一種用於智能完井的封隔器的製作方法
2023-06-19 20:12:21 1
專利名稱：一種用於智能完井的封隔器的製作方法
技術領域：
本發明涉及石油工業中的油氣井封隔器，尤其涉及一種適用於智能井系統的高壓封隔器。
背景技術：
目前，智能完井技術是集井下動態監測和生產優化自動控制為一體的世界最先進的完井技術，具有廣泛的應用前景。智能完井技術是一種在多層段、多分支油井中從地面控制、分析及管理油井的完井系統，是提高油田採收率、降水增油以及油井智能監控的有效的、高端技術手段。
智能完井用封隔器是智能完井系統的核心部件和關鍵裝備，但現有的智能完井用封隔器在結構和功能上存在有以下不足之處
1、為了滿足智能完井分層開採及混合開採的要求，需要向井下通入測量纜線(光纜和電纜)、液壓控制管線、控制電纜等管纜，各種管纜必需通過封隔器才能通入井下，現有的封隔器或是管纜無法穿過，或是管纜穿過後密封性不佳，容易損壞管纜。
2、現有的封隔器在坐封時錨定不夠完全，導致坐封不夠牢固，影響封隔器的使用效果。
3、現有的封隔器在解封時需要較大的上提解封力，才能將封隔器解封，給解封的過程帶來了一定的麻煩。
有鑑於上述現有技術存在的局限性，本設計人基於從事此類產品設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種能夠滿足多根管纜通過要求，密封效果好，坐封牢靠，解封順利，且結構簡單，使用方便，可重複使用的用於智能完井的封隔器。發明內容
本發明的目的是提供一種能夠滿足多根管纜通過要求，密封效果好，坐封牢靠，解封順利，且結構簡單，使用方便，可重複使用的用於智能完井的封隔器。
為達到上述目的，本發明提出一種用於智能完井的封隔器，包括主管體，在所述的主管體的外部套設有用於膨脹坐封的膠筒密封機構和用於錨定的卡瓦錨定機構，在所述主管體的內部具有軸向貫通的主通道和多個平行於所述主通道的管纜旁通道，在所述管纜旁通道上端設有內螺紋，在所述管纜旁通道的內螺紋的下方的管纜旁通道內開設有卡套承接部，所述卡套承接部呈由下至上逐漸擴大的錐面狀，一錐形卡套與所述卡套承接部相配合， 所述卡套具有軸向貫通腔，所述通孔、所述貫通腔與所述管纜旁通道依次連通。
如上所述的用於智能完井的封隔器，其中，在所述管纜旁通道的上端設有密封接頭，所述密封接頭包括一體成型的螺紋連杆和沿徑向外凸的壓帽，所述螺紋連杆的外螺紋與所述管纜旁通道上端設置的內螺紋相配合，所述螺紋連杆至少一部分伸入所述管纜旁通道內，在所述密封接頭的內部設有軸向貫通的通孔，所述通孔與所述管纜旁通道相連通。
如上所述的用於智能完井的封隔器，其中，所述膠筒密封機構包括膠筒內缸，所述膠筒內缸能滑動的套設在所述主管體的外側；膠筒座，固設於所述膠筒內缸的外側；至少兩個膠筒，設在所述膠筒座上，所述膠筒座通過套裝在所述膠筒內缸的外部且位於所述膠筒座下側的液壓驅動缸驅動所述膠筒壓緊並徑向膨脹。
如上所述的用於智能完井的封隔器，其中，所述卡瓦錨定機構設置在所述液壓驅動缸的下側，所述卡瓦錨定機構包括工作筒，套設於所述主管體的外側下部，所述工作筒由所述液壓驅動缸的底端延伸至所述液壓驅動缸內，並套設於所述主管體的外側；坐封筒， 套裝在所述工作筒的外側，並與所述工作筒滑動配合；卡瓦，設置在所述工作筒的外側，在所述卡瓦的上下兩側分別設有卡瓦上支撐件和卡瓦下支撐件，所述卡瓦下支撐件通過剪切銷釘與所述工作筒相連接，所述卡瓦上支撐件與所述坐封筒的底緣相頂抵。
