液壓封隔器的製造方法

2023-12-10 09:18:17

液壓封隔器的製造方法
【專利摘要】本實用新型是液壓封隔器，用於井下分層採油等。該工具包括丟手機構、膠筒密封機構、錨定機構、坐封機構等。所述錨定機構包括上錐體、下錐體、卡瓦、復位彈簧和卡瓦籠，其下錐體的T型套上端連接錐頭，壓縮套套在T型套外，壓縮套和T型套之間有相互配合的臺階，壓縮套可以沿T型套外側軸向滑動，在壓縮套和錐頭之間於T型套外周設漲緊彈簧；工具的上部是丟手機構，包括上接頭、丟手套、打撈筒、丟手活塞、球座、球等；封隔器坐封完成後可以通過投球來丟手，也可以正轉管柱實現丟手。由於在下錐體上設置了漲緊彈簧，使得錐頭因漲緊彈簧的推力而能可靠地漲緊卡瓦。同時，由於設計了丟手機構，解決了封隔器承受下部拉力不足的問題。
【專利說明】液壓封隔器【技術領域】
[0001]本發明涉及石油開採中使用的井下封隔器【技術領域】，特別是涉及一種具有液壓、機械雙壓縮作用的井下封隔器。
【背景技術】
[0002]在石油開採領域的完井、採油等作業中，經常使用井下封隔器來分隔油層、密封油套環空、懸掛井下管柱等。為了提高封隔器的密封效果，中國專利申請號CN201310333524，申請日2013.08.02，發明名稱「雙作用壓縮式封隔器及其使用方法」，公開了一種先液壓坐封壓縮膠筒，再通過管柱加壓壓縮膠筒的兩種壓縮膠筒方式的封隔器，這種封隔器的確可以提高封隔器的密封性能和有效期。但這種封隔器存在二個問題，一是當封隔器的下部壓力超過管柱的下壓載荷時，封隔器會因錨定不牢而上移；二是當封隔器下部連接的載荷大於封隔器的解封載荷時，封隔器會在坐封過程中自動解封。

【發明內容】

[0003]為解決上述技術問題，發明了液壓封隔器，該液壓封隔器具有可靠的錨定而能承受更高的下部壓力，設計了丟手機構而能懸掛更多的下部載荷。
[0004]本實用新型採用了如下的技術方案:
[0005]液壓封隔器，包括錨定機構，所述錨定機構包括上錐體、下錐體、卡瓦、復位彈簧和卡瓦籠；卡瓦籠由卡瓦套和通過螺紋連接的壓帽構成；上錐體和下錐體安裝在卡瓦籠內的兩端，卡瓦籠的內 臺階卡住上錐體與下錐體的外臺階，卡瓦位於上錐體與下錐體之間，並且，卡瓦的卡瓦牙從卡瓦籠的開孔處由內向外伸出，復位彈簧在徑向上位於卡瓦與卡瓦籠之間；下錐體包括錐頭、漲緊彈簧、T型套和壓縮套，T型套上端連接錐頭，壓縮套套在T型套外，壓縮套和T型套之間有相互配合的臺階，壓縮套可以沿T型套外側軸向滑動，在壓縮套和錐頭之間於T型套外周設漲緊彈簧。
[0006]所述的漲緊彈簧是圓柱螺旋壓縮彈簧或蝶形彈簧。
[0007]液壓封隔器的上部是丟手機構。
[0008]丟手機構優選實施例一，所述的丟手機構包括上接頭、丟手套、打撈筒、丟手活塞、球座、球、丟手剪釘和鎖定剪釘；打撈筒套在丟手套內，丟手套與外中心管相連，打撈筒與內中心管相連；上接頭套在丟手套內且通過丟手螺紋相連並通過鎖定剪釘固定；上接頭下部的丟手螺紋部位設軸向槽；丟手活塞安裝於丟手套和打撈筒所形成的環空內並密封該環空，用丟手剪釘把丟手活塞固定在打撈筒外側，且丟手活塞的外徑和上接頭的所述的丟手螺紋部位的內徑相配合；球安裝在球座的內臺階上並密封該內臺階；球座上端連接在上接頭內孔內，下端與打撈筒相密封；在球座的內臺階以上位置於側壁上設丟手傳壓孔，在丟手活塞以下位置於打撈筒的側壁上設回液孔。
[0009]丟手機構優選實施例二，所述的丟手機構包括上接頭、丟手套、打撈筒和鎖定剪釘；打撈筒套在丟手套內，丟手套與外中心管相連，打撈筒與內中心管相連；上接頭和丟手套通過丟手螺紋相連且通過鎖定剪釘固定；打撈筒的外徑和上接頭的所述的丟手螺紋部位的內徑相配合。
