一种高温高压可回收封隔器转让专利

申请号 : CN202210514723.8

文献号 : CN114837599B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 李良辉赖伟华庞瑞杰李江平刘建锋陈仁锦庞富增

申请人 : 百勤能源科技(惠州)有限公司

摘要 :

本发明揭示了的一种高温高压可回收封隔器,包括芯轴、设置于芯轴上下两端的上端密封组件以及下端接头、以及从上至下依次套设于芯轴外侧的密封胶筒组件、止退防松动组件、高承重锚定卡瓦组件以及解封回收组件,密封胶筒组件、止退防松动组件、高承重锚定卡瓦组件以及解封回收组件之间可拆卸连接。本申请通过在芯轴上设计由一个小外径与一个大外径两个密封面组成的变径台阶,坐封后密封胶筒组件最终在大外径密封面撑开膨胀,受到径向压缩与轴向压缩,使密封胶筒组件与套管壁之间有更充分的过盈量,让封隔器封隔井下压力的能力更可靠、更稳定、耐压更高。

权利要求 :

1.一种高温高压可回收封隔器,其特征在于,包括芯轴、设置于所述芯轴上下两端的上端密封组件以及下端接头、以及从上至下依次套设于所述芯轴外侧的密封胶筒组件、止退防松动组件、高承重锚定卡瓦组件以及解封回收组件,所述密封胶筒组件、所述止退防松动组件、高承重锚定卡瓦组件以及所述解封回收组件之间可拆卸连接;

所述密封胶筒组件与所述芯轴连接处设置有变径台阶,所述密封胶筒组件的两端分别抵接有套设于所述芯轴上的上端套筒以及元件护套,所述上端套筒可相对所述芯轴滑动,且通过沉头螺钉与第一剪切螺钉固定在所述芯轴上,所述元件护套通过设置于所述芯轴上的上端开口环卡接,所述上端开口环与所述芯轴之间设置有传压孔,所述芯轴的上端设置有上端引导。

2.根据权利要求1所述的高温高压可回收封隔器,其特征在于,所述密封胶筒组件包括从上至下依次套接于所述芯轴外侧的上端支撑环、上端挡环、上端胶筒元件、中间胶筒元件、下端胶筒元件、下端挡环、下端支撑环。

3.根据权利要求1所述的高温高压可回收封隔器,其特征在于,所述止退防松动组件包括从上至下依次套设于所述芯轴外侧的活塞缸、活塞、卡环套筒、剪切环、连接器、下止动内卡环;

所述活塞缸的一端与所述元件护套螺纹连接,所述连接器与所述高承重锚定卡瓦 组件连接;

所述活塞的一端伸入所述活塞缸内、另一端与所述连接器抵接;

所述卡环套筒、所述剪切环均套设于所述活塞的外侧,所述卡环套筒的一端与所述活塞缸的另一端螺纹连接、另一端与所述剪切环螺纹连接,所述卡环套筒与所述活塞之间设置有上止动内卡环,所述卡环套筒的销孔与所述上止动内卡环的开口槽相对且安装有防转固定销,所述剪切环与所述活塞之间通过第一导向紧定螺钉和第二剪切螺钉固定;

所述连接器一端的内侧与所述活塞螺纹连接,另一端与所述高承重锚定卡瓦 组件连接。

4.根据权利要求3所述的高温高压可回收封隔器,其特征在于,所述活塞的外侧设置有活塞止退齿,所述上止动内卡环的内外侧分别设置有与所述活塞止退齿相配合的内径上移止退齿以及外径上移止退齿,所述卡环套筒的内侧设置有与所述外径上移止退齿相配合的套筒止退齿,所述下止动内卡环的内侧设置有下移止退齿,所述芯轴的外侧设置有与所述下移止退齿相配合的芯轴止退齿。

5.根据权利要求3所述的高温高压可回收封隔器,其特征在于,所述高承重锚定卡瓦组件包括从上至下依次套设于所述芯轴外侧的上端椎体、下端椎体以及卡接于所述上端椎体和所述下端椎体外侧的桶状锚定卡瓦,所述桶状锚定卡瓦将所述上端椎体和所述下端椎体组合成一体,所述上端椎体和所述下端椎体分别通过两组第二导向紧定螺钉和第一剪切销固定在所述芯轴上。

