一種旋轉液壓封隔器的製造方法
2023-06-03 20:55:21 1
一種旋轉液壓封隔器的製造方法
【專利摘要】本發明公開一種旋轉液壓封隔器，包括整體芯軸及從上至下依次位於整體芯軸上的封隔器上筒、卡瓦總成、膠筒密封總成、坐封活塞總成及封隔器下筒，還包括錨定密封插管及回接筒，回接筒固定連接在整體芯軸的頂端，錨定密封插管包括插入密封芯軸、彈簧套筒、彈簧及棘齒筒，彈簧的兩端分別抵靠在彈簧套筒及棘齒筒上，彈簧套筒的下端面上設置有棘齒，回接筒的上端面上設置有與彈簧套筒下端面相對應的棘齒，回接筒的頂部內側設置有鋸齒扣，回接筒內側的鋸齒扣與棘齒筒下端的鋸齒相配合。本發明彈簧套筒和回接筒的棘齒相互嚙合，整個管柱可以承受扭矩，使封隔器可以旋轉且不會損壞封隔器，同時在對老井改造側鑽時，能夠重複利用老井的套管進行懸掛。
【專利說明】—種旋轉液壓封隔器
【技術領域】
[0001]本發明涉及封隔器領域，具體涉及一種旋轉液壓封隔器。
【背景技術】
[0002]封隔器是油氣開採重要的井下層間隔離工具，主要作用是保護低鋼級的套管免受有害介質的腐蝕和外力對套管的擠壓破壞，廣泛用於完井、採油、注水、儲層改造和井下作業等領域，為油氣井的正常生產和各種工藝措施提供有效的保證。封隔器都是在下到目的層後開始工作，不管是液壓式或者機械式封隔器，受封隔器結構限制，在入井過程中都不能旋轉，否則就會對封隔器造成損壞。在一些套管發生輕微變形或者水平井管柱入井過程中，容易出現掛卡現象，此時，往往需要通過上下活動或者旋轉管柱才可以下到設計深度，否則就要提出管柱，造成生產成本的提高，尤其在水平井中，由於水平井裸眼段垮塌或者井眼軌跡變化大，頂部的封隔器不但要懸掛很重的水平分段管柱，還要預防在下入過程中可能出現的井眼縮徑或者垮塌的堆積物造成管柱不能下到設計深度；同時由於水平井鑽井成本高，原來的懸掛裝置都不能滿足套管段的重複利用，主要原因是原來的懸掛裝置不能解封，要解封時需下入磨銑工具磨銑，對原井套管造成損害或直接廢棄懸掛裝置以下井筒，因此現有的封隔器主要有以下問題需要解決:
1、使封隔器在入井過程中可以旋轉，且旋轉過程中不會損壞封隔器；
2、在對老井改造側鑽時，重複利用老井的套管進行側鑽，對老井的套管不造成損害。
【發明內容】
[0003]為了解決上述技術問題，本發明提供一種旋轉液壓封隔器，該封隔器入井過程中可以旋轉，且在旋轉過程中不會損壞封隔器。
[0004]本發明的目的通過以下技術方案來具體實現:
一種旋轉液壓封隔器，主要包括整體芯軸及從上至下依次位於整體芯軸上的封隔器上筒、卡瓦總成、膠筒密封總成、坐封活塞總成及封隔器下筒，還包括錨定密封插管及回接筒，所述回接筒固定連接在整體芯軸的頂端，所述錨定密封插管包括插入密封芯軸、彈簧套筒、彈簧及棘齒筒，所述彈簧套筒、棘齒筒及回接筒依次套接在插入密封芯軸上，所述彈簧的兩端分別抵靠在彈簧套筒及棘齒筒上，所述彈簧套筒的上部與插入密封芯軸固定連接，彈簧套筒的下端面上設置有棘齒，所述回接筒的上端面上設置有與彈簧套筒下端面相對應的棘齒，所述回接筒的頂部內側設置有鋸齒扣，回接筒內側的鋸齒扣與棘齒筒下端的鋸齒相配口 ο
