CN113250645B - 活塞推动式扩张封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扩张式封隔器技术领域，是一种活塞推动式扩张封隔器，其包括中心管、上接头、第一护套、第一套筒、胶筒、第二套筒、第二护套、连接管、活塞组件、泄压组件和下接头，中心管中部外侧套装有胶筒，胶筒上端内侧设有套装在中心管上部外侧的第一套筒，第一套筒上端位于胶筒上方，胶筒上端外侧套装有第一护套。本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过设置液压腔向液压内注入液体，通过设置活塞组件推动液体进入进液通道，推动胶筒扩张，从而形成密封，解封时，将活塞推荐退回，液体从注液孔流出泄压，从而解封，无需配备注液打压设备即可完成座封，操作过程更加简单，节约施工成本，具有安全、省力、简便和高效的特点。

Description

活塞推动式扩张封隔器

技术领域

本发明涉及扩张式封隔器技术领域，是一种活塞推动式扩张封隔器。

背景技术

封隔器是采油工程中用来分层的井下工具，具体是指有弹性密封元件，并借此封隔各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间环形空间，并隔绝产层，以控制产液，保护套管的井下工具。

传统的扩张式封隔器在座封时需要向中心管内注液打压，在解封时需要将中心管内压力泄掉。因此在封隔器工作期间都需要地面的注液打压设备为其提供高压流体，从而增加施工成本，使得封隔器坐封过程更加复杂，并且存在组件失效无法泄压解封的问题。

发明内容

本发明提供了一种活塞推动式扩张封隔器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有封隔器座封以及解封存在的费时费力、施工效率较低、存在安全隐患的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种活塞推动式扩张封隔器，包括中心管、上接头、第一护套、第一套筒、胶筒、第二套筒、第二护套、连接管、活塞组件、泄压组件和下接头，中心管中部外侧套装有胶筒，胶筒上端内侧设有套装在中心管上部外侧的第一套筒，第一套筒上端位于胶筒上方，胶筒上端外侧套装有第一护套，第一护套上部内侧设有下端与胶筒上端相抵的第一内环台，对应第一内环台上侧位置的第一护套上端内侧设有上接头，上接头下端内侧与中心管上端外侧固定安装在一起，上接头下端与第一套筒上端和第一内环台上端相抵，胶筒下端内侧设有套装在中心管下部外侧的第二套筒，第二套筒下端位于胶筒下方，胶筒下端外侧套装有第二护套，第二护套下部内侧设有上端与胶筒下端相抵的第二内环台，第二内环台内侧与第二套筒之间设有进液通道，第二护套下端内侧设有下端位于其下方的连接管，连接管上端内侧与中心管下端外侧固定安装在一起，连接管上端与第二套筒下端和第二内环台下端相抵，连接管上端设有与进液通道连通的液压腔，对应液压腔下部位置的连接管内侧设有内外贯通的注液孔，对应中心管下方与注液孔之间位置的连接管上部内侧设有与液压腔连通的泄压孔，泄压孔内设有泄压组件，泄压孔由内至外包括内径依次减小的第一直孔、第二直孔、第三直孔和第四直孔，泄压组件包括阀芯、阀座、限位环和弧形凸起，第一直孔内设有限位环，第二直孔内设有阀座，第四直孔内设有内端依次穿过第三直孔、阀座、限位环的阀芯，阀芯内端固定安装有弧形凸起，对应第三直孔位置的阀芯中部设有外环台，外环台内端呈内小外大的密封锥面，密封锥面能够与阀座外端内侧形成密封，连接管下部设有与液压腔连通的安装腔，安装腔内设有上端位于液压腔内且能够向上伸出的活塞组件，连接管下端外侧固定安装有下接头。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述活塞组件可包括活塞环、推动环、直线电机和电源，安装腔内由上至下依次设有推动环、直线电机和电源，推动环上端位于液压腔内，推动环上端固定安装有活塞环，推动环下端与直线电机固定安装在一起。

上述活塞组件还可包括控制组件，安装腔内设有控制组件，控制组件包括加速传感器、电机控制器和控制单元，电机控制器与直线电机连接，控制单元分别与加速传感器和电机控制器连接。

上述还可包括止退组件，对应推动环中部外侧位置的安装腔内沿圆周分布有至少一个止退组件，止退组件包括弹簧、电磁铁、止退齿、T形块、外导向柱和内外间隔设置的内挡板和外挡板，外挡板内侧上下间隔设有至少一个电磁铁和至少两个外导向柱，对应每个外导向柱位置的内挡板上均设有开口向外的活动槽，活动槽内均设有T形块，每个外导向柱上均套装有内端套装在T形块上的弹簧，对应每个活动槽左侧中部位置的内挡板上均设有内外贯通的滑动孔，滑动孔内设有内端位于其外部的止退齿，止退齿外端与T形块内侧固定安装在一起，对应止退齿位置的推动环上设有与止退齿相匹配的止退槽。