6.根据权利要求5所述的高温高压可回收封隔器,其特征在于,所述桶状锚定卡瓦的外侧靠近所述上端椎体和所述下端椎体的部分分别设置有交错设置的向下锚定齿与上端非全切槽和向上锚定齿与下端非全切槽,所述桶状锚定卡瓦的内侧从上至下依次设置有小倾角、啮合槽、双重啮合槽以及双重小倾角,所述上端椎体的外侧设置有与所述啮合槽相对应的双重啮合台阶,所述下端椎体的外侧设置有与所述双重啮合槽相对应的三重啮合台阶。

7.根据权利要求5所述的高温高压可回收封隔器,其特征在于,所述解封回收组件包括从上至下依次套设于所述芯轴外侧的轴套、剪切套筒、卡扣环以及解封套筒,所述轴套的一端螺纹连接于所述下端椎体的外侧,所述轴套内侧的另一端通过设置于所述芯轴外侧的下端开口环定位,所述剪切套筒的两端分别与所述轴套和下端接头螺纹连接,且所述剪切套筒和所述解封套筒均向所述芯轴外部延伸并与分别下端接头连接;

所述卡扣环螺纹连接于所述芯轴与所述剪切套筒之间,其一端与所述轴套的端部抵接;

所述解封套筒位于所述剪切套筒内侧,其两端分别与所述轴套和所述下端接头螺纹连接,所述解封套筒与所述剪切套筒之间通过第三剪切螺钉连接,所述解封套筒伸出所述芯轴部分的内侧设置有定位收缩台阶和卡扣台阶,所述定位收缩台阶和所述卡扣台阶相邻设置。

8.根据权利要求7所述的高温高压可回收封隔器,其特征在于,所述解封套筒与所述卡扣环连接处设置有解封槽,所述芯轴的外侧设置有与所述解封槽相对的密封面。

9.根据权利要求7所述的高温高压可回收封隔器,其特征在于,所述高温高压可回收封隔器还包括解封回收工具,所述解封回收工具包括本体以及沿本体轴线方向依次设置于其外侧的棘爪、弹簧套以及凸耳,所述棘爪活动套装于所述本体的外侧,且通过顶部剪切销钉固定在所述本体上,所述弹簧套通过释放剪切销钉固定在所述本体上,所述凸耳上设置有可与所述卡扣台阶相扣合的卡紧台阶。

10.根据权利要求1所述的高温高压可回收封隔器,其特征在于,所述上端密封组件包括设置于所述芯轴顶端的上端套筒、从上至下依次设置于所述上端套筒内侧的左旋螺纹、第一止动台阶与第二止动台阶、密封所述上端套筒的密封件。

说明书 :

