CN113356786B - 一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦封隔器 - Google Patents

Abstract

一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦封隔器，涉及井下工具技术领域，包括上接头、中心管、坐封机构、胶筒组件、锚定机构和下接头；上接头和下接头分别通过螺纹固定连接在中心管的上下两端，坐封机构、胶筒组件和锚定机构均套装在中心管的外侧；坐封机构，进一步包括外滑套、内滑套、坐封活塞、销钉A、卡簧挂和坐封卡簧，其中，所述外滑套的下端通过螺纹固定连接在所述下接头的外侧。本发明中，上锥体依靠管柱整体拔封拉力强制上行，下锥体一方面在胶筒的弹性回复力的作用下强制下行，另一方面在管柱整体下行后产生的向下拉力的作用下强制下行，从而完全打开卡瓦的回收结构空间，保证了卡瓦的解卡效果。

Description

一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦封隔器

技术领域

本发明属于井下工具技术领域，尤其涉及一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦封隔器。

背景技术

双向卡瓦封隔器是油水井完井管柱中常用的一种井下工具，其最大的特点是坐卡后，卡瓦锚定于套管内壁，形成非常稳定的完井管柱系统。但是，双向卡瓦锚定机构最大的缺点是：解卡时，因为锥体不能从卡瓦内侧顺利退出，导致卡瓦不能向靠近中心管的方向回位，继而导致锚定机构无法有效解卡，使完井管柱被“卡死”在套管中。发生这种情况时，只能通过大规模修井施工来解决问题。因此，有必要设计一种解卡更可靠的双向卡瓦封隔器。

发明内容

为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦封隔器。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供了一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦封隔器，包括上接头、中心管、坐封机构、胶筒组件、锚定机构和下接头；

上接头和下接头分别通过螺纹固定连接在中心管的上下两端，坐封机构、胶筒组件和锚定机构均套装在中心管的外侧；

坐封机构，进一步包括外滑套、内滑套、坐封活塞、销钉A、卡簧挂和坐封卡簧，其中，所述外滑套的下端通过螺纹固定连接在所述下接头的外侧，所述坐封活塞套装在所述中心管上并通过所述销钉A固定在中心管上，所述内滑套的上端通过螺纹固定连接在坐封活塞的外侧，所述内滑套的下端滑动插装在所述外滑套的内侧；所述卡簧挂套装在中心管上并锁定；所述坐封卡簧安装在卡簧挂外侧的环形槽内；

所述坐封卡簧的外侧和所述内滑套的内侧分别设置有相互啮合的棘齿；

所述坐封活塞和内滑套连接处的外侧设置有解卡卡簧，所述外滑套上端的内侧加工有与解卡卡簧匹配的卡槽；

胶筒组件，进一步包括衬管和胶筒，衬管套装在中心管的外侧，胶筒套装在衬管的外侧；

所述衬管的下端插在坐封活塞上端的内侧，并通过销钉B与坐封活塞固定连接；

锚定机构，进一步包括上锥体、下锥体、卡瓦和用于安装卡瓦的安装套，其中上锥体直接加工在所述上接头的下端，下锥体通过螺纹固定连接在所述衬管的上端，所述安装套设置在上锥体、下锥体和卡瓦的外侧，安装套的侧面开设有窗口，所述卡瓦的两端分别从两个窗口中露出。

作为优选方案，所述胶筒组件进一步包括一根衬管、五个挡环和四个胶筒，其中，衬管套装在中心管的外侧，所有挡环和胶筒均套装在衬管的外侧，四个胶筒分别夹在相邻的两个挡环之间；其中从上往下数第二个挡环通过螺纹固定连接在所述衬管上。

作为优选方案，所述上接头的外侧套装有橡胶套，橡胶套的上端面通过上接头上的台肩限位，橡胶套的下端面通过通过所述安装套的上端面限位。

作为优选方案，所述坐封活塞的上部加工有长条形滑道，长条形滑道的长度方向与坐封活塞的轴线方向平行，所述衬管下端的侧面安装有销钉C，销钉C突出于衬管的外侧，并与所述长条形滑道滑动配合。

作为优选方案，所述中心管的管壁上安装有锁球，锁球突出于中心管的外壁并卡在卡簧挂的内侧，从而将卡簧挂锁定在中心管上；所述中心管的内侧设置有内管，所述锁球的内侧通过内管的外壁限位；

