【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于油气井井下作业领域，具体涉及一种地下储库用永久式封隔装置及坐封方法。
技术介绍
1、液压式永久封隔装置是一种应用于石油、天然气井的完井工具，广泛用于井筒和油管环空封隔。地下储库是将天然气田采出的天然气重新注入地下构造中(含天然或人工构造),而形成的一种人工气田或气藏,需要时重新采出。相较石油、天然气井只需具备采出功能，地下储库需要同时具备注气和采气功能，因此对注采气完井管柱提出了更高的要求：1注入、采出产量波动大，完井管柱需要抵抗注采交变应力；2地下储库注采气井的使用寿命要求更高，一般需要大于30年；3地下储库注采气井安全性能要求更高，要求能实现井下紧急关井。而液压式永久封隔装置也是地下储库注采完井管柱中必备的核心工具，目前都是借用石油、天然气井用的永久式封隔装置，经过多轮注采后，很多地下储库井都出现了环空带压、甚至油套串通的情况，造成地下储库井的安全运行存在很大的安全风险。
2、目前应用的永久式封隔装置，其结构多为上卡瓦承受对封隔装置的上顶力，下卡瓦承受对封隔装置的下压力；由于注入和采出的交替变化，完井管柱受到很大的注采交变应力，该交变应力作用在永久式封隔装置上。当封隔受向上的注采交变应力时，通过下卡瓦、胶筒将力传递给上卡瓦，上卡瓦锁定在套管上，抵抗向上的注采交变应力；当封隔受向下的注采交变应力时，通过上卡瓦、胶筒将力传递给下卡瓦，下卡瓦锁定在套管上，抵抗向下的注采交变应力；所以在封隔装置承受向上和向下的注采交变应力时，都需要挤压胶筒，从而使胶筒过度压缩，造成胶筒损坏，从而出现环空带压，甚至油套串通。
技术实现思路
1、为了克服现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种地下储库用永久式封隔装置及坐封方法，用于目前存在的技术问题。
2、所述装置包括：套管及设置在其内部的上锚定组件、胶筒组件、液压坐封组件、下锚定组件和中心管，
3、其中，所述上锚定组件设置在中心管的上部，用于承受施加给所述中心管的向下的注采交变应力；
4、所述胶筒组件设置在所述上锚定组件和液压坐封组件之间，用于密封所述中心管和套管之间的环形空间；
5、所述液压坐封组件设置在所述胶筒组件和下锚定组件之间，用于在坐封过程中，维持所述胶筒组件的密封性；
6、所述下锚定组件设置在所述中心管的下部，用于承受施加给所述中心管的向上的注采交变应力。
7、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述上锚定组件包括上接头和上卡瓦,所述上接头设置有上斜锥面,所述上卡瓦包括上卡瓦斜面,所述上卡瓦斜面与所述上斜锥面贴合设置,且所述上卡瓦能够沿所述上斜锥面向上伸出。
8、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述上卡瓦相对于所述上卡瓦斜面的外侧设置有锯齿状卡瓦牙，所述卡瓦牙的齿前角大于45°小于90°，齿后角小于45°。
9、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述胶筒组件包括衬套、衬管、胶筒和推环，所述衬套上部设置上卡瓦支撑，下部设置有所述衬管，所述上卡瓦的尾部设置在所述上卡瓦支撑中，所述衬套的内壁设置有密封圈槽，所述密封圈槽内设置有密封圈，所述胶筒和推环依次嵌套在所述衬管上，且所述推环和衬套固定连接。
10、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述液压坐封组件包括活塞套、活塞、活塞盖、锁环、剪切销固定盖，其中，所述活塞套固定在所述中心管上，所述剪切销固定盖、活塞盖和活塞套通过螺纹连接，所述活塞设置在所述剪切销固定盖、活塞盖、活塞套和中心管形成的环形空间中；所述锁环设置在所述活塞盖和所述活塞形成的环形空间中，所述活塞和剪切销固定盖固定连接，所述推环和活塞通过螺纹连接。