[0005]進一步的，所述棘齒筒的下端回接筒與插入密封芯軸的配合處交替設置有多組密封隔環及密封環，所述插入密封芯軸的底端設置有密封管鞋。
[0006]進一步的，所述卡瓦總成包括套設在整體芯軸上的卡瓦上座、卡瓦、卡瓦下座；所述卡瓦整體為筒狀，卡瓦外側設有雙向倒齒，卡瓦內側兩端設有反向的懸掛槽；所述卡瓦上座外側為兩級錐面結構，兩級錐面間設有一臺階；所述卡瓦下座外側上段為一級錐面結構，所述卡瓦上座及卡瓦下座的錐面結構分別與卡瓦對應方向的懸掛槽相配合，所述卡瓦上座的上端延伸至封隔器上筒內並通過一安全銷釘與與封隔器上筒固定，所述卡瓦上座的頂部側壁上設置有C型環。
[0007]進一步的，所述膠筒密封總成包括套設在整體芯軸上的膠筒背環、膠筒支撐環、兩上膠筒及中膠筒，所述中膠筒位於兩上膠筒之間，膠筒支撐環及膠筒背環依次設置在上膠筒的外側。
[0008]進一步的，所述上膠筒一端與膠筒支撐環形狀匹配，另一端面為內傾斜15°，中膠筒兩端為外傾斜15°並與上膠筒的傾角一致，所述膠筒支撐環由紫銅壓制併線切割製成，對上膠筒及中膠筒膨脹起到緩衝作用。
[0009]進一步的，所述坐封活塞總成包括套設在整體芯軸上的活塞座、活塞C型環、活塞外筒、內鎖棘齒筒、內鎖棘齒外筒及內鎖棘齒，所述活塞座下端插接在活塞外筒的頂部並與活塞外筒固定連接，所述內鎖棘齒外筒的上端插接在活塞外筒的頂部並與活塞外筒固定連接，所述內鎖棘齒筒的一側位於活塞外筒內，內鎖棘齒筒的底部與封隔器下筒固定連接，所述內鎖棘齒外筒與封隔器下筒之間設置有棘齒座，所述棘齒座上插接設置有坐封銷釘，所述坐封銷釘的底部延伸至內鎖棘齒筒上，所述內鎖棘齒位於內鎖棘齒筒與內鎖棘齒外筒之間並與內鎖棘齒外筒固定，所述內鎖棘齒筒的外側設置有90°細螺紋，所述90°細螺紋的長度遠大於內鎖棘齒的長度，所述內鎖棘齒外筒的內側設置有鋸齒螺紋，所述內鎖棘齒的內側設置有與內鎖棘齒筒相一致的90°細螺紋，內鎖棘齒的外側設置有與內鎖棘齒外筒相反方向的鋸齒螺紋，所述活塞C型環位於活塞座及內鎖棘齒筒之間，所述整體芯軸上與活塞C型環對應處設置有傳壓孔。
[0010]進一步的，所述整體芯軸在傳壓孔的下部為一段外縮徑段。
[0011]進一步的，所述封隔器下筒與整體芯軸之間設置有安全環，所述安全環與整體芯軸螺紋卡接。
[0012]進一步的，所述整體芯軸的底部螺紋連接有下變扣，所述下變扣內設置有堵塞閥，所述堵塞閥包括閥座及閥堵，所述閥堵通過銷釘固定於閥座中，所述閥座的一端抵靠在整體芯軸的底部，另一端抵靠在下變扣的限位軸肩上，所述閥堵的上端直徑小於下端直徑。
[0013]本發明一種旋轉液壓封隔器的有益效果主要有以下幾點:
1、封隔器的錨定密封插管中的彈簧套筒的下端面和回接筒上端面依靠彈簧的彈力保持在不接觸位置，在管柱下部受阻時，彈簧套筒的下端面和回接筒上端面的棘齒相互嚙合，整個管柱可以承受扭矩，使得封隔器可以旋轉同時不會損壞封隔器；
2、坐封採用液壓方式，在管柱內打壓，就可以完成坐封作業，不需要動管柱，操作簡單；
3、整體芯軸為整體式，強度高，可以承受扭矩；
4、封隔器下部設置有堵塞閥，坐封時無需投球，縮短了作業時間；
