本發(fā)明涉及石油開采技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種井下細(xì)分開采、注水的集成封隔器。

背景技術(shù)：

目前，在油田開采工藝中使用多功能封隔器，一般是將封隔、錨定、扶正等常用功能進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，如專利號(hào)為201310218067.8一種多功能水井封隔器，用卡瓦錨定解決了管柱蠕動(dòng)，但一井不能多臺(tái)同時(shí)使用；專利號(hào)為201020274516.2的多功能擴(kuò)張式封隔器，將防返吐技術(shù)應(yīng)用封隔器上，由于反向閥采用錐面結(jié)構(gòu)，密封壽命短，主要用于井下作業(yè)領(lǐng)域；其不足：一是解封壓差小，一般防返吐壓力為2MPa以內(nèi)；二是解封后無法再座封。兩專利還有共同的不足是，在小夾層卡封時(shí)需采用磁定位方式來確定校驗(yàn)，工藝復(fù)雜且占井時(shí)間長(zhǎng)。

本發(fā)明將定位、扶正、機(jī)械解封和液壓座封、解封等功能融入的同時(shí)，將防返吐壓力提高到10MPa以上，提高了施工效率，延長(zhǎng)了層間差異大且出砂嚴(yán)重井的分層管柱使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種將具有定位、扶正、不動(dòng)管柱重復(fù)座封、液壓和機(jī)械解封多功能集成一體的封隔器，該工具大大的提高了懸掛式液壓封隔器承受上壓差的能力即防止高壓地層向低壓地層泄流，預(yù)防了疏松地層坍塌，延長(zhǎng)了分層管柱的使用壽命，保證分注井的平穩(wěn)注水。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種集成封隔器，包括依次連接的上接頭、上中管、閥體和下中管，所述上接頭下端內(nèi)螺紋連接上中管，所述上接頭下側(cè)的上管中外周設(shè)有定位扶正機(jī)構(gòu)，所述閥體上端和下端分別內(nèi)螺紋密封連接上中管和下中管，所述下中管外周環(huán)空設(shè)有擴(kuò)張膠筒，擴(kuò)張膠筒的上端和下端分別設(shè)有上護(hù)套和下護(hù)套，所述下中管下端外螺紋密封連接下接頭，下接頭外周與下護(hù)套密封連接，其特征在于，所述閥體設(shè)有中心通道和偏心通道，所述中心通道與上中管和下中管連通，所述偏心通道內(nèi)設(shè)有塞桿，塞桿下端的偏心通道內(nèi)設(shè)有球座，球座下部依次設(shè)有閥球、閥罩和彈簧一，所述彈簧一上端和下端分別抵靠閥罩和導(dǎo)流套，所述導(dǎo)流套與偏心通道的下端內(nèi)口螺紋連接，并設(shè)有導(dǎo)流孔用于連通上側(cè)偏心通道和下側(cè)的擴(kuò)張膠筒與下中管之間的座封環(huán)空；所述塞桿的上部設(shè)有與偏心通道滑動(dòng)密封連接的活塞部,所述活塞部下側(cè)的偏心通道通過徑向通道與中心通道連通,所述活塞部的上側(cè)設(shè)有液壓腔,所述液壓腔與外部的井套連通,所述塞桿的上端設(shè)有機(jī)械解封機(jī)構(gòu)。

為便于實(shí)現(xiàn)管柱的扶正，所述定位扶正機(jī)構(gòu)包括上中管外周套設(shè)的扶正體，所述扶正體周部沿軸向均布若干徑向開槽，相鄰開槽內(nèi)間隔嵌裝有向外突出的扶正塊和摩擦塊，所述扶正塊和摩擦塊內(nèi)側(cè)與上中管外管壁之間分別通過徑向設(shè)置的若干彈簧二支撐，所述扶正體和扶正塊及摩擦塊的上部配合插裝并抵靠上接頭下端內(nèi)側(cè)，所述扶正體的下端配合套接有護(hù)套，所述護(hù)套中部設(shè)有與上中管外壁滑動(dòng)配合的內(nèi)臺(tái)階，護(hù)套的上部和下部與上中管之間設(shè)有環(huán)空，所述扶正塊和摩擦塊的下部抵靠在護(hù)套上部的環(huán)空內(nèi)，所述護(hù)套下端與閥體上部外周配合套接。