上述对应推动环中部外侧位置的安装腔内沿圆周可均布有三个止退组件。

上述连接管可包括连接内管和连接外管，连接内管上端内侧与中心管上端外侧固定安装在一起，连接内管下端外侧与下接头上端内侧固定安装在一起，连接外管上端外侧与第二护套下端内侧固定安装在一起，对应注液孔下方位置的连接内管外侧和连接外管内侧分别设有第一固定环台和第二固定环台，推动环上部外侧第一固定环台和第二固定环台之间，对应第一固定环台和第二固定环台上侧位置的连接内管和连接外管之间形成液压腔，对应第一固定环台和第二固定环台下侧位置的连接内管和连接外管之间形成安装腔。

上述还可包括密封挡环，对应下接头上端位置的连接管上设有能够封堵安装腔下端的密封挡环。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过设置液压腔向液压内注入液体，通过设置活塞组件推动液体进入进液通道，推动胶筒扩张，从而形成密封，解封时，将活塞推荐退回，液体从注液孔流出泄压，从而解封，无需配备注液打压设备即可完成座封，当活塞组件失效无法解封时，通过泄压组件可进行解封，操作过程更加简单，节约施工成本，具有安全、省力、简便和高效的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视剖视结构示意图。

附图2为附图1中在A-A处的剖视结构示意图。

附图3为附图1中B处的放大结构示意图。

附图4为附图1中C处的放大结构示意图。

附图中的编码分别为：1为中心管，2为上接头，3为第一护套，4为第一套筒，5为胶筒，6为第二套筒，7为第二护套，8为下接头，9为第一内环台，10为第二内环台，11为进液通道，12为液压腔，13为活塞环，14为推动环，15为直线电机，16为电源，17为控制组件，18为弹簧，19为电磁铁，20为止退齿，21为T形块，22为外导向柱，23为内挡板，24为外挡板，25为限位环，26为阀座，27为阀芯，28为弧形凸起，29为外环台，30为连接内管，31为连接外管，32为第一固定环台，33为第二固定环台，34为密封挡环，35为注液孔。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3、4所示，该活塞推动式扩张封隔器包括中心管1、上接头2、第一护套3、第一套筒4、胶筒5、第二套筒6、第二护套7、连接管、活塞组件、泄压组件和下接头8，中心管1中部外侧套装有胶筒5，胶筒5上端内侧设有套装在中心管1上部外侧的第一套筒4，第一套筒4上端位于胶筒5上方，胶筒5上端外侧套装有第一护套3，第一护套3上部内侧设有下端与胶筒5上端相抵的第一内环台9，对应第一内环台9上侧位置的第一护套3上端内侧设有上接头2，上接头2下端内侧与中心管1上端外侧固定安装在一起，上接头2下端与第一套筒4上端和第一内环台9上端相抵，胶筒5下端内侧设有套装在中心管1下部外侧的第二套筒6，第二套筒6下端位于胶筒5下方，胶筒5下端外侧套装有第二护套7，第二护套7下部内侧设有上端与胶筒5下端相抵的第二内环台10，第二内环台10内侧与第二套筒6之间设有进液通道11，第二护套7下端内侧设有下端位于其下方的连接管，连接管上端内侧与中心管1下端外侧固定安装在一起，连接管上端与第二套筒6下端和第二内环台10下端相抵，连接管上端设有与进液通道11连通的液压腔12，对应液压腔12下部位置的连接管内侧设有内外贯通的注液孔35，对应中心管1下方与注液孔35之间位置的连接管上部内侧设有与液压腔12连通的泄压孔，泄压孔内设有泄压组件，泄压孔由内至外包括内径依次减小的第一直孔、第二直孔、第三直孔和第四直孔，泄压组件包括阀芯27、阀座26、限位环25和弧形凸起28，第一直孔内设有限位环25，第二直孔内设有阀座26，第四直孔内设有内端依次穿过第三直孔、阀座26、限位环25的阀芯27，阀芯27内端固定安装有弧形凸起28，对应第三直孔位置的阀芯27中部设有外环台29，外环台29内端呈内小外大的密封锥面，密封锥面能够与阀座26外端内侧形成密封，连接管下部设有与液压腔12连通的安装腔，安装腔内设有上端位于液压腔12内且能够向上伸出的活塞组件，连接管下端外侧固定安装有下接头8。