如上所述的用於智能完井的封隔器，其中，在所述膠筒內缸的下端連接有彈性解封爪，所述彈性解封爪套設於所述主管體外側，且所述彈性解封爪能相對於所述主管體滑動，所述膠筒內缸、所述彈性解封爪和所述主管體構成內置止推結構，所述主管體與所述彈性解封爪的接觸部分呈直徑由上至下漸縮的錐狀，當封隔器處於坐封狀態時，所述彈性解封爪與所述錐狀接觸部分的上部相接合，使得所述彈性解封爪沿徑向膨脹；當封隔器處於解封狀態時，所述彈性解封爪滑動至所述錐狀接觸部分的下部，所述彈性解封爪沿徑向收攏。
如上所述的用於智能完井的封隔器，其中，在所述主管體的管壁上沿徑向貫通的開設有用於洩壓的平衡孔，當封隔器處於坐封狀態時，所述平衡孔通過套設在所述主管體外側的剪密接頭與外界相封隔；當封隔器處於解封狀態時，所述平衡孔通過套設在所述主管體外側的外剪切筒與外界相連通。
如上所述的用於智能完井的封隔器，其中，所述外剪切筒與所述主管體通過剪切銷釘相連接。
如上所述的用於智能完井的封隔器，其中，所述管纜旁通道的數量為5至7個。
與現有技術相比，本發明具有以下特點和優點
1、本發明用於智能完井的封隔器由於設有多個管纜旁通道，在管纜旁通道中可分別穿越不同功能的測量、液控管線，從而滿足對智能井與測井過程中對不同油層的封隔、監測、測試、控制的需求。
2、由於本發明在管纜旁通道的上端設置密封接頭，密封接頭的螺紋連杆與管纜旁通道的上端內壁採用螺紋配合，與現有技術中採用卡套嚙合的方式相比，本發明減少了洩漏點、增強了管纜旁通道的密封性，從而保證各管纜乃至整個井口能安全有效的運行。
3、本發明具有液壓坐封、上提解封的功能，且經解封後可重複使用。
4、本發明的膠筒內缸、彈性解封爪和主管體構成內置止推結構，當封隔器處於坐封狀態時，彈性解封爪沿徑向膨脹；當封隔器處於解封狀態時，彈性解封爪沿徑向收攏。彈性解封爪在無外力作用下收攏，能釋放膠筒密封機構與卡瓦錨定機構間的間隙，達到封隔器無需較大的上提解封力便可順利解封的效果。
5、本發明在主管體的管壁上沿徑向貫通的開設有用於洩壓的平衡孔，在解封時主管體上提後平衡孔打開，進一步完成洩壓，從而有效減少卡瓦錨定機構和膠筒密封機構的阻力，減小上提力，便於解封。CN 102536157 A
以下附圖僅旨在於對本發明做示意性說明和解釋，並不限定本發明的範圍。其中，
圖1為本發明用於智能完井的封隔器在入井前的結構示意圖2為本發明用於智能完井的封隔器處於坐封狀態的結構示意圖3為本發明用於智能完井的封隔器處於解封狀態的結構示意圖4為本發明用於智能完井的封隔器的俯視結構示意圖5為本發明的密封接頭與管纜旁通道相結合的結構示意圖6為本發明的內置止推結構處於坐封狀態的結構示意圖7為本發明的內置止推結構處於解封狀態的結構示意圖。
附圖標記說明
1-密封接頭；101-螺紋連杆；102-壓帽；103-通孔；2_主管體；201-主通道； 202-管纜旁通道；203-卡套承接部；204-卡套；205-貫通腔；3-內剪切筒；4-剪切銷釘； 5-外剪切筒；6-剪密接頭；7-膠筒內缸；8-膠筒座；9-膠筒；10-剪切銷釘；11-彈性解封爪；12-解封外缸；13-活塞；14-工作筒；15-液壓驅動缸；16-坐封筒；17-坐封環；18-鎖定件；19-剪切銷釘；20-卡瓦上支撐；21-卡瓦；22-護卡；23-剪切銷釘；24-卡瓦下支撐； 25-平衡孔。
具體實施方式
為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照