11、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述活塞上设置有环形槽，所述衬管的下端伸入所述环形槽中，所述衬管下端和环形槽形成一个活动距离，该活动距离作为胶筒坐封的压缩距。
12、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述下锚定组件包括下接头和下卡瓦,所述下接头设置有下斜锥面,所述下卡瓦包括下卡瓦斜面,所述下卡瓦斜面与所述下斜锥面贴合设置,且所述下卡瓦能够沿所述下斜锥面向下伸出，所述活塞套的下部与所述下卡瓦的支撑部相连接。
13、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述下卡瓦相对于所述下卡瓦斜面的外侧设置有锯齿状卡瓦牙，所述卡瓦牙的齿前角大于45°小于90°，齿后角小于45°。
14、本专利技术还提供了一种地下储库用液压永久式封隔装置的坐封方法，所述方法包括：装置的中心管注满高压液体时，活塞相对活塞套伸出，所述液体推动装置中的活塞、推环、胶筒和衬套、上卡瓦向上运动，上卡瓦沿斜面向上运动，锚定在所述套管的内壁上；同时活塞套向下运动，推动下卡瓦沿斜面向下运动，下卡瓦锚定在所述套管的内壁上；活塞继续伸长，压缩胶筒，使其贴合在所述套管的内壁，密封中心管和套管之间的环形空间，锁环锁定活塞和活塞套，此时所述装置完全坐封。
15、如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述胶筒的坐封状态通过控制所述装置的衬管下端和环形槽之间的活动距离来实现。
16、本专利技术的有益效果
17、与现有技术相比，本专利技术有如下有益效果：
18、本专利技术的地下储库用永久式封隔装置，所述装置包括：套管及设置在其内部的上锚定组件、胶筒组件、液压坐封组件、下锚定组件和中心管，其中，所述上锚定组件设置在中心管的上部，用于承受施加给所述中心管的向下的注采交变应力；所述胶筒组件设置在所述上锚定组件和液压坐封组件之间，用于密封所述中心管和套管之间的环形空间；所述液压坐封组件设置在所述胶筒组件和下锚定组件之间，用于在坐封过程中，维持所述胶筒组件的密封性；所述下锚定组件设置在所述中心管的下部，用于承受施加给所述中心管的向上的注采交变应力。本专利技术通过将上卡瓦设置为承受向下的注采交变应力，下卡瓦设置为承受向上的注采交变应力，上下卡瓦锚定后，保护胶筒不承受注采交变应力；同时通过设置坐封距，避免胶筒过度压缩，保护胶筒使其维持最佳密封性能，延长封隔装置使用寿命。
19、本专利技术具有如下有益效果：
20、(1)在本专利技术中，针对地下储库井频繁注采的特点，通过上卡瓦承受向下的注采交变应力，下卡瓦承受向上的注采交变应力，上下卡瓦锚定后，胶筒不承受注采交变应力，从而可更好的保护胶筒，避免因为注采交变应力损坏胶筒。
21、(2)在本专利技术中，在坐封过程中，通过控制胶筒坐封距，使胶筒维持在最佳密封状态，避免胶筒过度压缩，影响胶筒的密封性能。
22、(3)在本专利技术中，针对地下储库井频繁注采的特点，采用上下锚定结构，更好的保护胶筒，减少井下管柱振动对胶筒密封性能的影响。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种地下储库用永久式封隔装置，其特征在于，所述装置包括：套管及设置在其内部的上锚定组件、胶筒组件、液压坐封组件、下锚定组件和中心管，
2.根据权利要求1所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述上锚定组件包括上接头和上卡瓦,所述上接头设置有上斜锥面,所述上卡瓦包括上卡瓦斜面,所述上卡瓦斜面与所述上斜锥面贴合设置,且所述上卡瓦能够沿所述上斜锥面向上伸出。
3.根据权利要求2所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述上卡瓦相对于所述上卡瓦斜面的外侧设置有锯齿状卡瓦牙，所述卡瓦牙的齿前角大于45°小于90°，齿后角小于45°。