在使用时，当需要座封时，将管串下放到指定位置，从注液孔35向液压腔12内注液，接着控制活塞组件向上移动，推动液体进入进液通道11，使液体借助活塞组件的推力增压并推动胶筒5，从而使胶筒5扩张实现座封，需要解封时控制活塞组件向下退回，使液体失去推力，同时液体可从注液孔35流出，实现泄压，使胶筒5失去压力缩回，从而实现解封，若活塞组件无法下落导致无法泄压时，则向中心管1内投入一个圆环，圆环在重力作用下下落时，砸向弧形凸起28，弧形凸起28则向外推动阀芯27，从而使外环台29的密封锥面与阀座26外端分离，不再密封，从而使液体从液压腔12内流向第四直孔、第三直孔、第二直孔、第一直孔最终排出，从而实现泄压。本发明操作简单，无需在地面注液打压设备提供高压液体，操作步骤简单。

可根据实际需要，对上述活塞推动式扩张封隔器作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3、4所示，活塞组件包括活塞环13、推动环14、直线电机15和电源16，安装腔内由上至下依次设有推动环14、直线电机15和电源16，推动环14上端位于液压腔12内，推动环14上端固定安装有活塞环13，推动环14下端与直线电机15固定安装在一起。在使用时，控制直线电机15推动推动环14和活塞环13上行或下行，实现液体加压和泄压。根据需求，活塞环13外侧与连接管内侧之间设有密封圈，推动环14外侧与连接管内侧之间设有密封圈，避免液体泄漏导致压力不足。

如附图1、2、3、4所示，活塞组件还包括控制组件17，安装腔内设有控制组件17，控制组件17包括加速传感器、电机控制器和控制单元，电机控制器与直线电机15连接，控制单元分别与加速传感器和电机控制器连接。在使用时，地面的顶驱装置上提下放管柱，产生规律震动，加速传感器采集震动信号传输给控制单元，控制单元比对震动信号，发送信号给电机控制器控制直线电机15推动活塞环13上行或下行，从而实现自动的座封与解封，更加简便快捷。根据需要，控制单元可为单片机。

如附图4所示，还包括止退组件，对应推动环14中部外侧位置的安装腔内沿圆周分布有至少一个止退组件，止退组件包括弹簧18、电磁铁19、止退齿20、T形块21、外导向柱22和内外间隔设置的内挡板23和外挡板24，外挡板24内侧上下间隔设有至少一个电磁铁19和至少两个外导向柱22，对应每个外导向柱22位置的内挡板23上均设有开口向外的活动槽，活动槽内均设有T形块21，每个外导向柱22上均套装有内端套装在T形块21上的弹簧18，对应每个活动槽左侧中部位置的内挡板23上均设有内外贯通的滑动孔，滑动孔内设有内端位于其外部的止退齿20，止退齿20外端与T形块21内侧固定安装在一起，对应止退齿20位置的推动环14上设有与止退齿20相匹配的止退槽。在使用时，若座封过程中直线电机15故障，为避免推动环14下落，设置止退组件控制推动杆的位置，从而保持座封严密。使用过程为，当推动环14上行时，挤压止退齿20向外移动，同时止退齿20挤压弹簧18，待推动环14到达指定位置后，止退齿20在弹簧18回复力的作用下向内伸出，卡在推动环14上的止退槽内，从而无法自动下滑，当需要解封时，电磁铁19通电吸附T形块21向外移动，使止退齿20从止退槽内脱离，推动环14在液体压力的作用下向下移动，使液体从注液孔35排出，从而实现泄压。

如附图2所示，对应推动环14中部外侧位置的安装腔内沿圆周均布有三个止退组件。在使用时，通过这样的设置可避免推动环14受液体压力回落，更加稳定。

如附图1、2、3、4所示，连接管包括连接内管30和连接外管31，连接内管30上端内侧与中心管1上端外侧固定安装在一起，连接内管30下端外侧与下接头8上端内侧固定安装在一起，连接外管31上端外侧与第二护套7下端内侧固定安装在一起，对应注液孔35下方位置的连接内管30外侧和连接外管31内侧分别设有第一固定环台32和第二固定环台33，推动环14上部外侧第一固定环台32和第二固定环台33之间，对应第一固定环台32和第二固定环台33上侧位置的连接内管30和连接外管31之间形成液压腔12，对应第一固定环台32和第二固定环台33下侧位置的连接内管30和连接外管31之间形成安装腔。在使用时，通过设置分体的连接内管30和连接外管31可便于部件安装。

