在所述中心管上端的上接头、套设在所述芯管下端的下接头，在所述上接头和所述下接头之间还设置有执行机构、坐封机构、锚定机构，其特征在于：所述大通径封隔器还包括解封机构，所述解封机构包括解封爪簧、解封滑套，所述解封爪簧的上部与所述芯管相固定连接，所述解封爪簧的下部与所述解封滑套通过所述解封销钉能拆卸地连接，且所述解封爪簧的下部能与所述下接头相抵紧，所述解封爪簧的内壁上形成有用于与所述解封滑套的上端相抵触的突起。

2.根据权利要求1所述的大通径封隔器，其特征在于：所述解封爪簧的下部具有沿径向收缩的弹性部。

3.根据权利要求1所述的大通径封隔器，其特征在于：所述下接头的内壁上形成有用于与所述解封滑套的下端面相抵触的台阶。

4.根据权利要求1所述的大通径封隔器，其特征在于：在所述解封爪簧的上部与所述下接头之间还设置有密封机构，所述密封机构包括由石墨制成的密封环、位于所述密封环下部的垫环，所述坐封机构包括由聚四氟乙烯制成的胶筒。

5.根据权利要求1所述的大通径封隔器，其特征在于：所述大通径封隔器还包括套设在所述芯管外的止退环，所述止退环的上部与所述执行机构相抵触，所述止退环的下部与所述坐封机构相抵触。

6.根据权利要求1或5所述的大通径封隔器，其特征在于：所述执行机构包括设置在所述中心管下端的球座、固定套设在所述中心管上的液缸，位于所述液缸与所述中心管形成的环形空间内且将环形空间分隔为相对隔离的上腔和下腔的活塞，所述中心管的上部开设有与所述环形空间的上腔相连通的导流孔，所述活塞的下部与一传力件的一端相抵触，所述传力件的另一端与所述坐封机构能拆卸地连接。

7.根据权利要求6所述的大通径封隔器，其特征在于：所述大通径封隔器还包括丢手机构，所述丢手机构包括连接套、丢手爪簧，所述连接套的上部与所述中心管相固定连接，所述连接套的下部套设在所述球座上且通过丢手销钉相固定连接，所述丢手爪簧的上部位于所述连接套与所述芯管之间，所述丢手爪簧的下部套设在所述球座上且与所述芯管相抵紧，所述丢手爪簧的外径小于所述解封滑套的内径。

8.根据权利要求1所述的大通径封隔器，其特征在于：所述坐封机构包括从上至下依次套设在所述芯管外的压帽、胶筒，所述压帽与所述执行机构能拆卸地连接，所述锚定机构包括锥体、卡瓦和与所述下接头相固连的卡瓦座，所述锥体与所述胶筒相抵触，所述锥体的下部与所述芯管通过坐封销钉相固定连接。