5、在對老井改造側鑽時，利用老井的套管進行懸掛後，封隔器可以解封提出，對老井的套管不會造成損壞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面根據附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0015]圖1是本發明一種旋轉液壓封隔器的結構示意圖；
圖2是錨定密封插管及回接筒連接的結構示意圖；
圖3是卡瓦總成的結構示意圖；
圖4是膠筒密封總成的結構示意圖；
圖5是坐封活塞總成的結構示意圖；
圖6是堵塞閥與下變扣的配合結構示意圖。
[0016]圖中:1-整體芯軸；2_封隔器上筒；3-卡瓦總成；301-卡瓦上座；302_卡瓦；303-卡瓦下座；304_雙向倒齒；305_懸掛槽；306_安全銷釘；307_C型環；308_導向銷；4-膠筒密封總成；401_膠筒背環；402_膠筒支撐環；403_上膠筒；404_中膠筒；5_坐封活塞總成；501-活塞座；502_活塞C型環；503_活塞外筒；504_內鎖棘齒筒；505_內鎖棘齒外筒；506-內鎖棘齒;507_棘齒座;508_坐封銷釘;509_排氣孔6-封隔器下筒-J-回接筒；8_插入密封芯軸；9_彈簧套筒；10_彈簧；11-棘齒筒；12_棘齒；13-鋸齒扣；14_密封隔環；15-密封環；16-密封管鞋；17-傳壓孔；18-安全環；19-下變扣；20_閥座；21_閥堵；22-上變扣。
【具體實施方式】
[0017]如圖1、2所示，本發明實施例所述的一種旋轉液壓封隔器，主要包括整體芯軸I及從上至下依次位於整體芯軸I上的封隔器上筒2、卡瓦總成3、膠筒密封總成4、坐封活塞總成5及封隔器下筒6，還包括錨定密封插管及回接筒7，回接筒7固定連接在整體芯軸I的頂端，錨定密封插管包括插入密封芯軸8、彈簧套筒9、彈簧10及棘齒筒11，彈簧套筒9、棘齒筒11及回接筒7依次套接在插入密封芯軸8上，插入密封芯軸8的頂部螺紋連接有上變扣22，彈簧10的兩端分別抵靠在彈簧套筒9及棘齒筒11上，彈簧套筒9的上部與插入密封芯軸8螺紋連接，彈簧套筒9的下端面上設置有棘齒12，回接筒7的上端面上設置有與彈簧套筒9下端面相對應的棘齒12，回接筒7的頂部內側設置有鋸齒扣13，回接筒7內側的鋸齒扣13與棘齒筒11下端的鋸齒相配合。
[0018]一種優選的實施方式，棘齒筒11的下端回接筒7與插入密封芯軸的配合處交替設置有多組密封隔環14及密封環15，插入密封芯軸8的底端設置有密封管鞋16，密封管鞋16上端面與插入密封芯軸8最下部臺階端面的長度大於多組密封隔環14和密封環15的總長度，使彈簧10在由壓縮狀態到張開狀態時，插入密封芯軸8有上行的距離。
[0019]如圖3所示，卡瓦總成3包括套設在整體芯軸I上的卡瓦上座301、卡瓦302及卡瓦下座303 ;卡瓦302整體為筒狀，卡瓦302外側設有雙向倒齒304，卡瓦302內側兩端設有反向的懸掛槽305 ;卡瓦上座301外側為兩級錐面結構，兩級錐面間設有一臺階；卡瓦下座303外側上段為一級錐面結構，卡瓦上座301及卡瓦下座303的錐面結構分別與卡瓦302對應方向的懸掛槽305相配合，卡瓦302與卡瓦上座301及卡瓦下座303通過多個銷釘緊固，在卡瓦上座301及卡瓦下座303上設置有導向銷308，整體芯軸I上對應設置有導向槽，卡瓦上座301的上端延伸至封隔器上筒2內並通過一安全銷釘306與與封隔器上筒2固定，卡瓦上座301的頂部側壁上設置有C型環307。
