CN117287142B - 一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，包括外护管，外护管的下端设置有封隔胶筒，外护管的上端内部设置有电动伸缩装置，外护管的下端内部依次设置有活塞和油缸，活塞的一端与封隔胶筒相邻，活塞的另一端连通油缸，电动伸缩装置的端部设置有柱塞，柱塞的一端伸入的油缸内；电动伸缩装置带动柱塞向外护管下端移动使得油缸内的液压油进入活塞的活塞腔推动活塞前移挤压封隔胶筒，封隔器坐封；电动伸缩装置带动柱塞向外护管上端移动使得油缸内压力降低，活塞腔内的液压油回流至油缸使活塞后移使封隔胶筒缩回释放，封隔器解封。本发明不需要过大的扭力就能实现较大的胶筒挤压力，操作简单、劳动强度低。

Description

一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器

技术领域

本发明属于石油井下动力封隔工具技术领域，涉及一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器。

背景技术

封隔器是一种常用的井下工具，用于油管套管环空封隔。封隔器常被用于井下分层测试、找水、堵水作业，其主要依靠机械力或水压差为动力使封隔胶筒膨胀，以对油套环空实现密封。现有的封隔器坐封时需要在井口采用泵车加压，封隔器内的活塞在泵车压力的作用下动作轴向挤压封隔胶筒实现坐封，然而采用泵车加压操作较为复杂、灵活性差，使得作业劳动强度高，作业成本高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其通过电动伸缩装置控制液压油进出活塞腔推动活塞挤压或释放封隔胶筒实现封隔器坐封或解封，本发明可实现一次下井多次坐封封隔器，且不需要过大的扭力就能实现较大的胶筒挤压力，操作简单、劳动强度低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其特征在于：包括外护管，所述外护管的下端设置有封隔胶筒，所述外护管的上端内部设置有电动伸缩装置，所述外护管的下端内部依次设置有活塞和油缸，所述活塞的一端与所述封隔胶筒相邻，所述活塞的另一端连通所述油缸，所述电动伸缩装置的端部设置有柱塞，所述柱塞的一端伸入所述油缸内；所述电动伸缩装置带动所述柱塞向外护管下端移动使得油缸内的液压油进入所述活塞的活塞腔推动活塞前移挤压封隔胶筒，封隔器坐封，所述电动伸缩装置带动所述柱塞向外护管上端移动使得油缸内压力降低，所述活塞腔内的液压油回流至油缸使活塞后移使封隔胶筒缩回释放，封隔器解封。

进一步，所述电动伸缩装置的下端套设有丝杠护管，所述丝杠护管的下端嵌套所述油缸，所述外护管的下端设置有转换接头，所述油缸穿过转换接头的下端套设所述活塞，所述活塞的下端设置所述封隔胶筒，所述封隔胶筒内套设有中心管，所述中心管的上端设置有泄压阀，所述泄压阀的上端设置有油路，所述油路贯通泄压阀和油缸。

进一步，所述活塞包括上活塞和下活塞，所述上活塞和下活塞上下套接，所述上活塞和下活塞的套接部形成活塞腔，所述活塞腔包括活塞上腔和活塞下腔，所述活塞上腔用来作为空气腔抵御平衡环境压力，所述活塞下腔用来作为液压油腔推动所述封隔胶筒进行挤压。

进一步，所述柱塞的下端设置有防转头，所述防转头与油缸之间设置有钢球和防转槽，所述钢球嵌设在防转头的外周，所述防转槽开设在钢球下端的防转头上，所述柱塞与钢球和防转槽同轴运动防止柱塞径向转动。

进一步，所述封隔胶筒的下端设置有下外接头，所述封隔胶筒内的中心管内套设有回油瓶，所述回油瓶的上端贯通泄压阀和油路后与油缸连通，所述中心管的内周与油缸、泄压阀和回油瓶的外周之间形成中心管流道；所述回油瓶的下端嵌套在下外接头内，回油瓶的下端设置有下内接头，所述下内接头环套在下外接头内。

进一步，所述转换接头的下端内部套设有螺钉槽套，所述转换接头的上端内部套设有第二螺环，所述螺钉槽套和第二螺环套设在中心管的外周；所述转换接头的下端外周设置有安全螺钉，所述安全螺钉的端部嵌入所述螺钉槽套内被转换接头的剪切力剪断后，所述转换接头上滑至第二螺环，所述油缸则上移打开泄压阀。

