CN203847057U - 注水封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种注水封隔器，该注水封隔器耐高温、高压，并且能够根据井深和注水压力调节坐封压力，能够防止中途坐封和管柱停注时的水窜现象。该注水封隔器由上接头、下接头和中心管构成，上接头和下接头分别螺纹连接于中心管两端，其特征在于，在中心管中央外侧套装有胶筒芯管，封隔部件设在胶筒芯管外侧，在封隔部件下端且中心管外侧套设有外筒，在外筒和中心管之间设有坐封部件和解封部件，在所述坐封部件设有由锁块体和锁块构成的防中途坐封部件。

Description

注水封隔器

技术领域

本实用新型涉及一种注水封隔器，特别涉及应用于注水井中的耐高温、高压的分层注水封隔器，其能够根据井深和注水压力调节坐封压力，能够防止中途坐封和管柱停注时水窜。

背景技术

现有封隔器压力有的虽然能满足高压分注需要，但因采用扩张胶筒，胶筒耐温性较差，且封隔器解封压力受井深和注水压力影响较大，解封压力高，部分井出现因不解封而无法起出。有的封隔器（如《石油机械》1993年11月第21卷11期介绍的Y341-114高压注水封隔器）主要由坐封部分、反洗井、密封、解封部分构成，其采用水力坐封，坐封压力高需16MPa以上，且坐封时水嘴必须关闭，因此需要水泥车打压配合，增加了测试工作量。

ZL201220005258.7中公开了一种长胶筒高压注水封隔器，其包括胶筒和中心管，胶筒套在中心管之外，胶筒的上端连接有上压帽，胶筒的下端连接有下压帽，上压帽5的上端连接上接头，下压帽的下端连接下接头，上接头内部具有一个孔道，孔道内设有用于封隔器坐封和解封的多功能阀系，上接头上设置有解压孔，解压孔连通在多功能阀系的上端，封隔器的内侧端设有进出液孔，进出液孔对应连通多功能阀系的内侧。该封隔器压力虽然能满足高压分注需要，但因采用扩张原理和扩张胶筒，因此，其耐温性较差，且该封隔器解封压力受井深和注水压力影响较大，解封压力高，部分井出现因不能解封而无法起出。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种注水封隔器，该注水封隔器耐高温、高压，并且能够根据井深和注水压力调节坐封压力，能够防止中途坐封和管柱停注时的水窜现象。

本实用新型的技术方案如下：

一种注水封隔器，其由上接头、下接头和中心管构成，上接头和下接头分别螺纹连接于中心管两端，其特征在于，在中心管中央外侧套装有胶筒芯管，封隔部件设在胶筒芯管外侧，在封隔部件下端且中心管外侧套设有外筒，在外筒和中心管之间设有坐封部件和解封部件，在所述坐封部件设有由锁块体和锁块构成的防中途坐封部件。

根据以上结构，该注水封隔器能能够实现坐封和解封，并且防止中途坐封。

另外，所述封隔部件为一胶筒，在胶筒两端分别与上压帽和下压帽抵接，上压帽固定于胶筒芯管上端外侧，下压帽套在胶筒芯管上并沿轴向移动，下压帽的下端面与胶筒活塞上端抵接，胶筒活塞在外筒和中心管之间沿轴向移动，在中心管的下端开设有水孔，中心管内部与胶筒活塞下端的外筒和中心管之间的空间通过该水孔连通。

根据以上结构，当向中心管注水时，水经由水孔进入活塞下端的外筒与中心管之间的空间内，利用液压推动活塞向上移动，进而挤压胶筒。胶筒受到挤压后沿径向扩张，实现封隔。

另外，所述坐封部件由止退环和下液缸构成，所述解封部件由解封销钉、解封滑套及固定活塞构成，止退环固定于解封滑套，并且在止退环外部形成有外部锁牙，下液缸夹在下压帽和胶筒活塞之间，下液缸的下端内部形成有与止退环外部锁牙相锁合的内部锁牙，解封滑套在中心管外沿轴向滑动，固定活塞固定于中心管外侧，解封滑套和固定活塞通过解封销钉连接。

