套管封隔装置的制作方法

1.本实用新型涉及油气田钻井领域，具体地涉及一种套管封隔装置。


背景技术：

2.在漏失井或超深井内作业时，一般采用套管机械封隔器对井筒进行坐封。但是，套管机械封隔器在对井内进行坐封或解封的时候通常不顺利。其中，一方面由于井筒的内壁不干净，从而导致套管机械封隔器坐封不牢固，因此，这样就会极易引发安全事故。另一方面坐封后固相颗粒沉淀在胶筒之上，从而导致套管机械封隔器在后期无法正常的进行解封。因此，这样就会严重影响施工的效率，从而耽误施工的进度，进而造成巨大的经济和财产的损失。
3.然而，现有技术中仍没有一种装置能够解决上述问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提出一种套管封隔装置，其能够将水力锚定单元、循环单元以及封隔单元融合在一起，并且在这三个单元的共同作用下，能够有效地提高套管封隔装置对套管的锚定能力，从而使得套管封隔装置坐封时具有良好的稳定性。
5.根据本实用新型，提供了一种套管封隔装置，包括用于放置在套管内的本体，所述本体包括设置在上游端并用于接收流体的第一接头、第二接头，以及与所述第二接头的下游端连接的中心管，其中，在所述中心管上设有至少一个沿径向向外延伸的凸耳；设置在所述第一接头与所述第二接头之间的循环单元；套接在所述中心管外并处于所述第二接头的下游的封隔单元，所述封隔单元包括锥体、设置在所述锥体的下游的摩擦换位机构，以及设置在所述锥体与所述摩擦换位机构之间的卡瓦组件，其中，在所述摩擦换位机构的内壁上形成有至少一个j型滑轨，其中，所述凸耳构造成能够在所述j型滑轨内运动，从而促使所述封隔单元在所述套管内进行坐封或解封。
6.在一个实施例中，所述卡瓦组件包括与所述摩擦换位机构连接的开口环箍，以及从所述开口环箍上沿轴向倾斜延伸的多个卡瓦，其中，所述卡瓦与所述锥体沿轴向抵接。
7.在一个实施例中，所述j型滑轨包括沿轴向延伸的第一滑轨部分，以及与所述第一滑轨部分连接的第二滑轨部分，其中，所述第一滑轨部分比所述第二滑轨部分长，其中，所述凸耳构造成在处于所述第一滑轨部分的末端时使所述卡瓦向外扩张而锚定在所述套管的内壁上，而在处于所述第二滑轨部分的末端时使所述卡瓦向内收缩。
8.在一个实施例中，所述第二滑轨部分的末端形成为弧形限位端。
9.在一个实施例中，所述开口环箍由多个沿周向布置的开口环箍片段连接而成。
10.在一个实施例中，所述套管封隔装置包括胶筒，所述胶筒包括与所述第二接头的下游端固定连接的第一胶筒部分、与所述锥体的上游端固定连接的第二胶筒部分，以及设置在所述第一胶筒部分与所述第二胶筒部分之间的第三胶筒部分，其中，所述第三胶筒部分的截面积朝两端的方向逐渐减小。
11.在一个实施例中，所述循环单元包括第一连接组件和设置在第一连接组件内的第二连接组件，所述第一连接组件包括与所述第一接头的下游端连接的第一外筒，以及与所述第二接头的上游端连接的第二外筒，其中，在所述第二外筒上沿径向设有至少一个用于引导所述流体的通孔。所述第二连接组件包括通过第一销钉与所述第一外筒连接的关闭套，从所述关闭套上沿轴向延伸的多个棘爪，以及通过第二销钉与所述第二接头连接的密封套，其中，所述关闭套与所述密封套间隔布置；
12.在一个实施例中，所述套管封隔装置还包括能够投入到所述本体内并在初始状态下与所述棘爪的上游端抵接的球体，所述球体构造成能够在压力的作用下剪断所述第一销钉和所述第二销钉，从而促使所述关闭套与所述密封套向下游运动，进而通过所述关闭套来封闭所述通孔。
13.在一个实施例中，在所述第一外筒内设有沿径向向外延伸的凹槽，用于接收所述棘爪。
14.在一个实施例中，在所述第一接头内还设有水力锚，所述水力锚构造成能够在压差的作用下向外伸出并锚定在所述套管的内壁上。
附图说明
15.下面将结合附图来对本实用新型进行详细地描述，在图中：
16.图1示意性显示了根据本实用新型的套管封隔装置的结构。
17.在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
18.下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。为方便理解，方向性用语“纵向”或“轴向”或类似用语指的是套管封隔装置的长度方向，即图1中的竖直方向。方向性用语“横向”或“径向”或类似用语指的是垂直于“纵向”或“轴向”的方向，即图1中的水平方向。方向性用语“上游”或“上方”或类似用语指的是靠近井口的方向，即图1中的顶端方向。方向性用语“下游”或“下方”或类似用语指的是远离井口的方向，即图1中的底端方向。