进一步，所述电动伸缩装置的输出端上设置有用于检测封隔胶筒压缩行程的磁钢和霍尔元件。

进一步，所述电动伸缩装置的外部套设有电机护管，所述电机护管的下端设置有轴承座连接所述丝杠护管，电机护管的上端设置有单芯插座，所述下内接头的下端还设置有单芯插头，所述下内接头和单芯插头环套在下外接头内。

进一步，所述电动伸缩装置还包括电机，所述电机上连接有丝杠，所述丝杠的一端通过螺母连接所述柱塞。

进一步，所述回油瓶的下端设置有下密封塞，所述轴承座的一侧设置有上密封塞，所述上密封塞和下密封塞连接封隔器上下两端的线缆。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点和效果：

（1）本发明提供的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，封隔器内的电动伸缩装置采用丝杠螺母机构，丝杠螺母机构的电机电流不大于500mA，使得柱塞的往复推力转换成液压推力可达9-12吨，避免了使用大扭矩减速机，缩小了封隔器内部机械空间。

（2）本发明提供的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，由于封隔器内设置了泄压阀，在出现故障不能解封时，可采用2-3吨的上提力上提管柱，剪断安全螺钉，打开泄压阀，活塞腔内的液压油通过油路流回回油瓶内，回油瓶与外界密封隔离，保证在高压环境下能够顺利卸压；同时所述活塞由于具有空气腔和液压油腔，空气腔用来抵御平衡环境压力，液压油腔用来推动封隔胶筒进行挤压，使得封隔器在高压环境下，不会增加额外的坐封挤压力。

（3）本发明提供的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，更换封隔胶筒时，只需要拆卸下外接头，拔掉下密封塞上的胶套，然后拆卸下内接头以及转接套，不需要进行放油操作，更换封隔胶筒操作方便；并且可实现一次入井多次坐封、解封。

附图说明

图1为本发明的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器结构示意图。

附图标记名称如下：

1-外护管；2-电路骨架；3-电机护管；4-单芯插座；5-电机；6-联轴器；7-轴承；8-轴承座；9-上密封塞；10-限位开关；11-丝杠；12-丝杠护管；13-螺母；14-柱塞；15-油缸；16-花管；17-油缸密封头；18-钢球；19-防转槽；20-转换接头；21-安全螺钉；22-活塞；23-油路；24-泄压阀；25-中心管；26-封隔胶筒；27-回油瓶；28-下密封塞；29-单芯插头；30-下外接头；31-下内接头；32-第一螺环；33-防转头；34-电机接头；35-螺钉槽套；36-第二螺环；37-转接套；201-电路板；161-中心管流道；221-活塞上腔；222-活塞下腔；223-注油塞；601-磁钢；602-霍尔元件。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

本发明提供的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，在外护管内的上端设置有电动伸缩装置，外护管内的下端设置有油缸，电动伸缩装置带动柱塞伸入油缸往复运动，当柱塞向下运动时，使得油缸内液压油经过油路进入活塞腔推动活塞下行挤压封隔胶筒，封隔胶筒膨胀，封隔器坐封；柱塞向上运动时，使得油缸内压力降低，活塞腔内的液压油经过油路流回油缸，活塞上行封隔胶筒缩回释放，封隔器解封。本发明可实现一次入井多次坐封，且不需要过大的扭力就能实现强大的胶筒挤压力，操作简单、劳动强度低。

如图1所示。本发明的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，包括外护管1，所述外护管1的下端设置有封隔胶筒26，所述外护管1的上端内部设置有电动伸缩装置，所述外护管1的下端内部依次上下设置有活塞22和油缸15，所述活塞22的一端与所述封隔胶筒26相邻，活塞22的另一端连通所述油缸15，所述电动伸缩装置的端部设置有柱塞14，柱塞14的一端伸入所述的油缸15内；所述电动伸缩装置带动所述柱塞14向下移动使得油缸15内的液压油进入所述活塞22的活塞腔推动活塞22前移挤压封隔胶筒26，封隔器坐封；所述电动伸缩装置带动所述柱塞14向上移动使得油缸15内压力降低，所述活塞22的活塞腔内的液压油回流至油缸15使活塞22后移使封隔胶筒26缩回释放，封隔器解封。