本發明的具體實施方式
。
請參考圖1、圖4，分別為本發明用於智能完井的封隔器在入井前的結構示意圖和俯視結構示意圖。如圖所示，本發明提出的用於智能完井的封隔器，包括主管體2，在所述的主管體2的外部套設有用於膨脹坐封的膠筒密封機構和用於錨定的卡瓦錨定機構，從而起到坐封的作用。在本發明中，在所述主管體2的內部具有軸向貫通的主通道201和多個平行於所述主通道201的管纜旁通道202。主通道201用於與抽油管路相連接，多個管纜旁通道202中分別穿越不同功能的測量、液控管線，從而滿足智能完井通過管纜傳輸數據的需要。在本實施例中，管纜旁通道202沿周向分布，以保證在主管體2上開設有足夠數量的管纜旁通道202。如圖4所示，在本實施例中，在主管體2上開設有5至7條相平行的管纜旁通道202，但本發明對管纜旁通道202的數量不作限制，只要能夠滿足智能完井對管纜的設置數量要求即可。在所述管纜旁通道202上端設有內螺紋，在所述管纜旁通道202的內螺紋的下方的管纜旁通道內開設有卡套承接部203，所述卡套承接部203呈由下至上逐漸擴大的錐面狀，一錐形卡套204與所述卡套承接部203相配合，使得卡套204卡裝於卡套承接部203上，所述卡套204具有軸向貫通腔205，通孔103、貫通腔205與管纜旁通道202依次連通，使得管纜能夠穿越通孔103、貫通腔205與管纜旁通道202。本發明採用的錐形卡套與呈錐面狀的卡套承接部相配合的結構，進一步提高管纜旁通道的密封性，同時提高了卡套的承壓能力。
進一步的，請參考圖5，為本發明的密封接頭與管纜旁通道相結合的結構示意圖。 如圖5所示，為了保證管纜旁通道的密封性，在所述管纜旁通道201的上端設有密封接頭1，所述密封接頭1包括一體成型的螺紋連杆101和沿徑向外凸的壓帽102，所述螺紋連杆101 的外螺紋與所述管纜旁通道202上端設置的內螺紋相配合，使得螺紋連杆101至少一部分伸入所述管纜旁通道202內，使得螺紋連杆101將管纜旁通道202的上埠密封，在所述密封接頭1的內部設有軸向貫通的通孔103，所述通孔103與所述管纜旁通道202相連通，這樣管纜通過通孔103伸入至管纜旁通道202內，以便傳輸井下檢測數據及井上控制信號，從而實現智能完井功能。由於本發明螺紋連杆101與管纜旁通道201的上端內壁採用螺紋配合，與現有技術中採用卡套嚙合的方式相比，本發明減少了洩漏點、增強了管纜旁通道的密封性，從而保證各管纜乃至整個井口能安全有效的運行。
進一步的，如圖1至圖3所示，所述膠筒密封機構包括膠筒內缸7、膠筒座8、兩個膠筒9和液壓驅動缸15，其中，所述膠筒內缸7能滑動的套設在所述主管體2的外側，使得主管體2上提時，膠筒內缸7與主管體2產生相對滑動，以便進行解封。膠筒座8固設於所述膠筒內缸7的外側；在所述膠筒座8上沿軸向間隔地設有兩個膠筒9，在膠筒座8的下端頂抵有解封外缸12，在解封外缸12的底端與液壓驅動缸15的上端相頂抵，在坐封時，在高壓液體進入主管體中，高壓液體推動液壓驅動缸15內的活塞13上移，活塞13頂抵於解封外缸12的底端，使得解封外缸12上移，由於膠筒座8的上端通過外剪切筒5和剪密接頭6 保持固定，因此在解封外缸12上移壓力的作用下，使得兩膠筒9沿軸向壓縮並沿徑向膨脹， 這樣所述膠筒座8通過套裝在所述膠筒內缸7的外部且位於所述膠筒座8下側的液壓驅動缸驅動所述膠筒壓緊並徑向膨脹，從而實現密封油套環空的功能。
