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CN106639964A - 一种强密封防肩突式压缩式封隔器 - Google Patents

一种强密封防肩突式压缩式封隔器 Download PDF

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CN106639964A CN201710140997.4A CN201710140997A CN106639964A CN 106639964 A CN106639964 A CN 106639964A CN 201710140997 A CN201710140997 A CN 201710140997A CN 106639964 A CN106639964 A CN 106639964A
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China
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胡刚
王国荣
陈坤
徐杨
张泠昕
伍伟
唐通
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Southwest Petroleum University
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Southwest Petroleum University
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    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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    • E21B33/10—Sealing or packing boreholes or wells in the borehole
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Abstract

本发明专利公开了一种强密封防肩突式压缩式封隔器，涉及油气田开发井下工具技术领域。包括中心管以及分别连接在其两端的上接头和下接头，中心管外侧设有胶筒，胶筒上设置有旋转防突装置，还包括有液压组件，液压组件用于对胶筒施加压力并使其变形外凸后与油套管接触；旋转防突装置包括固定段、旋转段以及连接卷簧，固定段固定连接在胶筒上，旋转段通过连接卷簧与固定段活动连接；旋转段贴合在胶筒端面上，在胶筒受压变形外凸以及恢复原状的过程中，旋转段转动且始终贴合在胶筒端面上。该封隔器能有效解决耐压能力和肩突的技术问题，大幅提升其密封性能，保证工具在井下工作时的可靠性。