一种高温高压可回收封隔器

技术领域

[0001] 本发明涉及油气田完井工具技术领域,具体地,主要涉及高温高压可回收封隔器。

背景技术

[0002] 随着丰富的油气藏储藏在更深地层,而浅层油气藏的枯竭减少,促进了钻、完深井技术的快速发展。但更深地层有着更复杂的井况,表现为180~204℃以上的高温,以及15000PSI以上的高压,而市场上现有的封隔器在井下温度超过204℃,压力超过15000PSI的高温高压极端复杂井况下进行完井或油气生产作业时,普通的密封胶筒元件受高温高压影响而极易产生损坏,造成压力泄漏,封隔器失封,导致完井失败与生产事故。
[0003] 一般的锚定卡瓦因其结构与材料均受到高温高压的影响,极易产生结构形变与性能衰减,致使封隔器锚定不牢固或锚定能力减弱,如因下端携带过多管串,或受到井下高压的上顶力,大重量容易造成封隔器断开或滑动致使管串掉落井底,上顶力容易造成封隔器滑动致使管串顶撞井口设备形成井喷,导致完井失败与严重生产事故。
[0004] 一般结构的锚定卡瓦因没有防提前坐封的设计,当遇上套管套变、内径圆周不均匀变化或有异物,而遇卡提前坐封锚定在套管中,则需要强行操作管柱致使封隔器锚定更紧,最后导致需要使用磨铣工具磨铣封隔器,增加了完井成本,延长了施工周期,加大了完井风险。
[0005] 一般的封隔器是永久型封隔器,一旦坐封只能永久工作而不能回收,对后续的管柱更换、维护极不方便,只能下磨铣工具将封隔器磨铣掉,增加了完井成本,延误了工期。还有部分的封隔器设计有液压剪切解封结构,但液压解封成功率低,极易受井下压力形成的上顶力影响,解封力不准确,若应用在高温高压井,则会受井下高压形成的上顶力从而自行剪切解封,导致管串被极高上顶力推动顶撞井口采油树,造成井喷事故与设备严重毁损。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不足,本发明提供一种高温高压可回收封隔器。
[0007] 本发明公开的一种高温高压可回收封隔器,包括芯轴、设置于芯轴上下两端的上端密封组件以及下端接头、以及从上至下依次套设于芯轴外侧的密封胶筒组件、止退防松动组件、高承重锚定卡瓦组件以及解封回收组件,密封胶筒组件、止退防松动组件、高承重锚定卡瓦组件以及解封回收组件之间可拆卸连接;
[0008] 密封胶筒组件与芯轴连接处设置有变径台阶,密封胶筒组件的两端分别抵接有套设于芯轴上的上端套筒以及元件护套,上端套筒可相对芯轴滑动,且通过沉头螺钉与第一剪切螺钉固定在芯轴上,元件护套通过设置于芯轴上的上端开口环卡接,上端开口环与芯轴之间设置有传压孔,芯轴的上端设置有上端引导。
[0009] 优选地,密封胶筒组件包括从上至下依次套接于芯轴外侧的上端支撑环、上端挡环、上端胶筒元件、中间胶筒元件、下端胶筒元件、下端挡环、下端支撑环。
[0010] 优选地,止退防松动组件包括从上至下依次套设于芯轴外侧的活塞缸、活塞、卡环套筒、剪切环、连接器、下止动内卡环,活塞缸的一端与元件护套螺纹连接;
[0011] 活塞的一端伸入活塞缸内、另一端与连接器抵接;
[0012] 卡环套筒、剪切环均套设于活塞的外侧,卡环套筒的一端与活塞缸的另一端螺纹连接、另一端与剪切环螺纹连接,卡环套筒与活塞之间设置有上止动内卡环,卡环套筒的销孔与上止动内卡环的开口槽相对且安装有防转固定销,剪切环与活塞之间通过第一导向紧定螺钉和第二剪切螺钉固定;
[0013] 连接器一端的内侧与活塞螺纹连接,另一端与高承重锚定瓦卡组件连接。
[0014] 优选地,活塞的外侧设置有活塞止退齿,上止动内卡环的内外侧分别设置有与活塞止退齿相配合的内径上移止退齿以及外径上移止退齿,卡环套筒的内侧设置有与外径上移止退齿相配合的套筒止退齿,下止动内卡环的内侧设置有下移止退齿,芯轴的外侧设置有与下移止退齿相配合的芯轴止退齿。
[0015] 优选地,高承重锚定卡瓦组件包括从上至下依次套设于芯轴外侧的上端椎体、下端椎体以及卡接于上端椎体和下端椎体外侧的桶状锚定卡瓦,桶状锚定卡瓦将上端椎体和下端椎体组合成一体,上端椎体和下端椎体分别通过两组第二导向紧定螺钉和第一剪切销固定在芯轴上。
[0016] 优选地,桶状锚定卡瓦的外侧靠近上端椎体和下端椎体的部分分别设置有交错设置的向下锚定齿与上端非全切槽和向上锚定齿与下端非全切槽,桶状锚定卡瓦的内侧从上至下依次设置有小倾角、啮合槽、双重啮合槽以及双重小倾角,上端椎体的外侧设置有与啮合槽相对应的双重啮合台阶,下端椎体的外侧设置有与双重啮合槽相对应的三重啮合台阶。
[0017] 优选地,解封回收组件包括从上至下依次套设于芯轴外侧的轴套、剪切套筒、卡扣环以及解封套筒,轴套的一端螺纹连接于下端椎体的外侧,轴套内侧的另一端通过设置于芯轴外侧的下端开口环定位,剪切套筒的两端分别与轴套和下端接头螺纹连接,且剪切套筒和解封套筒均向芯轴外部延伸并与分别下端接头连接;
[0018] 卡扣环螺纹连接于芯轴与剪切套筒之间,其一端与轴套的端部抵接;
[0019] 解封套筒位于剪切套筒内侧,其两端分别与轴套和下端接头螺纹连接,解封套筒与剪切套筒之间通过第三剪切螺钉连接,解封套筒伸出芯轴部分的内侧设置有定位收缩台阶和卡扣台阶,定位收缩台阶和卡扣台阶相邻设置。
[0020] 优选地,解封套筒与卡扣环连接处设置有解封槽,芯轴的外侧设置有与解封槽相对的密封面。
[0021] 优选地,上端密封组件包括设置于芯轴顶端的上端套筒、从上至下依次设置于上端套筒内侧的左旋螺纹、第一止动台阶与第二止动台阶、密封上端套筒的密封件。
[0022] 优选地,高温高压可回收封隔器还包括解封回收工具,解封回收工具包括本体以及沿本体轴线方向依次设置于其外侧的棘爪、弹簧套以及凸耳,棘爪活动套装于本体的外侧,且通过顶部剪切销钉固定在本体上,弹簧套通过释放剪切销钉固定在本体上,凸耳上设置有可与卡扣台阶相扣合的卡紧台阶。
[0023] 本申请的有益效果在于:
[0024] (1)通过在芯轴上设计由一个小外径与一个大外径两个密封面组成的变径台阶,坐封后密封胶筒组件最终在大外径密封面撑开膨胀,受到径向压缩与轴向压缩,使密封胶筒组件与套管壁之间有更充分的过盈量,让封隔器封隔井下压力的能力更可靠、更稳定、耐压更高。
[0025] (2)一方面设置有内、外止退齿的上止动内卡环,使封隔器坐封且卸掉压力后锁定密封胶筒组件不让其轴向后退收缩,保持其膨胀密封。另一方面设置有只有内止退齿的下止动内卡环,其与芯轴止退齿相配合,使高承重锚定瓦卡组件上的桶状锚定瓦卡保持膨胀锚定,阻止其轴向收缩,减少封隔器因卡瓦收缩而锚定不牢固产生滑动的可能。
[0026] (3)把桶状锚定卡瓦加工成有弹性的整体,由于切割后的多瓣数卡瓦与套管咬合的接触面积比少瓣数卡瓦的更大更多,当封隔器坐封后,卡瓦锚定套管极度牢固且更均匀,对套管伤害更小,方便后续的二次下入管串。并且桶状锚定卡瓦与锥体在小倾角扣合后,由于第一剪切销的作用,当封隔器入井遇卡时,可以进行上提或下放操作,此时的小倾角与第一剪切销会阻止桶状锚定卡瓦张开从而解除遇卡险况,防止封隔器提前坐封。
[0027] (4)设置可以使用配套的解封回收工具对解封回收组件进行机械式回收,不受井下高压形成的上顶力影响,回收方式简单可靠,使封隔器免除被磨铣,或受上顶力而自行剪切解封,导致管串被极高上顶力推动顶撞井口采油树的风险,而且具有回收方式简单可靠、成功率高、施工周期短、成本低的优点。

