专利名称：双卡瓦多功能封隔器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油开采中油井作业工艺技术的配套装置。
背景技术：
在油田开发过程中，为了使油井增产、稳产，往往需要对油井采用压裂、酸化、堵水 等工艺措施，各种类型和各种用途的油井封隔器是油井增产措施常用的井下作业工具。目 前在现场常用的封隔器有单卡瓦封隔器、水力扩张封隔器、水活塞式封隔器等多种类型，它 们的承压能力大多在20-25Mpa，承受的压力较低，随着油田的开发深度的增加，油井压裂工 艺措施中使用的压力很多都达到了 IOOMpa以上，有的甚至达到了 200Mpa，相应对井下封隔 器管柱也提出了更高的承受压力的要求，目前所使用的封隔器就不能适应这样的要求。随 着油井深度的增加，目前的封隔器的安全性和操作性也存在很多问题，在下井的途中就容 易发生座封、卡座或磨损，使封隔器发生损坏，影响油井作业正常地进行。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种使用安全、可靠的双卡瓦多功能封隔器，能够适应 井下高压状态的工作需要。本实用新型的技术解决方案是这样实现的，一种双卡瓦多功能封隔器，由芯轴1 和安装在芯轴1上的卡瓦座、卡瓦块、胶筒30、隔环31构成，其特殊之处是在芯轴1的上 部安装有上卡瓦，在芯轴1的中部安装有旁通阀、胶筒30和隔环31，在芯轴1的下部安装有 下卡瓦。内衬套14套装在芯轴1上，卡簧5卡在芯轴1上的卡簧槽内，上卡瓦座12套在内 衬套14上，上外筒9套在上卡瓦座12上，上端帽6通过螺纹和上外筒9联结在一起，视规 环3通过螺纹装在上端帽6上。上锥体13通过沉头螺钉11安装在上卡瓦座12上，上卡瓦 块15通过内锥面上的燕尾槽与上锥体13的锥面结合在一起，由上卡瓦座12、上锥体13、上 卡瓦块15构成上卡瓦，活塞19套装在内衬套14的下端。阀圈25套在芯轴1上，台肩圈23通过环形凸环安装在芯轴1上，座封挡圈22套 在台肩圈23上，并通过螺纹和密封挡圈24联结在一起，中外筒20套装在活塞19和密封挡 圈24上，中外筒20的上端通过螺纹和上外筒9联结在一起。密封唇26套在芯轴1上，其上 端通过螺纹和中外筒20下端连接在一起，其下端通过螺纹安装有上规环28，密封挡圈24、 阀圈25、密封唇26构成旁通阀。胶筒芯轴29通过螺纹和密封唇26连接在一起，胶筒30和隔环31依次套在胶筒 芯轴29上，下规环32套在胶筒芯轴29上，并通过螺纹和下卡瓦座33连接在一起，在下卡 瓦座33上具有通孔。固紧套34套装在芯轴1上，在芯轴1的下部具有J形滑槽，下外筒45通过螺纹 和固紧套34连接在一起，滑块43通过滑块螺钉44安装在下外筒45内，并使滑块43的左 端置于芯轴1的J形滑槽内，下套圈42套在下外筒45上，摩擦块40下端安装在下套圈42 内，将其下端卡住，上套圈36套在摩擦块40的上端，下外筒45和摩擦块40之间安装有弹
3簧39，下卡瓦块35通过螺旋销37安装在摩擦块40上，在下卡瓦块35的下端和下外筒45 之间装有弹簧38，由下卡瓦座33、下卡瓦块35、摩擦块40构成下卡瓦。本实用新型的有益之处是，(1)本封隔器使用可靠，不容易损坏。由于本封隔器设 计有上下两套卡瓦，下卡瓦采用变轨式的机械座封方法，上卡瓦采用液压力座封方法，可以 将封隔器牢牢地锁定在油井的套管内壁上，使封隔器可以承受较高的压力。(2)本封隔器下 井顺利。由于在视规环上具有纵向槽，在下卡瓦座和中外筒上具有通孔，在芯轴和胶筒芯轴 之间存在有间隙，可以形成导流通道，减少本装置下井时的阻力，可防止在下井过程中因井 筒中水的阻力作用使胶筒自行座封，使封隔器下不到预定的设计位置，造成作业失败。(3) 本封隔器具有多种功能，使用方便。由于在本封隔器中部设计由旁通阀，在作业施工过程中 若遇到砂堵，可上提管柱打开旁通阀，即可进行循环洗净、冲沙等工作，然后再关闭旁通阀， 继续进行施工。当施工完成后，在封隔器解封前也可以通过上提管柱打开旁通阀，进行正循 环洗净清除油套环空间的沉沙，为完成封隔器完全解封清除障碍，防止封隔器卡封事故的 发生。(4)在下井的过程中可以保护卡瓦和套管，避免意外事故发生。由于在本封隔器的上 部具有视规环，它的直径较大，可以防止上卡瓦和套管内壁碰撞，在胶筒的上部和下部也安 装由上下规环，可以保护胶筒在下井的过程中不受损伤。(5)在封隔器芯轴的下部设计有斜 角J形、直角J形两道滑槽，在油井作业现场可根据情况选用，一般在3000米以内可选用斜 角J形滑槽，在3000米以上的可选用直角J形滑槽，使用方便。