[0010]所述的丟手螺紋是左旋螺紋，其牙型是三角形或梯形，其牙型角為60°?120°。丟手螺紋的優選牙型角為90°。
[0011]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是，當封隔器受到上部管柱的下壓載荷時，雖然坐封機構仍有下拉下錐體的力，由於在下錐體上設置了漲緊彈簧，使得錐頭因漲緊彈簧的推力而仍能可靠地漲緊卡瓦。另一方面，由於設計了丟手機構，封隔器所承受的上下兩端的拉力在外中心管上，封隔器的內中心管及解封剪釘不承受下部載荷的拉力，解決了封隔器承受下部拉力不足的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]前面簡單地描述了本發明，接下來參考描述本發明的以下具體實施例的圖紙進一步、詳細地敘述本發明。這些圖紙只描述了該發明的一些典型的實施例，因此不能認為是限制本發明的範圍。在這些圖紙中:
[0013]圖1是液壓封隔器優選實施例一的半剖結構示意圖。
[0014]圖2是圖1中H部的局部放大圖。
[0015]圖3是上接頭的半剖結構示意圖。
[0016]圖4是丟手螺紋的梯形牙型示意圖。
[0017]圖5是丟手螺紋的三角形牙型示意圖。
[0018]圖6是液壓封隔器優選實施例二的半剖結構示意圖。
【具體實施方式】
[0019]在本實用新型的液壓封隔器的各部件間，如各圖中所示，需要密封的部位都設有密封圈，如圖1中的密封圈39，在下面的實施例中不再說明密封圈，而只參見圖示。
[0020]見圖1液壓封隔器優選實施例一的半剖結構示意圖和圖2所示，液壓封隔器包括丟手機構100、膠筒密封機構200、錨定機構300、坐封機構400、內中心管14、外中心管17和解封剪釘32。
[0021]內中心管14和外中心管17套在一起並通過解封剪釘32固定，內中心管14和外中心管17上端連接丟手機構100。外中心管17外部上端安裝膠筒密封機構200，中部安裝錨定機構300,下端安裝坐封機構400。
[0022]丟手機構100包括上接頭1、鎖定到釘2、球3、球座5、打榜筒6、丟手活塞8、丟手剪釘9和丟手套11。打撈筒6套在丟手套11內，丟手套11與外中心管17相連，打撈筒6與內中心管14相連；上接頭I套在丟手套11內且通過丟手螺紋7相連並通過鎖定剪釘2固定；丟手活塞8安裝於丟手套11和打撈筒6所形成的環空內並密封該環空，用丟手剪釘9把丟手活塞8固定在打撈筒6外側，且丟手活塞8的外徑和上接頭I的所述的丟手螺紋7部位的內徑相配合；球3安裝在球座5的內臺階上並密封該內臺階；球座5上端連接在上接頭I內孔內，下端與打撈筒6相密封；在球座5的內臺階以上位置於側壁上設丟手傳壓孔4，在丟手活塞8以下位置於打撈筒6的側壁上設回液孔10。
[0023]軸向上，在外中心管17和打撈筒6之間於丟手套11內側設懸掛臺階12，相應地在內中心管14上部外周設定位臺階13，懸掛臺階12的內徑小於定位臺階13的外徑，在內中心管14上行時，懸掛臺階12可以掛在定位臺階13上。
[0024]膠筒15和端環16共同構成了膠筒密封機構200，膠筒密封機構200套在外中心管17的上端的支撐臺階40以上位置。膠筒密封機構有多種結構形式，常見的有一個膠筒、二個膠筒組合、三個膠筒組合。單膠筒或多膠筒組合的兩端有擋環，一般擋環可能會與封隔器的相鄰鋼體部件融合在一起，就如同圖1中膠筒15的兩端，丟手套11與端環16都起到了擋環的作用。多膠筒組合的，每個膠筒之間可以有或沒有擋環。擋環的結構其半剖斷面不局限於方形，如也可以是碗形。
