CN202117614U

CN202117614U - 一种用于封隔器的机械锁定装置

Info

Publication number: CN202117614U
Application number: CN2011202035717U
Authority: CN
Inventors: 苏敏文; 韩虎成; 邓小强; 穆飞鹏; 张文; 张波; 张敏; 隆世明; 徐建伟
Original assignee: Changqing Downhole Operation Co of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: Changqing Downhole Operation Co of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2021-06-16

Abstract

本实用新型涉及油田深井酸化压裂作业领域，特别是一种用于封隔器的机械锁定装置，其特征在于：包括锁块、锁位活塞、锁位调节套、锁位剪钉和锁块固定套；所述上坐封活塞缸缸套、下坐封活塞缸缸套和中间动活塞利用丝扣连接成为一个双活塞面作用的整体坐封活塞缸；所述锁位调节套设置于下中心管和下坐封活塞缸缸套之间，并通过锁位剪钉固定于下中心管上；所述锁位活塞固定于下坐封活塞缸缸套、锁位调节套和下中心管形成的空腔中，锁位活塞上设有凸台面和凹陷面；所述下中间接头上设有水眼，下坐封液压缸缸套、锁位活塞、下中心管和下中间接头组合成一个解锁活塞腔室，水眼将封隔器中的管柱内腔与解锁活塞腔室相连通。它克服现有技术中存在的封隔器在下钻过程中途坐封的缺陷。

Description

一种用于封隔器的机械锁定装置

技术领域

本实用新型涉及油田深井酸化压裂作业领域，特别是一种用于封隔器的机械锁定装置。

背景技术

现有的Y344型封隔器是油田深井酸化压裂作业中常用的一种封隔器，具备耐高温性能好等使用优点。但是，其在现场使用过程中陆续会发生下钻中途坐封或坐卡问题。封隔器一旦发生中途坐封或坐卡现象，要么无法继续下钻，要么勉强下到设计位置后施工时封隔器不坐封，此类问题严重影响施工质量和进程。

为了解决这一问题，在油气田酸化压裂施工中正在陆续尝试推广K型系列封隔器，这种封隔器较Y344型封隔器有着防下钻中途坐封效果好、解封容易等使用优点。但是由于国内橡胶制品工艺技术的落后，国产压缩式胶筒的耐高温高压性能远大于扩张式胶筒，使用国外生产的同类封隔器胶筒成本又比较高。这样，K型系列封隔器在深井酸化压裂作业中使用受限，所以Y344型封隔器当前仍有良好的使用前景。然而，若要继续顺利的使用Y344型封隔器，就必须设法解决或降低其下钻过程中途坐封风险。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于封隔器的机械锁定装置，以克服现有技术中存在的封隔器在下钻过程中途坐封的缺陷。

本实用新型的技术方案为：一种用于封隔器的机械锁定装置，包括上坐封活塞缸缸套、中间动活塞、下坐封活塞缸缸套、下中心管和下中间接头，其特征在于：包括锁块、锁位活塞、锁位调节套、锁位剪钉和锁块固定套；所述上坐封活塞缸缸套、下坐封活塞缸缸套和中间动活塞利用丝扣连接成为一个双活塞面作用的整体坐封活塞缸；所述锁位调节套设置于下中心管和下坐封活塞缸缸套之间，并通过锁位剪钉固定于下中心管上；所述锁位活塞固定于下坐封活塞缸缸套、锁位调节套和下中心管形成的空腔中，锁位活塞上设有凸台面和凹陷面；所述下中间接头上设有水眼，下坐封液压缸缸套、锁位活塞、下中心管和下中间接头组合成一个解锁活塞腔室，水眼将封隔器中的管柱内腔与解锁活塞腔室相连通；所述锁块固定套设置于解锁活塞腔室内且固定于下中间接头上，锁块设置于锁块固定套上且卡于下坐封活塞缸缸套上的锁位限位台阶面和锁位活塞上的凸台面之间，使得下坐封活塞缸缸套与锁位调节套之间相对固定，其中，锁块会在下坐封活塞缸缸套与锁位活塞上的凸台面的间距以及下坐封活塞缸缸套与锁位活塞上的凹陷面的间距之间发生径向移动；下中心管上设有解锁限位台阶面，限制锁位活塞的下行最大位移，避免与下坐封活塞缸缸套的下端相对错开。

所述锁块沿径向圆周均布于锁块固定套上。

所述沿径向圆周均布于锁块固定套上的锁块为三个。

本实用新型的技术效果为：

封隔器坐封活塞缸在下钻过程中始终被固定，避免了坐封活塞缸在水机压差作用下动作压缩封隔器胶筒发生封隔器下钻中途坐封的事故发生，封隔器下放到预定位置后又可利用向管柱内泵注液压解除对封隔器坐封活塞缸的固定作用，封隔器能够正常坐封和使用。