如附图1、2、3、4所示，还包括密封挡环34，对应下接头8上端位置的连接管上设有能够封堵安装腔下端的密封挡环34。在使用时，通过设置密封挡环34封堵安装腔下端，避免外部液体进入损坏内部元件。根据需要，可在连接外管31与连接内管30之间位置的密封挡环34外侧设置密封圈，进一步保证密封效果。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (7)

1.一种活塞推动式扩张封隔器，其特征在于包括中心管、上接头、第一护套、第一套筒、胶筒、第二套筒、第二护套、连接内管、连接外管、活塞组件、泄压组件和下接头，中心管中部外侧套装有胶筒，胶筒上端内侧设有套装在中心管上部外侧的第一套筒，第一套筒上端位于胶筒上方，胶筒上端外侧套装有第一护套，第一护套上部内侧设有下端与胶筒上端相抵的第一内环台，对应第一内环台上侧位置的第一护套上端内侧设有上接头，上接头下端内侧与中心管上端外侧固定安装在一起，上接头下端与第一套筒上端和第一内环台上端相抵，胶筒下端内侧设有套装在中心管下部外侧的第二套筒，第二套筒下端位于胶筒下方，胶筒下端外侧套装有第二护套，第二护套下部内侧设有上端与胶筒下端相抵的第二内环台，第二内环台内侧与第二套筒之间设有进液通道，连接内管上端内侧与中心管上端外侧固定安装在一起，连接内管下端外侧与下接头上端内侧固定安装在一起，连接外管上端外侧与第二护套下端内侧固定安装在一起，对应注液孔下方位置的连接内管外侧和连接外管内侧分别设有第一固定环台和第二固定环台，推动环上部外侧位于第一固定环台和第二固定环台之间，对应第一固定环台和第二固定环台上侧位置的连接内管和连接外管之间形成液压腔，对应第一固定环台和第二固定环台下侧位置的连接内管和连接外管之间形成安装腔，安装腔与液压腔连通，液压腔与进液通道连通，对应液压腔下部位置的连接内管内侧设有内外贯通的注液孔，对应中心管下方与注液孔之间位置的连接内管上部设有与液压腔连通的泄压孔，泄压孔内设有泄压组件，泄压孔由内至外包括内径依次减小的第一直孔、第二直孔、第三直孔和第四直孔，泄压组件包括阀芯、阀座、限位环和弧形凸起，第一直孔内设有限位环，第二直孔内设有阀座，第四直孔内设有内端依次穿过第三直孔、阀座、限位环的阀芯，阀芯内端固定安装有弧形凸起，对应第三直孔位置的阀芯中部设有外环台，外环台内端呈内小外大的密封锥面，密封锥面能够与阀座外端内侧形成密封，安装腔内设有上端位于液压腔内且能够向上伸出的活塞组件，连接内管下端外侧固定安装有下接头。

2.根据权利要求1所述的活塞推动式扩张封隔器，其特征在于活塞组件包括活塞环、推动环、直线电机和电源，安装腔内由上至下依次设有推动环、直线电机和电源，推动环上端位于液压腔内，推动环上端固定安装有活塞环，推动环下端与直线电机固定安装在一起。

3.根据权利要求2所述的活塞推动式扩张封隔器，其特征在于活塞组件还包括控制组件，安装腔内设有控制组件，控制组件包括加速传感器、电机控制器和控制单元，电机控制器与直线电机连接，控制单元分别与加速传感器和电机控制器连接。

4.根据权利要求2或3所述的活塞推动式扩张封隔器，其特征在于还包括止退组件，对应推动环中部外侧位置的安装腔内沿圆周分布有至少一个止退组件，止退组件包括弹簧、电磁铁、止退齿、T形块、外导向柱和内外间隔设置的内挡板和外挡板，外挡板内侧上下间隔设有至少一个电磁铁和至少两个外导向柱，对应每个外导向柱位置的内挡板上均设有开口向外的活动槽，活动槽内均设有T形块，每个外导向柱上均套装有内端套装在T形块上的弹簧，对应每个活动槽左侧中部位置的内挡板上均设有内外贯通的滑动孔，滑动孔内设有内端位于其外部的止退齿，止退齿外端与T形块内侧固定安装在一起，对应止退齿位置的推动环上设有与止退齿相匹配的止退槽。

5.根据权利要求4所述的活塞推动式扩张封隔器，其特征在于对应推动环中部外侧位置的安装腔内沿圆周均布有三个止退组件。

6.根据权利要求1或2或3或5所述的活塞推动式扩张封隔器，其特征在于还包括密封挡环，下接头上端设有能够封堵安装腔下端的密封挡环。

7.根据权利要求4所述的活塞推动式扩张封隔器，其特征在于还包括密封挡环，下接头上端设有能够封堵安装腔下端的密封挡环。

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