封井注水泥封隔器的制作方法

本实用新型涉及油田封井技术领域，具体而言，涉及一种封井注水泥封隔器。

背景技术：

目前，各油田报废井封井主要有三种作业方式：

第一种方法是平推法，取出井内所有管柱，在井口采用注水泥装备向井筒内挤注水泥浆，按照井筒容积及进入地层深度计算水泥浆用量。该种方法工艺简单，但是由于层间压差的存在会使水泥浆不能均匀进入各层，封堵效果差，尤其套管有损坏及套管强度不够的井不适合采用此种方法；

第二种方法是循环法，利用井内现有管柱或重新下入管柱，采用油管注入油套环空返出的方式进行全井封井，存在的主要问题射孔段封堵效果不好，井筒内依然存在串通现象；

第三种方法是强挤法，取出井内所有管柱，重新下入带有封隔器及注水泥器的管柱，封隔器下入射孔段上部，油管内打压将封隔器坐封并将注水泥器打开，由于封隔器可将上部套管隔开并具有承压能力，可使水泥浆强行挤入地层，水泥浆候凝后，起出上部管柱及封隔器等，重新下入管柱采用循环法将上部井筒封死，存在问题是易发生“插旗杆”现象，造成井下事故，而且强挤管柱起出后需要重新下入循环封井管柱，工序复杂，作业成本高，作业周期长。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种封井注水泥封隔器，以解决现有技术中的报废井封井作业的工序复杂的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种封井注水泥封隔器，封井注水泥封隔器具有由上而下贯穿其的注入通道，封井注水泥封隔器包括自上而下顺次连接的丢手装置、锁紧装置、坐封装置、密封装置、锚定装置和定压装置，其中，锁紧装置与丢手装置连接，当进行二次注水泥时，丢手装置的一部分能够与锁紧装置密封配合以将注入通道截流并分隔为上部空间和下部空间，且丢手装置的另一部分能够与锁紧装置分离以形成辅助通道，辅助通道位于上部空间内；坐封装置能够带动密封装置的至少一部分产生形变，以密封封井注水泥封隔器与矿井之间的间隙；锚定装置能够在密封装置的推动下产生径向运动，以将封井注水泥封隔器固定在矿井内；定压装置能够封堵或避让注入通道伸入矿井的一端。

进一步地，丢手装置包括：上接头，上接头的一端为注入通道的入口端；滑套，滑套通过丢手剪钉与上接头的内壁连接，上接头的远离入口端的一端具有卡爪，卡爪能够与锚定装置卡接或脱离；密封套，密封套设置在上接头的外侧且与上接头密封连接。

进一步地，滑套的外侧面设置有让位槽，当进行二次注水泥时，丢手剪钉能够在外力作用下折剪断，以使滑套相对于上接头滑动，卡爪能够运动到让位槽内以使卡爪与锚定装置分离。

进一步地，锁紧装置包括卡簧座，卡簧座的一端与密封套密封连接，卡簧座具有卡槽以与卡爪连接，滑套伸入卡簧座的一端具有端部密封的缩颈段，缩颈段的侧壁设置有通孔，卡簧座与缩颈段之间具有过流间隙，卡簧座具有密封段，当丢手剪钉剪断时，缩颈段滑入密封段以封堵注入通道。

进一步地，卡簧座与滑套之间设置有第一卡簧，卡簧座的内壁具有第一卡齿结构，当缩颈段滑入密封段后，第一卡齿结构能够与第一卡簧卡接以防止滑套反向运动。

进一步地，锁紧装置还包括锁套，锁套设置在卡簧座的外侧，锁套与卡簧座之间设置有第二卡簧，且锁套的内壁具有第二卡齿结构，当锁套相对卡簧座发生运动时，第二卡齿结构能够与第二卡簧卡接以防止锁套反向运动。

进一步地，坐封装置包括活塞，活塞具有构成注入通道的一部分的过孔，活塞的一端通过启封剪钉与卡簧座连接，活塞的另一端抵接密封装置，活塞的外侧面与锁套密封连接。

进一步地，密封装置包括：中心管，中心管的两端分别与卡簧座和锚定装置连接，过孔的内壁具有环槽，中心管具有与环槽连通的过孔，水泥能够通过过孔对活塞施加压力以使启封剪钉剪断；密封胶筒，密封胶筒设置在中心管的外侧且一端抵接在活塞上，另一端通过护环与锚定装置连接。

