CN102747979A

CN102747979A - 双向自锁式套管外封隔器

Info

Publication number: CN102747979A
Application number: CN2012102708665A
Authority: CN
Inventors: 何道宽; 刘东升
Original assignee: SHANDONG SHENGYOU CEMENTING ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANDONG SHENGYOU CEMENTING ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2012-10-24

Abstract

一种双向自锁式套管外封隔器，包括套管接箍、中心管、锁紧环、胶筒、阀系总成、断开杆、密封圈和套管短接，其特征在于中心管下端与套管接箍螺纹相连，上端与阀系总成螺纹相连，阀系总成上部与套管短接螺纹相连，在中心管的外周设有胶筒，胶筒的上端与阀系总成固定连接，胶筒的下端与锁紧环固定连接，锁紧环与中心管之间锯齿相扣连接；阀系总成上下部设有母螺纹，中部并排设有垂直向内的打开阀、单向阀、限压阀和向胶筒内进液的进液通道，进液通道的进液孔设在中上部内周，进液孔上设有一个与进液孔密封圈密封连接的断开杆，进液通道通过打开阀、单向阀和限压阀与胶筒内周连通；在限压阀上端还有一条与胶筒内压力平衡的通道。

Description

双向自锁式套管外封隔器

技术领域

本发明涉及一种钻井完井过程中封隔地层用的双向自锁式套管外封隔器。

背景技术

目前，公知的套管外封隔器类型为只有一组单向限压阀与锁紧阀控制的单一锁紧型式，在普通井况中，现有的套管外封隔器能够满足使用要求，而在特殊的井下环境中，要求封隔器封隔要求高，井况复杂的情况下，需要封隔器在涨开后确保双向自锁，这样，就需要一种能够实现双向自锁的产品来满足越来越高的使用要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向自锁式套管外封隔器，克服上述已有技术存在的缺陷。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：

本发明包括套管接箍、中心管、锁紧环、胶筒、阀系总成、断开杆、密封圈和套管短接，其特征在于中心管下端与套管接箍螺纹相连，上端与阀系总成螺纹相连，阀系总成上部与套管短接螺纹相连，在中心管的外周设有胶筒，胶筒的上端与阀系总成固定连接，胶筒的下端与锁紧环固定连接，锁紧环与中心管之间锯齿相扣连接；阀系总成上下部设有母螺纹，中部并排设有垂直向内的打开阀、单向阀、限压阀和向胶筒内进液的进液通道，进液通道的进液孔设在中上部内周，进液孔上设有一个与进液孔密封圈密封连接的断开杆，进液通道通过打开阀、单向阀和限压阀与胶筒内周连通；在限压阀上端还有一条与胶筒内压力平衡的通道。

打开阀包括剪钉、阀盖、阀芯套、螺旋弹簧、阀芯和进液孔，阀芯套套在阀系总成上所设的圆柱形腔体内，阀盖与腔体螺纹连接，在阀盖中心设有一个上部直径小下部直径大的剪钉座，剪钉座与阀盖之间剪钉连接，在剪钉座和阀芯套内设有上部直径小下部直径大的阀芯，阀芯下部外周设有密封圈，下端与阀芯套下端平齐，在阀芯套的下端以下设有与进液孔连通的进液通道，在剪钉座与阀芯变径台阶之间设螺旋弹簧；在阀芯套的下部设有出液孔。

单向阀包括阀盖、螺旋弹簧和阀芯，阀盖与阀系总成上所设的腔体螺纹连接，在阀盖下部中心设有一个圆形支撑柱；阀芯设为上直径大下直径小的圆柱形，中心设有弹簧腔，阀芯下端套有一个圆柱形橡胶垫，在阀芯的弹簧腔内套有螺旋弹簧，螺旋弹簧套在阀盖的支撑柱上；阀芯上部与腔体上部之间动密封配合，阀芯下部与腔体下部动密封配合；在腔体下端的下部设有一条水平的进液通道，进液通道与打开阀的出液孔连通；在腔体的中部设有一个出液孔。

