一種基于環境壓力的新型封隔器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于環境壓力的新型封隔器，芯軸上設有后液壓缸、前液壓缸及真空油箱，真空油箱內設有真空腔；芯軸上開設有四個油路，分別通過上述油路前液壓缸回油腔與后液壓缸無桿腔連通，后液壓缸有桿腔與真空油箱連通，前液壓缸回油腔與后液壓缸有桿腔相通，后液壓缸無桿腔與真空油箱連通；上述油路上分別設有電磁閥，在開始坐封的狀態下，環境壓力油進入前液壓缸進油腔，前液壓缸回油腔中的壓力油進入后液壓缸無桿腔，后液壓缸有桿腔中的油液回至真空油箱，推桿在壓力作用下壓緊膠筒座，迫使膠筒受力變形膨脹壓緊套管，坐封動作完成。本發明采用石油井下環境壓力作為驅動源，不需要附帶額外的驅動設備，成本降低，使用更為節能。
【專利說明】
一種基于環境壓力的新型封隔器
技術領域
[0001]本發明涉及一種井下油層保護封隔器，具體地說是涉及一種采用石油井下環境壓力作為驅動源，將環境壓力和液壓傳動進行結合實現封隔分層的新型封隔器。
【背景技術】
[0002]封隔器是在采油工程中通過隔絕產層，以控制產液保護套管的井下工具。利用膠筒的受力變形封隔中心管和套管之間的環形空間，達到井下分層密封的目的。由于當前資源的缺乏，石油開采開始由淺層轉向深層，深井的環境惡劣，開采難度很大，采油過程中對封隔器的坐封和解封要求十分嚴格，這就對封隔器的結構設計和性能提出了非常高的要求。而現有的封隔器大多存在以下問題:封隔器工作需要附帶驅動設備，以提供其完成坐封和解封動作所需的動力，使得成本相對變高。封隔器在井下僅能完成一次坐封和解封，不能重復使用。機械結構復雜，且控制操作不方便，若操作不當就導致封隔器失效或者報廢，造成了巨大的經濟損失和時間的浪費。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于，為解決現有機械式封隔器在坐封和解封時存在的成本高、需要額外的驅動設備以及不能在井下多次循環使用的問題，提出一種采用石油井下環境壓力作為驅動源的封隔器，該封隔器將環境壓力和液壓傳動進行結合，其本體采用雙液壓缸驅動和真空腔回油的形式，在井上僅需控制電磁閥就可切換坐封和解封動作，進而控制液壓缸的運動方向以完成封隔器的坐封和解封，簡化了封隔器的機械結構，實現了在井上能夠以較小的功率驅動大負載并且可以重復使用，使得設備更為節能，維護成本更低。
[0004]為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是:一種基于環境壓力的新型封隔器，包括:固定設置的芯軸，芯軸上套設有上接頭和下接頭，上接頭的一端和下接頭的一端緊密接觸且其外側螺紋套接有連接套，上接頭和下接頭的內側通過內襯套與芯軸螺紋連接，芯軸上還設有膠筒座，下接頭和膠筒座之間設有膠筒，所述芯軸上還設有后液壓缸和前液壓缸，芯軸與后液壓缸和前液壓缸之間均為間隙配合，后液壓缸的一端與前液壓缸的一端連接，后液壓缸的缸筒內設有的推桿穿過后液壓缸的后液壓缸端蓋后與膠筒座固定連接，前液壓缸內設有浮動活塞，前液壓缸的缸壁上開設有進油口 ；
所述芯軸上還設有真空油箱，真空油箱與芯軸間隙配合，真空油箱的一端通過套設在芯軸上的連接塊與前液壓缸的另一端連接，真空油箱內設有真空腔;芯軸上還設有集成閥塊，芯軸與集成閥塊間隙配合，集成閥塊的一端與真空油箱的另一端連接；