附图说明

[0028] 此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0029] 图1为本实施例的高温高压可回收封隔器的结构示意图;
[0030] 图2为本实施例的高温高压可回收封隔器的立体图;
[0031] 图3为密封胶筒组件的构造示意图;
[0032] 图4为本实施例图1中A‑A面剖视图;
[0033] 图5为本实施例止退防松动组件结构示意图;
[0034] 图6为本实施例图1中B‑B面剖视图;
[0035] 图7为本实施例高承重锚定卡瓦组件结构示意图;
[0036] 图8为本实施例图1中C‑C面剖视图;
[0037] 图9为本实施例桶状锚定卡瓦外部结构示意图;
[0038] 图10为本实施例解封回收组件结构示意图;
[0039] 图11为本实施例图1中D‑D面剖视图;
[0040] 图12为本实施例上端密封组件结构示意图;
[0041] 图13为本实施例上端密封组件与密封件插接示意图;
[0042] 图14为本实施例解封回收工具结构示意图;
[0043] 图15为本实施例解封回收工具的立体图;
[0044] 图16为本实施例高温高压可回收封隔器坐封状态示意图;
[0045] 图17为本实施例高温高压可回收封隔器坐封状态立体图;
[0046] 图18为本实施例高温高压可回收封隔器解封状态立体图;
[0047] 图19为本实施例高温高压可回收封隔器解封状态示意图。