4.根据权利要求2或3所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述胶筒组件包括衬套、衬管、胶筒和推环，所述衬套上部设置上卡瓦支撑，下部设置有所述衬管，所述上卡瓦的尾部设置在所述上卡瓦支撑中，所述衬套的内壁设置有密封圈槽，所述密封圈槽内设置有密封圈，所述胶筒和推环依次嵌套在所述衬管上，且所述推环和衬套固定连接。
5.根据权利要求4所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述活塞上设置有环形槽，所述衬管的下端伸入所述环形槽中，所述衬管下端和环形槽形成一个活动距离，该活动距离作为胶筒坐封的压缩距。
7.根据权利要求6所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述下锚定组件包括下接头和下卡瓦,所述下接头设置有下斜锥面,所述下卡瓦包括下卡瓦斜面,所述下卡瓦斜面与所述下斜锥面贴合设置,且所述下卡瓦能够沿所述下斜锥面向下伸出，所述活塞套的下部与所述下卡瓦的支撑部相连接。
8.根据权利要求7所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述下卡瓦相对于所述下卡瓦斜面的外侧设置有锯齿状卡瓦牙，所述卡瓦牙的齿前角大于45°小于90°，齿后角小于45°。
9.一种权利要求1-8任一项所述的地下储库用永久式封隔装置的坐封方法，其特征在于，所述方法包括：装置的中心管注满高压液体时，活塞相对活塞套伸出，所述液体推动装置中的活塞、推环、胶筒和衬套、上卡瓦向上运动，上卡瓦沿斜面向上运动，锚定在所述套管的内壁上；同时活塞套向下运动，推动下卡瓦沿斜面向下运动，下卡瓦锚定在所述套管的内壁上；活塞继续伸长，压缩胶筒，使其贴合在所述套管的内壁，密封中心管和套管之间的环形空间，锁环锁定活塞和活塞套，此时所述装置完全坐封。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述胶筒的坐封状态通过控制所述装置的衬管下端和环形槽之间的活动距离来实现。
...【技术特征摘要】
1.一种地下储库用永久式封隔装置，其特征在于，所述装置包括：套管及设置在其内部的上锚定组件、胶筒组件、液压坐封组件、下锚定组件和中心管，
2.根据权利要求1所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述上锚定组件包括上接头和上卡瓦,所述上接头设置有上斜锥面,所述上卡瓦包括上卡瓦斜面,所述上卡瓦斜面与所述上斜锥面贴合设置,且所述上卡瓦能够沿所述上斜锥面向上伸出。
3.根据权利要求2所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述上卡瓦相对于所述上卡瓦斜面的外侧设置有锯齿状卡瓦牙，所述卡瓦牙的齿前角大于45°小于90°，齿后角小于45°。
4.根据权利要求2或3所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述胶筒组件包括衬套、衬管、胶筒和推环，所述衬套上部设置上卡瓦支撑，下部设置有所述衬管，所述上卡瓦的尾部设置在所述上卡瓦支撑中，所述衬套的内壁设置有密封圈槽，所述密封圈槽内设置有密封圈，所述胶筒和推环依次嵌套在所述衬管上，且所述推环和衬套固定连接。
5.根据权利要求4所述的地下储库用永久式永久式封隔装置，其特征在于，所述液压坐封组件包括活塞套、活塞、活塞盖、锁环、剪切销固定盖，其中，所述活塞套固定在所述中心管上，所述剪切销固定盖、活塞盖和活塞套通过螺纹连接，所述活塞设置在所述剪切销固定盖、活塞盖、活塞套和中心管形成的环形空间中；所述锁环设置在所述活塞盖和所述活塞形成的环形空间中，所述活塞和剪切销固定盖固定连接，所述推环和活塞...
【专利技术属性】
技术研发人员：纪文栋，万继方，李景翠，张策，牟今容，虞海兵，彭威，
申请(专利权)人：中能建数字科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。