限压阀包括阀盖、剪钉和阀芯，阀盖与阀系总成上所设的腔体螺纹连接，阀盖中心设有一个阀芯孔，在阀盖下部镶嵌一个中心带阀芯孔的剪钉座；阀芯的中部和下端部直径相等且比上部和中部直径大，中部和下端部外周设有密封圈，与腔体动密封配合，阀芯的上端部插进剪钉座，之间剪钉连接，在腔体的下部的上部设有一个进液孔，与单向阀的出液孔连通，在腔体的下部的中部设有一个与胶筒内周连通的出液孔，在腔体下端部设有一条与胶筒内周连通的压力平衡通道；

本发明与已有技术相比具有以下优点：

1、内部两端设计有阀系和机械双重锁紧机构，胶筒涨开后可实现双向自锁，防止回缩；

2、阀系统可以有效地保护和准确控制工具安全座封；

3、胶筒扩张系数大，可封隔大直径井眼；

4、耐温等级高、承压差大、残余变形小；

5、适应能力强，可用于各种不同条件的油、气、水井。

附图说明

图1-本发明的结构示意图；

图2-断开杆局部放大结构示意图；

图3-阀系总成的局部放大结构示意图；

图4-锁紧环的局部放大结构示意图；

图中1-套管接箍，2-中心管，3-锁紧环，4-胶筒，5-阀系总成，6-断开杆，7-密封圈，8-管路短接；

图2中6-断开杆，7-密封圈；

图3中5-1-剪钉，5-2-阀盖，5-3-阀芯套，5-4-螺旋弹簧，5-5-阀芯，5-6-进液通道，5-7-阀盖，5-8-阀芯，5-9-螺旋弹簧，5-10-橡胶垫，5-11-阀盖，5-12-剪钉，5-13-阀芯，5-14-平衡通道；

图4中3-锁紧环，2-中心管。

具体实施方式

为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施方式作详细说明：

本发明包括套管接箍1、中心管2、锁紧环3、胶筒4、阀系总成5、断开杆6、密封圈7和套管短接8；中心管2下端与套管接箍1螺纹相连，上端与阀系总成5螺纹相连，阀系总成5上部与套管短接8螺纹相连，在中心管2的外周设有胶筒4，胶筒4的上端与阀系总成5固定连接，胶筒4的下端与锁紧环3固定连接，锁紧环3与中心管2之间锯齿相扣连接；阀系总成5上下部设有母螺纹，中部并排设有垂直向内的打开阀、单向阀、限压阀和向胶筒4内进液的进液通道，进液通道的进液孔设在中上部内周，进液孔上设有一个与进液孔密封圈7密封连接的断开杆6，进液通道通过打开阀、单向阀和限压阀与胶筒4内周连通，在限压阀上端还有一条与胶筒4内压力平衡通道。

在应用本发明时，如图1所示封隔器上下螺纹连接套管柱，下放到井里设计位置后进行注水泥施工，注完水泥后从井口水泥头处投放套管胶塞顶替泥浆，图2所示当胶塞到达封隔器断开杆6位置后将断开杆打断，露出进液孔，当胶塞到达浮箍后憋压，液体从进液孔进入进液通道5-6再进入封隔器的阀系总成的打开阀，图3所示管柱继续升压，当压力达到一定数值后，阀芯5-5压剪钉座剪断剪钉5-1，阀芯下行打开出液孔，进入单向阀压橡胶垫5-10，阀芯5-8上行，打开单向阀的出液孔进入单向阀，通过出液孔进入胶筒4的内周，涨封胶筒，由于开始限压阀进液孔和平衡通道5-14的压力不平衡，继续进液涨封胶筒，当压差到达一定数值后，阀芯5-13上行，剪钉被剪断，阀杆上移，使进液孔和平衡通道5-14联通，压力平衡，胶筒不再继续膨胀。管柱泄压，单向阀在螺旋弹簧5-9作用下复位单向锁紧，防止胶筒回缩，同时打开阀也在螺旋弹簧5-4的作用下下移并永久关闭。胶筒另一端的锁紧环3上设计有倒齿，只能向胶筒方向滑动，反向则在倒齿作用下锁紧，防止胶筒回缩。本发明双向锁紧，确保了封隔效果。打开阀中阀盖5-2对阀芯套5-3起限位作用，螺旋弹簧5-4对阀芯起复位作用；在单向阀中阀盖5-7对阀芯5-8和螺旋弹簧5-9起限位作用，橡胶垫5-10起密封作用，在限压阀中阀盖5-11对剪钉5-12的剪钉座起限位作用。