[0025]錨定機構300套在外中心管17外，錨定機構300包括上錐體19、下錐體301、卡瓦38、復位彈簧20和卡瓦籠；卡瓦籠由卡瓦套18和通過螺紋連接的壓帽23構成；上錐體19和下錐體301安裝在卡瓦籠內的兩端,卡瓦籠的內臺階卡住上錐體19與下錐體301的外臺階，卡瓦38位於上錐體19與下錐體301之間，並且，卡瓦38的卡瓦牙從卡瓦籠的開孔處由內向外伸出，復位彈簧20在徑向上位於卡瓦38與卡瓦籠之間；下錐體301包括錐頭21、漲緊彈簧22、T型套24和壓縮套25，T型套24上端連接錐頭21，壓縮套25套在T型套24外，壓縮套25和T型套24之間有相互配合的臺階，壓縮套25可以沿T型套24外側軸向滑動，在壓縮套25和錐頭21之間於T型套24外周設漲緊彈簧22。錨定機構300上端連接膠筒密封機構200是通過上錐體19與端環16相連，錨定機構300下端連接坐封機構400是通過壓縮套25與缸套31相連。
[0026]坐封機構400包括坐封活塞26、坐封剪釘27、鎖塊壓帽28、鎖塊29、下接頭30、缸套31、鎖環34和鎖環壓帽35。坐封活塞26、下接頭30、缸套31、外中心管17和內中心管14共同構成液缸，坐封活塞26套在缸套31和外中心管17所形成的環空內並形成密封，內中心管14下端比外中心管17下端長，下接頭30內孔是階梯孔，其大直徑孔部分與外中心管17配合，其小直徑孔部分與內中心管14配合併形成密封。在外中心管17下部於解封剪釘32以上位置設鎖塊孔，鎖塊孔內安裝鎖塊29，鎖塊29在徑向上向外突出外中心管17 ;下接頭30上端連接鎖塊壓帽28，在連接處形成環狀凹槽，該環狀凹槽與鎖塊29的突出部分相配合使下接頭30卡住並固定在外中心管17上。鎖環壓帽28上端與坐封活塞26通過坐封剪釘27相固定。在密封圈39以下、鎖塊29以上位置，於外中心管17側壁上設外坐封孔37，於內中心管14側壁上設內坐封孔36。在鎖塊29以下位置於內中心管14外壁上設鎖塊釋放槽41。在下接頭30外周設鎖緊螺紋33，相應地設鎖環34與鎖緊螺紋33相配合，鎖環34用鎖環壓帽35安裝在缸套31下端。
[0027]圖3是圖1中上接頭I的結構圖，其下部的丟手螺紋7部位設軸向槽，使丟手螺紋7部位呈分瓣狀，在受到徑向外壓力的時候能夠徑向收縮。這樣，當丟手活塞8下行讓出丟手螺紋7部位後，上提上接頭I，丟手螺紋7可以脫開實現丟手。
[0028]圖4是丟手螺紋梯形牙型示意圖。該圖是圖3中丟手螺紋G部位的牙型放大圖，其牙型是梯形，梯形螺紋牙型角α為60°?120°，最優牙型角為90°。同樣，圖5是丟手螺紋的三角形牙型示意圖，該圖是圖3中丟手螺紋G部位的牙型放大圖，其牙型是三角形，三角形螺紋的牙型角α為60°?120°，最優牙型角為90°。
[0029]坐封時，向封隔器內打液壓，液體通過內坐封孔36和外坐封孔37進入液缸，坐封活塞26拉斷坐封剪釘27後上行至壓縮套25下端，然後推動缸套31和壓縮套25 —同上行，先壓縮漲緊彈簧22，再通過漲緊彈簧22壓縮膠筒15並錨定卡瓦38，缸套帶動鎖環34沿鎖緊螺紋33上行，當卸去液壓力時，缸套的位移被鎖環34鎖定，從而保持膠筒15的壓縮狀態和錨定機構在套管上的錨定力。當液壓坐封力達到設計值後，在保持或不完全卸去液壓力的狀態下，通過送入管柱下壓上接頭1，下壓力通過丟手套11和外中心管17傳遞給膠筒15，膠筒15下端被錨定機構300所支撐，在液壓坐封力的基礎上再次壓縮膠筒15，外中心管17與內中心管14、下接頭30、鎖塊29、鎖塊壓帽28和解封剪釘32 —起下行，這一下行位移再次被鎖環34所鎖緊。當坐封的液壓力卸去後，漲緊彈簧22能夠補償鎖環34的後退距，從而使本發明的液壓封隔器更大地承受下壓力。