並且，在本發明中，所述卡瓦錨定機構設置在所述液壓驅動缸15的下側，所述卡瓦錨定機構包括工作筒14、坐封筒16和卡瓦21，其中，工作筒14套設於所述主管體2的外側下部，所述工作筒14由所述液壓驅動缸15的底端延伸至所述液壓驅動缸15內，並套設於所述主管體2的外側；坐封筒16套裝在所述工作筒14的外側，並與所述工作筒14滑動配合，使得坐封筒16能夠相對於工作筒14上下滑動；卡瓦21設置在所述工作筒14的外側，在所述卡瓦21的上下兩側分別設有卡瓦上支撐件20和卡瓦下支撐件對，所述卡瓦下支撐件M通過剪切銷釘23與所述工作筒14相連接，所述卡瓦上支撐件20與所述坐封筒16 的底緣相頂抵。這樣，當坐封時，進入液壓驅動缸15內的高壓液體，在推動活塞13上移的同時，向下推動坐封筒16的上端，使得坐封筒16相對於工作筒14下移，進而工作筒14的底緣推動卡瓦上支撐件20下行，從而使得卡瓦21被撐起，卡瓦21沿徑向展開實現錨定，卡瓦21錨定，高壓液體反向推動活塞13上移，從而促進膠筒密封，以完成密封和錨定的整個坐封過程。
進一步的，請參考圖6、圖7，分別為本發明的內置止推結構處於坐封狀態的結構示意圖和內置止推結構處於解封狀態的結構示意圖。如圖6、圖7所示，在所述膠筒內缸7 的下端連接有彈性解封爪11，所述彈性解封爪11位於所述主管體2外側，且所述彈性解封爪11能相對於所述主管體2滑動，使得主管體2上提時，彈性解封爪11的內壁與主管體2 外壁之間滑動接觸。所述膠筒內缸7、所述彈性解封爪11和所述主管體2構成內置止推結構，所述主管體2與所述彈性解封爪11的接觸部分呈直徑由上至下漸縮的錐狀，當封隔器處於坐封狀態時，所述彈性解封爪11與錐狀接觸部分的上部相接合，即彈性解封爪11處於主管體2外徑較大處，使得所述彈性解封爪11徑向膨脹，卡緊膠筒密封機構與卡瓦錨定機構間的間隙，保證封隔器在坐封狀態時錨定完全且無法解封；當封隔器處於解封狀態時，由於主管體2上提，使得彈性解封爪11相對於主管體2下移，所述彈性解封爪11滑動至錐狀接觸部分的下部，即彈性解封爪11處於主管體2外徑較小處，彈性解封爪11隨主管體2的外徑減小而收攏，彈性解封爪11在無外力作用下收攏，能釋放膠筒密封機構與卡瓦錨定機構間的間隙，達到封隔器無需較大的上提解封力便可順利解封的效果。進一步的，如圖1至圖3所示，在所述主管體2的管壁上沿徑向貫通的開設有用於洩壓的平衡孔25，當封隔器處於坐封狀態時，所述平衡孔25通過套設在所述主管體2外側的剪密接頭6與外界相封隔，從而保持管柱內的壓力；當封隔器處於解封狀態時，所述平衡孔通過套設在所述主管體2外側的外剪切筒5與外界相連通，由於主管體2上設計有平衡孔25，在解封時主管體2上提後平衡孔25打開，進一步完成洩壓，從而有效減少卡瓦錨定機構和膠筒密封機構的阻力，減小上提力，便於解封。進一步的，如圖1至圖3所示，所述外剪切筒5與所述主管體2通過剪切銷釘4相連接。當主管體2上提時，剪切銷釘4被軸向剪切力剪斷，使得主管體2與外剪切筒5相分離，以便主管體2上提。另外，如圖1至圖3所示，在外剪切筒5與主管體2之間設有內剪切筒3，該內剪切筒3固設於主管體2的外側，剪切銷釘4沿徑向貫穿外剪切筒5和內剪切筒3設置，使得外剪切筒5通過剪切銷釘4和內剪切筒3與主管體2相連接。在膠筒內缸7與解封外缸12的連接處沿徑向貫穿設有剪切銷釘10，從而在坐封前使得膠筒內缸7與解封外缸12相連接。 