Claims

1.本发明包括套管接箍、中心管、锁紧环、胶筒、阀系总成、断开杆、密封圈和套管短接，其特征在于中心管下端与套管接箍螺纹相连，上端与阀系总成螺纹相连，阀系总成上部与套管短接螺纹相连，在中心管的外周设有胶筒，胶筒的上端与阀系总成固定连接，胶筒的下端与锁紧环固定连接，锁紧环与中心管之间锯齿相扣连接；阀系总成上下部设有母螺纹，中部并排设有垂直向内的打开阀、单向阀、限压阀和向胶筒内进液的进液通道，进液通道的进液孔设在中上部内周，进液孔上设有一个与进液孔密封圈密封连接的断开杆，进液通道通过打开阀、单向阀和限压阀与胶筒内周连通；在限压阀上端还有一条与胶筒内压力平衡的通道。

2.根据权利要求1所述的双向自锁式套管外封隔器，其特征在于：打开阀包括剪钉、阀盖、阀芯套、螺旋弹簧、阀芯和进液孔，阀芯套套在阀系总成上所设的圆柱形腔体内，阀盖与腔体螺纹连接，在阀盖中心设有一个上部直径小下部直径大的剪钉座，剪钉座与阀盖之间剪钉连接，在剪钉座和阀芯套内设有上部直径小下部直径大的阀芯，阀芯下部外周设有密封圈，下端与阀芯套下端平齐，在阀芯套的下端以下设有与进液孔连通的进液通道，在剪钉座与阀芯变径台阶之间设螺旋弹簧；在阀芯套的下部设有出液孔。

3.根据权利要求1所述的双向自锁式套管外封隔器，其特征在于：单向阀包括阀盖、螺旋弹簧和阀芯，阀盖与阀系总成上所设的腔体螺纹连接，在阀盖下部中心设有一个圆形支撑柱；阀芯设为上直径大下直径小的圆柱形，中心设有弹簧腔，阀芯下端套有一个圆柱形橡胶垫，在阀芯的弹簧腔内套有螺旋弹簧，螺旋弹簧套在阀盖的支撑柱上；阀芯上部与腔体上部之间动密封配合，阀芯下部与腔体下部动密封配合；在腔体下端的下部设有一条水平的进液通道，进液通道与打开阀的出液孔连通；在腔体的中部设有一个出液孔。

4.根据权利要求1所述的双向自锁式套管外封隔器，其特征在于：限压阀包括阀盖、剪钉和阀芯，阀盖与阀系总成上所设的腔体螺纹连接，阀盖中心设有一个阀芯孔，在阀盖下部镶嵌一个中心带阀芯孔的剪钉座；阀芯的中部和下端部直径相等且比上部和中部直径大，中部和下端部外周设有密封圈，与腔体动密封配合，阀芯的上端部插进剪钉座，之间剪钉连接，在腔体的下部的上部设有一个进液孔，与单向阀的出液孔连通，在腔体的下部的中部设有一个与胶筒内周连通的出液孔，在腔体下端部设有一条与胶筒内周连通的压力平衡通道。