具体地说，外护管1的上端内部还设置有电机护管3，电机护管3的下端设置有丝杠护管12，电机护管3和丝杠护管12通过套设在轴承座8的外周上下对接。电机护管3和丝杠护管12的外周与外护管1的内周之间形成环形过液通道。由于具有环形过液通道使得封隔器可与其它测井仪器串接使用，实现一次入井多次坐封、解封。电机护管3内从上到下依次设置有单芯插座4、电路骨架2、电路板201、电机5、联轴器6、电机接头34和丝杠11，电路骨架2上固定有电路板201来控制电机5的工作，电机5固定在电机接头34上，电机5的输出端通过联轴器6驱动丝杠11旋转，丝杠11外部套设有轴承7，轴承7支撑在轴承座8内，轴承座8嵌套在电机护管3的下端将丝杠护管12连接。电路板201提供给电机5电源，同时采集电机5的电压、电流。电机5通过联轴器6连接丝杠11，螺母13将旋转运动转换成直线往复运动带动柱塞14轴向往复移动。

进一步，所述电动伸缩装置的下端套设所述丝杠护管12，丝杠护管12的下端嵌套所述油缸15，外护管1的下端设置有转换接头20，油缸15穿过转换接头20的下端套设所述活塞22，所述活塞22的下端设置封隔胶筒26，所述封隔胶筒26内套设有中心管25，所述中心管25的上端设置有泄压阀24，所述泄压阀24的上端设置有油路23，油路23贯通所述泄压阀24和油缸15。

具体地说，电机5、联轴器6、螺母13和丝杠11组成电动伸缩装置。所述丝杠11的下端通过螺母13连接柱塞14，螺母13与柱塞14通过螺纹固定连接在一起。丝杠11、螺母13、柱塞14套设在丝杠护管12内，丝杠护管12的下端嵌套油缸15，柱塞14的下端伸入油缸15内，油缸15的外周套设有第一螺环32，油缸15通过第一螺环32固定在外护管1内，第一螺环32下端的油缸15外周套设有花管16，花管16与油缸15通过第一螺环32连接在一起。

进一步，所述的活塞22包括上活塞和下活塞，所述上活塞和下活塞上下套接，所述上活塞和下活塞的套接部形成环状的活塞腔，活塞腔包括活塞上腔221和活塞下腔222。活塞上腔221和活塞下腔222上下封隔。活塞上腔221可以作为空气腔用来抵御平衡环境压力，活塞下腔222作为液压油腔可推动封隔胶筒26进行挤压。活塞22的径向外周设置有注油塞223，注油塞223径向贯通活塞下腔222的底部，通过注油塞223向活塞下腔222可注入液压油。

具体地说，当电路板201控制电机5正转通过丝杠11、螺母13带动柱塞14向下运动时，使得油缸15内产生压力，液压油通过油路23进入活塞下腔222，推动活塞22下行挤压封隔胶筒26坐封封隔器。电路板201控制电机5反转时，丝杠11、螺母13带动柱塞14向上运动，使得油缸15内压力降低，活塞下腔222内的液压油通过油路23流回油缸15，活塞22上行使封隔胶筒26缩回释放解封封隔器。

进一步，所述电动伸缩装置的输出端上设置有用于检测封隔胶筒26压缩行程的磁钢601和霍尔元件602。

具体地说，电动伸缩装置的联轴器6上固定有磁钢601，电机接头34上固定有霍尔元件602，通过霍尔元件602检测磁钢601的信号来对丝杠11的转动圈数进行计数。所述轴承座8一侧设置有限位开关10，轴承座8另一侧设置有上密封塞9。限位开关10可以检测螺母13和柱塞14的起始位置，磁钢601和霍尔元件602可测试计数丝杠11的转动圈数来确定柱塞14的伸缩距离，通过柱塞14的伸缩距离可确定封隔胶筒26的压缩行程。

进一步，所述柱塞14的下端设置有防转头33，防转头33与油缸15之间依次设置有钢球18和防转槽19，所述钢球18嵌设在防转头33的外周，所述防转槽19开设在钢球18下端的防转头33上，所述柱塞14连同钢球18与固定的防转槽19可作轴向运动，防止螺母13和柱塞14的径向转动。

具体地说，油缸15的下端还通过螺纹连接有油缸密封头17，油缸密封头17将防转槽19压紧在油缸15内，防转头33与柱塞14螺纹连接，钢球18放置在防转头33的球窝内，钢球18可以在柱塞14轴向移动时在防转槽19的凹槽内滑动以防止柱塞14在油缸15内发生径向转动。柱塞14运动回起始位置后会触发限位开关10。花管16与油缸15通过第一螺环32连接在一起，花管16同时与转换接头20螺纹连接。

