機械解封的可回收式封隔器的制作方法

本實用新型涉及油田設備技術領域，尤其涉及一種機械解封的可回收式封隔器。

背景技術：

封隔器是指具有彈性密封元件，并借此封隔各種尺寸管柱與井眼之間以及管柱之間的環形空間，并隔絕產層，以控制產(注)液，保護套管的井下工具，廣泛應用于鉆井、固井、測試、完井中，可進行油氣井的生產、注水(氣)、層間封隔、分注分采、多層測試、增產措施作業等。

封隔器分為可回收式封隔器和永久式封隔器。永久式封隔器可用于高溫高壓等惡劣工況的深井，但永久式封隔器無法取出，存在不可回收的問題，給后期作業帶來諸多不便，且永久式封隔器價錢昂貴，成本高。現有的可回收式封隔器，當井底壓力變大或者溫度升高都有可能導致封隔器提前解封，無法適用于高溫高壓的深井。

技術實現要素：

本實用新型提供一種機械解封的可回收式封隔器，以解決現有技術中可回收式封隔器在高溫高壓深井中提前解封的問題。

本實用新型提供一種機械解封的可回收式封隔器，包括：上接頭、中心管、上導環、膠筒組件、下導環、擋環、連接套、上錐體、卡瓦組件、下錐體、缸筒、活塞、棘爪體和下接頭；

所述中心管的上端連接所述上接頭，所述中心管的下端連接所述棘爪體，所述上導環、所述膠筒組件、所述下導環、所述擋環、所述上錐體、所述卡瓦組件、所述下錐體和所述活塞由上到下依次套設在所述中心管上；

所述上導環與所述中心管固定連接，所述下導環通過第一剪切銷釘與所述中心管固定連接，所述膠筒組件卡設于所述上導環與所述下導環之間，所 述下導環與所述上錐體通過所述連接套連接，所述上錐體與所述下錐體的上端通過所述卡瓦組件連接，所述下錐體的下端與所述中心管環空，所述活塞的上端插入所述環空內的部分與所述下錐體固定連接，所述活塞上套設有鎖環，所述鎖環上套設有鎖環背圈，所述鎖環背圈的上端通過第二剪切銷釘與所述下錐體的下端外側固定，所述缸筒套設在所述活塞與所述棘爪體上，所述缸筒連接所述鎖環背圈的下端與所述下接頭；

所述棘爪體包括環本體、棘爪和棘爪支撐體，所述環本體與所述中心管固定連接，所述棘爪支撐體用于支撐所述棘爪，所述棘爪支撐體通過第三剪切銷釘與所述棘爪固定，所述棘爪的下端卡設于所述缸筒與所述下接頭形成的凹槽內；

所述活塞、所述棘爪體分別與所述中心管和所述缸筒之間通過密封組件密封，以形成環形傳壓通道，所述中心管上開設有連通所述環形傳壓通道的傳壓通孔；

當所述封隔器被坐封時，所述活塞在所述環形傳壓通道傳遞的壓力的作用下向上運動，所述第一剪切銷釘和所述第二剪切銷釘被剪切，所述膠筒組件在所述活塞的推動下壓縮膨脹擠壓外部套管，所述卡瓦組件咬合住所述外部套管，當所述封隔器被解封時，所述第三剪切銷釘被剪切，所述中心管向上運動，所述封隔器被解封。

具體的，所述膠筒組件包括膠筒本體和兩端的金屬套，所述膠筒本體兩端分別嵌入所述金屬套內，所述膠筒本體在外力的作用下被壓縮膨脹。

具體的，所述卡瓦組件包括卡瓦、片簧和卡瓦套，所述卡瓦套設于所述中心管上，所述片簧位于所述卡瓦和所述卡瓦套中間；

所述上錐體與所述下錐體通過所述卡瓦套連接。

進一步地，所述中心管上開設有環形槽，所述擋環卡于所述環形槽內，用于防止所述下導環下滑。

進一步地，所述中心管上還開設有第一鍵槽，所述第一鍵槽內裝配有第一鍵，所述上錐體上設置有凹槽，所述第一鍵卡設在所述凹槽內以防止所述上錐體與所述中心管之間轉動。

進一步地，所述中心管上還開設有第二鍵槽，所述第二鍵槽內裝配有第二鍵，所述活塞上開設有鍵孔，所述第二鍵卡設在所述鍵孔內以防止所述活 塞與所述中心管之間轉動。

進一步地，所述活塞外側表面開設有第三鍵槽，所述第三鍵槽內安裝有第三鍵，所述鎖環上開設有缺口，所述第三鍵穿過所述缺口，用于防止所述鎖環與所述活塞之間轉動。

進一步地，所述上接頭與所述中心管之間、所述上錐體與所述連接套之間、所述下錐體內側與所述活塞之間、所述鎖環背圈與所述缸筒之間、所述中心管與所述環本體之間都通過螺紋連接；