所述芯軸上分別開設有油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4，前液壓缸回油腔通過油路1-1與后液壓缸無桿腔連通，后液壓缸有桿腔通過油路1-4與真空油箱連通，前液壓缸回油腔通過油路1-3與后液壓缸有桿腔相通，所述后液壓缸無桿腔通過油路1-2與真空油箱連通;油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4上分別設有用于控制油路通斷的電磁閥；集成閥塊內設有四個電磁閥，內襯套與芯軸之間設置有用于給上述電磁閥供電的電磁閥插頭和電源接口；
在開啟油路1-1和1-3上的電磁閥且關閉油路1-2和1-4上的電磁閥的狀態下，環境壓力油通過進油口進入前液壓缸進油腔，在壓力油作用下浮動活塞下行，前液壓缸回油腔中的壓力油進入后液壓缸無桿腔，后液壓缸有桿腔中油液回至真空油箱，推桿在壓力作用下壓緊膠筒座，迫使膠筒受力變形膨脹壓緊套管，封隔器坐封動作完成。
[0005]作為進一步地改進，所述進油口上設有過濾器。
[0006]作為進一步地改進，所述后液壓缸的一端與前液壓缸的一端通過雙螺紋連接。
[0007]作為進一步地改進，所述連接塊與真空油箱通過焊接的方式連接。
[0008]作為進一步地改進，所述連接塊與前液壓缸的另一端通過雙螺紋連接。
[0009]作為進一步地改進，所述集成閥塊的一端與真空油箱的另一端通過雙螺紋連接。
[0010]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
1、本發明采用石油井下環境壓力作為驅動源，不需要附帶額外的驅動設備，成本降低，使用更為節能。
[0011]2、本發明通過井上控制電磁閥即可完成封隔器的坐封和解封動作，機械結構簡單，操作方便。
[0012]3、本發明可以在井下重復使用，改變前液壓缸回油腔容積，即可改變使用次數。
[0013]4、本發明設計了真空油箱，有利于后液壓缸油液的回油。前、后液壓缸與真空油箱的連接方式采用雙螺紋聯接和O型圈密封，提高油缸之間的密封性能。
[0014]5、本發明通過以上的機械結構設計和電液控制設計，能夠滿足封隔器在井下使用的節能性和精確性。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的結構示意圖。
[0016]圖2為本發明的工作原理示意圖。
[0017]圖中標記:1、內襯套，2、連接套，3、下接頭，4、膠筒座，5、后液壓缸端蓋，6、推桿，7、后液壓缸，701、后液壓缸無桿腔，702、后液壓缸有桿腔，8、前液壓缸，9、浮動活塞，10、真空油箱，11、集成閥塊，12、電磁閥，13、閥塊接頭，14、上接頭，15、電磁插頭，16、電源接口，17、真空油箱，1701、真空腔，18、前液壓缸進油腔，19、前液壓缸回油腔，20、膠筒，21、芯軸，22、
進油口。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。
[0019]如圖所示，一種基于環境壓力的新型封隔器，包括:固定設置的芯軸21，芯軸21上套設有上接頭14和下接頭3，上接頭14的一端和下接頭3的一端緊密接觸且其外側螺紋套接有連接套2，上接頭14和下接頭3的內側通過內襯套2與芯軸21螺紋連接，內襯套起到緊固作用，使缸筒保持同軸度。芯軸21上還設有膠筒座4，下接頭3和膠筒座4之間設有膠筒20，膠筒20采用橡膠材料制成，受壓容易變形。
[0020]芯軸21上還設有后液壓缸7和前液壓缸8，芯軸21與后液壓缸7和前液壓缸8之間均為間隙配合，后液壓缸7的一端與前液壓缸8的一端通過雙螺紋連接，后液壓缸7的缸筒內設有的推桿6穿過后液壓缸7的后液壓缸端蓋5后與膠筒座4固定連接，前液壓缸8內設有浮動活塞9，前液壓缸8的缸壁上開設有進油口 22，進油口 22上設有過濾器。