具体实施方式

[0048] 以下将以图式揭露本发明的多个实施方式,为明确说明起见,许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而,应了解到,这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说,在本发明的部分实施方式中,这些实务上的细节是非必要的。此外,为简化图式起见,一些习知惯用的结构与件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
[0049] 需要说明,本发明实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
[0050] 另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,并非特别指称次序或顺位的意思,亦非用以限定本发明,其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的件或操作而已,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
[0051] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
[0052] 参照图1和图2。本实施例中的高温高压可回收封隔器,包括芯轴1、设置于芯轴1上下两端的上端密封组件2以及下端接头3、以及从上至下依次套设于芯轴1外侧的密封胶筒组件4、止退防松动组件5、高承重锚定卡瓦组件6以及解封回收组件7,密封胶筒组件4、止退防松动组件5、高承重锚定卡瓦组件6以及解封回收组件7之间可拆卸连接。
[0053] 请参照图3和图4,密封胶筒组件4与芯轴1连接处设置有变径台阶11,密封胶筒组件4的两端分别抵接有套设于芯轴1上的上端套筒12以及元件护套13,上端套筒12可相对芯轴1滑动,且通过沉头螺钉14与第一剪切螺钉15固定在芯轴1上(请参照图3),元件护套13通过设置于芯轴1上的上端开口环16卡接,上端开口环16与芯轴1之间设置有传压孔17,芯轴1的上端设置有上端引导18。
[0054] 在本实施例中,如图3所示,变径台阶11由大小两个密封面组成,在坐封时,坐封后密封胶筒组件4最终在大外径密封面撑开膨胀,受到径向压缩与轴向压缩,使胶筒元件与套管壁之间有更充分的过盈量。
[0055] 请参照图4,为保证安装的稳定性,沉头螺钉14与第一剪切螺钉15均设置有多个,沉头螺钉14与第一剪切螺钉15交错分布于芯轴1的圆周外侧。
[0056] 具体地,请继续参照图2,密封胶筒组件4包括从上至下依次套接于芯轴1外侧的上端支撑环41、上端挡环42、上端胶筒元件43、中间胶筒元件44、下端胶筒元件45、下端挡环46、下端支撑环47。
[0057] 在本实施例中,上端胶筒元件43、中间胶筒元件44、下端胶筒元件45均由高级耐高温材料制成,上端挡环42与下端挡环46其中一个使用高延展性金属,一个使用高屈服强度金属,坐封时,三个胶筒元件最终在大外径密封面撑开膨胀,受到径向压缩与轴向压缩,使胶筒元件与套管壁之间有更充分的过盈量,另外单边两个挡环能保证受高温软化的胶筒元件在轴向上保持完整而不致严重形变破损。因胶筒元件使用高级耐高温的材料,使封隔器在严苛复杂井况下拥有更可靠、更稳定、耐压更高的封隔能力。
[0058] 请参照图1和图5,止退防松动组件5包括从上至下依次套设于芯轴1外侧的活塞缸51、活塞52、卡环套筒53、剪切环54、连接器55、下止动内卡环56,活塞缸51的一端与元件护套13螺纹连接。活塞52的一端伸入活塞缸51内、另一端与连接器55抵接。
[0059] 卡环套筒53、剪切环54均套设于活塞52的外侧,卡环套筒53的一端与活塞缸51的另一端螺纹连接、另一端与剪切环54螺纹连接,卡环套筒53与活塞52之间设置有上止动内卡环531,卡环套筒53的销孔与上止动内卡环531的开口槽相对且安装有防转固定销532,剪切环54与活塞52之间通过第一导向紧定螺钉541和第二剪切螺钉542固定,请参照图6。
