恒压力分级解封封隔器的制造方法
【专利摘要】一种新型的分级解封封隔器，其特征在于：包括上接头、上连接套、助力活塞、解封销钉、中心管、弹簧、洗井活塞、压帽、密封环、底座、外中心管、上胶筒、上挡环、中胶筒、下挡环、下胶筒、下连接套、坐封活塞、卡簧套、卡簧座、卡簧、坐封销钉和下接头。它具有耐温承压性能优良，能够在油井中顺利起下，同时能在井内由上至下逐级实现解封的优点。同时可避免常规逐级解封封隔器在坐封时，由于负荷过大解封销钉4提前剪断，造成封隔器提前解封的问题。
【专利说明】恒压力分级解封封隔器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型的分级解封封隔器，具体地说是一种恒定压力分级解封封隔器。
【背景技术】
[0002]目前，Y341可洗井封隔器基本只能满足油田两到三层分层注水管柱的要求，多层分注使用多级封隔器。在多级分注检串作业时，多个封隔器需要一次解封，每个封隔器的解封力为5-6吨，三个以上封隔器的解封力需18吨以上，加上管柱自身重力，将接近修井机的30吨极限拉力，现场施工风险较大。而常规逐级解封封隔器由于在坐封时解封销钉会承受较大的负荷，易发生在坐封时封隔器的解封销钉提前剪断，造成封隔器提前解封的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种新型的分级解封封隔器，解决油田分层注水井逐级解封封隔器易发生提前解封的问题，并实现多级封隔器从上至下依次达到分级解封的目的。
[0004]本发明的技术方案是:一种新型的分级解封封隔器，其特征在于:包括上接头、上连接套、助力活塞、解封销钉、中心管、弹簧、洗井活塞、压帽、密封环、底座、外中心管、上胶筒、上挡环、中胶筒、下挡环、下胶筒、下连接套、坐封活塞、卡簧套、卡簧座、卡簧、坐封销钉和下接头，在上接头的壁上沿圆周均布四个镂空孔，在每一镂空孔内装有一个助力活塞，上接头套在中心管的上端外，并在上接头与中心管之间安装解封销钉；弹簧套装在中心管外，使弹簧的上端顶在上接头的下端；洗井活塞套在中心管外，洗井活塞的上端与弹簧的下端接触，将上连接套套在助力活塞、解封销钉、中心管、弹簧和洗井活塞的外侧，并使上连接套的上端与上接头上部的外凸缘的下台阶面接触；压帽下部的内螺纹与底座上部的外螺纹连接，压帽的上部内侧将位于底座顶端的密封环压紧，并与密封环成配合挤压状态，并将压帽套入中心管并挤压弹簧使之成为压缩状态；在上连接套的下部对应于压帽与洗井活塞之间的位置沿圆周设有径向洗井孔；底座的外侧与上连接套的下端内侧通过螺纹连接；外中心管套在中心管外侧，外中心管的上端与底座下部的内侧接触，上胶筒、上挡环、中胶筒、下挡环、下胶筒从上至下依次套在外中心管外；下连接套的上端套在外中心管外侧，并与下胶筒的下端接触；在外中心管和下连接套与中心管之间间隙作为洗井通道；坐封活塞套在中心管外侧，并与下连接套的下端螺纹连接；在中心管的对应于坐封活塞处设有进液孔；卡簧装在卡簧座外侧的环形槽内，卡簧座套在中心管外侧，并坐在中心管外侧的台阶面上，该卡簧座的上端与坐封活塞的下端相对；卡簧套的上部套在坐封活塞和卡簧座的外侧，并与坐封活塞的外侧通过螺纹连接；在卡簧套下端的内侧设有几排与卡簧配合的倒梯形的卡槽；下接头的上部内侧与中心管的下端外侧螺纹连接，并使卡簧套的下端套装在下接头上端的缩径台阶处；在卡簧套的下端与下接头的上端套接处安装坐封销钉；在活塞的内侧设有锯齿牙。在对应弹簧处的中心管的壁上设有径向通孔。
[0005]封隔器下到井下预定位置后，油管打压，液压经中心管下进液孔作用在坐封活塞上，坐封活塞推动下连接套，卡簧套上行并剪断坐封销钉，压缩胶筒，胶筒在轴向力作用下直径变大并紧紧贴在套管内径上密封油套管环形空间；卸掉油管压力后，卡簧套通过卡簧锁死在卡簧座上，封隔器始终处于密封状态；