进一步地，密封胶筒包括：多个端胶筒，端胶筒与活塞和护环连接；至少一个中胶筒，中胶筒的两端设置有端胶筒，中胶筒的弹性比端胶筒的弹性大；多个隔环，端胶筒与中胶筒之间设置有隔环，以将端胶筒与中胶筒分隔。

进一步地，密封装置还包括胶筒衬管，胶筒衬管设置在密封胶筒与中心管之间。

进一步地，锚定装置包括：上锥体，上锥体与护环抵接；下锥体，下锥体与定压装置连接，中心管的一端抵接在下锥体上；卡瓦，卡瓦设置在上锥体和下锥体之间，且上锥体能够推动卡瓦向远离中心管的方向运动。

进一步地，卡瓦靠近中心管的端面具有卡瓦倾斜面，上锥体和下锥体分别与卡瓦抵接的一端均具有锥体倾斜面，锥体倾斜面与卡瓦倾斜面配合以推动卡瓦。

进一步地，卡瓦具有卡瓦槽，锚定装置还包括固定套，固定套与中心管连接且盖设在卡瓦槽的开口处，卡瓦槽内设置有复位件以为卡瓦提供靠近中心管的复位力。

进一步地，定压装置包括：堵块，堵块与下锥体之间密封连接；定压剪钉，堵块通过定压剪钉与下锥体连接，当注入通道内的水泥压力达到预定值时，堵块能够剪断定压剪钉以使注入通道打开。

应用本实用新型的技术方案，封井注水泥封隔器的定压装置在一次注水泥时是封堵注入通道的端部的，当注入水泥时，在封井注水泥封隔器内的水泥达到一定的压力时，定压装置才能够避让注入通道，使得有一定压力的水泥能够强挤入矿井内；二次注水泥时，丢手装置原本与锁紧装置连接的一部分能够与锁紧装置分离并形成辅助通道，通过辅助通道向矿井内进行二次注水泥的工作，通过上述装置实现一个装置，一次下入井中即可实现整个封井过程，减少了操作工序，避免了重复下入管柱，同时保证了封井效果，极大提高了封井效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的封井注水泥封隔器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、丢手装置；11、上接头；12、滑套；121、让位槽；122、缩颈段；123、第一卡簧；13、丢手剪钉；14、密封套；20、锁紧装置；21、卡簧座；22、密封段；23、锁套；24、第二卡簧；30、坐封装置；31、活塞；32、启封剪钉；40、密封装置；41、中心管；42、密封胶筒；421、端胶筒；422、中胶筒；423、隔环；43、护环；44、胶筒衬管；50、锚定装置；51、上锥体；52、下锥体；53、卡瓦；60、定压装置；61、堵块；62、定压剪钉。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中的报废井封井作业的工序复杂的问题，本实用新型提供了一种封井注水泥封隔器。

如图1所示的一种封井注水泥封隔器，封井注水泥封隔器具有由上而下贯穿其的注入通道，封井注水泥封隔器包括自上而下顺次连接的丢手装置10、锁紧装置20、坐封装置30、密封装置40、锚定装置50和定压装置60，其中，锁紧装置20与丢手装置10连接，当进行二次注水泥时，丢手装置10的一部分能够与锁紧装置20密封配合以将注入通道截流并分隔为上部空间和下部空间，且丢手装置10的另一部分能够与锁紧装置20分离以形成辅助通道，辅助通道位于上部空间内；坐封装置30能够带动密封装置40的至少一部分产生形变，以密封封井注水泥封隔器与矿井之间的间隙；锚定装置50能够在密封装置40的推动下产生径向运动，以将封井注水泥封隔器固定在矿井内；定压装置60能够封堵或避让注入通道伸入矿井的一端。