[0060] 连接器55一端的内侧与活塞52螺纹连接,另一端与高承重锚定瓦卡组件6连接。
[0061] 优选地,活塞52的外侧设置有活塞止退齿,上止动内卡环531的内外侧分别设置有与活塞止退齿相配合的内径上移止退齿以及外径上移止退齿,卡环套筒53的内侧设置有与外径上移止退齿相配合的套筒止退齿,下止动内卡环56的内侧设置有下移止退齿,芯轴1的外侧设置有与下移止退齿相配合的芯轴止退齿。
[0062] 一方面设置有内、外止退齿的上止动内卡环531,使封隔器坐封且卸掉压力后锁定密封胶筒组件4不让其轴向后退收缩,保持其膨胀密封。另一方面设置有只有内止退齿的下止动内卡环56,其与芯轴止退齿相配合,使高承重锚定瓦卡组件6上的桶状锚定瓦卡63保持膨胀锚定,阻止其轴向收缩,减少封隔器因卡瓦收缩而锚定不牢固产生滑动的可能。
[0063] 请参照图7,高承重锚定卡瓦组件6包括从上至下依次套设于芯轴1外侧的上端椎体61、下端椎体62以及卡接于上端椎体61和下端椎体62外侧的桶状锚定卡瓦63,桶状锚定卡瓦63将上端椎体61和下端椎体62组合成一体,上端椎体61和下端椎体62分别通过两组第二导向紧定螺钉601和第一剪切销602固定在芯轴1上。
[0064] 请参照图8,第一剪切销602用于固定两个椎体和桶状锚定卡瓦63,而第二导向紧定螺钉601伸入芯轴2上的导向槽内。
[0065] 请参照图7和图9,桶状锚定卡瓦63的外侧靠近上端椎体61和下端椎体62的部分分别设置有交错设置的向下锚定齿631与上端非全切槽632和向上锚定齿633与下端非全切槽634,桶状锚定卡瓦63的内侧从上至下依次设置有小倾角635、啮合槽636、双重啮合槽637以及双重小倾角638,上端椎体61的外侧设置有与啮合槽636相对应的双重啮合台阶611,下端椎体62的外侧设置有与双重啮合槽637相对应的三重啮合台阶621。
[0066] 对应的小倾角分别设置于对应的啮合槽的末端,上下椎体上的啮合台阶啮合增加了桶状锚定瓦卡63的支撑面积,可支撑住更多的卡瓦外径上的锚定齿。桶状锚定卡瓦轴63向上切割了多条细切槽,即下端非全切槽634和上端非全切槽632,把桶状锚定卡瓦63加工成有弹性的整体,由于切割后的多瓣数卡瓦与套管咬合的接触面积比少瓣数卡瓦的更大更多,当封隔器坐封后,卡瓦锚定套管极度牢固且更均匀,对套管伤害更小,方便后续的二次下入管串。
[0067] 其中向下锚定齿631可使封隔器拥有更大的承重能力与在下端悬挂更多管串的功能,而向上锚定齿633可使封隔器承受井下高压形成的上顶力,又因锥体的啮合台阶处与卡瓦内径啮合槽处的小倾角互相紧贴,故当封隔器进行解封回收时,芯轴1上提带动上端锥体61因小倾角635钩住桶状锚定卡瓦63而施加轴向与径向的收缩力,使桶状锚定卡瓦63更可靠地收缩并实现封隔器顺利回收。并且桶状锚定卡瓦63与锥体在小倾角扣合后,由于第一剪切销602的作用,当封隔器入井遇卡时,可以进行上提或下放操作,此时的小倾角635与第一剪切销602会阻止桶状锚定卡瓦63张开从而解除遇卡险况,防止封隔器提前坐封。
[0068] 请参照图1和图10,解封回收组件7包括从上至下依次套设于芯轴1外侧的轴套71、剪切套筒72、卡扣环73以及解封套筒74,轴套71的一端螺纹连接于下端椎体62的外侧,轴套71内侧的另一端通过设置于芯轴1外侧的下端开口环19定位,剪切套筒72的两端分别与轴套71和下端接头3螺纹连接,且剪切套筒72和解封套筒74均向芯轴1外部延伸并与分别下端接头3连接,卡扣环73螺纹连接于芯轴1与剪切套筒74之间,其一端与轴套71的端部抵接。解封套筒74位于剪切套筒72内侧,其两端分别与轴套71和下端接头3螺纹连接,解封套筒74与剪切套筒72之间通过第三剪切螺钉701连接(请参照图11),解封套筒74伸出芯轴1部分的内侧设置有定位收缩台阶741和卡扣台阶742,定位收缩台阶741和卡扣台阶742相邻设置。