Description

一种强密封防肩突式压缩式封隔器
技术领域
本发明专利涉及油气田开发井下工具技术领域，特别涉及一种压缩式封隔器。
背景技术
在油气田开发井下作业中，及钻井、固井、测试、完井等作业中，现有的封隔器容易出现因变形扭曲引起发卡，或无法解封，坐封不稳定，胶筒易被破坏等状况，特别是随着钻采工艺不断向高温、高压和复杂深部地层方面的进展，油气井开采的工况条件越来越复杂，这对于井下作业的关键工具——封隔器提出了更高的要求。
封隔器钢体与套管间有一定间隙，当轴向压力过大时，则会产生胶筒“肩突”现象，进而引起胶筒受到破坏。目前针对这一现象进行的防突结构改进就是在胶筒的端部安放某种阻挡环、支撑件、限位装置和保护件等，以获得良好的密封性。目前在现场实际投入使用的“防突”结构种类较少，主要有铜碗固化型和钢网固化型两种。但是随着压力增加，胶筒的护肩发生了翻转，受损严重，导致胶筒受到破坏。因此这种护肩装置在低压力情况下能起到一定的保护作用，但是随着压力的增加，普通的防突装置已经不能满足井下作业需要。所以，耐高压的防突装置的研究势在必行。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种强密封防肩突式压缩式封隔器，该封隔器能有效解决耐压能力和肩突的技术问题，大幅提升封隔器密封性能，保证工具在井下工作时的可靠性。
本发明采用的技术方案如下：
一种强密封防肩突式压缩式封隔器，包括中心管以及分别连接在其两端的上接头和下接头，所述中心管外侧设有胶筒，所述胶筒上设置有旋转防突装置，还包括有液压组件，所述液压组件用于对胶筒施加压力并使其变形外凸后与油套管接触。
进一步的技术方案中，所述旋转防突装置包括固定段、旋转段以及连接卷簧，所述固定段固定连接在胶筒上，所述旋转段通过连接卷簧与固定段活动连接。
进一步的技术方案中，所述连接卷簧具有自动回位功能，旋转段贴合在胶筒端面上，在胶筒受压变形外凸以及恢复原状的过程中，旋转段转动且始终贴合在胶筒端面上。
进一步的技术方案中，所述胶筒为至少两个，且至少其中一个胶筒中设置有气囊。
进一步的技术方案中，所述胶筒为三个，分别为上胶筒，中胶筒和下胶筒，所述中胶筒内设置有气囊。
进一步的技术方案中，所述旋转防突装置的旋转段的一端在转动后能与油套管接触。
进一步的技术方案中，所述液压组件与下胶筒紧密相连，用于对下胶筒施加压力，包括液压缸筒、液压推动柱塞和密封圈，所述液压推动柱塞与密封圈配合安装于液压缸筒内。
进一步的技术方案中，所述中心管上开设有单向阀一和单向阀二，所述单向阀一用于液体从中心管流通至其外壁上设置的流道内，所述单向阀二用于液体从所述流道返回中心管内。
进一步的技术方案中，所述单向阀一开启的压力略小于所述胶筒坐封后的液压缸筒的压力。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
解决了封隔器耐压能力低以及肩突问题。通过将坐封胶筒与旋转防突装置配合，起到防肩突作用；通过在其中的坐封胶筒中装设小气囊，可在坐封时囤积能量有利于迅速解封，并且气囊易变形可将部分轴向力转换为径向力，增强密封性能；在中心管壁处开设进油口和出油口，且中心管壁外设有若干流道，当中心管中油压升高到则推开进油口处单向阀，向中心管壁外流道注油，油液径向施压于胶筒，进一步增强了密封性。本封隔器极大的提高了其密封性能，从而保证了工具在井下工作时的可靠性。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明处于坐封状态的结构示意图；
图3是本发明旋转防突装置与胶筒配合位置的结构示意图；
图4是本发明胶筒处于坐封状态时与旋转防突装置配合的示意图；
图5是本发明液压组件的结构示意图；
图6是本发明中心管外壁上流道的结构示意图；
图中标记：1、中心管；2、上接头；3、下接头；
4、旋转防突装置；5、液压组件；6、油套管；7、气囊；
8、上胶筒；9是中胶筒；10是下胶筒；
11是单向阀一；12是单向阀二；13是流道；
41是固定段；42是旋转段；43是连接卷簧；
51是液压缸筒；52是液压推动柱塞；53是密封圈。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1至图6及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明要解决的问题一方面是封隔器的耐压能力，另一个是通过旋转防突装置解决肩突问题，包括中心管以及分别连接在其两端的上接头和下接头，所述中心管外侧设有胶筒，所述胶筒上设置有旋转防突装置，还包括有液压组件，所述液压组件用于对胶筒施加压力并使其变形外凸后与油套管接触。通过胶筒与旋转防突装置的配合，在胶筒受压形变的过程中，以及胶筒形变后与油套管接触进行坐封，旋转防突装置始终对胶筒进行保护。进一步的方案中，为了适应胶筒受压变形以及坐封的整个变化状态，我们将旋转防突装置设计为固定段、旋转段以及连接卷簧，如图2、图3和图4所示，所述固定段固定连接在胶筒上，所述旋转段通过连接卷簧与固定段活动连接，其中连接卷簧具有自动回位功能，在胶筒受压变形外凸以及恢复原状的过程中，旋转段转动且始终贴合在胶筒端面上，当胶筒外凸与油套管接触后，旋转段的顶部与油套管接触，从而对胶筒进行保护，同时，在泄压的整个过程中，该旋转段在连接卷簧的自动回位功能作用下，始终贴合在胶筒端面直至胶筒恢复至初始状态。