在液壓驅動缸15的底端設有坐封環17和鎖定件18，在鎖定件18上沿徑向貫穿設有剪切銷釘19，坐封環17和鎖定件18起到防止坐封筒16和工作筒14從液壓驅動缸15內脫出的作用。本發明在使用過程中分別處於入井前狀態、坐封狀態和解封狀態。具體為，如圖1所示，為本發明處於入井前狀態，本發明的封隔器採用整體式組裝結構，膠筒密封機構和卡瓦錨定機構組裝在主管體2的外部，主管體2內部設有主通道201和管纜旁通道202，利用管纜旁通道202可同時穿越多根不同功能的測量、液控管線。本發明通過密封接頭1與管纜旁通道202的上埠螺紋配合，以及管纜旁通道202內設置錐面狀卡套承接部等結構減少了洩漏點，增加了其強度和密封性能。如圖2所示，為本發明處於坐封狀態，將主管體2與上下油管相連接後，下入井內至坐封位置，封隔器下端有單流閥或堵塞裝置，通過主通道的高壓液體使得剪切銷釘19剪斷，卡瓦錨定機構驅動卡瓦位移，實現卡瓦錨定；繼續增加壓力，由於內置止推裝置中彈性解封爪11在坐封狀態時，彈性解封爪11的內徑處於主管體2較大外徑處(如圖6所示)， 從而保證封隔器在坐封狀態時錨定完全且無法解封，進一步保證卡瓦錨定。並且，在卡瓦錨定的同時，迫使解封外缸12產生位移，推動膠筒9，使膠筒9膨脹密封，從而完成坐封和錨定的整個過程。由於採用內置止推裝置，洩壓後亦能承受較高的上、下壓差。即彈性解封爪 11處於主管體2外徑較大處，封隔器在坐封狀態時錨定完全且無法解封。並且，坐封環17 的結構為棘齒結構，只能單向移動，達到一定的坐封力時坐封環17徑向移動，洩壓後坐封環17無法反向移動，亦能承受較高的上、下壓差。如圖3所示，為本發明處於解封狀態，當需要修井或更換井內相關裝置及工具時， 則需上提主管體2進行解封，其工作原理為由於主管體2上設有平衡孔25，在解封時主管體2上提後平衡孔25打開，能有效減少卡瓦錨定機構和膠筒密封機構的阻力，並且在主管CN 102536157 A體2上提後，內置止推裝置的彈性解封爪11的內徑處於主管體2較小外徑處(如圖7所示)，彈性解封爪在無外力作用下收縮，能釋放膠筒密封機構與卡瓦錨定機構間的間隙，使得本發明封隔器無需較大的上提解封力便可順利解封，繼續上提管柱，則封隔器完全解封。 本發明封隔器取出後經過檢修後可再次使用。本發明的智能完井用封隔器，結構簡單實用，可穿越多根不同功能的測量管纜、控制管纜，具有液壓坐封、上提解封的功能，且經解封後可重複使用。本發明滿足對智能井與測井過程中對不同油層的封隔、監測、測試、控制的需求。本發明適用於偏遠地區、作業費用高昂的海上油田或沙漠油田以及成熟油田開發。以上所述僅為本發明示意性的具體實施方式
，並非用以限定本發明的範圍。任何本領域的技術人員，在不脫離本發明的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬於本發明保護的範圍。
權利要求
1.一種用於智能完井的封隔器，包括主管體，在所述的主管體的外部套設有用於膨脹坐封的膠筒密封機構和用於錨定的卡瓦錨定機構，其特徵在於，在所述主管體的內部具有軸向貫通的主通道和多個平行於所述主通道的管纜旁通道，在所述管纜旁通道上端設有內螺紋，在所述管纜旁通道的內螺紋的下方的管纜旁通道內開設有卡套承接部，所述卡套承接部呈由下至上逐漸擴大的錐面狀，一錐形卡套與所述卡套承接部相配合，所述卡套具有軸向貫通腔，所述通孔、所述貫通腔與所述管纜旁通道依次連通。