根据以上结构，活塞向上移动时，下液缸受到活塞挤压也向上移动。进而与固定的止退环锁紧，防止了胶筒回弹，实现了坐封。在解封时，向上提拉中心管向上移动，将解封销钉剪断，进而胶筒自动回弹，实现解封。与其他封隔器相比，解封只需剪断解封销钉的力即可，因此解封压力较低。

另外，在所述胶筒和上压帽之间以及胶筒与下压帽之间设有防突件，所述胶筒为氟橡胶材料制成的胶筒。

根据上述结构，由于在胶筒两端设置了防突件，在受到压力时，该防突件产生塑性变形，外径变大，当胶筒受力向两边运动时，防突件起到阻隔作用，因此耐高压。并且，由于胶筒采用了氟胶材料，因此耐高温。

另外，锁块贯穿胶筒活塞的下端，并沿注水封隔器径向移动，锁块的靠径向内侧的一端形状为楔形，并卡合于下接头的凹槽中，锁块的靠径向外侧的一端与锁块体抵接，锁块体将锁块穿过胶筒活塞压入凹槽中，在锁块体上设有剪切销钉，该剪切销钉将锁块体固定在下接头上。

根据上述结构，在向活塞下端注水时，水压首先将剪切销钉剪断，之后使锁块体向下移动，从而锁块露出，使活塞能够向上移动。由此能够防止中途坐封。

另外，在胶筒芯管和中心管之间形成有洗井通道，胶筒芯管的上端和下端分别设有上洗井孔和下洗井孔，在该注水封隔器的上接头外固定有洗井缸套，在上接头和洗井缸套之间设有洗井阀，洗井阀对上洗井孔进行密封。

在上接头开设有孔，上接头内部与上接头和洗井缸套之间的空间通过该孔连通，洗井阀由弹簧、洗井阀活塞及T型圈构成，洗井阀活塞在洗井缸套和上接头之间环腔内沿轴向移动，弹簧与洗井阀活塞上端抵接并向下对洗井阀活塞施力，T型圈固定于胶筒芯管上端，洗井阀活塞下端与T型圈的抵接并对上洗井孔进行密封。

所述洗井阀活塞由活塞体和活塞背帽构成，活塞体与活塞背帽固定在一起，活塞体与弹簧连接，活塞背帽抵接于T型圈。

根据上述结构，洗井缸套内部的活塞在弹簧的作用下与T型圈密封，当需要打开洗井阀时，注水封隔器外部必须打压一定压力，推动活塞向上运动，使活塞和T型圈分离，露出胶筒芯管上部的上洗井孔，以便下一步洗井。因此，只需调节弹簧弹力就能够预置洗井阀开启压力。当停注时，洗井阀在弹簧弹力作用下处于关闭状态，因此防止了停注时水窜。

附图说明

图1是本实用新型的注水封隔器整体结构的半剖视图。

图2是注水封隔器的洗井阀部分的半剖视图。

图3是注水封隔器的封隔部件、坐封部件及解封部件的半剖视图。

图4是注水封隔器的防坐封部件部件的半剖视图。

标号说明

1：上接头；

2：中心管；

3：下接头；

4：胶筒；

5：胶筒芯管；

6：洗井缸套；

7：外筒；

8：被帽；

111：活塞体（洗井阀活塞）；

112：活塞背帽（洗井阀活塞）；

13：T型圈；

14：孔；

151：上洗井孔；

152：下洗井孔；

21：上压帽；

22、23：防突件；

24：下压帽；

25：坐封销钉；

261：固定活塞；

262：解封销钉；

263：止退环；

264：挡环；

265：解封滑套；

27：下液缸；

28：胶筒活塞；

31：锁块体；

32：锁块；

33：剪切销钉；

34：水孔。

具体实施方式

下面参照附图，对本实用新型的具体实施方式进行说明。在以下的说明中，将注水封隔器的注入水的一端作为上端，另一端作为下端，将沿着注水封隔器的轴线方向称为轴向，垂直于轴线的方向称为径向。