内管通过所述销钉A连接在中心管上。

作为优选方案，所述安装套上端的外侧安装有销钉D，安装套通过销钉D滑动连接在上接头上。

作为优选方案，所述中心管的外侧加工有环形凸台，该环形凸台位于坐封活塞和卡簧挂之间，所述销钉A连接在环形凸台上。

本发明的有益效果为：

1、本发明中，强制解卡双向卡瓦锚的结构充分考虑了双向卡瓦的受力状态，分别利用管柱上提拉力与胶筒的弹性复位的推力，与解卡系统联动，设计出了双向强制解卡的卡瓦锥体结构，即上锥体依靠管柱整体拔封拉力强制上行，下锥体一方面在胶筒的弹性回复力的作用下强制下行，另一方面在管柱整体下行后产生的向下拉力的作用下强制下行，从而完全打开卡瓦的回收结构空间，保证了卡瓦的解卡效果。

2、现有技术中，胶筒的数量均为三个，三个胶筒中，位于中间的胶筒术语称为“中胶筒”，其硬度较低，有利于保证封隔器的密封性能，位于中胶筒上下两侧的两个胶筒术语称为“边胶筒”，其硬度较高，作用是对中胶筒进行支撑，防止因中胶筒过度形变导致密封失效。

与现有技术中不同，本发明在胶筒组件中增设了一个胶筒，并增设了通过螺纹连接在衬管上的挡环，增设的胶筒可在封隔器解封后通过其自身的弹性回复力促进胶筒及下锥体向下强制滑动，以便打开卡瓦的回收空间。

另外，通过调整增设的挡环在衬管上的位置可对中胶筒和边胶筒的坐封行程进行调节，调节后，可对该挡环下方的三个胶筒进行预压缩，使这三个胶筒在下井前(即坐封活塞启动前)便可被小幅度压缩，这样，在坐封活塞的坐封行程不变的情况下，可使胶筒坐封后的有效密封直径进一步增大，从而在不改变封隔器结构尺寸的情况下适应不同的井况，保证胶筒在套管直径不同时仍然具有最佳密封效果。

3、本发明中，所述上接头的外侧套装有橡胶套，在封隔器坐封时，橡胶套被向上移动的安装套压缩，封闭卡瓦上部与套管之间的环形空间，防止井中的砂与垢屑落入卡瓦之间，影响卡瓦解卡效果。

4、本发明通过长条形滑道和销钉C的配合，一方面使得坐封活塞与衬管可在压缩胶筒过程中发生相对运动，保证坐封动作的顺利进行，另一方面也保证坐封活塞和衬管保持连接，以便坐封活塞下行时可带动衬管一同向下运动，实现卡瓦的强制解封。

5、本发明设置了内管和锁球，通过锁球将卡簧挂锁定在中心管上，并通过打捞内管的方式剪断销钉A使锁球脱落解锁，进而使封隔器解封，与现有技术相比，封隔器的解封动作更加可靠。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明上半段的结构示意图；

图3是本发明下半段的结构示意图；

图4是图1中A处的局部放大图；

图5是本发明的而另一种实施例的结构示意图。

图中：1、上接头，2、橡胶套，3、销钉D，4、安装套，5、上锥体，6、卡瓦，7、中心管，8、下锥体，9、挡环，10、胶筒，11、衬管，12、销钉B，13、销钉C，14、长条形滑道，15、坐封活塞，16、外滑套，17、内滑套，18、下接头，19、过液孔，20、内管，21、解卡卡簧，22、卡槽，23、销钉A，24、锁球，25、卡簧挂，26、坐封卡簧。