為便于封隔器隨管柱上行時(shí)的解封，所述機(jī)械解封機(jī)構(gòu)包括與護(hù)套下部配合套接的傳力套，所述傳力套上端外周和內(nèi)周分別與護(hù)套內(nèi)周和上中管外周滑動(dòng)套裝，所述傳力套下段與上中管外周之間設(shè)有環(huán)空，所述傳力套上端部設(shè)有與下部的環(huán)空連通軸向孔，所述軸向孔內(nèi)間隙套設(shè)有推桿，所述推桿上端伸入護(hù)套下部的環(huán)空內(nèi)并且外周套裝有抵靠在護(hù)套的內(nèi)臺(tái)階與傳力套端部之間的彈簧三，所述推桿上端部軸向頂靠在護(hù)套的內(nèi)臺(tái)階上，所述推桿下端頂靠塞桿上端部，所述護(hù)套下端對(duì)應(yīng)的傳力套外周設(shè)有限位臺(tái)階，所述限位臺(tái)階用于限位護(hù)套相對(duì)傳力套軸向滑動(dòng)的距離。

為便于實(shí)現(xiàn)封隔器的液壓座封和解封，所述閥體上端內(nèi)周與上中管下端外周螺紋密封連接，所述閥體上部外周環(huán)空套接入傳力套下部的環(huán)空內(nèi)，所述推桿下部伸入閥體的偏心通道內(nèi)并設(shè)有與偏心通道滑動(dòng)密封配合的外凸部，所述塞桿的活塞部上側(cè)一體設(shè)有與推桿頂靠傳力部，所述傳力部外周的偏心通道形成液壓腔，所述液壓腔對(duì)應(yīng)的閥體外壁設(shè)有徑向通孔一，所述傳力套與閥體套裝的周向設(shè)有徑向通孔二，所述徑向通孔一和徑向通孔二將液壓腔與傳力套外周的套管連通。

為便于定位，所述扶正塊的外壁沿井壁的周向設(shè)有凸起。

通過本發(fā)明的集成封隔器結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)如下功能：工具下井位置的精確定位，本發(fā)明的集成封隔器連同其它工具在油井內(nèi)下行時(shí)，扶正塊上的凸起在彈簧二的作用下進(jìn)入套管接箍的環(huán)形槽內(nèi)即兩根套管的連接縫中被臨時(shí)卡住，需加載通過，地面記錄儀錄取了通過的套管接箍數(shù)量即獲知下井油管長(zhǎng)度和本發(fā)明集成封隔器的井下位置，從而可以時(shí)刻準(zhǔn)確記錄工具的井下位置；需要座封時(shí)，通過油管加壓，壓力液經(jīng)閥體的徑向通道、偏心通道作用到閥球上，直到頂開閥球與閥座的密封部位，壓力液進(jìn)入擴(kuò)張膠筒內(nèi)的座封環(huán)空內(nèi)，使擴(kuò)張膠筒向外徑向擴(kuò)張與套管壁座封；當(dāng)停止加壓時(shí)，閥球在回流液、彈簧一的作用下，迅速關(guān)閉，擴(kuò)張膠筒始終處于密封狀態(tài)；當(dāng)需要液壓解封時(shí)，先卸油管內(nèi)的壓力，地層的壓力經(jīng)徑向通孔二、徑向通道二、進(jìn)入液壓腔中，并作用到塞桿的活塞部上部向下頂開閥球，使座封環(huán)空內(nèi)的壓力液卸入偏心通道和油管內(nèi)即實(shí)現(xiàn)液壓解封；當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)機(jī)械解封時(shí)，上提管柱，扶正塊和摩擦塊在彈簧一的作用下與套管產(chǎn)生摩擦力，使定位扶正機(jī)構(gòu)下行，推動(dòng)塞桿下行并頂開閥球，使座封環(huán)空內(nèi)的壓力液卸入油管內(nèi)即解封。因此，本發(fā)明的集成封隔器，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張式膠筒座封后自鎖、液壓和機(jī)械解封的功能；可以實(shí)現(xiàn)小夾層卡封點(diǎn)定位、居中扶正；并且液壓座封機(jī)構(gòu)座封后，其防返吐能力達(dá)到10MPa以上，有效防止地層砂質(zhì)對(duì)管柱的侵蝕。

附圖說明

圖1本發(fā)明的集成封隔器的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1中心腔道；2上接頭；3上中管；4扶正體；5扶正塊；5A凸起；6摩擦塊；7彈簧二；8護(hù)套；9彈簧三， 10傳力套；10A 徑向通孔二；10B限位臺(tái)階； 11推桿；12塞桿；12A傳力部；12B活塞部；13閥體；13A徑向通孔一；13B徑向通道；14閥球；15閥托；16彈簧一；17導(dǎo)流套；18上護(hù)套；19下中管；20擴(kuò)張膠筒；21下護(hù)套；22下接頭。