如图1所示，注水封隔器主要由上接头1、中心管2和下接头3构成。上接头1与中心管2上端螺纹连接，下接头3与中心管2下端螺纹连接。

在上接头1外侧固定有洗井缸套6，在洗井缸套6和上接头1之间的环状腔体中设有洗井阀。

在中心管2外侧固定有胶筒芯管5，作为封隔部件的胶筒4套在胶筒芯管5外侧，在本实施方式中，胶筒为氟橡胶材料制成的胶筒。在中心管2和胶筒芯管5之间形成有环状的洗井通道，并且在胶筒芯管上下两端分别开设有上洗井孔151（参照图2）和下洗井孔152（参照图3）。

在中心管2和下接头3的外侧套设有外筒7，外筒7位于胶筒4下侧，并通过设于下接头3的被帽8而固定于下接头3。在外筒7和中心管2及下接头3之间的环状腔体内设有注水封隔器的坐封部件和解封部件。

下面，参照图2～图4对注水封隔器的各部分结构进行详细说明。

图2示出了注水封隔器的上段部分，主要包括注水封隔器的洗井阀部件。

如图2所示，洗井缸套6固定于上接头1，并且洗井缸套6的外径与通常情况下的胶筒4的外径大致相等。

在洗井缸套6和上接头1之间设有洗井阀活塞和弹簧12。该洗井阀活塞由活塞体111和活塞背帽112固定连接而构成，并且与洗井缸套内壁及上接头外壁分别保持密封。弹簧12上端抵接于上接头1和洗井缸套6，其下端与活塞体111的上端面抵接。弹簧12向下对活塞体111施力，从而活塞背帽112与固定于胶筒芯管5的T型圈13抵接，由此，T型圈13对活塞背帽112进行密封，进而封闭了胶筒芯管5的上洗井孔151。

图3示出了注水封隔器的中段部分，主要包括注水封隔器的封隔部件、坐封部件及解封部件。

如图3所示，胶筒4套在胶筒芯管5外侧，并位于外筒7的上侧。在通常情况下，胶筒4最外侧的直径与外筒7的外径大致相等。

在胶筒4的两端分别设有上压帽21和下压帽24，上压帽21和下压帽24均套在胶筒芯管5外侧。上压帽21和下压帽24分别隔着防突件22、23与胶筒4的上下两端抵接。上压帽21固定于胶筒芯管5。下压帽24能够沿轴向移动，并与下液缸27上端抵接。

所述下液缸27以能够沿轴向移动的方式设于外筒7内侧且胶筒活塞28上侧，其下端与胶筒活塞28上端抵接。这样，胶筒活塞28经由下液缸27、下压帽24及防突件23而与胶筒4下端抵接。另外，在下液缸27下端部内侧形成有内部锁牙。

在下液缸27和中心管之间设有固定活塞261，固定活塞261固定于中心管2，并且与中心管2外壁及下液缸27内壁分别保持密封。下压帽24通过坐封销钉25固定于固定活塞261的上端。

在固定活塞261下侧设有解封滑套265，该解封滑套265能够沿轴向在中心管外滑动，但解封滑套265通过解封销钉262固定于固定活塞261。

在解封滑套上固定有挡环264。在挡环264外侧套装有止退环263，挡环264限制了止退环263向下侧的移动。在止退环263的外部形成有能够与下液缸27内侧的内部锁牙相锁合的内部锁牙。

图4示出了注水封隔器的下段部分，主要包括注水封隔器的防中途坐封部件。

如图4所示，在中心管2下端的侧壁上开设有水孔34，中心管2内部与胶筒活塞28下端的外筒7和中心管2之间的空间通过该水孔34连通。

胶筒活塞28设于中心管2和外筒7之间，并能够在中心管2外沿轴向滑动。胶筒活塞28的上半部分与外筒7内壁及中心管2外壁分别保持密封。胶筒活塞28的下半部分插入下接头3和外筒7之间的环形腔体内。在胶筒活塞28的下端沿径向开设有锁块孔，锁块32以能够移动的方式置于锁块孔内。锁块的靠径向内侧的一端形成为楔形，并嵌入下接头32外壁的凹槽内。