图中，黑色色块填充处均为O型密封圈。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述。

实施例一：

如图1所示，本实施例包括上接头1、中心管7、坐封机构、胶筒10组件、锚定机构和下接头18；

上接头1和下接头18分别通过螺纹固定连接在中心管7的上下两端，坐封机构、胶筒10组件和锚定机构均套装在中心管7的外侧；

如图4所示，坐封机构，进一步包括外滑套16、内滑套17、坐封活塞15、销钉A23、卡簧挂25和坐封卡簧26，其中，所述外滑套16的下端通过螺纹固定连接在所述下接头18的外侧，所述坐封活塞15套装在所述中心管7上并通过所述销钉A23固定在中心管7上，所述内滑套17的上端通过螺纹固定连接在坐封活塞15的外侧，所述内滑套17的下端滑动插装在所述外滑套16的内侧；所述卡簧挂25套装在中心管7上并锁定；所述坐封卡簧26安装在卡簧挂25外侧的环形槽内；所述坐封卡簧26的外侧和所述内滑套17的内侧分别设置有相互啮合的棘齿；所述坐封活塞15和内滑套17连接处的外侧设置有解卡卡簧21，所述外滑套16上端的内侧加工有与解卡卡簧21匹配的卡槽22；

如图1所示，胶筒10组件，进一步包括衬管11和胶筒10，衬管11套装在中心管7的外侧，胶筒10套装在衬管11的外侧；所述衬管11的下端插在坐封活塞15上端的内侧，并通过销钉B12与坐封活塞15固定连接。作为优选方案，所述胶筒10组件进一步包括一根衬管11、五个挡环9和四个胶筒10，其中，衬管11套装在中心管7的外侧，所有挡环9和胶筒10均套装在衬管11的外侧，四个胶筒10分别夹在相邻的两个挡环9之间；其中从上往下数第二个挡环9通过螺纹固定连接在所述衬管11上。现有技术中，胶筒10的数量均为三个，三个胶筒10中，位于中间的胶筒10术语称为“中胶筒10”，其硬度较低，有利于保证封隔器的密封性能，位于中胶筒10上下两侧的两个胶筒10术语称为“边胶筒10”，其硬度较高，作用是对中胶筒10进行支撑，防止因中胶筒10过度形变导致密封失效。

与现有技术中不同，本发明在胶筒10组件中增设了一个胶筒10，并增设了通过螺纹连接在衬管11上的挡环9，增设的胶筒10可在封隔器解封后通过其自身的弹性回复力促进胶筒10及下锥体8向下强制滑动，以便打开卡瓦6的回收空间。

另外，通过调整增设的挡环9在衬管11上的位置可对中胶筒10和边胶筒10的坐封行程进行调节，调节后，可对该挡环9下方的三个胶筒10进行预压缩，使这三个胶筒10在下井前(即坐封活塞15启动前)便可被小幅度压缩，这样，在坐封活塞15的坐封行程不变的情况下，可使胶筒10坐封后的有效密封直径进一步增大，从而在不改变封隔器结构尺寸的情况下适应不同的井况，保证胶筒10在套管直径不同时仍然具有最佳密封效果。

如图1所示，锚定机构，进一步包括上锥体5、下锥体8、卡瓦6和用于安装卡瓦6的安装套4，其中上锥体5直接加工在所述上接头1的下端，下锥体8通过螺纹固定连接在所述衬管11的上端，所述安装套4设置在上锥体5、下锥体8和卡瓦6的外侧，安装套4的侧面开设有窗口，所述卡瓦6的两端分别从两个窗口中露出。本发明中，强制解卡双向卡瓦6锚的结构充分考虑了双向卡瓦6的受力状态，分别利用管柱上提拉力与胶筒10的弹性复位的推力，与解卡系统联动，设计出了双向强制解卡的卡瓦6锥体结构，即上锥体5依靠管柱整体拔封拉力强制上行，下锥体8一方面在胶筒10的弹性回复力的作用下强制下行，另一方面在管柱整体下行后产生的向下拉力的作用下强制下行，从而完全打开卡瓦6的回收结构空间，保证了卡瓦6的解卡效果。

本发明的工作过程如下：

坐封时，向中心管7内打压，压力经由过液孔19进入坐封活塞15下方的空间，在压力作用下，坐封活塞15带动内滑套17一同向上滑动并将销钉A23剪断。坐封活塞15滑动过程中，先推动衬管11和下锥体8向上移动，从而使卡瓦6向远离中心管7的方向移动，使卡瓦6开始坐封；卡瓦6坐封后，衬管11滑动遇阻，继而使销钉B12剪断；销钉B12剪断后，坐封活塞15与衬管11得以相对滑动，进而压缩胶筒10，使胶筒10坐封。