[0020]如圖4所示，膠筒密封總成4包括套設在整體芯軸I上的膠筒背環401、膠筒支撐環402、兩上膠筒403及中膠筒404，中膠筒404位於兩上膠筒403之間，膠筒支撐環402及膠筒背環401依次設置在上膠筒403的外側，上膠筒403 —端與膠筒支撐環402形狀匹配，另一端面為內傾斜15°，中膠筒404兩端為外傾斜15°並與上膠筒403的傾角一致，膠筒支撐環402由紫銅壓制併線切割製成，對上膠筒403及中膠筒404膨脹起到緩衝作用。
[0021]如圖5所示，坐封活塞總成5包括套設在整體芯軸I上的活塞座501、活塞C型環502、活塞外筒503、內鎖棘齒筒504、內鎖棘齒外筒505及內鎖棘齒506，活塞座501上端外徑大於膠筒密封總成4外徑2mm，活塞座501內側設置有多道密封圈槽，活塞座501下端插接在活塞外筒503的頂部並與活塞外筒503螺紋連接，內鎖棘齒外筒505的上端插接在活塞外筒503的頂部並與活塞外筒503螺紋連接，活塞外筒503的下端設置有排氣孔509，內鎖棘齒筒504的一側位於活塞外筒503內，內鎖棘齒筒504上端內側及外側分別設置有錯開的兩道密封圈槽，內鎖棘齒筒504的底部與封隔器下筒6螺紋連接，內鎖棘齒外筒505與封隔器下筒6之間設置有棘齒座507，棘齒座507上設置有坐封銷釘508，坐封銷釘508的底部延伸至內鎖棘齒筒504上，內鎖棘齒506位於內鎖棘齒筒504與內鎖棘齒外筒505之間並與內鎖棘齒外筒505通過固定，內鎖棘齒筒504的外側設置有90°細螺紋，90°細螺紋的長度遠大於內鎖棘齒506的長度，內鎖棘齒外筒505的內側設置有鋸齒螺紋，內鎖棘齒506的內側設置有與內鎖棘齒筒504相一致的90°細螺紋，內鎖棘齒506的外側設置有與內鎖棘齒外筒505相反方向的鋸齒螺紋，活塞C型環502位於活塞座501及內鎖棘齒筒504之間，活塞C型環502為開口環，整體芯軸I上與活塞C型環502對應處設置有傳壓孔17，整體芯軸I在傳壓孔17的下部為一段外縮徑段。
[0022]優選的，封隔器下筒6與整體芯軸I之間設置有安全環18，安全環18與整體芯軸I螺紋卡接。
[0023]如圖6所示，整體芯軸I的底部螺紋連接有下變扣19，下變扣19內設置有堵塞閥，堵塞閥包括閥座20及閥堵21，閥堵21通過銷釘固定於閥座20中，閥座20的一端抵靠在整體芯軸I的底部，另一端抵靠在下變扣19的限位軸肩上，閥堵21的上端直徑比下端直徑小1mm，在下部壓力大於上部壓力時，閥堵21的上推力抵消在閥座20的臺階上，銷釘不受力；當上部壓力大於下部壓力時，閥堵21向下運動，剪斷銷釘，滑落到管柱最下端，坐封時無需投球，縮短了作業時間
本發明在具體使用時主要有以下工作狀態:
一、入井工作狀態