附图说明

下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明：

图1是实施例的总体结构示意图；

图2是机械锁定机构在锁定状态的局部放大结构示意图；

图3是机械锁定机构在解锁状态的局部放大结构示意图；

图4是现有Y344型封隔器的装配结构示意图。

附图标记如下：

1.上坐封活塞缸缸套；2.中间动活塞；3.下坐封活塞缸缸套；4.机械锁定机构；5.水眼；6.锁块；7.锁位活塞；8.锁位调节套；9.锁位剪钉；10.下中心管；11.解锁限位台阶面；12.下中间接头；14.锁位限位台阶面；15.锁块固定套；16.凸台面；17.凹陷面。

具体实施方式

本实用新型涉及油气田储层改造技术领域，是油气田深井酸化压裂作业中常用的井下作业工具之一。

本实用新型是在封隔器原有结构基础上设计添加了一种机械锁定机构，利用机械锁定机构4，实现对由上坐封活塞缸缸套1、中间动活塞2和下坐封活塞缸缸套3连接在一起组成的整体坐封活塞缸的运动动作的限定。本实用新型可以在下钻过程中始终将封隔器的坐封机构锁定，只有当封隔器下到预定位置后，向管柱内泵注高压液体时，机械锁定机构才能解锁，解除对封隔器坐封机构的锁定，使封隔器正常坐封。

本实用新型的结构为：

参见图2和图3，本实用新型包括上坐封活塞缸缸套1、中间动活塞2、下坐封活塞缸缸套3、下中心管10和下中间接头12，还包括锁块6、锁位活塞7、锁位调节套8、锁位剪钉9和锁块固定套15；所述上坐封活塞缸缸套1、下坐封活塞缸缸套3和中间动活塞2利用丝扣连接成为一个双活塞面作用的整体坐封活塞缸；所述锁位调节套8设置于下中心管10和下坐封活塞缸缸套3之间，并通过锁位剪钉9固定于下中心管10上；所述锁位活塞7固定于下坐封活塞缸缸套3、锁位调节套8和下中心管10形成的空腔中，锁位活塞7上设有凸台面16和凹陷面17；所述下中间接头12上设有水眼5，下坐封液压缸缸套3、锁位活塞7、下中心管10和下中间接头12组合成一个解锁活塞腔室，水眼5将封隔器中的管柱与解锁活塞腔室相连通；所述锁块固定套15设置于解锁活塞腔室内且固定于下中间接头12上，锁块6设置于锁块固定套15上且卡于下坐封活塞缸缸套3上的锁位限位台阶面14和锁位活塞7上的凸台面16之间，使得下坐封活塞缸缸套3与锁位调节套8之间相对固定，其中，锁块6会在下坐封活塞缸缸套3与锁位活塞7上的凸台面16的间距以及下坐封活塞缸缸套3与锁位活塞7上的凹陷面17的间距之间发生径向移动；下中心管10上设有解锁限位台阶面11。

整体坐封活塞缸限制上、下两个坐封液压缸单独作用，使得本实用新型即机械锁定机构4可以同时限制两个坐封活塞缸的坐封动作。锁位活塞7在解锁前通过锁位调节套8、锁位剪钉9和下中心管10相对固定，保证了锁位活塞7在解锁前始终处于锁定位置。将现有的Y344型封隔器的下坐封活塞缸缸套3加长并设计有锁位限位台阶面14，另外在下坐封活塞缸缸套3和下中心管10之间设计添加了机械锁定机构4，可以将整体坐封液压缸同下中心管10相对固定在一起，机械锁定机构4不解锁，整体坐封液压缸和下中心管10之间的固定不解除。依靠下中间接头12和其上面的水眼5、下中心管10、下坐封液压缸缸套3、锁位活塞7组合成的可以利用管柱内高压液体解锁且和整体坐封液压缸坐封运行方向相反的解锁活塞腔室，保证了先解锁后坐封的动作顺序，并且一旦解锁，就不会再影响封隔器的坐封作业。

锁块6可沿径向圆周均布于锁块固定套15上，以实现锁定功能。

为了更好地实现固定效果，沿径向圆周均布于锁块固定套15上的锁块6为三个。

参见图1，将现有可以单独作用的如图4所示的两个坐封活塞缸的缸套，即上坐封液压缸缸套1、下坐封活塞缸缸套3，以及中间动活塞2利用公制丝扣连接成为一个双活塞面作用的整体坐封活塞缸，并且在下坐封活塞缸缸套3和下中心管10之间设计添加了一个如图2所示的机械锁定机构4。下钻过程中，锁位活塞7通过锁位调节套8、锁位剪钉9和下中心管10始终固定在图2所示的锁定位置，整体坐封活塞缸通过锁块6和下中心管10相对固定在一起，这样就可以保证下钻过程中整体坐封活塞缸不会在水击压差等作用下上行压缩封隔器胶筒导致封隔器中途坐封坐卡。