[0030]安裝時，液壓封隔器連接在油管或鑽杆下端，通常，液壓封隔器以下連接壓力控制器。壓力控制器可以是節流器或球座等，壓力控制器也可以與其它井下工具整合在一起，用於使液壓封隔器的內外可形成壓差。這是必須的安裝管柱組合，在實際應用中可根據生產需要進行組合管柱。
[0031]本發明的優選實施例一液壓封隔器的安裝步驟是:
[0032]a、用油管或鑽杆把液壓封隔器送入井下設計位置，其必須的管柱組合是:油管或鑽杆+液壓封隔器[不含球(3)]+壓力控制器；
[0033]b、提高管柱內液壓力達到液壓封隔器坐封力的設計值；
[0034]C、保持或降低管柱內的液壓力，但應保證管柱內的液壓力大於油套環空內的液壓力；
[0035]d、從井口下放送入管柱給液壓封隔器加載機械力50kN?250kN ；
[0036]e、卸去管柱內的液壓力。
[0037]f、從油管或鑽杆內投球(3)，並使球(3)落在球座(5)上；
[0038]g、提高管柱內液壓力達到丟手剪釘(9)的設計值；
[0039]h、上提油管或鑽杆帶出上接頭(I)、球(3)和球座(5)，完成丟手；
[0040]或者，用以下步驟替代步驟f?h:
[0041]1、上提油管或鑽杆到原懸垂，右旋管柱使丟手螺紋(7)旋出；
[0042]j、上提油管或鑽杆帶出上接頭(I)和球座(5 )，完成丟手。
[0043]見圖6液壓封隔器優選實施例二的半剖結構示意圖。優選實施例二與優選實施例一的不同之處僅在於丟手機構100。所述的丟手機構100包括上接頭1、丟手套11、打撈筒6和鎖定剪釘2 ;打撈筒6套在丟手套11內，丟手套11與外中心管17相連，打撈筒6與內中心管14相連；上接頭I和丟手套11通過丟手螺紋7相連且通過鎖定剪釘2固定；打撈筒6的外徑和上接頭I的所述的丟手螺紋7部位的內徑相配合。
[0044]優選實施例二液壓封隔器的安裝方法，包括以下步驟:
[0045]a、用油管或鑽杆把液壓封隔器送入井下設計位置，其必須的管柱組合是:油管或鑽杆+液壓封隔器；
[0046]b、提高管柱內液壓力達到液壓封隔器坐封力的設計值；
[0047]C、保持或降低管柱內的液壓力，但應保證管柱內的液壓力大於油套環空內的液壓力；
[0048]d、從井口下放送入管柱給液壓封隔器加載機械力50kN?250kN ；
[0049]e、卸去管柱內的液壓力。[0050]f、上提油管或鑽杆到原懸垂，右旋管柱使丟手螺紋(7)旋出；
[0051]g、上提油管或鑽杆帶出上接頭(1)，完成丟手。
[0052]在上述優選實施例一和優選實施例二的液壓封隔器的安裝步驟中，所述的加載機械力對於不同尺寸的封隔器是不同的，一般規律是越大尺寸的封隔器所需要的加載機械力越大，可從50kN?250kN不等，當然，更大或更小的封隔器所需的加載機械力也可以突破這一範圍。對於應用於139.7_ (51// )套管的封隔器的加載機械力可為70kN?120kN;對於應用於177.8mm (7〃 )套管的封隔器的加載機械力可為80kN?150kN。
[0053]本文所述的實施例僅僅為典型實施例，但不僅限於這些實施例，本領域的技術人員可以在不偏離本發明的精神和啟示下做出修改。本文所公開的方案可能存在很多變更、組合和修改，且都在本發明的範圍內，因此，保護範圍不僅限於上文的說明，而是根據權利要求來定義，保護範圍包括權利要求的標的的所有等價物。