2.如權利要求1所述的用於智能完井的封隔器，其特徵在於，在所述管纜旁通道的上端設有密封接頭，所述密封接頭包括一體成型的螺紋連杆和沿徑向外凸的壓帽，所述螺紋連杆的外螺紋與所述管纜旁通道上端設置的內螺紋相配合，所述螺紋連杆至少一部分伸入所述管纜旁通道內，在所述密封接頭的內部設有軸向貫通的通孔，所述通孔與所述管纜旁通道相連通。
3.如權利要求1所述的用於智能完井的封隔器，其特徵在於，所述膠筒密封機構包括膠筒內缸，所述膠筒內缸能滑動的套設在所述主管體的外側；膠筒座，固設於所述膠筒內缸的外側；至少兩個膠筒，設在所述膠筒座上，所述膠筒座通過套裝在所述膠筒內缸的外部且位於所述膠筒座下側的液壓驅動缸驅動所述膠筒壓緊並徑向膨脹。
4.如權利要求3所述的用於智能完井的封隔器，其特徵在於，所述卡瓦錨定機構設置在所述液壓驅動缸的下側，所述卡瓦錨定機構包括工作筒，套設於所述主管體的外側下部，所述工作筒由所述液壓驅動缸的底端延伸至所述液壓驅動缸內，並套設於所述主管體的外側；坐封筒，套裝在所述工作筒的外側，並與所述工作筒滑動配合；卡瓦，設置在所述工作筒的外側，在所述卡瓦的上下兩側分別設有卡瓦上支撐件和卡瓦下支撐件，所述卡瓦下支撐件通過剪切銷釘與所述工作筒相連接，所述卡瓦上支撐件與所述坐封筒的底緣相頂抵。
5.如權利要求4所述的用於智能完井的封隔器，其特徵在於，在所述膠筒內缸的下端連接有彈性解封爪，所述彈性解封爪套設於所述主管體外側，且所述彈性解封爪能相對於所述主管體滑動，所述膠筒內缸、所述彈性解封爪和所述主管體構成內置止推結構，所述主管體與所述彈性解封爪的接觸部分呈直徑由上至下漸縮的錐狀，當封隔器處於坐封狀態時，所述彈性解封爪與所述錐狀接觸部分的上部相接合，使得所述彈性解封爪沿徑向膨脹； 當封隔器處於解封狀態時，所述彈性解封爪滑動至所述錐狀接觸部分的下部，所述彈性解封爪沿徑向收攏。
6.如權利要求1至5中任一項所述的用於智能完井的封隔器，其特徵在於，在所述主管體的管壁上沿徑向貫通的開設有用於洩壓的平衡孔，當封隔器處於坐封狀態時，所述平衡孔通過套設在所述主管體外側的剪密接頭與外界相封隔；當封隔器處於解封狀態時，所述平衡孔通過套設在所述主管體外側的外剪切筒與外界相連通。
7.如權利要求6所述的用於智能完井的封隔器，其特徵在於，所述外剪切筒與所述主管體通過剪切銷釘相連接。
8.如權利要求1所述的用於智能完井的封隔器，其特徵在於，所述管纜旁通道的數量為5至7個。
全文摘要
本發明公開了一種用於智能完井的封隔器，包括主管體，在主管體的外部套設有用於膨脹坐封的膠筒密封機構和用於錨定的卡瓦錨定機構，在主管體的內部具有軸向貫通的主通道和多個平行於的管纜旁通道。在膠筒內缸的下端連接有彈性解封爪，彈性解封爪套設於主管體外側，且彈性解封爪能相對於主管體滑動，膠筒內缸、彈性解封爪和主管體構成內置止推結構，主管體與彈性解封爪的接觸部分呈直徑由上至下漸縮的錐狀，當封隔器處於坐封狀態時，彈性解封爪沿徑向膨脹；當封隔器處於解封狀態時，彈性解封爪沿徑向收攏。本發明能夠滿足智能完井中多根管纜通過要求，密封效果好，坐封牢靠，解封順利，且結構簡單，使用方便，可重複使用。
文檔編號E21B33/128GK102536157SQ20121005036
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月29日 優先權日2012年2月29日
發明者周廣榮, 張衛平, 徐元富, 桑春, 沈澤俊, 郝忠獻, 錢傑, 陸叢明, 陳學虎 申請人:中國石油天然氣股份有限公司