本实用新型的工作过程如下：

参见图2和图3，当封隔器下到预定深度位置后，管柱内泵注高压液体，高压液体会穿过下中间接头水眼5作用在锁位活塞7上，锁位活塞7在液压作用下形成的向下作用力通过锁位调节套8传递给锁位剪钉9，当这个向下作用力大于锁位剪钉9的剪切应力时就会剪断锁位剪钉9，使得锁位剪钉9解除对锁位活塞7的限定，液压力会继续推动锁位活塞7下行至解锁限位台阶面11处，解锁限位台阶面11限制锁位活塞7继续下行，限位台阶面11的作用是在解锁时准确限定锁位活塞7的下行最大位移，避免因下行位移过大，与下坐封活塞缸缸套3的下端相对错开（因为在解锁和封隔器坐封先后两个过程中，锁位活塞7和下坐封活塞缸缸套之间相对是“相背而行”的，即锁位活塞7向下移动，下坐封活塞缸缸套3向上移动），导致由下中间接头12、下坐封液压缸缸套3、锁位活塞7、下中心管10和下中间接头12组合的解锁活塞腔室与封隔器外空间联通，而封隔器在正常使用时内腔和外空间是不允许联通的。此时锁位活塞7对锁块6的支撑面发生改变，锁位活塞7对锁块6的支撑面由凸台面16变为凹陷面17，为锁块6沿封隔器径向回缩让出了位置空间。此外，管柱内液压在对锁位活塞7产生作用力的同时也对整体坐封活塞缸产生作用力，但作用力的方向不同，对锁位活塞7的作用力向下，对整体坐封活塞缸的作用力向上。在锁位活塞7没有为锁块6让出径向回缩空间的时候，即没有完成锁位活塞7在液压作用下剪断锁位剪钉9的动作时，虽然液压对整体坐封活塞缸产生有向上的作用力，有向上运动的趋势，但是如果锁块6没有径向回缩空间，锁块6就会和加长了的下坐封活塞缸缸套3上设计的锁位限位台阶面14相配合，牢靠的将整体坐封活塞缸同下中心管10相对固定于一起，限制整体坐封活塞缸向上运动。当锁位活塞7在液压作用下先下行为锁块6让出径向回缩空间后，锁块6就会受到锁位限位台阶面14径向挤压力，并在此径向挤压力（液压作用下，整体坐封活塞缸上的锁位限位台阶面14始终存在向上运动的趋势和力，锁位限位台阶面14始终对锁块6产生径向挤压力）的作用下径向回缩。在液压的作用下，锁位活塞7持续受到向下的作用力，整体坐封活塞缸持续受到向上的作用力，只到锁位剪钉9在液压作用下被剪断，从而机械锁定机构4解除对整体坐封活塞缸的固定。机械锁定机构4一旦解锁，整体坐封液压缸就会在液压作用下自由的向上运动，压缩封隔器胶筒实现坐封。解锁后的坐封活塞上行压缩胶筒实现坐封的原理属于公知技术，即封隔器的固有结构原理和公开技术。

Claims

1.一种用于封隔器的机械锁定装置，包括上坐封活塞缸缸套（1）、中间动活塞（2）、下坐封活塞缸缸套（3）、下中心管（10）和下中间接头（12），其特征在于：包括锁块（6）、锁位活塞（7）、锁位调节套（8）、锁位剪钉（9）和锁块固定套（15）；所述上坐封活塞缸缸套（1）、下坐封活塞缸缸套（3）和中间动活塞（2）利用丝扣连接成为一个双活塞面作用的整体坐封活塞缸；所述锁位调节套（8）设置于下中心管（10）和下坐封活塞缸缸套（3）之间，并通过锁位剪钉（9）固定于下中心管（10）上；所述锁位活塞（7）固定于下坐封活塞缸缸套（3）、锁位调节套（8）和下中心管（10）形成的空腔中，锁位活塞（7）上设有凸台面（16）和凹陷面（17）；所述下中间接头（12）上设有水眼（5），下坐封液压缸缸套（3）、锁位活塞（7）、下中心管（10）和下中间接头（12）组合成一个解锁活塞腔室，水眼（5）将封隔器中的管柱内腔与解锁活塞腔室相连通；所述锁块固定套（15）设置于解锁活塞腔室内且固定于下中间接头（12）上，锁块（6）设置于锁块固定套（15）上且卡于下坐封活塞缸缸套（3）上的锁位限位台阶面（14）和锁位活塞（7）上的凸台面（16）之间。

2.根据权利要求1所述的一种用于封隔器的机械锁定装置，其特征在于：所述锁块（6）沿径向圆周均布于锁块固定套（15）上。

3.根据权利要求2所述的一种用于封隔器的机械锁定装置，其特征在于：所述沿径向圆周均布于锁块固定套（15）上的锁块（6）为三个。