双作用压缩式封隔器制造技术

本实用新型专利技术涉及的是具有双压缩作用的井下封隔器。封隔器中心管外套有外管，中心管上端的外台阶与外管上端的内台阶相对应，胶筒密封机构套在外管上端，锚定机构套在外管中部且位于胶筒密封机构以下，液压机构套在外管下端且与锚定机构相连；外管下部周向布设方孔，方孔内装有锁块，锁块径向突出嵌入液压机构的内凹槽里；在锁块的下方且在中心管的外周开设周向凹槽，在周向凹槽以下用剪钉把中心管与外管轴向上连在一起。在液压机构坐封动作完成后，可以利用送入管柱下压的机械力来压缩胶筒，并通过锁环来把管柱对胶筒的压缩变形锁紧，这样就能更好地提高封隔器胶筒与套管间的接触应力，从而提高封隔器的密封能力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
双作用压缩式封隔器
本技术涉及石油开采中使用的井下封隔器
，特别是涉及一种具有液压、机械双压缩作用的井下封隔器。
技术介绍
在石油开采领域的完井、采油等作业中，经常使用井下封隔器来分隔油层、密封油套环空、悬挂井下管柱等。按照封隔器的分类，有一种是压缩式的，如Y441、Y445、Y341等，其中的“Y”即是指封隔器上所使用的密封胶筒是压缩式胶筒；其中的第二位数字“4”是指封隔器胶筒的压缩方式是采用液压坐封封隔器，这是一种常用的封隔器的坐封方式。室内研究与实验表明，压缩式封隔器的胶筒在封隔器坐封后，胶筒的径向与所密封套管的接触应力在轴向上是不均匀的，在靠近坐封液缸的一端接触应力较大，在远离坐封液缸的一端接触应力较小，这方面的研究可参考:刘天良，施纪泽.封隔器胶筒对套管接触应力模拟试验研究.石油机械，2001，29 (2):10?11。常规设计的液压式封隔器，如Υ441型，参考谷开昭，张富仁，古光明等，Υ441Β型双向锚定封隔器结构分析.石油机械，1997,25 (6):1?3，一方面封隔器只能靠液压力坐封，坐封力受到限制，不能大幅度提高坐封力，另一方面，封隔器坐封后，随着时间的推移和受密封压力的影响,胶筒与套管间的接触应力会逐渐在轴向上变得均匀起来,接触应力也会变小，封隔器的密封能力也随着显著降低。
技术实现思路
为提高液压坐封的压缩式封隔器的密封能力，专利技术了液压坐封加送入管柱加压坐封双作用压缩式封隔器。本技术采用了如下的技术方案:双作用压缩式封隔器，包括中心管、外管、胶筒密封机构、锚定机构、液压机构。中心管外套有外管，中心管上端的外台阶与外管上端的内台阶相对应，胶筒密封机构套在外管上端，锚定机构套在外管中部且位于胶筒密封机构以下，液压机构套在外管下端且与锚定机构相连；外管下部周向布设方孔，方孔内装有锁块，锁块径向突出嵌入液压机构的内凹槽里；在锁块的下方且在中心管的外周开设周向凹槽，在周向凹槽以下用剪钉把中心管与外管轴向上连在一起。双作用压缩式封隔器的使用步骤是:a、用油管或钻杆把双作用压缩式封隔器送入井下设计位置，其必须的管柱组合是:油管或钻杆+双作用压缩式封隔器+压力控制器；b、提高管柱内液压力达到双作用压缩式封隔器坐封力的设计值；C、保持或降低管柱内的液压力，但应保证管柱内的液压力大于油套环空内的液压力；d、从井口下放送入管柱给双作用压缩式封隔器加载机械力；e、卸去管柱内的液压力双作用压缩式封隔器也可以这样安装:a、用油管或钻杆把双作用压缩式封隔器送入井下设计位置，其必须的管柱组合是:油管或钻杆+双作用压缩式封隔器+压力控制器；b、提高管柱内液压力达到双作用压缩式封隔器坐封力的设计值；C、卸去管柱内的液压力；d、从井口下放送入管柱给双作用压缩式封隔器加载机械力并安装井口 ；e、再次提高管柱内的液压力，然后卸去管柱内的液压力。与现有技术相比，本技术的有益效果是，外管外从上至下依次安装了胶筒密封机构、锚定机构和液压机构，在液压机构坐封动作完成后，可以利用送入管柱下压的机械力来压缩胶筒，并通过锁环来把管柱对胶筒的压缩变形锁紧，这样就能更好地提高封隔器胶筒与套管间的接触应力，从而提高封隔器的密封能力。【附图说明】图1是双作用压缩式封隔器的半剖结构示意图。图2是双作用压缩式封隔器的安装管柱结构示意图。【具体实施方式】为方便叙述，双作用压缩式封隔器在以下部分称为封隔器。见图1所示:上接头I上端有螺纹用于连接其它工具或管柱，下端与中心管2相连。中心管2上端于上接头I以下设有外台阶32。外管3套在中心管2的外面。外管3上端有内台阶31，内台阶31与外台阶32相对应，解封封隔器时中心管2上提，外台阶32挂住内台阶31。胶筒4和挡环5共同构成了胶筒密封机构。胶筒密封机构有多种结构形式，常见的有一个胶筒、二个胶筒组合、三个胶筒组合。单胶筒或多胶筒组合的两端有挡环，一般挡环可能会与封隔器的相邻钢体部件融合在一起，就如同图1中胶筒4的上端，外管3与胶筒4相邻的大头直径与挡环5相同，起到了挡环5的作用。多胶筒组合的，每个胶筒之间可以有或没有挡环。挡环的结构其半剖断面不局限于方形。胶筒密封机构套在外管3的上端的大头以下位置。锚定机构套在外管3中部且位于胶筒密封机构以下。锚定机构包括上锥体6、下锥体10、卡瓦8、弹簧9和卡瓦笼。卡瓦套7下端与锥体压帽11相连构成卡瓦笼。上锥体6和下锥体10安装在卡瓦笼内的上下两端，卡瓦笼的内台阶卡住上锥体6与下锥体10的外台阶，卡瓦8位于上锥体6与下锥体10之间。多个卡瓦8沿外管3周向分布。卡瓦8的径向外表面设有卡瓦牙33，卡瓦牙33从卡瓦笼的开孔处由内向外伸出，弹簧9在径向上位于卡瓦8与卡瓦笼之间。液缸环12与液缸套13构成液缸。液压机构包括液缸、活塞16、锁环18和锁环压帽19 ;活塞16安装在液缸内，液缸与活塞16与外管3共同形成液压腔34 ;与液压腔34相对的位置于外管3上设外管孔36，于中心管2上设中心管孔35与液压腔34相通；活塞16外周于密封填料槽以下设有锁紧螺纹38，锁环18安装于锁紧螺纹38外周并且位于锁环压帽19的凹槽内，锁环压帽19与液缸套13相连。液压机构套在外管3下端且与锚定机构相连。在另外的设计中，液缸环12可以和下锥体10合为一体。活塞16上端内孔设有内凹槽，锁块压帽14与活塞16相连共同形成内凹槽。外管3下部周向布设方孔，方孔内装有锁块15，锁块15径向突出嵌入内凹槽里；在锁块15的下方且在中心管2的外周开设周向凹槽37，在周向凹槽37以下用剪钉17把中心管2与外管3轴向上连在一起。中心管2下端比外管3下端长，活塞16内孔是阶梯孔，其大直径孔部分与外管3配合，其小直径孔部分与中心管2配合。活塞下端有连接螺纹，用于连接其它工具或管柱。为保证封隔器内的液压力不漏，于封隔器各密封处设有密封填料槽，内设密封填料。坐封时，向封隔器中心管2内打液压，液体通过中心管孔35和外管孔36进入液压腔34，推动液缸上行压缩胶筒4并锚定卡瓦8，液缸带动锁环18沿锁紧螺纹38上行，当卸去液压力时，液缸的位移被锁环18锁定，从而保持胶筒4的压缩状态和锚定机构在套管上的锚定力。当液压坐封力达到设计值后，在保持或不完全卸去液压力的状态下，通过送入管柱下压上接头I，下压力通过外管3传递给胶筒4，胶筒4下端被锚定机构所支撑，外管3在液压坐封力的基础上再次压缩胶筒4，外管3与中心管2、锁块15、活塞16、锁块压帽14、剪钉17 —起下行，这一下行位移再次被锁环18所锁紧。见图2所示，在油井套管51内，送入油管或钻杆52，下接封隔器53，下接压力控制器54。压力控制器54可以是盲堵、单流阀、节流器或投球球座等，用于使封隔器53的内外可形成压差。这是必须的安装管柱组合，在实际应用中可根据生产需要进行组合管柱。双作用压缩式封隔器的安装步骤是:a、用油管或钻杆52把封隔器53送入井下设计位置，其必须的管柱组合是:油管或钻杆52+封隔器53+压力控制器54 ；b、提高管柱内液压力达到封隔器53坐封力的设计值；C、保持或降低管柱内的液压力，但应保证管柱内的液压力大于油套环空内的液压力；d、从井口下放送入管柱给封隔器53加载机械力；e、卸去管柱内的液压力。双作用压缩式封隔器本文档来自技高网...