【權利要求】
1.液壓封隔器，包括錨定機構(300)，所述錨定機構(300)包括上錐體(19)、下錐體(301)、卡瓦(38)、復位彈簧(20)和卡瓦籠；卡瓦籠由卡瓦套(18)和通過螺紋連接的壓帽(23)構成；上錐體(19)和下錐體(301)安裝在卡瓦籠內的兩端，卡瓦籠的內臺階卡住上錐體(19)與下錐體(301)的外臺階，卡瓦(38)位於上錐體(19)與下錐體(301)之間，並且，卡瓦(38)的卡瓦牙從卡瓦籠的開孔處由內向外伸出，復位彈簧(20)在徑向上位於卡瓦(38)與卡瓦籠之間，其特徵在於，下錐體(301)包括錐頭(21)、漲緊彈簧(22)、T型套(24)和壓縮套(25)，T型套(24)上端連接錐頭(21)，壓縮套(25)套在T型套(24)外，壓縮套(25)和T型套(24)之間有相互配合的臺階，壓縮套(25)可以沿T型套(24)外側軸向滑動，在壓縮套(25)和錐頭(21)之間於T型套(24)外周設漲緊彈簧(22)。
2.根據權利要求1所述的液壓封隔器，其特徵在於，所述的漲緊彈簧(22)是圓柱螺旋壓縮彈簧或蝶形彈簧。
3.根據權利要求1所述的液壓封隔器，其特徵在於，液壓封隔器的上部是丟手機構(100)。
4.根據權利要求3所述的液壓封隔器，其特徵在於，所述的丟手機構(100)包括上接頭(I)、丟手套(11)、打撈筒(6)、丟手活塞(8)、球座(5)、球(3)、丟手剪釘(9)和鎖定剪釘(2);打撈筒(6 )套在丟手套(11)內，丟手套(11)與外中心管(17 )相連，打撈筒(6 )與內中心管(14 )相連；上接頭(I)套在丟手套(11)內且通過丟手螺紋(7 )相連並通過鎖定剪釘(2 )固定；上接頭(I)下部的丟手螺紋(7)部位設軸向槽；丟手活塞(8)安裝於丟手套(11)和打撈筒(6 )所形成的環空內並密封該環空，用丟手剪釘(9 )把丟手活塞(8 )固定在打撈筒(6 )外偵牝且丟手活塞(8)的外徑和上接頭(I)的所述的丟手螺紋(7)部位的內徑相配合；球(3)安裝在球座(5 )的內臺階上並密封該內臺階；球座(5 )上端連接在上接頭(I)內孔內，下端與打撈筒(6)相密封；在球座(5)的內臺階以上位置於側壁上設丟手傳壓孔(4)，在丟手活塞(8)以下位置於打撈筒(6)的側壁上設回液孔(10)。
5.根據權利要求3所述的液壓封隔器，其特徵在於，所述的丟手機構(100)包括上接頭(I)、丟手套(11)、打撈筒(6 )和鎖定剪釘(2 );打撈筒(6 )套在丟手套(11)內，丟手套(11)與外中心管(17)相連，打撈筒(6)與內中心管(14)相連；上接頭(I)和丟手套(11)通過丟手螺紋(7)相連且通過鎖定剪釘(2)固定；打撈筒(6)的外徑和上接頭(I)的所述的丟手螺紋(7)部位的內徑相配合。
6.根據權利要求4或5所述的液壓封隔器，其特徵在於，所述的丟手螺紋(7)是左旋螺紋，其牙型是三角形或梯形，其牙型角為60°?120°。
7.根據權利要求6所述的液壓封隔器，其特徵在於，所述的丟手螺紋(7)的牙型角為90。。
【文檔編號】E21B23/06GK203702075SQ201420018250
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月13日 優先權日:2014年1月13日
【發明者】王世傑, 張瑞霞, 劉建新, 王衛明, 魏偉, 韓博, 楊潔 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司採油工藝研究院