所述上導環與所述中心管通過螺紋連接，并通過第一鎖緊螺釘固定；

所述下導環與所述連接套通過螺紋連接，并通過第二鎖緊螺釘固定；

所述上錐體與所述卡瓦套通過螺紋連接，并通過第三鎖緊螺釘固定；

所述缸筒與所述下接頭通過螺紋連接，并通過第四鎖緊螺釘固定；

所述下錐體與所述卡瓦套之間滑動連接。

進一步地，所述密封組件為密封圈。

本實用新型提供的機械解封的可回收式封隔器，包括上接頭、中心管、上導環、膠筒組件、下導環、擋環、連接套、上錐體、卡瓦組件、下錐體、缸筒、活塞、棘爪體和下接頭，將封隔器下入油井內預定深度，向中心管內施加壓力，活塞在的壓力的作用下向上運動，連接活塞和下錐體的第一剪切銷釘與連接下導環與中心管的第二剪切銷釘被剪切，使得膠筒組件在活塞的推動下壓縮膨脹擠壓外部套管，卡瓦組件咬合住外部套管，從而使得封隔器被坐封，地層向上的壓力和施加的壓力使得封隔器坐封緊密，實現了產層的有效封隔。當施工作業完畢后，剪切連接棘爪支撐體和棘爪的第三剪切銷釘，使得中心管向上運動，從而使得封隔器被解封。通過采用機械解封的可回收式封隔器，不僅使得封隔器可回收再利用，并且使得封隔器在施工過程中始終安全、堅固的坐封在外部套管內，避免了高溫高壓深井中坐封的封隔器自動解封，而且機械解封過程操作簡單，安全可靠。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的機械解封的可回收式封隔器的一種結構示意圖；

圖2為圖1所示封隔器的擋環的橫截面的結構示意圖；

圖3為圖1所示封隔器的擋環的縱截面的結構示意圖；

圖4為圖1所示封隔器的活塞的縱截面的結構示意圖；

圖5為圖1所示封隔器的鎖環的橫截面的結構示意圖；

圖6為圖1所示封隔器的鎖環的縱截面的結構示意圖；

圖7為圖6中K處的結構放大圖。

附圖標記說明：

1：上接頭；2：中心管；3上導環；4：膠筒組件；5：下導環；

6：擋環；7：連接套；8：上錐體；9：卡瓦組件；10：下錐體；

11：缸筒；12：活塞；13：棘爪體；14：下接頭；

15：第一剪切銷釘；16：鎖環；17：鎖環背圈；

18：第二剪切銷釘；19：第三剪切銷釘；20：密封組件；

21：環形傳壓通道；22：傳壓通孔；23：第一鍵；

24：第二鍵；25：第三鍵；26：第一鎖緊螺釘；

27：第二鎖緊螺釘；28：第三鎖緊螺釘；29：第四鎖緊螺釘；

41：金屬套；42：膠筒本體；91：卡瓦；92：片簧；93：卡瓦套；

131：環本體；132：棘爪；133：棘爪支撐體；161：缺口。

具體實施方式

圖1為本實用新型提供的機械解封的可回收式封隔器的一種結構示意圖，如圖1所示，本實施例的裝置可以包括：上接頭1、中心管2、上導環3、膠筒組件4、下導環5、擋環6、連接套7、上錐體8、卡瓦組件9、下錐體10、缸筒11、活塞12、棘爪體13和下接頭14。

中心管2的上端連接上接頭1，中心管2的下端連接棘爪體13。具體的，中心管2的上端與上接頭1的下端可以通過螺紋方式連接，具體為中心管2的上端設有外螺紋，上接頭1的下端設有內螺紋，優選的，中心管2與上接頭1之間通過密封圈密封，使得中心管2與上接頭1之間的連接更加緊密。中心管2的下端和棘爪體13的上端可以通過螺紋方式連接，具體為中心管2的下端設有外螺紋，棘爪體13的上端設有內螺紋。

上導環3、膠筒組件4、下導環5、擋環6、上錐體8、卡瓦組件9、下錐體10和活塞12由上到下依次套設在中心管2上。

其中，上導環3與中心管2固定連接，下導環5通過第一剪切銷釘15與中心管2固定連接，膠筒組件4卡設于上導環3與下導環5之間，下導環5與上錐體8通過連接套7連接，上錐體8與下錐體10的上端通過卡瓦組件9連接，下錐體10的下端與中心管2環空，活塞12的上端插入環空內的部分與下錐體10固定連接，活塞12上套設有鎖環16，鎖環16上套設有鎖環背圈17，鎖環背圈17的上端通過第二剪切銷釘18與下錐體10的下端外側固定，缸筒11套設在活塞12與棘爪體13上，缸筒11連接鎖環背圈17的下端與下接頭14。