[0021]芯軸21上還設有真空油箱17，真空油箱17與芯軸21間隙配合，真空油箱17的一端通過套設在芯軸21上的連接塊10與前液壓缸8的另一端連接，其中，連接塊10與真空油箱17通過焊接的方式連接，并可以將連接塊10與前液壓缸8的另一端設置為通過雙螺紋連接。真空油箱17內設有真空腔1701;芯軸21上還設有集成閥塊11，芯軸21與集成閥塊11間隙配合，集成閥塊11的一端與真空油箱17的另一端通過雙螺紋連接。集成閥塊11的閥塊接頭13與其他封隔器的上接頭14 一端通過螺紋連接，上接頭14的另一端與下接頭3對頂接觸。
[0022]芯軸21上分別開設有油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4，前液壓缸回油腔19通過油路1-1與后液壓缸無桿腔701連通，后液壓缸有桿腔702通過油路1-2與真空油箱17連通，前液壓缸回油腔19通過油路1-3與后液壓缸有桿腔702相通，所述后液壓缸無桿腔701通過油路1-4與真空油箱17連通;油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4上分別設有電磁閥12，四個電磁閥12分別控制四條油路的通斷;集成閥塊11內設有四個電磁閥12，四個電磁閥的型號相同。內襯套I與芯軸21之間側放置電磁閥插頭15和電源接口 16，提供上述電磁閥所需電流。電磁閥的電源線通過開設在芯軸上的管路通道與電源接通。
[0023]芯軸21內沿軸向開設八條管路通道如圖2所示，其中四條用于油路和四條用于線路。前液壓缸8外側開設進油口，井下環境壓力油通過進油口進入液壓缸上腔。前液壓缸回油腔通過管路通道與后液壓缸無桿腔連通，所述后液壓缸有桿腔通過管路通道與真空油箱17連通，完成一個工作回路。同時前液壓缸回油腔通過管路通道與后液壓缸有桿腔相通，后液壓缸無桿腔通過管路通道與真空油箱17連通，完成另一個工作回路。四個電磁閥的型號相同。四個電磁閥12分別控制上述四條油路的通斷。同時，電磁閥的電源線通過通道與電源接通。
[0024]整個液壓系統把所處油層的環境壓力作為壓力源，通過地面上電控系統控制集成閥塊11內置電磁閥12的開啟，進而控制后液壓缸7的前進和后退。當后液壓缸活塞桿6作用于膠筒座4，迫使膠筒20變形，達到油層的坐封效果，后液壓缸活塞桿6后退，膠筒20回復原形，達到解封的目的。
[0025]在該封隔器的工作過程中，當油路1-1和1-3上的電磁閥開啟，油路1-2和1-4上的電磁閥關閉，環境壓力油通過進油口 22進入前液壓缸進油腔18，在壓力油作用下浮動活塞9下行，前液壓缸回油腔19中的壓力油進入后液壓缸無桿腔7OI，后液壓缸有桿腔702中油液回至真空油箱17，推桿6在壓力作用下壓緊膠筒座4，迫使膠筒20受力變形膨脹壓緊套管，封隔器坐封動作完成。
[0026]當封隔器處于深井油層中，環境壓力一直作用于浮動活塞9上，所以此時膠筒20—直處于膨脹坐封狀態。
[0027]當電磁閥1-2和1-4開啟，電磁閥1-3和1-1關閉，環境壓力油經過濾器22通過前液壓缸8的進油口 C，進入液壓缸上腔18，在壓力油作用下浮動活塞9下行，前液壓缸回油腔壓力油經過油口 B接通油口 E，進入后液壓缸下腔，推桿6在下腔油液壓力作用下回退，后液壓缸上腔油液經過油口 D回到真空油箱，膠筒20回復原狀，封隔器解封動作完成。
【主權項】