[0069] 这样设置可以使用配套的解封回收工具8进行机械式回收,不受井下高压形成的上顶力影响,回收方式简单可靠,使封隔器免除被磨铣,或受上顶力而自行剪切解封,导致管串被极高上顶力推动顶撞井口采油树的风险,而且具有回收方式简单可靠、成功率高、施工周期短、成本低的优点。
[0070] 优选地,解封套筒74与卡扣环73连接处设置有解封槽741,芯轴1的外侧设置有与解封槽741相对的密封面101。解封槽741可容纳解封后膨胀弹开的卡扣环73,而卡扣环73在解封槽741进行膨胀弹开从而不再螺纹固紧芯轴1。
[0071] 请参照图12和图13,上端密封组件2包括设置于芯轴1顶端的上端套筒21、从上至下依次设置于上端套筒21内侧的左旋螺纹22、第一止动台阶23与第二止动台阶24、密封上端套筒21的密封件25。上端套筒21内侧壁、第一止动台阶23与第二止动台阶24之间为光滑面。上端密封组件2其可用于被插入密封连接并将封隔器送入井下进行坐封,当封隔器上端的管柱需要添加、去除或维修工具时,则只要右旋并上提插入密封到地面即可,使封隔器免除因重复回收/坐封而发生完井事故的风险。
[0072] 请参照图13,密封件25的外侧设置有可与左旋螺纹22螺纹连接的螺纹,插入上端套筒21中后,密封件25密封光滑面,且顶住第二止动台阶24。
[0073] 请参照图14和图15,高温高压可回收封隔器还包括解封回收工具8,解封回收工具8包括本体81以及沿本体81轴线方向依次设置于其外侧的棘爪82、弹簧套83以及凸耳84,棘爪82活动套装于本体81的外侧,且通过顶部剪切销钉821固定在本体81上,弹簧套83通过释放剪切销钉831固定在本体81上,凸耳84上设置有可与卡扣台阶742相扣合的卡紧台阶841。
棘爪82的外侧设置有螺纹,该螺纹可与左旋螺纹22相互螺接。
[0074] 在具体安装时,预先在各零件密封槽上安装对应的密封圈和挡圈,由于芯轴1下端外径比上端外径小,所有零件从下端滑过装配到芯轴1上,先将上端引导18螺纹连接在芯轴1的上端,上端套筒12安装在安装在芯轴1上,使得其上的槽与螺钉孔对其,安装沉头螺钉14和第一剪切螺钉15。
[0075] 密封胶筒组件4的安装:先后安装上端支撑环41、上端挡环42、上端胶筒元件43、中间胶筒元件44、下端胶筒元件45、下端挡环46、下端支撑环47,然后顺序安装元件护套13、上端开口环16在芯轴1上,活塞缸51螺纹连接在元件护套13上,将上端密封组件2装在芯轴1的端部。
[0076] 止退防松动组件5的安装:先后将活塞52、卡环套筒53、剪切环54、上止动内卡环531安装在芯轴1上,且卡环套筒53与活塞缸51螺纹连接,使卡环套筒53的销孔与上止动内卡环531的开口槽对准并安装防转固定销,避免旋转,使得剪切环54与活塞52的孔与孔、槽与槽对齐,第一导向紧定螺钉541和第二剪切螺钉542,共同组成上止退防松动机构。连接器
55螺纹连接在活塞52上,然后将下止动内卡环56安装在芯轴1上,并使下移止退齿余芯轴止退齿相互啮合组成下止退防松动机构。
[0077] 高承重锚定瓦卡组件6的安装:预先将上端椎体61、下端椎体62、桶状锚定瓦卡63用力拍合成一个子装配体,把子装配体安装在芯轴1上,上端椎体61与连接器55进行螺纹连接,使桶状锚定瓦卡63上的两组销槽分别与上端椎体61和下端椎体62上的销孔对齐,同时下端椎体62的螺纹孔与芯轴1上的导向槽对齐,分别在销槽和螺纹孔安装第一剪切销602和第二导向紧定螺钉601,从而组成高承重锚定瓦卡组件6,导向槽可以保证高承重锚定瓦卡组件6在工作时沿芯轴1的轴向运动,而不会旋转。
[0078] 解封回收组件7的安装:将下端开口环19安装在芯轴1上,轴套71螺纹连接在下端椎体62上,再将卡扣环73安装在芯轴1上,并使卡扣环73固定螺纹配合芯轴固定螺纹,再将解封套筒74安装在芯轴1上,将剪切套筒72套在解封套筒74上,并对齐螺钉孔安装第三剪切螺钉701,然后使剪切套筒72与轴套71螺纹连接牢固,将下端接头3螺纹连接在剪切套筒72上,共同组成解封回收组件7。
[0079] 在具体工作时,按照工作先后顺序具有入井状态、坐封状态以及解封状态,以下根据三个状态进行具体描述。