19.图1示意性显示了根据本实用新型的套管封隔装置100的结构。如图1所示，根据本实用新型的套管封隔装置100主要包括本体10。本体包括第一接头 11、第二接头12、中心管13、循环单元20以及封隔单元40。其中，第一接头 11构造成中空套筒，并且处于本体10的上部，用于接收来自上游的流体。第二接头12构造成中空套筒，并且处于本体10的中部。循环单元20设置在第一接头11与第二接头12之间，能够将本体10内的流体输送至外部。中心管13与第二接头12的下游端固定连接，并且处于本体10的下部。封隔单元40套接在中心管13上，并且封隔单元40与中心管13形成为滑动连接。这样，在后续的工作过程中通过改变中心管13的位置，从而促使封隔单元40来实现对套管的坐封。其内容在下文中介绍。
20.根据本实用新型的一个实施例，如图1所示，在中心管13上设有至少一个凸耳131。凸耳131在中心管13上沿径向向外延伸布置，并且凸耳131能够在j 型滑轨(在下文中介绍)内运动，从而促使套管封隔装置100在套管内完成坐封工作。
21.根据本实用新型，如图1所示，封隔单元40包括锥体41、摩擦换位机构42 以及卡瓦组件43。其中，锥体41设置在第二接头12的下游，并且能够在中心管13上沿轴向滑动。摩擦
换位机构42设置在锥体41的下游，并且摩擦换位机构42的外部直径略大于套管的内部直径。这样，在下放套管封隔装置100的过程中，摩擦换位机构42始终与套管的内壁抵接，从而有利于后续完成对套管的坐封工作。卡瓦组件43设置在摩擦换位机构42与锥体41之间，并且安装在摩擦换位机构42上。
22.根据本实用新型，卡瓦组件43包括开口环箍431以及从开口环箍431上沿轴向倾斜延伸的多个卡瓦432。其中，开口环箍431由多个沿周向布置的开口环箍片段连接而成，并且各开口环箍片段均以可拆卸的方式安装在摩擦换位机构 42上。此外，卡瓦432的上游端与锥体41的下游端抵接。这样，使得套管封隔装置100在坐封的过程中能够始终保持稳定的工作状态。根据本实用新型的一个实施例，卡瓦432共设置有6片，并且沿周向安装在开口环箍431上。
23.根据本实用新型的一个实施例，在摩擦换位机构42的内壁上设有至少一个 j型滑轨(未示出)。j型滑轨包括第一滑轨部分(未示出)和第二滑轨部分(未示出)。其中，第一滑轨部分沿轴向延伸布置，第二滑轨部分与第一滑轨部分连通。这样，有利于后续凸耳131在j型滑轨内运动，从而使套管封隔装置100能够更容易地实现对套管的坐封。此外，第一滑轨部分比第二滑轨部分长。通过这种方式，使得卡瓦432在锥体41的作用下能够向外扩张的范围更大，从而使套管封隔装置100能够完全的坐封在套管内，进一步地提高坐封的稳定性。其内容在下文中介绍。
24.根据本实用新型的一个实施例，凸耳131构造成在处于第一滑轨部分的末端时，使得卡瓦432向外扩张而锚定在套管的内壁上。凸耳131构造成在处于第二滑轨部分的末端时，使得卡瓦432向内收缩而进行复位。具体地说，当凸耳131 从第二滑轨部分向第一滑轨部分运动时，摩擦换位机构42向上游运动，从而促使开口环箍431与卡瓦432一同向上游运动，卡瓦432在锥体41的作用下逐渐沿径向向外扩张，从而嵌入到套管的内壁上，进一步地实现对套管的坐封。当凸耳131从第一滑轨部分向第二滑轨部分运动时，摩擦换位机构42向下游运动，从而促使开口环箍431与卡瓦432一同向下游运动，卡瓦432逐渐向内收缩并进行复位，从而实现对套管的解封。
25.根据本实用新型的一个实施例，第二滑轨部分的末端形成为弧形限位端。这样，当凸耳131运动第二滑轨部分的末端时，能够对卡瓦432进行有效地限位作用，进一步地提高套管封隔装置100解封的成功率。
26.根据本实用新型，套管封隔装置100还包括胶筒50。胶筒50设置在在第二接头12与封隔单元40之间，从而能够对套管的进行有效地封堵。此外，胶筒50 采用软硬材质结合的方式，从而能够更全面地填补胶筒50与套管之间的间隙，进一步地改善套管封隔装置100的封堵效果。其内容在下文中介绍。