1.一種基于環境壓力的新型封隔器，包括:固定設置的芯軸(21)，芯軸(21)上套設有上接頭(14)和下接頭(3)，上接頭(14)的一端和下接頭(3)的一端緊密接觸且其外側螺紋套接有連接套(2)，上接頭(14)和下接頭(3)的內側通過內襯套(2)與芯軸(21)螺紋連接，芯軸(21)上還設有膠筒座(4)，下接頭(3)和膠筒座(4)之間設有膠筒(20)，其特征在于: 所述芯軸(21)上還設有后液壓缸(7)和前液壓缸(8)，芯軸(21)與后液壓缸(7)和前液壓缸(8)之間均為間隙配合，后液壓缸(7)的一端與前液壓缸(8)的一端連接，后液壓缸(7)的缸筒內設有的推桿(6 )穿過后液壓缸(7 )的后液壓缸端蓋(5)后與膠筒座(4)固定連接，前液壓缸(8)內設有浮動活塞(9)，前液壓缸(8)的缸壁上開設有進油口(22)； 所述芯軸(21)上還設有真空油箱(17)，真空油箱(17)與芯軸(21)間隙配合，真空油箱(17)的一端通過套設在芯軸(21)上的連接塊(1 )與前液壓缸(8 )的另一端連接，真空油箱(17)內設有真空腔(1701);芯軸(21)上還設有集成閥塊(11)，芯軸(21)與集成閥塊(11)間隙配合，集成閥塊(11)的一端與真空油箱(17)的另一端連接；所述芯軸(21)上分別開設有油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4，前液壓缸回油腔(19)通過油路1-1與后液壓缸無桿腔(701)連通，后液壓缸有桿腔(702)通過油路1-4與真空油箱(10)連通，前液壓缸回油腔(19)通過油路1-3與后液壓缸有桿腔(702)相通，所述后液壓缸無桿腔(701)通過油路1-2與真空油箱(10)連通;油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4上分別設有用于控制油路通斷的電磁閥;集成閥塊(11)內設有四個電磁閥(12)，內襯套(I)與芯軸(21)之間設置有用于給上述電磁閥供電的電磁閥插頭(15)和電源接口(16); 在開啟油路1-1和1-3上的電磁閥且關閉油路1-2和1-4上的電磁閥的狀態下，環境壓力油通過進油口(22)進入前液壓缸進油腔(18)，在壓力油作用下浮動活塞(9)下行，前液壓缸回油腔(19)中的壓力油進入后液壓缸無桿腔(701)，后液壓缸有桿腔(702)中油液回至真空油箱(10)，推桿(6)在壓力作用下壓緊膠筒座(4)，迫使膠筒(20)受力變形膨脹壓緊套管，封隔器坐封動作完成。2.根據權利要求1所述的一種基于環境壓力的新型封隔器，其特征在于:所述進油口(22)上設有過濾器。3.根據權利要求1所述的一種基于環境壓力的新型封隔器，其特征在于:所述后液壓缸(7)的一端與前液壓缸(8)的一端通過雙螺紋連接。4.根據權利要求1所述的一種基于環境壓力的新型封隔器，其特征在于:所述連接塊(10)與真空油箱(17)通過焊接的方式連接。5.根據權利要求4所述的一種基于環境壓力的新型封隔器，其特征在于:所述連接塊(10)與前液壓缸(8)的另一端通過雙螺紋連接。6.根據權利要求1所述的一種基于環境壓力的新型封隔器，其特征在于:所述集成閥塊(11)的一端與真空油箱(17)的另一端通過雙螺紋連接。
【文檔編號】E21B33/126GK105927182SQ201610495529
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】李閣強, 牛彥杰, 王帥, 郭冰菁, 李躍松, 趙書尚, 顧永升, 劉威, 張龍飛, 祖曉玲, 何社陽, 張福壽
【申請人】河南科技大學