解封时，首先向内管20内下入打捞矛，然后，上提打捞矛将内管20提起同时剪断销钉A23，从而让出锁球24向中心管7滑落的空间；锁球24滑落后，上提油管管柱(相当于上提中心管7)，外滑套16推动坐封卡簧26、卡簧挂25在胶筒10组件的弹性回复力作用下向下滑动，完成胶筒10组件的解封；同时，打捞矛拉动内管20带动上接头1上行，让出上部卡瓦6回收空间，胶筒10推动挡环9，带动衬管11、下锥体8下行，让出卡瓦6下部回收空间；上提管柱的同时，中心管7带动下接头18外滑套16上行，卡槽22卡住解卡卡簧21后，再次下放管柱，外滑套16带动内滑套17、坐封活塞15、销钉B12、衬管11、下锥体8强制向下滑动，下锥体8让出卡瓦6下部回收空间，实现下锥体8的强制解卡。

如图1所示，所述上接头1的外侧套装有橡胶套2，橡胶套2的上端面通过上接头1上的台肩限位，橡胶套2的下端面通过通过所述安装套4的上端面限位。本发明中，所述上接头1的外侧套装有橡胶套2，在封隔器坐封时，橡胶套2被向上移动的安装套4压缩，封闭卡瓦6上部与套管之间的环形空间，防止井中的砂与垢屑落入卡瓦6之间，影响卡瓦6解卡效果。

如图1所示，所述坐封活塞15的上部加工有长条形滑道14，长条形滑道14的长度方向与坐封活塞15的轴线方向平行，所述衬管11下端的侧面安装有销钉C13，销钉C13突出于衬管11的外侧，并与所述长条形滑道14滑动配合。本发明通过长条形滑道14和销钉C13的配合，一方面使得坐封活塞15与衬管11可在压缩胶筒10过程中发生相对运动，保证坐封动作的顺利进行，另一方面也保证坐封活塞15和衬管11保持连接，以便坐封活塞15下行时可带动衬管11一同向下运动，实现卡瓦6的强制解封。

如图4所示，所述中心管7的管壁上安装有锁球24，锁球24突出于中心管7的外壁并卡在卡簧挂25的内侧，从而将卡簧挂25锁定在中心管7上；所述中心管7的内侧设置有内管20，所述锁球24的内侧通过内管20的外壁限位；内管20通过所述销钉A23连接在中心管7上。本发明设置了内管20和锁球24，通过锁球24将卡簧挂25锁定在中心管7上，并通过打捞内管20的方式剪断销钉A23使锁球24脱落解锁，进而使封隔器解封，与现有技术相比，封隔器的解封动作更加可靠。

如图1所示，所述安装套4上端的外侧安装有销钉D3，安装套4通过销钉D3滑动连接在上接头1上。

如图4所示，所述中心管7的外侧加工有环形凸台，该环形凸台位于坐封活塞15和卡簧挂25之间，所述销钉A23连接在环形凸台上。

实施例二：

如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：对卡簧挂25、中心管7和内滑套17的结构进行了改进：

1、改进后，卡簧挂25和中心管7之间设置两处滑动密封点，且所述锁球24位于该两个滑动密封点之间；

2、改进后，内管20的下端与中心管7的内壁之间增设O型密封圈，上提内管20后该处密封失效；

3、改进后，内滑套17上与中心管7的结合面上增设两处O型密封圈，解封前，所述过液孔19位于内滑套17的下方，解封并上提中心管7后，所述过液孔19位于所述的两处O型密封圈之间，从而将所述过液孔19封堵。

改进后的好处在于：

解封时，通过下放打捞矛上提内管20，使内管20下端与中心管7之间的密封解除并使锁球24滑落，然后通过上提中心管7的方式使解卡卡簧21卡在外滑套16内侧的卡槽22内，同时将过液孔19封堵。然后，向中心管7内打压，压力经过锁球24所在通孔进入卡簧挂25和中心管7之间，继而推动卡簧挂25向下滑动，卡簧挂25的下端抵在内滑套17上，从而带动内滑套17、坐封活塞15和衬管11向下移动，实现强制解卡。与实施例一相比，在下压油管管柱不足以使封隔器解卡的情况下，可打压的方式实现强制解卡，从而进一步提高了解卡的可靠性。

具体实施时，卡簧挂25在压力作用下的活动行程可按需确定。

Claims (6)