在下接头3和外筒7之间设有锁块体33，锁块体33能够沿轴向移动，并与外筒7内壁及下接头3外壁分别保持密封。锁块体33通过剪切销钉33固定于下接头3外侧。锁块体31的上端部伸入外筒7和胶筒活塞28的下端部之间，并且，锁块体31的上端部与锁块孔中的锁块32抵接。由此，锁块体31将锁块32压入凹槽中。由于锁块体31通过剪切销钉33固定于下接头3，且锁块32嵌入了锁块孔，所以限制了胶筒活塞28沿轴向的移动。

下面，对本实施方式的注水封隔器的具体工作原理和过程进行说明。

在注水时，水通过中心管2下部的水孔34进入外筒7和下接头3之间的环状的空间内。由此，液压首先传递至锁块体31，随着液压的增大，剪切销钉31被剪断。然后锁块体31向下移动直到锁块体31下端抵接于被帽8。由于锁块体21向下移动，则使锁块孔内的锁块32露出，解除了对胶筒活塞28的移动的限制。从而，在液压的作用下，胶筒活塞28向上移动。

由于胶筒活塞28与下液缸27抵接，下液缸27与下压帽24抵接，所以液压传递至下压帽24中的坐封销钉25，并将其剪断。剪断坐封销钉25后，下压帽24向上挤压防突件23和胶筒4。由于胶筒9上侧的上压帽5固定于胶筒芯管6，所以胶筒9在被挤压后，在长度方向上被压缩，并在径向上扩径，与注水封隔器外的套管接触，实现封隔。

在下液缸27向上移动的过程中，下液缸27内部的内部锁牙与止退环263上的外部锁牙相锁合。利用该结构，限制了下液缸27向下的移动。进而，阻止了胶筒4回弹，实现坐封。

另外，在该注水封隔器上部，在弹簧12的作用下，活塞背帽112始终抵接于T-型圈13，对上洗井孔151进行密封。在注水时，水从孔14进入，并向下推压活塞体111和活塞背帽112。由此，使保证了注水时对上洗井孔151进行密封。由此，实现了胶筒芯管5和中心管2之间的洗井通道在注水时和停注时关闭。

当套管和注水封隔器之间存在外部压力时，在弹簧12的预紧力的作用下，上井孔151继续由活塞背帽112和T型圈13封闭。当继续提高上述外部压力时，推动活塞背帽112和活塞体111向上移动，进而压缩弹簧，此时，活塞背帽112与T型圈13脱离，露出上洗井孔151。液体进入胶筒芯管5和中心管2之间的洗井通道，并从胶筒芯管5的下洗井孔152流出，实现洗井功能。

当需要解封时，只需上提管柱。于是，上接头1和中心管2向上移动，而上压帽21、胶筒芯管5、胶筒4、下液缸27在胶筒4与套管的摩擦力的作用下保持不动。继续上提，而将解封销钉262剪断，则下液缸27向下的移动限制被解除。由此，借助于胶筒4的回弹力，下液缸27和解封滑套265、止退环263以及挡环264一起向下移动，由此胶筒4复原，实现了解封。

下面对本实施方式的作用进行说明。

当向中心管注水时，水经由水孔进入活塞下端的外筒与中心管之间的空间内，利用液压推动活塞向上移动，进而挤压胶筒。胶筒受到挤压后沿径向扩张，实现封隔。

活塞向上移动时，下液缸受到活塞挤压也向上移动。进而与固定的止退环锁紧，防止了胶筒回弹，实现了坐封。在解封时，向上提拉中心管向上移动，将解封销钉剪断，进而胶筒自动回弹，实现解封。与其他封隔器相比，解封只需剪断解封销钉的力即可，因此解封压力较低。

由于在胶筒两端设置了防突件，在受到压力时，该防突件产生塑性变形，外径变大，当胶筒受力向两边运动时，防突件起到阻隔作用，因此耐高压。并且，由于胶筒采用了氟胶材料，因此耐高温。