在油管打压坐封封隔器的同时，液压经中心管端进液孔作用在助力活塞上，助力活塞在前端锯齿牙的作用下紧紧卡住中心管，克服了坐封时作用在解封销钉上的力，保护解封销钉在高压坐封状态时不被剪断，避免了封隔器坐封时可能将解封销钉打断的现象。
[0006]洗井时洗井液经上连接套的孔眼作用在洗井活塞上，推动洗井活塞上行并压缩弹簧，洗井通道打开，洗井液经中心管、外中心管的环形空间后通过下连接体的出水孔流经封隔器；洗井完成后，洗井活塞在弹簧弹力作用下复位并密封洗井通道。
[0007]上提管柱，在各级封隔器的胶筒与套管间摩擦力作用下，上提力首先作用在第一级封隔器的解封销钉上，上提负荷大于管柱自重时，解封销钉开始受力，当作用在解封销钉上的力增加到一定负荷时，解封销钉被剪断，上接头、上连接套、底座及外中心管上行封隔器胶筒的压缩距离，中心管、下接头在第一级封隔器以下各级封隔器胶筒与套管间摩擦力作用下不动，第一级封隔器胶筒失去受压状态，在自身弹力作用下直径变小，封隔器解封，继续上提管柱第二级封隔器重复上述动作解封，直至完成井下管柱的全部起出。
[0008]本发明的有益效果是:它具有耐温承压性能优良，能够在油井中顺利起下，同时能在井内由上至下逐级实现解封的优点；同时可避免常规逐级解封封隔器在坐封时，由于负荷过大解封销钉提前剪断，造成封隔器提前解封的现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是本发明的剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0010]参见图1，本发明一种新型的分级解封封隔器，包括上接头1、上连接套2、助力活塞3、解封销钉4、中心管5、弹簧6、洗井活塞7、压帽8、密封环9、底座10、外中心管11、上胶筒12、上挡环13、中胶筒14、下挡环15、下胶筒16、下连接套17、坐封活塞18、卡簧套19、卡簧座20、卡簧21、坐封销钉22和下接头23组成。首先将4个助力活塞3装入上接头I后(在上接头I的壁上沿圆周均布四个镂空孔，在每一镂空孔内装有一个助力活塞3)，将上接头I套在中心管5上，并安装解封销钉4，将弹簧6套入中心管5上，使弹簧6的上端顶在上接头I的下端。将洗井活塞7套在中心管5外，洗井活塞7的上端与弹簧6的下端接触，将上连接套2套在助力活塞3、解封销钉4、中心管5、弹簧6、洗井活塞7的外侧，并使上连接套2的上端与上接头I上部的外凸缘29的下台阶面接触。将压帽8下部的内螺纹与底座10上部的外螺纹连接，压帽8的上部内侧将位于底座10顶端的密封环9压紧，并与密封环9成配合挤压状态后，将压帽8套入中心管5并挤压弹簧6使之成为压缩状态。底座10的外侧与上连接套2的下端内侧通过螺纹连接，将外中心管11套在中心管5中部的外侧，外中心管11的上端与底座10下部的内侧接触，将上胶筒12、上挡环13、中胶筒14、下挡环15、下胶筒16从上至下依次套在外中心管11外。将下连接套17的上端套在外中心管11外侧，并与下胶筒16的下端接触。将坐封活塞18套在中心管5外侧，并与下连接套17的下端螺纹连接；在中心管5的对应于坐封活塞18处设有进液孔25。将卡簧21装在卡簧座20上后，套在中心管5外侧，并坐在中心管5外侧的台阶面24上，该卡簧座20的上端与坐封活塞18的下端相对。将卡簧套19的上部套在坐封活塞18和卡簧座20的外侧，并与坐封活塞18的外侧通过螺纹连接。下接头23的上部内侧与中心管5的下端外侧螺纹连接，并使卡簧套19的下端套装在下接头23上端的缩径台阶处，在卡簧套19的下端与下接头23的上端套接处安装坐封销钉22。在活塞3的内侧设有锯齿牙。在卡簧套19下端的内侧设有几排与卡簧21配合的倒梯形的卡槽32。