具體實(shí)施方式

如圖1所示為本發(fā)明的集成封隔器，包括依次連接的上接頭2、上中管3、閥體13和下中管19，并且上接頭2、上中管3、閥體13和下中管19的中心形成貫通的中心腔道1，上接頭2下端內(nèi)螺紋連接上中管3，上接頭2下側(cè)的上管中3外周設(shè)有定位扶正機(jī)構(gòu)，閥體13上端和下端分別內(nèi)螺紋密封連接上中管3和下中管19，下中管19外周環(huán)空設(shè)有擴(kuò)張膠筒20，擴(kuò)張膠筒20的上端和下端分別設(shè)有上護(hù)套18和下護(hù)套21，下中管19下端外螺紋密封連接下接頭22，下接頭22外周與下護(hù)套21密封連接，閥體13設(shè)有中心通道和偏心通道，中心通道與上中管3和下中管19連通，偏心通道內(nèi)設(shè)有塞桿12，塞桿12下端的偏心通道內(nèi)設(shè)有球座，球座下部依次設(shè)有閥球14、閥罩15和彈簧一16，彈簧一16上端和下端分別抵靠閥罩15和導(dǎo)流套17，導(dǎo)流套17與偏心通道的下端內(nèi)口螺紋連接，并設(shè)有導(dǎo)流孔用于連通上側(cè)偏心通道和下側(cè)的擴(kuò)張膠筒20與下中管19之間的座封環(huán)空；塞桿12的上部設(shè)有與偏心通道滑動(dòng)密封連接的活塞部12B,活塞部12B下側(cè)的偏心通道通過徑向通道13B與中心通道連通,活塞部12B的上側(cè)設(shè)有液壓腔,液壓腔與外部的井套連通,塞桿12的上端設(shè)有機(jī)械解封機(jī)構(gòu)。

為便于實(shí)現(xiàn)管柱的扶正，定位扶正機(jī)構(gòu)包括上中管3外周套設(shè)的扶正體4，扶正體4周部軸向均布若干開槽，相鄰開槽內(nèi)間隔嵌裝有向外突出的扶正塊5和摩擦塊6，扶正塊5和摩擦塊6內(nèi)側(cè)與上中管3外管壁之間分別通過徑向設(shè)置的若干彈簧二7支撐，扶正體4和扶正塊5及摩擦塊6的上部配合插裝并抵靠在上接頭2下端內(nèi)側(cè)，扶正體4的下端配合套接有護(hù)套8，護(hù)套8中部設(shè)有與上中管3外壁滑動(dòng)配合的內(nèi)臺(tái)階，護(hù)套8的上部和下部與上中管3之間設(shè)有環(huán)空，扶正塊5和摩擦塊6的下部抵靠在護(hù)套8上部的環(huán)空內(nèi)，護(hù)套8下端與閥體13上部外周配合套接。本發(fā)明的定位扶正機(jī)構(gòu)，管柱下行至工作井深后彈簧二7將扶正塊和摩擦塊周向彈性頂靠在井筒上，使管柱工具實(shí)現(xiàn)扶正功能。為便于定位工具下井下的位置，扶正塊5的外壁沿井壁的周向設(shè)有凸起5A，工具下井過程中，扶正塊的凸起5A在彈簧二7的作用下進(jìn)入套管接箍的環(huán)形槽內(nèi)即兩根套管的連接縫中被臨時(shí)卡住，需加載通過，地面記錄儀錄取了通過的套管接箍數(shù)量即獲知下井油管長(zhǎng)度和本發(fā)明集成封隔器的井下位置，從而可以時(shí)刻準(zhǔn)確記錄工具的井下位置

為便于封隔器的解封，機(jī)械解封機(jī)構(gòu)包括與護(hù)套8下部配合套接的傳力套10，傳力套10上端外周和內(nèi)周分別與護(hù)套8內(nèi)周和上中管3外周滑動(dòng)套裝，傳力套10下段與上中管3外周之間設(shè)有環(huán)空，傳力套10上端部設(shè)有與下部的環(huán)空連通軸向孔，軸向孔內(nèi)間隙套設(shè)有推桿10，推桿10上端伸入護(hù)套8下部的環(huán)空內(nèi)并且外周套裝有抵靠在護(hù)套8的內(nèi)臺(tái)階與傳力套10端部之間的彈簧三9，推桿10上端部軸向頂靠在護(hù)套8的內(nèi)臺(tái)階上，推桿10下端頂靠塞桿12上端部，護(hù)套8下端對(duì)應(yīng)的傳力套8外周設(shè)有限位臺(tái)階10B，限位臺(tái)階10B用于限位護(hù)套8相對(duì)傳力套10軸向滑動(dòng)的距離。