在向活塞下端注水时，水压首先将剪切销钉剪断，之后使锁块体向下移动，从而锁块露出，使活塞能够向上移动。由此能够防止中途坐封。

洗井缸套内部的活塞在弹簧的作用下与T型圈密封，当需要打开洗井阀时，注水封隔器外部必须打压一定压力，推动活塞向上运动，使活塞和T型圈分离，露出胶筒芯管上部的上洗井孔，以便下一步洗井。因此，只需调节弹簧弹力就能够预置洗井阀开启压力。当停注时，洗井阀在弹簧弹力作用下处于关闭状态，因此防止了停注时水窜。

另外，本实用新型的注水封隔器不限于上述实施方式，可以进行各种变更和组合。例如，可以不设置下液缸27而采用其他方式的阻止胶筒4回弹的结构，也可以将下液缸27和胶筒活塞28设成一体。另外，也可以不设置防突件22、23，而使胶筒4直接抵接于上压帽21和下压帽24。另外，也可以将活塞体111和活塞背帽112设成一体作为洗井阀活塞。

Claims (8)

1.一种注水封隔器，其由上接头、下接头和中心管构成，上接头和下接头分别螺纹连接于中心管两端，其特征在于，

在中心管中央外侧套装有胶筒芯管，封隔部件设在胶筒芯管外侧，

在封隔部件下端且中心管外侧套设有外筒，在外筒和中心管之间设有坐封部件和解封部件，

在所述坐封部件设有由锁块体和锁块构成的防中途坐封部件。

2.根据权利要求1所述的注水封隔器，其特征在于，

所述封隔部件为一胶筒，

在胶筒两端分别与上压帽和下压帽抵接，上压帽固定于胶筒芯管上端外侧，下压帽套在胶筒芯管上并沿轴向移动，下压帽的下端面与胶筒活塞上端抵接，胶筒活塞在外筒和中心管之间沿轴向移动，

在中心管的下端开设有水孔，中心管内部与胶筒活塞下端的外筒和中心管之间的空间通过该水孔连通。

3.根据权利要求2所述的注水封隔器，其特征在于，

所述坐封部件由止退环和下液缸构成，

所述解封部件由解封销钉、解封滑套及固定活塞构成，

止退环固定于解封滑套，并且在止退环外部形成有外部锁牙，

下液缸夹在下压帽和胶筒活塞之间，下液缸的下端内部形成有与止退环外部锁牙相锁合的内部锁牙，

解封滑套在中心管外沿轴向滑动，

固定活塞固定于中心管外侧，

解封滑套和固定活塞通过解封销钉连接。

4.根据权利要求2或3所述的注水封隔器，其特征在于，

在所述胶筒和上压帽之间以及胶筒与下压帽之间设有防突件，所述胶筒为氟橡胶材料制成的胶筒。

5.根据权利要求2～3中任意一项所述的注水封隔器，其特征在于，

锁块贯穿胶筒活塞的下端，并沿注水封隔器径向移动，

锁块的靠径向内侧的一端形状为楔形，并卡合于下接头的凹槽中，

锁块的靠径向外侧的一端与锁块体抵接，锁块体将锁块穿过胶筒活塞压入凹槽中，

在锁块体上设有剪切销钉，该剪切销钉将锁块体固定在下接头上。

6.根据权利要求1～3中任意一项所述的注水封隔器，其特征在于，

在胶筒芯管和中心管之间形成有洗井通道，胶筒芯管的上端和下端分别设有上洗井孔和下洗井孔，

在该注水封隔器的上接头外固定有洗井缸套，在上接头和洗井缸套之间设有洗井阀，洗井阀对上洗井孔进行密封。

7.根据权利要求6所述的注水封隔器，其特征在于，

在上接头开设有孔，上接头内部与上接头和洗井缸套之间的空间通过该孔连通，

洗井阀由弹簧、洗井阀活塞及T型圈构成，洗井阀活塞在洗井缸套和上接头之间环腔内沿轴向移动，弹簧与洗井阀活塞上端抵接并向下对洗井阀活塞施力，T型圈固定于胶筒芯管上端，洗井阀活塞下端与T型圈的抵接并对上洗井孔进行密封。

8.根据权利要求7所述注水封隔器，其特征在于，

所述洗井阀活塞由活塞体和活塞背帽构成，活塞体与活塞背帽固定在一起，活塞体与弹簧连接，活塞背帽抵接于T型圈。