入井正常狀態，錨定密封插管插入回接筒7，棘齒筒11上的鋸齒和回接筒內孔的鋸齒扣完全嚙合，此時彈簧套筒9和回接筒7上端面分離。當入井管柱下行遇阻時，回接筒7不動，也就是棘齒筒11不動，插入密封芯軸8和彈簧套筒9下行，壓縮彈簧10，彈簧套筒9下端面和回接筒10上端面的棘齒12相嚙合，當插入密封芯軸8向右轉動時，整個封隔器向右轉動，實現管柱旋轉，同時旋轉過程中不會損壞封隔器。
[0024]二、封隔器座封
在上端管柱內打壓，壓力經過整體芯軸I的傳壓孔17向上推動活塞座501，活塞座501上行，擠壓膠筒背環401、膠筒支撐環402、上膠筒403、中膠筒404及卡瓦下座303，當卡瓦下座303上移時，撐開卡瓦302，卡瓦302咬合到套管上不動，管柱內壓力上升，活塞座501繼續上行，上膠筒403和中膠筒404產生徑向膨脹，密封油套環空，當活塞座501上行時，帶動活塞外筒503、內鎖棘齒外筒505、內鎖棘齒506和棘齒座507上行，剪斷坐封銷釘508，內鎖棘齒506在內鎖棘齒筒504中下段外側90°的細螺紋滑行，當打壓達到膠筒密封總成膨脹壓力時，活塞座501不再運動，釋放壓力後內鎖棘齒506與內鎖棘齒筒504中下段外側90°的細螺紋自動嚙合，位置被鎖定，膠筒密封總成永遠處於壓縮狀態，實現膠筒密封總成上下封隔目的。
[0025]三、封隔器解封
從管柱內下入切割工具，到整體芯軸I的外縮徑段，切割，使整體芯軸I在外縮徑處斷裂，上提管柱，整體芯軸I帶動卡瓦上座301上移，卡瓦302失去支撐，回縮，卡瓦上座301的凸耳掛在卡瓦302的懸掛槽305上，卡瓦302被迫收縮向上運動，實現卡瓦解卡目的。當上提管柱時，內鎖棘齒筒504和內鎖棘齒外筒505、內鎖棘齒506、棘齒座507和膠筒密封總成4之間的相對距離變大，各膠筒回彈，直徑變小，膠筒解封。當整體芯軸I沒有被割斷時，上提管柱，當上提整體芯軸I的力足夠大時，安全銷釘306剪斷，安全環18上的螺紋被拉脫，卡瓦上座301在C型環307的作用下上移，卡瓦302解卡；安全環18不能固定到整體芯軸I上時，活塞座501、活塞外筒503、內鎖棘齒筒504和內鎖棘齒外筒505、內鎖棘齒506、棘齒座507及封隔器下筒6整體下移，膠筒解封，故，利用老井的套管進行懸掛後，封隔器可以解封提出，對老井的套管不會造成損壞。
[0026]最後應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行調節，或者對其中部分技術特徵進行等同替換，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種旋轉液壓封隔器，主要包括整體芯軸及從上至下依次位於整體芯軸上的封隔器上筒、卡瓦總成、膠筒密封總成、坐封活塞總成及封隔器下筒，其特徵在於:還包括錨定密封插管及回接筒，所述回接筒固定連接在整體芯軸的頂端，所述錨定密封插管包括插入密封芯軸、彈簧套筒、彈簧及棘齒筒，所述彈簧套筒、棘齒筒及回接筒依次套接在插入密封芯軸上，所述彈簧的兩端分別抵靠在彈簧套筒及棘齒筒上，所述彈簧套筒的上部與插入密封芯軸固定連接，彈簧套筒的下端面上設置有棘齒，所述回接筒的上端面上設置有與彈簧套筒下端面相對應的棘齒，所述回接筒的頂部內側設置有鋸齒扣，回接筒內側的鋸齒扣與棘齒筒下端的鋸齒相配合。