1.一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦（6）封隔器，包括上接头（1）、中心管（7）、坐封机构、胶筒（10）组件、锚定机构和下接头（18），其特征在于：

上接头（1）和下接头（18）分别通过螺纹固定连接在中心管（7）的上下两端，坐封机构、胶筒（10）组件和锚定机构均套装在中心管（7）的外侧；

坐封机构，进一步包括外滑套（16）、内滑套（17）、坐封活塞（15）、销钉A（23）、卡簧挂（25）和坐封卡簧（26），其中，所述外滑套（16）的下端通过螺纹固定连接在所述下接头（18）的外侧，所述坐封活塞（15）套装在所述中心管（7）上并通过所述销钉A（23）固定在中心管（7）上，所述内滑套（17）的上端通过螺纹固定连接在坐封活塞（15）的外侧，所述内滑套（17）的下端滑动插装在所述外滑套（16）的内侧；所述卡簧挂（25）套装在中心管（7）上并锁定；所述坐封卡簧（26）安装在卡簧挂（25）外侧的环形槽内；

所述坐封卡簧（26）的外侧和所述内滑套（17）的内侧分别设置有相互啮合的棘齿；

所述坐封活塞（15）和内滑套（17）连接处的外侧设置有解卡卡簧（21），所述外滑套（16）上端的内侧加工有与解卡卡簧（21）匹配的卡槽（22）；

胶筒（10）组件，进一步包括衬管（11）和胶筒（10），衬管（11）套装在中心管（7）的外侧，胶筒（10）套装在衬管（11）的外侧；

所述衬管（11）的下端插在坐封活塞（15）上端的内侧，并通过销钉B（12）与坐封活塞（15）固定连接；

锚定机构，进一步包括上锥体（5）、下锥体（8）、卡瓦（6）和用于安装卡瓦（6）的安装套（4），其中上锥体（5）直接加工在所述上接头（1）的下端，下锥体（8）通过螺纹固定连接在所述衬管（11）的上端，所述安装套（4）设置在上锥体（5）、下锥体（8）和卡瓦（6）的外侧，安装套（4）的侧面开设有窗口，所述卡瓦（6）的两端分别从两个窗口中露出；

所述中心管（7）的管壁上安装有锁球（24），锁球（24）突出于中心管（7）的外壁并卡在卡簧挂（25）的内侧，从而将卡簧挂（25）锁定在中心管（7）上；所述中心管（7）的内侧设置有内管（20），所述锁球（24）的内侧通过内管（20）的外壁限位；

内管（20）通过所述销钉A（23）连接在中心管（7）上。

2.根据权利要求1所述的一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦（6）封隔器，其特征在于：所述胶筒（10）组件进一步包括一根衬管（11）、五个挡环（9）和四个胶筒（10），其中，衬管（11）套装在中心管（7）的外侧，所有挡环（9）和胶筒（10）均套装在衬管（11）的外侧，四个胶筒（10）分别夹在相邻的两个挡环（9）之间；其中从上往下数第二个挡环（9）通过螺纹固定连接在所述衬管（11）上。

3.根据权利要求1所述的一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦（6）封隔器，其特征在于：所述上接头（1）的外侧套装有橡胶套（2），橡胶套（2）的上端面通过上接头（1）上的台肩限位，橡胶套（2）的下端面通过所述安装套（4）的上端面限位。

4.根据权利要求1所述的一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦（6）封隔器，其特征在于：所述坐封活塞（15）的上部加工有长条形滑道（14），长条形滑道（14）的长度方向与坐封活塞（15）的轴线方向平行，所述衬管（11）下端的侧面安装有销钉C（13），销钉C（13）突出于衬管（11）的外侧，并与所述长条形滑道（14）滑动配合。

5.根据权利要求1所述的一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦（6）封隔器，其特征在于：所述安装套（4）上端的外侧安装有销钉D（3），安装套（4）通过销钉D（3）滑动连接在上接头（1）上。

6.根据权利要求1所述的一种使用打捞矛解封强制解卡的双向卡瓦（6）封隔器，其特征在于：所述中心管（7）的外侧加工有环形凸台，该环形凸台位于坐封活塞（15）和卡簧挂（25）之间，所述销钉A（23）连接在环形凸台上。

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