27.根据本实用新型，胶筒50包括第一胶筒部分51、第二胶筒部分52以及第三胶筒部分53。其中，第一胶筒部分51与第二胶筒部分52均构造成硬质的柱状结构，并且第一胶筒部分51与第二接头12的下游端固定连接，第二胶筒部分 52与锥体41的上游端固定连接。第三胶筒部分53构造成软质的中空套筒结构，并且设置在第一胶筒部分51与第二胶筒部分52之间。此外，第三胶筒部分53 的截面积朝两端的方向逐渐减小。这样，当凸耳131运动到第一滑轨部分的末端时，第三胶筒部分53能够在锥体41的挤压作用下更充分地填充到胶筒50与套管之间的间隙中。由此，套管封隔装置100就能够更容易达到封堵套筒的目的。容易理解，
第三胶筒部分53在挤压的过程中，其内部的流体会通过通孔231(在下文中介绍)流向外部。此外，在循环单元20的作用下，还能够有效地减少胶筒50上方的固相沉淀，进一步地提高套管封隔装置的解封成功率。
28.根据本实用新型，套管封隔装置100还包括循环单元20。循环单元20包括第一连接组件21。第一连接组件21设置在第一接头11与第二接头12之间，并且包括第一外筒22和第二外筒23。其中，第一外筒22构造成中空套筒，并且第一外筒22的上游端与第一接头11固定连接，第一外筒22的下游端与第二外筒23的上游端固定连接。第二外筒23构造成中空套筒，并且第二外筒23的下游端与第二接头12的上游端固定连接。这样，第一接头11、第一外筒22、第二外筒23以及第二接头12就形成了一个结构稳定的组合体。根据本实用新型的一个实施例，在第二外筒23上设置有通孔231。通孔231沿径向布置，用于将来自上游的流体引导至外部。根据本实用新型的一个实施例，在第一外筒22内设置有沿径向向外延伸布置的凹槽221。凹槽221能够在后续的关闭通孔231的过程中接收棘爪312(在下文中介绍)。
29.根据本实用新型，循环单元20还包括第二连接组件30。第二连接组件30设置在第一连接组件21的内部，并且包括关闭套31和密封套32。其中，关闭套 31通过第一销钉311与第一外筒22形成固定连接；密封套32通过第二销钉321 与第二接头12形成固定连接。此外，关闭套31与密封套32间隔布置。
30.根据本实用新型的一个实施例，在关闭套31上沿轴向延伸布置有多个棘爪 312。棘爪312与如上所述的凹槽221相匹配，并且能够在关闭通孔231后而进入到凹槽221内。其内容在下文中介绍。
31.根据本实用新型，套管封隔装置100还包括能够投入到本体10内的球体60。在初始状态下，球体60能够与棘爪312的上游端抵接。根据本实用新型的一个实施例，球体60构造成能够在压力的作用下完成两个连续的工作阶段，包括如下内容。
32.第一工作阶段：球体60能够在压力的作用下向下游运动，从而促使关闭套 32剪断第一销钉311，并且通过棘爪312推动关闭套31向下游运动，直至关闭套31与密封套32抵接而实现对通孔231的部分关闭。
33.第二工作阶段：球体60能够在压力的作用下促使密封套32剪断第二销钉 321，并且通过关闭套31推动密封套32向下游运动，直至密封套32与第二接头 12抵接而实现对通孔231的封闭。此时的棘爪312向外扩张而进入到凹槽221，球体60在失去棘爪312的制约后继续在本体10内向下游运动。
34.根据本实用新型，套管封隔装置100还包括水力锚定单元。水力锚定单元包括安装在第一接头11内的水力锚70。水力锚70构造成能够在压差的作用下向外伸出，从而锚定在套管的内壁上。通过这种方式，使得套管封隔装置100在套筒内坐封后能够具有更稳定的状态。容易理解，在解封的时候，当内外压力平衡后水力锚70能够自行收回至第一接头11内。水力锚70的工作原理是本领域所熟知的，因此不在赘述。
35.本实用新型提供了一种套管封隔装置，其能够将水力锚定单元、循环单元20 以及封隔单元40融合在一起，并且在这三个单元的共同作用下，能够有效地提高套管封隔装置100对套管的锚定能力，从而使得套管封隔装置100坐封时具有良好的稳定性。此外，在循环单元20的作用下，还能够有效地减少套管内的固相沉淀，进一步地提高套管封隔装置100的解封成功率。
36.以上仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此。本领域的技术人员在本实用新型的公开范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。