具体地，封井注水泥封隔器的定压装置60在一次注水泥前是封堵注入通道的端部的，当注入水泥时，在封井注水泥封隔器内的水泥达到一定的压力时，定压装置60才能够避让注入通道，使得有一定压力的水泥能够强挤入矿井内；二次注水泥时，丢手装置10原本与锁紧装置20连接的一部分能够与锁紧装置20分离并形成辅助通道，通过辅助通道向矿井内进行二次注水泥的工作，通过上述装置实现一个装置，一次下入井中即可实现整个封井过程，减少了操作工序，避免了重复下入管柱，同时保证了封井效果，极大提高了封井效率。

需要说明的是，注入通道是贯穿整个封井注水泥封隔器的，丢手装置10、锁紧装置20、坐封装置30、密封装置40、锚定装置50和定压装置60均具有注入通道的一部分，也就是说，上述装置均具有中空的环形结构。

在本实施例中，丢手装置10包括上接头11、滑套12和密封套14，上接头11的一端为注入通道的入口端；滑套12通过丢手剪钉13与上接头11的内壁连接，上接头11的远离入口端的一端具有卡爪，卡爪能够与锚定装置50卡接或脱离；密封套14设置在上接头11的外侧且与上接头11密封连接。

具体地，丢手装置10的上接头11的内圈通过丢手剪钉13连接有滑套12，外侧则与密封套14的内圈卡接并且为密封连接，在上接头11的下部周向设置有多个卡爪，卡爪在滑套12的挤压作用下与锁紧装置20的卡簧座21连接。同时，在滑套12的外侧面设置有让位槽121，当进行二次注水泥时，丢手剪钉13能够在水泥的作用下剪断，以使滑套12相对于上接头11滑动，当滑套12的让位槽121运动到卡爪所在的位置时，卡爪在自身弹力的作用下能够运动到让位槽121内以使卡爪与锚定装置50分离，从而上接头11相对于卡簧座21也能够发生相对运动。

如图1所示，锁紧装置20包括卡簧座21，卡簧座21的一端与密封套14密封连接，卡簧座21具有卡槽以与卡爪连接，滑套12伸入卡簧座21的一端具有端部密封的缩颈段122，缩颈段122的侧壁设置有通孔，卡簧座21与缩颈段122之间具有过流间隙，卡簧座21具有密封段22，当丢手剪钉13剪断时，缩颈段122滑入密封段22以封堵注入通道。

具体地，滑套12的下端并非是中空的环形结构，而是具有缩颈段122，且缩颈段122的端部为密封设置的，也就是说，滑套12具有盲孔且盲孔的一部分位于缩颈段122，在盲孔的底部的侧壁设置有多个通孔，相应地，在缩颈段122与卡簧座21之间预留有过流间隙，水泥由盲孔的一端注入后，经过滑套12的侧壁的通孔和过流间隙后进入锁紧装置20中。一次注水泥时，卡爪卡接在卡簧座21上，此时水泥会直接通过丢手装置10和锁紧装置20；二次注水泥时，需要在滑套12的上端投入一个凡尔球，凡尔球会封堵滑套12的入口端，进而水泥会对滑套12产生向下的压力，使得丢手剪钉13剪断，滑套12下滑，卡爪与卡簧座21脱离，上接头11和密封套14能够被提起进而形成辅助通道，滑套12下滑的同时，滑套12端部的缩颈段122会滑入卡簧座21的密封段22使得注入通道被封堵，从而可以将已经封井完成的下部空间密封，再采用循环法将上部空间密封即可。

可选地，在缩颈段122的外圈上设置有密封圈，以使得缩颈段122滑入密封段22后能够密封注入通道。

需要说明的是，本实施例中的密封连接均是通过在被密封的两个部件之间设置O型密封圈的方式实现的。

可选地，卡簧座21与滑套12之间设置有第一卡簧123，卡簧座21的内壁具有第一卡齿结构，当缩颈段122滑入密封段22后，第一卡齿结构能够与第一卡簧123卡接以防止滑套12反向运动。

具体地，第一卡齿结构为伸出卡簧座21的齿状结构，其下表面为水平面，上表面为倾斜面，当滑套12下滑时，卡接在滑套12上的第一卡簧123能够不受到倾斜面的限制而顺利下滑，而当滑套12受到向上的外力时，第一卡齿结构的水平面能够限制第一卡簧123的运动，从而防止第一卡簧123在矿井内的压力的作用下被向上顶出的情况。