进一步，所述封隔胶筒26的下端设置有下外接头30，所述封隔胶筒26内的中心管25内套设有回油瓶27，回油瓶27的上端依次贯通泄压阀24和油路23后与油缸15连通，中心管25的内周与油缸15、泄压阀24以及回油瓶27的外周之间形成中心管流道161，回油瓶27的下端嵌套在下外接头30内，回油瓶27的下端设置有下内接头31，所述下内接头31环套在下外接头30内。

具体地说，泄压阀24嵌套在回油瓶27上端的中心管25内，泄压阀24上端通过油路23贯通油缸密封头17后与油缸15连通，所述中心管25贯穿整个封隔器。下外接头30的上端设置有转接套37，转接套37为台阶状，转接套37的一端嵌套在下外接头30内，转接套37的另一端嵌套在封隔胶筒26的下端内将回油瓶27套设。封隔胶筒26的下端抵挡在转接套37的台阶面上。中心管流道161的流体可通过花管16进入外护管1与丝杠护管12之间的环空。

进一步，所述电机护管3的上端设置所述单芯插座4，下内接头31的下端还设置有单芯插头29，下内接头31和单芯插头29环套在下外接头30内。单芯插头29、下外接头30和下内接头31可以与下端的测井仪器和油管对接，单芯插座4可与上端的测井仪器对接。单芯插头29和单芯插座4实现与外部电气连接以及通讯。当更换封隔胶筒26时，只需要先拆卸下外接头30，拔掉下密封塞28上的胶套，然后拆卸下内接头31以及转接套37即可，无须更换油缸15、油路23和活塞22内的液压油。

进一步，所述转换接头20 的下端内部套设有螺钉槽套35 ，转换接头 20的上端内部套设有第二螺环36，所述螺钉槽套35和第二螺环36套设在中心管25的外周；所述转换接头20的下端外周设置有安全螺钉21，所述安全螺钉21的端部嵌入所述螺钉槽套35内，所述安全螺钉21在转换接头20的剪切作用下可被剪断，安全螺钉21被转换接头20剪断后，转换接头20则上滑至第二螺环36处，油缸15则上移打开泄压阀24。

具体地说，所述螺钉槽套35、第二螺环36与中心管25的上端螺纹套接，安全螺钉21径向设置在转换接头20外周与转换接头螺纹连接，安全螺钉21卡在螺钉槽套35的凹槽内。当电机5出现故障不能解封封隔器时，需要安全泄油卸压，可上提管柱通过转换接头20剪断安全螺钉21，油缸15则上移打开泄压阀24，活塞下腔222内的液压油通过油路23流回到回油瓶27内。

进一步，所述回油瓶27的下端设置有下密封塞28，轴承座8的一侧设置有上密封塞9，上密封塞9和下密封塞28连接封隔器上下两端的线缆。

具体地说，轴承座8一侧的上密封塞9用于将电机护管3内的线缆引出到外护管1与电机护管3之间的环形空间，线缆通过环形空间一直向下穿过油缸15、回油瓶27端面上的腰型孔，经由回油瓶27下端设置的下密封塞28连接到单芯插头29上，实现封隔器上下两端线缆的贯穿。

本发明的封隔器在使用时：当柱塞向下运动，油缸15内的液压油通过油路23进入活塞下腔222，推动活塞22下行挤压封隔胶筒26，使得封隔器坐封；当柱塞向上运动，油缸15内压力降低，液压油由活塞下腔222通过油路23流回油缸15，活塞22上行使封隔胶筒26缩回，使得封隔器解封。