其中，棘爪體13包括環本體131、棘爪132和棘爪支撐體133，環本體131與中心管2固定連接，棘爪支撐體133用于支撐棘爪132，棘爪支撐體133通過第三剪切銷釘19與棘爪132固定，棘爪132的下端卡設于缸筒11與下接頭14形成的凹槽內。

活塞12、棘爪體13分別與中心管2和缸筒11之間通過密封組件20密封，以形成環形傳壓通道21，中心管2上開設有連通環形傳壓通道21的傳壓通孔22。

當封隔器被坐封時，活塞12在環形傳壓通道21傳遞的壓力的作用下向上運動，第一剪切銷釘15和第二剪切銷釘18被剪切，膠筒組件4在活塞12的推動下壓縮膨脹擠壓外部套管，卡瓦組件9咬合住外部套管，當封隔器被解封時，第三剪切銷釘19被剪切，中心管2向上運動，封隔器被解封。

具體的，施工作業時，首先下降封隔器，第一剪切銷釘15和第二剪切銷釘18保證封隔器在下降過程中不會因為井內的壓力提前坐封，將封隔器下降到預先設定的深度后，通過向中心管2內打壓，壓力通過中心管2上的傳壓通孔22進入環形傳壓通道21，通過壓力推動活塞12上行，第二剪切銷釘18被剪斷；活塞12推動下錐體10向上移動，使卡瓦組件9咬合在外部套管上；繼續向中心管2內打壓，缸筒11帶動中心管2下行，第一剪切銷釘15被剪斷，膠筒組件4在上導環3和下導環5的擠壓下壓縮膨脹擠壓外部套管，從而使得封隔器坐封。

施工作業完畢后，首先將與封隔器上接頭1相連的錨定裝置松開，下放專用的解封工具，上提外部套管，棘爪支撐體133與棘爪132固定連接的第三剪切銷釘19被剪斷，從而使得棘爪體13被釋放，上接頭1和中心管2與 外部套管向上運動，繼續上提，膠筒組件4和卡瓦組件9都恢復原狀被解封，從而使得封隔器被解封。通過采用機械解封的可回收式封隔器，不僅使得封隔器可回收再利用，并且使得封隔器在施工過程中始終安全、堅固的坐封在外部套管內，避免了高溫高壓深井中坐封的封隔器自動解封，而且機械解封過程操作簡單，安全可靠。

可選的，膠筒組件4包括膠筒本體42和兩端的金屬套41，膠筒本體42兩端分別嵌入金屬套41內，膠筒本體42在外力的作用下被壓縮膨脹。

可選的，卡瓦組件9包括卡瓦91、片簧92和卡瓦套93，卡瓦套93設于中心管2上，片簧92位于卡瓦91和卡瓦套93中間，上錐體8與下錐體10通過卡瓦套93連接。具體的，上錐體8和下錐體10的錐面部分伸入卡瓦91靠近中心管2的一側，當中心管2內施加壓力時，兩個錐面部分擠壓卡瓦91，使得卡瓦組件9咬合住外部套管，從而防止封隔器上下移動。

可選的，中心管2上開設有環形槽，圖2為圖1所示封隔器的擋環的橫截面的結構示意圖，圖3為圖1所示封隔器的擋環的縱截面的結構示意圖，參照圖2和圖3，擋環6卡于環形槽內，用于防止下導環5下滑。

可選的，中心管2上還開設有第一鍵槽，第一鍵槽內裝配有第一鍵23，上錐體8上設置有凹槽，第一鍵23卡設在凹槽內以防止上錐體8與中心管2之間轉動。具體的，第一鍵23裝配在中心管2的第一鍵槽內，當向中心管2上套設上錐體8時，上錐體8上端的凹槽需要對準第一鍵23才能套設在中心管2上，第一鍵23使得上錐體8只能在中心管2上上下滑動，避免出現左右轉動，從而使得封隔器坐封穩定。

可選的，中心管2上還開設有第二鍵槽，第二鍵槽內裝配有第二鍵24，活塞上開設有鍵孔，第二鍵24卡設在鍵孔內以防止活塞12與中心管2之間轉動。具體的，第二鍵24設置在中心管2上，并且卡于活塞12上端的鍵孔內，使得活塞只能在中心管2上上下滑動，避免出現左右轉動，從而使得封隔器坐封穩定。