相似地，锁紧装置20还包括锁套23，锁套23设置在卡簧座21的外侧，锁套23与卡簧座21之间设置有第二卡簧24，且锁套23的内壁具有第二卡齿结构，当锁套23相对卡簧座21发生运动时，第二卡齿结构能够与第二卡簧24卡接以防止锁套23反向运动。第二卡齿结构的上表面为水平面，下表面为倾斜面，锁套23会在坐封装置30的带动下一同向下运动，卡接在卡簧座21外侧上的第二卡簧24能够与第二卡齿结构配合使得锁套23只能够向下运动。

在本实施例中，坐封装置30包括活塞31，活塞31具有构成注入通道的一部分的过孔，活塞31的一端通过启封剪钉32与卡簧座21连接，活塞31的另一端抵接密封装置40，活塞31的外侧面与锁套23密封连接。

具体地，活塞31的外壁与锁套23卡接并且密封连接，活塞31的上端与卡簧座21通过启封剪钉32连接，活塞31的下端与密封装置40抵接，并能够带动密封装置40的至少一部分产生形变。

可选地，密封装置40包括中心管41和密封胶筒42，中心管41的两端分别与卡簧座21和锚定装置50连接，过孔的内壁具有环槽，中心管41具有与环槽连通的横向孔，水泥能够通过横向孔对活塞31施加压力以使启封剪钉32剪断；密封胶筒42设置在中心管41的外侧且一端抵接在活塞31上，另一端通过护环43与锚定装置50连接。

具体地，中心管41的两端分别抵接在卡簧座21和下锥体52上，中心管41的外壁上设置有横向孔且横向孔与环槽连通，水泥能够经过横向孔进入环槽中，进而对活塞31产生向下的压力，当压力达到一定值时，启封剪钉32被剪断，活塞31在压力作用下向下运动，进而使得密封胶筒42产生形变，以密封封井注水泥封隔器与矿井之间的间隙。

进一步可选地，密封胶筒42包括多个端胶筒421、至少一个中胶筒422和多个隔环423，端胶筒421与活塞31和护环43连接；中胶筒422的两端设置有端胶筒421，中胶筒422的弹性比端胶筒421的弹性大；端胶筒421与中胶筒422之间设置有隔环423，以将端胶筒421与中胶筒422分隔。

具体地，端胶筒421为两个，中胶筒422为一个，密封胶筒42自上而下分别为端胶筒421、隔环423、中胶筒422、隔环423、端胶筒421，下端的端胶筒421通过护环43与锚定装置50连接，中胶筒422的弹性较端胶筒421的弹性大，当活塞31挤压密封胶筒42时，中胶筒422能够发生更大的形变，中胶筒422起到主要的密封作用，端胶筒421设置在中胶筒422的两端能够度中胶筒422起到一定的保护作用，避免中胶筒422产生的形变过大导致被挤裂的问题。

在本实施例中，密封装置40还包括胶筒衬管44，胶筒衬管44设置在密封胶筒42与中心管41之间，以填充中心管41与密封胶筒42之间的空隙，使得密封胶筒42仅能够产生远离中心管41的形变。

如图1所示，锚定装置50包括上锥体51、下锥体52和卡瓦53，上锥体51与护环43抵接；下锥体52与定压装置60连接，中心管41的一端抵接在下锥体52上；卡瓦53设置在上锥体51和下锥体52之间，且上锥体51能够推动卡瓦53向远离中心管41的方向运动。

具体地，上锥体51与护环43抵接，下锥体52与定压装置60连接，上锥体51和下锥体52之间设置有卡瓦53，当活塞31向下运动时，上锥体51在密封胶筒42作用下向下运动，进而推动卡瓦53向远离中心管41的方向运动，由于卡瓦53上设置有锯齿结构，使得卡瓦53能够与矿井的内壁锚定，从而将封井注水泥封隔器固定在矿井上。

需要说明的是，活塞31运动时，下锥体52会先推动卡瓦53运动，待锚定完成后下锥体52无法继续运动，密封胶筒42才能够产生较大的形变以实现密封。

可选地，卡瓦53靠近中心管41的端面具有卡瓦倾斜面，上锥体51和下锥体52分别与卡瓦53抵接的一端均具有锥体倾斜面，锥体倾斜面与卡瓦倾斜面配合以推动卡瓦53。

具体地，卡瓦53靠近中心管41的一端面设置有卡瓦倾斜面，并且卡瓦倾斜面使得卡瓦53由上下两端向中心的厚度逐渐增大，相应地，在上锥体51的下端和下锥体52的上端均设置有与卡瓦倾斜面相配合的锥体倾斜面，通过斜面的方式使得上锥体51能够更好地推动卡瓦53运动。