【技术保护点】
双作用压缩式封隔器，包括中心管、外管、胶筒密封机构、锚定机构、液压机构，其特征在于，中心管外套有外管，中心管上端的外台阶与外管上端的内台阶相对应，胶筒密封机构套在外管上端，锚定机构套在外管中部且位于胶筒密封机构以下，液压机构套在外管下端且与锚定机构相连；外管下部周向布设方孔，方孔内装有锁块，锁块径向突出嵌入液压机构的内凹槽里；在锁块的下方且在中心管的外周开设周向凹槽，在周向凹槽以下用剪钉把中心管与外管轴向上连在一起。

【技术特征摘要】
1.双作用压缩式封隔器，包括中心管、外管、胶筒密封机构、锚定机构、液压机构，其特征在于，中心管外套有外管，中心管上端的外台阶与外管上端的内台阶相对应，胶筒密封机构套在外管上端，锚定机构套在外管中部且位于胶筒密封机构以下，液压机构套在外管下端且与锚定机构相连；外管下部周向布设方孔，方孔内装有锁块，锁块径向突出嵌入液压机构的内凹槽里；在锁块的下方且在中心管的外周开设周向凹槽，在周向凹槽以下用剪钉把中心管与外管轴向上连在一起。2.根据权利要求1所述的双作用压缩式封隔器，其特征在于，液压机构包括液缸、活塞、锁环和锁环压帽；活塞套在液缸内，液缸与活塞与外管共同形成液压腔；与液压腔相对的位置于外管和中心管上开孔与液压腔相通；活塞外周于密封填料槽以下设有锁紧螺纹，锁环安装于锁紧螺纹外周并且位于锁环压帽的凹槽内，锁环压帽...

【专利技术属性】
技术研发人员：张煜，汪庐山，郝金克，田启忠，刘建新，张瑞霞，杨洁，李娜，王卫明，王世杰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院，
类型：实用新型
国别省市：