[0080] 入井状态:
[0081] 在入井状态中,请参照图1和图13,封隔器各部件处于初始位置,坐封销钉与解封销钉均按需正确安装,坐封工具(密封件25)插入芯轴1的上端的上端套筒21中,密封件25密封住光滑面,密封件25上的螺纹与左旋螺纹22连接配合,同时顶住第二止动台阶24,由管串携带送入预定坐封井段。
[0082] 坐封状态:
[0083] 在坐封状态中,如图16和图17所示,地面施加液压坐封封隔器时,液压从传压孔17进入活塞52中,当压力达到一定值后,第二剪切螺钉542被剪断,继续加压推动元件护套13、活塞缸51和上止退防松机构向上滑动,挤压密封胶筒组件4,三个胶筒元件开始膨胀,两个挡环与两个支撑环受挤压而形变上翻,第一剪切螺钉15受挤压推力而剪断,上端套筒12沿槽滑动顶住芯轴1,密封胶筒组件4被推上变径台阶11,最后当压力达到封隔器坐封力时停止加压,密封胶筒组件4就在芯轴1的大外径密封面处膨胀并密封住套管内孔,油套管环空被隔断;
[0084] 与此同时,活塞52、连接器55、上端锥体61和下止退防松机构受液压推动而向下滑动,把第一剪切销602剪断,桶状锚定卡瓦63受上端锥体61和下端锥体62的支撑而膨胀张开,锚定在套管内径上,此时上止退防松机构中的上止动内卡环531设计有外径上移止退齿,卡住卡环套筒53上的套筒止退齿,还设计有内径上移止退齿,卡住活塞52上的活塞止退齿,同时下止退防松机构中下止动内卡环56设计有下移止退齿,卡住芯轴1上的芯轴止退齿。上止退防松机构的功能是只能向上滑动,而不能向下滑动;下止退防松机构的功能是只能向下滑动,而不能向上滑动,均具有防倒退功能。卸掉坐封液压,密封胶筒组件4被止退防松组件5锁定,不能回弹收缩,从而密封住套管内孔,油套管环空被隔断;高承重锚定卡瓦组件6被止退防松组件5锁定,不能回弹收缩,从而牢固锚定在套管内孔上,有极高的承重能力以及承受较高的自井下上顶的压力,封隔器坐封完成。
[0085] 解封状态:
[0086] 在解封状态中,如图18和图19所示,下入解封回收工具8,并将其插入封隔器内径。解封回收工具8顶部的棘爪82卡住封隔器的芯轴1。以4.5t的力上提管柱,确保棘爪螺纹齿卡紧上端套筒21上的左旋螺纹22。继续上提直至剪断解封回收工具8的顶部剪切销钉821。
然后,下放解封回收工具8使得凸耳84上的卡紧台阶841从下部和解封套筒74上的卡扣台阶
742扣合。上提剪断第三剪切螺钉701,使得解封套筒74上移。此时卡扣环73被释放,芯轴1可以向上移动。解封套筒74上移后,解封回收工具8的弹簧套83上的释放剪切销钉831被剪断。
随后上提力传递至封隔器芯轴1,芯轴1的上端开口环16会卡住元件护套13、活塞缸51、活塞
52以及上端锥体61,令其不再支撑桶状锚定卡瓦63,使卡瓦收缩,脱离接触套管内径,并且密封胶筒组件4也会弹性收缩,不再接触过盈套管内径。同时芯轴1的下端开口环19卡住下端锥体63,同时承载下端接头3并且承受下端管串重量。一旦芯轴1完成释放行程,封隔器便完全解封,此刻可从悬重表上看到上部管柱重量。建议缓慢上提一根管柱的长度,确认封隔器解封。
[0087] 综上:芯轴1设计有传压孔17,可让坐封液压通过进入活塞52,且设计有变径台阶11,可配合密封胶筒组件4坐封后与套管间拥有更大过盈量,设计有芯轴止退齿可配合下止动内卡环56起到防止锚定卡瓦轴向后退收缩的作用,芯轴1设计有剪切销沉孔可配合上下端锥体对桶状锚定卡瓦63进行固定,防止锥体窜动避免提前坐封锚定,设计有芯轴导向槽在封隔器解封时,限制芯轴1上的零件只进行轴向移动而不是周向转动,芯轴1下端设计有密封面再与解封套筒74、下端接头3配合可保证芯轴1内径对液体的密封性。
[0088] 以上所述仅为本发明的实施方式而已,并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理范围内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本发明的权利要求范围之内。