可选地，卡瓦53具有卡瓦槽，锚定装置50还包括固定套，固定套与中心管41连接且盖设在卡瓦槽的开口处，卡瓦槽内设置有复位件以为卡瓦53提供靠近中心管41的复位力。

具体地，卡瓦53的中心处设置有卡瓦槽，卡瓦槽的远离中心管41的开口处设置有与中心管41连接的固定套，复位件为复位弹簧，复位弹簧的一端抵接在固定套上，另一端抵接在卡瓦53上，以为卡瓦53提供靠近中心管41的复位力。

在本实施例中，沿中心管41的周向等间隔设置有三组锚定装置50，以保证注水泥封隔器能够与矿井稳定连接。

如图1所示，定压装置60包括堵块61和定压剪钉62，堵块61与下锥体52之间密封连接；堵块61通过定压剪钉62与下锥体52连接，当注入通道内的水泥压力达到预定值时，堵块61能够剪断定压剪钉62以使注入通道打开。

具体地，在未注水泥时，堵块61是封堵在注入通道伸入矿井内的一端的，以使得封井注水泥封隔器在坐封后才能进行注水泥，堵块61通过定压剪钉62与下锥体52连接，且堵块61与下锥体52之间密封连接，当注入通道内的水泥达到一定的压力值时，水泥使得堵块61剪断定压剪钉62，从而将注入通道打开，带有压力的水泥进入到矿井的带压力的部分中，实现封井过程。

本实施例中的注水泥封隔器使用过程如下：

坐封：封井注水泥封隔器接于注水泥管柱的最下部，并随着管柱下入井内至矿井的射孔段之上，采用清水从油管打压，液压从滑套12下端的通孔及滑套12与卡簧座21之间的过流间隙进入下部空间，然后通过中心管41上端的横向孔作用于活塞31上，在活塞31上产生一个向下的推力，当推力增加到一定值时，启封剪钉32剪断，活塞31推动胶筒衬管44、端胶筒421、隔环423、中胶筒422、护环43、上锥体等部件下行，上锥体及下锥体推动卡瓦53，使卡瓦53产生径向位移并锚定在矿井上。随着推力的增加，端胶筒421和中胶筒422被压缩，产生轴向和径向变形，密封封井注水泥封隔器一矿井之间的间隙。同时，活塞31带动锁套23下行，锁套23上的第二卡齿结构与第二卡簧24相咬合锁紧，使压力卸掉后，密封胶筒42不会在自身弹力作用下退回。

一次注水泥：封井注水泥封隔器坐封后，再次提高注入压力，将定压剪钉62剪断，堵块61打落，注水泥通道打开。连接好地面注水泥设备，开始向射孔段注入水泥浆。由于封隔器具有密封及承压能力，可采用高于地层压力的注入压力将水泥挤进地层，达到有效封堵射孔段的目的。

二次注水泥：向注入通道内投入一个凡尔球，凡尔球坐落于滑套12的上端面，二者形成有效密封，使凡尔球上部的注入通道形成密闭空间，继续注入水泥浆，压力升高，滑套12剪断丢手剪钉13，滑套12下行，滑套12下端的缩颈段122进入卡簧座21的密封段22，将两者间的过流间隙关闭。同时第一卡簧123与卡簧座21的第一卡齿结构卡接，防止滑套12在下部空间的压力作用下上行。滑套12下行后，上接头11下部的卡爪运动到滑套12的让位槽121内，使得卡爪与卡簧座21脱开，将上接头11上提，同时将密封套14带出，形成新的注水泥通道即辅助通道，可将封井注水泥封隔器上部矿井采用循环法进行封井。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、解决现有技术中的报废井封井作业的工序复杂的问题；

2、将原有的循环法和强挤法结合，矿井的封堵效果好；

3、作业工序少，占井周期短，作业成本低。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。