[0011]上胶筒12、中胶筒14和下胶筒16中，中胶筒14弹性较大，主要负责坐封时封隔地层，两个边胶筒(上胶筒12和下胶筒16)主要起保护作用，两个边胶筒由于结构设计原因弹性较小，在封隔器坐封时压缩力首先作用到边胶筒上，再通过边胶筒将部分力传递给中胶筒，防止压缩力过大使中胶筒变形过大造成损坏。
[0012]本发明的工作原理是:
在坐封时，对油管(下入井内连接封隔器的2 7/8)打压，液压经中心管5下端进液孔25作用在坐封活塞18上，使坐封活塞18向上移动；坐封活塞18带动下连接体17和卡簧套19上行，并剪断坐封销钉22 ;同时压缩三个胶筒12、14、16，胶筒在轴向力作用下直径变大并紧紧贴在油套管的内径上，这样就密封了油套管的环形空间(即下入井内连接工具的2 V8油管外壁与井本身的5 V2套管内壁之间的环形空间)。卸掉油管压力后，卡簧套19下端内侧的卡槽32通过卡簧21锁死在卡簧座20上，封隔器始终处于密封状态。
[0013]在所述的油管打压坐封封隔器的同时，液压经中心管5上端的进液孔26作用在助力活塞3上，助力活塞3在前端锯齿牙的作用下紧紧卡住中心管5，克服了坐封时作用在解封销钉4上的力，保护解封销钉4在高压坐封状态时不被剪断，避免了封隔器坐封时可能将解封销钉4打断的现象。在对应弹簧6处的中心管5的壁上设有径向通孔27，径向通孔27是在洗井时洗井液经上连接套2的孔眼作用在洗井活塞7上，此时上连接套2的孔眼处是所述的的油套管的环形空间内的压力，此处压力作用在洗井活塞7的下端，而由于径向通孔27的存在洗井活塞7上端处是油管内的压力，洗井时油套管压力大于油管内压力，所以会使洗井活塞7上行，若没有径向通孔27，则会造成洗井活塞7上端处于一个封闭的空气腔状态，当洗井活塞7上行会造成在密闭空间压缩空气的结果，所以会有径向通孔27将油管内压力导入到洗井活塞7上端，使其在洗井时产生压力差。
[0014]本发明在洗井时，洗井液经上连接套2的洗井孔31作用在洗井活塞7上，推动洗井活塞7上行并压缩弹簧6，洗井通道30打开，洗井液经中心管5与外中心管11之间的环形空间后通过下连接套17的出水孔28流经封隔器。洗井完成后，洗井活塞7在弹簧6弹力作用下复位并密封洗井通道。
[0015]本发明解封时，上提管柱，在各级封隔器的胶筒与套管(井本身的5 V2套管)间摩擦力作用下，上提力首先作用在第一级封隔器的解封销钉4上，上提负荷大于管柱自重时，解封销钉4开始受力，当作用在解封销钉4上的力增加到一定负荷时，解封销钉4被剪断，上接头1、上连接套2、底座10及外中心管11上行封隔器胶筒的压缩的距离，中心管5、下接头23在第一级封隔器以下各级封隔器的胶筒12、14、16与套管(井本身的5 V2套管)间摩擦力作用下不动，第一级封隔器的胶筒(12、14、16)失去受压状态，在自身弹力作用下直径变小，第一级封隔器解封，继续上提管柱第二级封隔器重复上述动作解封，直至完成井下管柱的全部起出。在应用时每口井根据地质需要会在指定的地层位置放有若干个封隔器。
【权利要求】
1.一种新型的分级解封封隔器，其特征在于:包括上接头1、上连接套2、助力活塞3、解封销钉4、中心管5、弹簧6、洗井活塞7、压帽8、密封环9、底座10、外中心管11、上胶筒12、上挡环13、中胶筒14、下挡环15、下胶筒16、下连接套17、坐封活塞18、卡簧套19、卡簧座20、卡簧21、坐封销钉22和下接头23，在上接头I的壁上沿圆周均布四个镂空孔，在每一镂空孔内装有一个助力活塞3，上接头I套在中心管5的上端外，并在上接头I与中心管5之间安装解封销钉4 ;弹簧6套装在中心管5外，使弹簧6的上端顶在上接头I的下端；洗井活塞7套在中心管5外，洗井活塞7的上端与弹簧6的下端接触，将上连接套2套在助力活塞3、解封销钉4、中心管5、弹簧6和洗井活塞7的外侧，并使上连接套2的上端与上接头I上部的外凸缘的下台阶面29接触；压帽8下部的内螺纹与底座10上部的外螺纹连接，压帽8的上部内侧将位于底座10顶端的密封环9压紧，并与密封环9成配合挤压状态，并将压帽8套入中心管5并挤压弹簧6使之成为压缩状态；在上连接套2的下部对应于压帽8与洗井活塞7之间的位置沿圆周设有径向洗井孔31 ;底座10的外侧与上连接套2的下端内侧通过螺纹连接；外中心管11套在中心管5外侧，外中心管11的上端与底座10下部的内侧接触，上胶筒12、上挡环13、中胶筒14、下挡环15、下胶筒16从上至下依次套在外中心管11外；下连接套17的上端套在外中心管11外侧，并与下胶筒16的下端接触；在外中心管11和下连接套17与中心管5之间间隙作为洗井通道30 ;坐封活塞18套在中心管5外侧，并与下连接套17的下端螺纹连接；在中心管5的对应于坐封活塞18处设有进液孔25 ;卡簧21装在卡簧座20外侧的环形槽内，卡簧座20套在中心管5外侧，并坐在中心管5外侧的台阶面24上，该卡簧座20的上端与坐封活塞18的下端相对；卡簧套19的上部套在坐封活塞18和卡簧座20的外侧，并与坐封活塞18的外侧通过螺纹连接；在卡簧套19下端的内侧设有几排与卡簧21配合的倒梯形的卡槽32 ;下接头23的上部内侧与中心管5的下端外侧螺纹连接，并使卡簧套19的下端套装在下接头23上端的缩径台阶处；在卡簧套19的下端与下接头23的上端套接处安装坐封销钉22 ;在活塞3的内侧设有锯齿牙。
2.根据权利要求书I所述的新型的分级解封封隔器，特征在于，封隔器下到井下预定位置后，油管打压，液压经中心管(5)下进液孔作用在坐封活塞上(18)，坐封活塞(18)推动下连接套(17)，卡簧套(19)上行并剪断坐封销钉(22)，压缩胶筒，胶筒在轴向力作用下直径变大并紧紧贴在套管内径上密封油套管环形空间；卸掉油管压力后，卡簧套(19)通过卡簧(21)锁死在卡簧座(20 )上，封隔器始终处于密封状态； 在油管打压坐封封隔器的同时，液压经中心管(5)上端进液孔作用在助力活塞(3)上，助力活塞(3)在前端锯齿牙的作用下紧紧卡住中心管(5)，克服了坐封时作用在解封销钉(4)上的力，保护解封销钉(4)在高压坐封状态时不被剪断，避免了封隔器坐封时可能将解封销钉(4)打断的现象。
3.根据权利要求书I所述的新型的分级解封封隔器，特征在于，洗井时洗井液经上连接套(2 )的孔眼作用在洗井活塞(7 )上，推动洗井活塞(7 )上行并压缩弹簧(6 )，洗井通道打开，洗井液经中心管(5)、外中心管(11)的环形空间后通过下连接体(17)的出水孔流经封隔器；洗井完成后，洗井活塞(7 )在弹簧(6 )弹力作用下复位并密封洗井通道。
4.根据权利要求书I所述的新型的分级解封封隔器，特征在于，上提管柱，在各级封隔器的胶筒与套管间摩擦力作用下，上提力首先作用在第一级封隔器的解封销钉(4)上，上提负荷大于管柱自重时，解封销钉(4)开始受力，当作用在解封销钉上的力增加到一定负荷时，解封销钉(4)被剪断，上接头(I)、上连接套(2)、底座(10)及外中心管(11)上行封隔器胶筒的压缩距离，中心管(5)、下接头(23)在第一级封隔器以下各级封隔器胶筒与套管间摩擦力作用下不动，第一级封隔器胶筒失去受压状态，在自身弹力作用下直径变小，封隔器解封，继续上提管柱第二级封隔器重复上述动作解封，直至完成井下管柱的全部起出。
5.根据权利要求书I所述的新型的分级解封封隔器，特征在于，在对应弹簧6处的中心管5的壁上设有径向通孔27。
【文档编号】E21B33/126GK104265234SQ201410502601
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】康庆刚 申请人:康庆刚