进一步的技术方案中，所述胶筒为至少两个，且至少其中一个胶筒中设置有气囊。在本实施例中，我们采用三个胶筒，分别为上胶筒，中胶筒和下胶筒，所述中胶筒内设置有气囊。当然，对于将气囊设置在哪个胶筒内，以及设置在胶筒内的具体位置，可以根据需要进行调整，本实施例中我们将气囊设置在中胶筒内，当通过液压组件对下胶筒施压时，由于中胶筒中有气囊的设置，所以中胶筒会率先变形外凸与油套管接触，形成初始密封状态；当压力进一步升高，上胶筒和下胶筒均受压外凸后与油套管接触，从而达到完全坐封状态，旋转防突装置的旋转段与油套管接触，有效的防止各个胶筒肩突。
当完全处于坐封状态后，单向阀一受压会开启，如图6所示，油液通过进油口由中心管向其外壁上的流道扩散，从而对上胶筒、中胶筒和下胶筒向外增强径向力，以达到进一步增强密封性的效果，充分的解决本发明耐压能力的问题。
上述技术方案中所采用的液压组件与下胶筒紧密相连，如图5所示，用于对下胶筒施加压力，包括液压缸筒、液压推动柱塞和密封圈，所述液压推动柱塞与密封圈配合安装于液压缸筒内。液压推动柱塞向上运动作用在下胶筒上对其施压，密封圈套在液压缸筒里面起到密封作用。
上述技术方案中采用的单向阀一设置在中心管的进油口处，中心管出油口处设置有单向阀二，当作业结束后需要解封时，液压组件泄压，液压推动柱塞下行，中心管内部压力降低，单向阀一关闭，单向阀二开启使油液泄出，从而使胶筒回复到初始状态。
进一步的技术方案中，所述单向阀一开启的压力略小于所述胶筒坐封后的液压缸筒的压力。以充分保证在处于完全坐封状态时，单向阀一能够及时开启，使胶筒的坐封状态进一步得到加强。
如果封隔器结束后需要再次坐封，重复上述步骤即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种强密封防肩突式压缩式封隔器，其特征在于：包括中心管(1)以及分别连接在其两端的上接头(2)和下接头(3)，所述中心管(1)外套设有胶筒，所述胶筒上设置有旋转防突装置(4)，还包括有液压组件(5)，所述液压组件(5)用于对胶筒施加压力并使其变形外凸后与油套管(6)接触。
2.根据权利要求1所述的一种强密封防肩突式压缩式封隔器，其特征在于：所述旋转防突装置(4)包括固定段(41)、旋转段(42)以及连接卷簧(43)，所述固定段(41)固定连接在胶筒上，所述旋转(42)段通过连接卷簧(43)与固定段(41)活动连接。
3.根据权利要求2所述的一种强密封防肩突式压缩式封隔器，其特征在于：所述连接卷簧(43)具有自动回位功能，旋转段(42)贴合在胶筒端面上，在胶筒受压变形外凸以及恢复原状的过程中，旋转段(42)转动且始终贴合在胶筒端面上。
4.根据权利要求2或3所述的一种强密封防肩突式压缩式封隔器，其特征在于：所述胶筒为至少两个，且至少其中一个胶筒中设置有气囊(7)。
5.根据权利要求4所述的一种强密封防肩突式压缩式封隔器，其特征在于：所述胶筒为三个，分别为上胶筒(8)、中胶筒(9)和下胶筒(10)，所述中胶筒(9)内设置有气囊(7)。
6.根据权利要求2或3所述的一种强密封防肩突式压缩式封隔器，其特征在于：所述旋转防突装置(4)的旋转段(42)的一端在转动后能与油套管(6)接触。
7.根据权利要求5所述的一种强密封防肩突式压缩式封隔器，其特征在于：所述液压组件(5)与下胶筒(10)紧密相连，用于对下胶筒(10)施加压力，包括液压缸筒(51)、液压推动柱塞(52)和密封圈(53)，所述液压推动柱塞(52)与密封圈(53)配合安装于液压缸筒(51)内。
8.根据权利要求1所述的一种强密封防肩突式压缩式封隔器，其特征在于：所述中心管(1)上开设有单向阀一(11)和单向阀二(12)，所述单向阀一(11)用于液体从中心管(1)流通至其外壁上设置的流道(13)内，所述单向阀二(12)用于液体从所述流道(13)返回中心管(1)内。
9.根据权利要求7所述的一种强密封防肩突式压缩式封隔器，其特征在于：所述单向阀一(11)开启的压力略小于所述胶筒坐封后的液压缸筒(51)的压力。
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