為便于實(shí)現(xiàn)封隔器的液壓座封和解封，閥體13上端內(nèi)周與上中管3下端外周螺紋密封連接，閥體13上部外周環(huán)空套接入傳力套10下部的環(huán)空內(nèi)，推桿10下部伸入閥體13的偏心通道內(nèi)并設(shè)有與偏心通道滑動(dòng)密封配合的外凸部，塞桿的活塞部12B上側(cè)一體設(shè)有與推桿12頂靠傳力部12A，傳力部12A周的偏心通道形成液壓腔，液壓腔對(duì)應(yīng)的閥體13外壁設(shè)有徑向通孔一13A，傳力套10與閥體13套裝的周向設(shè)有徑向通孔二10A，徑向通孔一13A和徑向通孔二10A將液壓腔與傳力套10外周的套管連通，以便于與外部套管與液壓腔連通。

通過本發(fā)明的集成封隔器結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)如下功能：工具下井位置的精確定位，本發(fā)明的集成封隔器連同其它工具在油井內(nèi)下行時(shí)，扶正塊5的凸起5A在彈簧二7的作用下進(jìn)入套管接箍的環(huán)形槽內(nèi)即兩根套管的連接縫中被臨時(shí)卡住，需加載通過，地面記錄儀錄取了通過的套管接箍數(shù)量即獲知下井油管長(zhǎng)度和本發(fā)明集成封隔器的井下位置，從而可以時(shí)刻準(zhǔn)確記錄工具的井下位置；需要座封時(shí)，通過油管加壓，壓力液經(jīng)閥體13的徑向通道13B、偏心通道作用到閥球14上，直到頂開閥球14與閥座的密封部位，壓力液進(jìn)入擴(kuò)張膠筒20內(nèi)的座封環(huán)空內(nèi)，使擴(kuò)張膠筒20向外徑向擴(kuò)張與套管壁座封；當(dāng)停止加壓時(shí)，閥球14在回流液、彈簧一16的作用下，迅速關(guān)閉，擴(kuò)張膠筒20內(nèi)的座封環(huán)空始終處于密封狀態(tài)；當(dāng)需要液壓解封時(shí)，先卸油管內(nèi)的壓力，地層的壓力經(jīng)徑向通孔二10A、徑向通道二13A、進(jìn)入液壓腔中，并作用到塞桿的活塞部12B上部向下頂開閥球14，使座封環(huán)空內(nèi)的壓力液卸入偏心通道和油管內(nèi)即實(shí)現(xiàn)液壓解封；當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)機(jī)械解封時(shí)，上提管柱，扶正塊5和摩擦塊6在彈簧二7的作用下與套管產(chǎn)生摩擦力，使定位扶正機(jī)構(gòu)下行，推動(dòng)塞桿12下行并頂開閥球14，使座封環(huán)空內(nèi)的壓力液卸入油管內(nèi)即解封。因此，本發(fā)明的集成封隔器，可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)張式膠筒座封后自鎖、液壓和機(jī)械解封的功能；可以實(shí)現(xiàn)小夾層卡封點(diǎn)定位、居中扶正；并且液壓座封機(jī)構(gòu)座封后，其防返吐能力達(dá)到10MPa以上，有效防止地層砂質(zhì)對(duì)管柱的侵蝕。

采用本發(fā)明的集成封隔器連接封上采下管柱：按底部球座+油管+集成封隔器+機(jī)械式開關(guān)球閥+抽油泵+油管，依次下入井中，卡點(diǎn)定位同上段所述；機(jī)械式開關(guān)球閥設(shè)在開位，使泵上、下為連通狀態(tài)，從油管內(nèi)加壓使泵下的集成封隔器座封；卸壓后，下入抽油桿、泵柱塞，柱塞進(jìn)入泵筒后，在管柱自重的作用下，使機(jī)械式開關(guān)球閥恢復(fù)關(guān)位，柱塞在泵筒內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)進(jìn)行采油。洗井時(shí)，從套管環(huán)空注入洗井液，當(dāng)壓力達(dá)到一定時(shí)，閥體13內(nèi)的塞桿12下行頂開閥球14，使擴(kuò)張膠筒20內(nèi)腔的壓力液卸入管柱內(nèi)即解封，洗井液從油套環(huán)空，井底部球座進(jìn)入油管，最終返出井口；再次座封，下放桿柱柱塞，使機(jī)械式開關(guān)球閥設(shè)在開位，其他同上次操作。

因此，本發(fā)明的集成封隔器與其他工具配套使用，一趟管柱解決了卡封點(diǎn)定位問題，簡(jiǎn)化了工序，節(jié)約生產(chǎn)成本。并且將防返吐壓力提高到10MPa以上，解決了采油井內(nèi)的層間干擾，有效的遏制了地層的出砂量，減緩了地層坍塌、套管變形和管柱砂埋等問題的發(fā)生，降低了井下事故的發(fā)生。