2.根據權利要求1所述的一種旋轉液壓封隔器，其特徵在於:所述棘齒筒的下端回接筒與插入密封芯軸的配合處交替設置有多組密封隔環及密封環，所述插入密封芯軸的底端設置有密封管鞋。
3.根據權利要求1或2所述的一種旋轉液壓封隔器，其特徵在於:所述卡瓦總成包括套設在整體芯軸上的卡瓦上座、卡瓦、卡瓦下座；所述卡瓦整體為筒狀，卡瓦外側設有雙向倒齒，卡瓦內側兩端設有反向的懸掛槽；所述卡瓦上座外側為兩級錐面結構，兩級錐面間設有一臺階；所述卡瓦下座外側上段為一級錐面結構，所述卡瓦上座及卡瓦下座的錐面結構分別與卡瓦對應方向的懸掛槽相配合，所述卡瓦上座的上端延伸至封隔器上筒內並通過一安全銷釘與與封隔器上筒固定，所述卡瓦上座的頂部側壁上設置有C型環。
4.根據權利要求3所述的一種旋轉液壓封隔器，其特徵在於:所述膠筒密封總成包括套設在整體芯軸上的膠筒背環、膠筒支撐環、兩上膠筒及中膠筒，所述中膠筒位於兩上膠筒之間，膠筒支撐環及膠筒背環依次設置在上膠筒的外側。
5.根據權利要求4所述的一種旋轉液壓封隔器，其特徵在於:所述上膠筒一端與膠筒支撐環形狀匹配，另一端面為內傾斜15°，中膠筒兩端為外傾斜15°並與上膠筒的傾角一致，所述膠筒支撐環由紫銅壓制併線切割製成，對上膠筒及中膠筒膨脹起到緩衝作用。
6.根據權利要求1、2、4或5所述的一種旋轉液壓封隔器，其特徵在於:所述坐封活塞總成包括套設在整體芯軸上的活塞座、活塞C型環、活塞外筒、內鎖棘齒筒、內鎖棘齒外筒、內鎖棘齒，所述活塞座下端插接在活塞外筒的頂部並與活塞外筒固定連接，所述內鎖棘齒外筒的上端插接在活塞外筒的頂部並與活塞外筒固定連接，所述內鎖棘齒筒的一側位於活塞外筒內，內鎖棘齒筒的底部與封隔器下筒固定連接，所述內鎖棘齒外筒與封隔器下筒之間設置有棘齒座，所述棘齒座上插接設置有坐封銷釘，所述坐封銷釘的底部延伸至內鎖棘齒筒上，所述內鎖棘齒位於內鎖棘齒筒與內鎖棘齒外筒之間並與內鎖棘齒外筒固定，所述內鎖棘齒筒的外側設置有90°細螺紋，所述90°細螺紋的長度遠大於內鎖棘齒的長度，所述內鎖棘齒外筒的內側設置有鋸齒螺紋，所述內鎖棘齒的內側設置有與內鎖棘齒筒相一致的90°細螺紋，內鎖棘齒的外側設置有與內鎖棘齒外筒相反方向的鋸齒螺紋，所述活塞C型環位於活塞座及內鎖棘齒筒之間，所述整體芯軸上與活塞C型環對應處設置有傳壓孔。
7.根據權利要求6所述的一種旋轉液壓封隔器，其特徵在於:所述整體芯軸在傳壓孔的下部為一段外縮徑段。
8.據權利要求7述的一種旋轉液壓封隔器，其特徵在於:所述封隔器下筒與整體芯軸之間設置有安全環，所述安全環與整體芯軸螺紋卡接。
9.據權利要求1、2、4、5、7或8所述的一種旋轉液壓封隔器，其特徵在於:所述整體芯軸的底部螺紋連接有下變扣，所述下變扣內設置有堵塞閥，所述堵塞閥包括閥座及閥堵，所述閥堵通過銷釘固定於閥座中，所述閥座的一端抵靠在整體芯軸的底部，另一端抵靠在下變扣的限位軸肩上，所述閥堵的上端直徑小於下端直徑。
【文檔編號】E21B33/127GK104329046SQ201410565148
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】朱進府 申請人:新疆華油油氣工程有限公司