当封隔器出现故障不能解封时，采用上提管柱2-3吨的上提力，剪断安全螺钉21，油缸15整体下移，打开泄压阀24，活塞下腔222内的液压油通过油路23下侧流回到回油瓶27内。回油瓶27与外界密封隔离，保证在高压环境下能够顺利卸压。由于活塞上腔221内是常压空气，当封隔器在环境压力下，活塞22会受到向下的压力作用，可用来抵御平衡环境压力，使得封隔器在高压环境下不会增加额外的坐封挤压力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其特征在于：包括外护管（1），所述外护管（1）的下端设置有封隔胶筒（26），所述外护管（1）的上端内部设置有电动伸缩装置，所述外护管（1）的下端内部依次设置有活塞（22）和油缸（15），所述活塞（22）的一端与所述封隔胶筒（26）相邻，所述活塞（22）的另一端连通所述油缸（15），所述电动伸缩装置的端部设置有柱塞（14），所述柱塞（14）的一端伸入所述油缸（15）内；所述电动伸缩装置带动所述柱塞（14）向外护管（1）下端移动使得油缸（15）内的液压油进入所述活塞（22）的活塞腔推动活塞（22）前移挤压封隔胶筒（26），封隔器坐封，所述电动伸缩装置带动所述柱塞（14）向外护管（1）上端移动使得油缸（15）内的压力降低，所述活塞腔内的液压油回流至油缸（15）使活塞（22）后移使封隔胶筒（26）缩回释放，封隔器解封；所述电动伸缩装置的下端套设有丝杠护管（12），所述丝杠护管（12）的下端嵌套所述油缸（15），所述外护管（1）的下端设置有转换接头（20），所述油缸（15）穿过转换接头（20）的下端套设所述活塞（22），所述活塞（22）的下端设置所述封隔胶筒（26），所述封隔胶筒（26）内套设有中心管（25），所述中心管（25）的上端设置有泄压阀（24），所述泄压阀（24）的上端设置有油路（23），所述油路（23）贯通泄压阀（24）和油缸（15）；所述封隔胶筒（26）的下端设置有下外接头（30），所述中心管（25）内套设有回油瓶（27），所述回油瓶（27）的上端贯通泄压阀（24）和油路（23）后与油缸（15）连通，所述中心管（25）的内周与油缸（15）、泄压阀（24）和回油瓶（27）的外周之间形成中心管流道（161）；所述回油瓶（27）的下端嵌套在下外接头（30）内，所述回油瓶（27）的下端设置有下内接头（31），所述下内接头（31）环套在下外接头（30）内；所述油缸（15）的下端还连接有油缸密封头（17），所述泄压阀（24）嵌套在回油瓶（27）上端的中心管（25）内，所述泄压阀（24）上端通过油路（23）贯通油缸密封头（17）后与油缸（15）连通。

2.根据权利要求1所述的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其特征在于：所述活塞（22）包括上活塞和下活塞，所述上活塞和下活塞上下套接，所述上活塞和下活塞的套接部形成活塞腔，所述活塞腔包括活塞上腔（221）和活塞下腔（222），所述活塞上腔（221）用来作为空气腔抵御平衡环境压力，所述活塞下腔（222）用来作为液压油腔推动所述封隔胶筒（26）进行挤压。

3.根据权利要求2所述的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其特征在于：所述柱塞（14）的下端设置有防转头（33），所述防转头（33）与油缸（15）之间设置有钢球（18）和防转槽（19），所述钢球（18）嵌设在防转头（33）的外周，所述防转槽（19）开设在钢球（18）下端的防转头（33）上，所述柱塞（14）与钢球（18）和防转槽（19）同轴运动防止柱塞（14）径向转动。

4.根据权利要求3所述的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其特征在于：所述转换接头（20）的下端内部套设有螺钉槽套（35），所述转换接头（20）的上端内部套设有第二螺环（36），所述螺钉槽套（35）和第二螺环（36）套设在中心管（25）的外周；所述转换接头（20）的下端外周设置有安全螺钉（21），所述安全螺钉（21）的端部嵌入所述螺钉槽套（35）内被转换接头（20）的剪切力剪断后，所述转换接头（20）上滑至第二螺环（36），所述油缸（15）则上移打开泄压阀（24）。

5.根据权利要求4所述的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其特征在于：所述电动伸缩装置的输出端上设置有用于检测封隔胶筒（26）压缩行程的磁钢（601）和霍尔元件（602）。

6.根据权利要求5所述的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其特征在于：所述电动伸缩装置的外部套设有电机护管（3），所述电机护管（3）的下端设置有轴承座（8）连接所述丝杠护管（12），所述电机护管（3）的上端设置有单芯插座（4），所述下内接头（31）的下端还设置有单芯插头（29），所述下内接头（31）和单芯插头（29）环套在下外接头（30）内。

7.根据权利要求6所述的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其特征在于：所述电动伸缩装置还包括电机（5），所述电机（5）上连接有丝杠（11），所述丝杠（11）的一端通过螺母（13）连接所述柱塞（14）。

8.根据权利要求7所述的一种可重复电动坐封与电动解封的封隔器，其特征在于：所述回油瓶（27）的下端同时设置有下密封塞（28），所述轴承座（8）的一侧设置有上密封塞（9），所述上密封塞（9）和下密封塞（28）连接封隔器上下两端的线缆。