可選的，圖4為圖1所示封隔器的活塞的縱截面的結構示意圖，如圖4所示，活塞12外側表面開設有第三鍵槽，第三鍵槽內安裝有第三鍵25， 圖5為圖1所示封隔器的鎖環的橫截面的結構示意圖，圖6為圖1所示封隔器的鎖環的縱截面的結構示意圖，圖7為圖6中K處的結構放大圖，參照圖5至圖7，鎖環16上開設有缺口161，第三鍵25穿過缺口161，用于防止鎖環16與活塞12之間轉動。當封隔器坐封完畢后，中心管2內泄壓，膠筒組件4的回彈力將鎖環16推開并卡在活塞12上，使得封隔器的膠筒組件4始終處于膨脹狀態，并且鎖環16與活塞12上的棘齒鎖扣相互咬合實現鎖定，使得活塞12兩端的部件不能退回，防止活塞12的下移或中心管2上移，從而使得封隔器坐封穩定。

可選的，上接頭1與中心管2之間、上錐體8與連接套7之間、下錐體10內側與活塞12之間、鎖環背圈17與缸筒11之間、中心管2與環本體131之間都通過螺紋連接，使得拆卸操作簡單。

上導環3與中心管2通過螺紋連接，并通過第一鎖緊螺釘26固定。具體的，當封隔器被坐封時，第一剪切銷釘15被剪斷，下導環5向上移動，使得膠筒組件4受到向上擠壓的作用力，通過螺紋和第一鎖緊螺釘26兩種固定方式使得上導環3與中心管2之間的連接更加牢固，防止卡緊的膠筒組件4時在擠壓時出現松動。

下導環5與連接套7通過螺紋連接，并通過第二鎖緊螺釘27固定，上錐體8與卡瓦套93通過螺紋連接，并通過第三鎖緊螺釘28固定，缸筒11與下接頭14通過螺紋連接，并通過第四鎖緊螺釘29固定。具體的，下導環5與連接套7之間、上錐體8與卡瓦套93之間以及缸筒11與下接頭14之間的連接方式與上導環3與中心管2的連接方式類似，通過螺紋和鎖緊螺釘兩種固定方式使其連接更加牢固，防止在高溫高壓深井中下導環5與連接套7之間、上錐體8與卡瓦套93之間以及缸筒11與下接頭14之間的連接出現松動，導致封隔器的密封效果受到影響甚至無法正常使用。

下錐體10與卡瓦套93之間滑動連接。具體的，當活塞12推動下錐體10上移時，下錐體10與卡瓦套93滑動連接才能使得下錐體10的錐面部分伸入卡瓦91靠近中心管2的一側，從而才能擠壓卡瓦組件9的片簧92，使得卡瓦組件9咬合在外部套管上。

可選的，密封組件20可以為密封圈。具體的，可以在上接頭1與中 心管2之間、活塞12與中心管2之間、活塞12與缸筒11之間、缸筒11與環本體131之間、環本體131與中心管2之間、缸筒11與下接頭14之間都設置密封圈，使得封隔器的密封嚴密。優選的，密封圈可以是O型密封圈。

其中，本實施例的機械解封的可回收式封隔器在進行坐封時，中心管2內分級打壓10MPa(兆帕)、15MPa、20MPa、25MPa、30MPa，分別穩壓10min(分鐘)后封隔器坐封，中心管2內泄壓后對封隔器外部套管環空打壓70MPa，穩壓30min后，油管與套管之間的壓力不降。本實施例的封隔器的坐封深度小于或等于6500.0米，封隔器坐封位置的溫度小于或等于204℃，酸化壓裂施工作業封隔器工作壓差小于或等于60MPa。

本實施例提供的機械解封的可回收式封隔器，包括上接頭、中心管、上導環、膠筒組件、下導環、擋環、連接套、上錐體、卡瓦組件、下錐體、缸筒、活塞、棘爪體和下接頭，將封隔器下入油井內預定深度，向中心管內施加壓力，活塞在的壓力的作用下向上運動，連接活塞和下錐體的第一剪切銷釘與連接下導環與中心管的第二剪切銷釘被剪切，使得膠筒組件在活塞的推動下壓縮膨脹擠壓外部套管，卡瓦組件咬合住外部套管，從而使得封隔器被坐封，地層向上的壓力和施加的壓力使得封隔器坐封緊密，實現了產層的有效封隔。當施工作業完畢后，剪切連接棘爪支撐體和棘爪的第三剪切銷釘，使得中心管向上運動，從而使得封隔器被解封。通過采用機械解封的可回收式封隔器，不僅使得封隔器可回收再利用，并且使得封隔器在施工過程中始終安全、堅固的坐封在外部套管內，避免了高溫高壓深井中坐封的封隔器自動解封，而且機械解封過程操作簡單，安全可靠。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。