图1是本实用新型上部的半剖结构示意图。图2是本实用新型中部的半剖结构示意图。图3是本实用新型下部的半剖结构示意图。图4是本实用新型的整体半剖结构示意图。图5是本实用新型中的芯轴下部的滑槽处的展开图。图中编号1、芯轴；2、挡环；3、视规环；4、密封圈；5、卡簧；6、上端帽；7、密封圈； 8、密封圈；9、上外筒；10、密封圈；11、沉头螺钉；12、上卡瓦座；13、上锥体；14、内衬套；15、 上卡瓦块；16、挡圈；17、密封圈；18、密封圈；19、活塞；20、中外筒；21密封圈；22、座封挡 圈；23、台肩圈；24、密封挡圈；25、阀圈；26密封唇；27、密封圈；28、上规环；29、胶筒芯轴； 30胶筒；31隔环；32下规环；33、下卡瓦座；34、固紧套；35、下卡瓦块；36、上套圈；37、螺旋 销；38、卡瓦弹簧；39、弹簧；40、摩擦块；41、沉头螺栓；42、下套圈；43、滑块；44、滑块螺钉； 45、下外筒。具体实时方式芯轴1是一个长筒形的管状物，两端具有油管扣，中部具有4道环形槽，下部具有 直角J形和斜角J形两道滑槽。将下外筒45套装在芯轴1上，将滑块43通过滑块螺钉44 装在下外筒45下部的孔内，使滑块43的左端置于芯轴1的滑槽中，根据下井的深度不同， 可放在直角J形或斜角J形滑槽中。将套圈42套在下外筒45上，通过沉头螺钉41将它们 固定在一起。摩擦块40的外表面上铺有一层钨钢粉，以增加其耐磨性。摩擦块40的下端 放在下套圈42内，将弹簧39装在摩擦块40的弹簧座中，将摩擦块40顶起来。下卡瓦由下 卡瓦块35、下卡瓦座33等构成，下卡瓦块35上镶有钨钢块，将4片下卡瓦块35通过螺旋销
437安装在摩擦块40上，将弹簧38安装在下卡瓦块35的下端和下外筒45之间，将上套圈 36套在摩擦块40的上端。下卡瓦座33的下端是一截锥体，其中部具有4个纵向长孔，将下 卡瓦座33套在固紧套34上，将固紧套34套在芯轴1上，通过其下端的螺纹和下外筒45上 端相联结。将下规环32套在胶筒芯轴29上，将胶筒芯轴29套在芯轴1上，胶筒芯轴29和 芯轴1之间形成一通道，将下规环32通过螺纹和下卡瓦座33联结在一起。在本实施例中 安装有3个封隔器胶筒30 ；将3个胶筒30和两个隔环31套在胶筒芯轴29上，每两个胶筒 30之间放一个隔环31。将上规环28通过螺纹安装在密封唇26的下端，将密封唇26套在 芯轴1上，密封唇26通过螺纹和胶筒芯轴29联结在一起，在密封唇26和胶筒芯轴29之间 装有密封圈27。阀圈25装在密封挡圈24内，将它们一起套在芯轴1上，在密封挡圈24的 环槽内安装有密封圈21。台肩圈23制作成两个半圆形的，内有矩形凸环，台肩圈23通过矩 形凸环安装在芯轴1中部的环形槽内，通过座封挡圈22将两半的台肩圈23套住，座封挡圈 22通过螺纹和密封挡圈24联结在一起，使座封挡圈22的台肩坐在台肩圈23的上端面上， 旁通阀的密封圈硫化在阀圈25上。中外筒20下部具有通孔，将中外筒20套装在密封挡圈 24上，其下端通过螺纹和密封唇26联结在一起。将活塞19的内外密封槽内安装上密封圈 17、18，将挡圈16安装在活塞19的挡圈槽内，将活塞19套装在内衬套14的下端，将它们一 起套装在芯轴1上。内衬套14的上端均布有缺口槽，内衬套14套装载芯轴1上，卡簧5卡 在芯轴1上的槽内。上卡瓦由上卡瓦座12、上锥体13、上卡瓦块15等构成，在上卡瓦座12 的内、外密封槽内分别安装密封圈10、8，将上卡瓦座12套装在内衬套14上，上锥体13分为 4块，分别通过沉头螺钉11安装在上卡瓦座12上，上卡瓦块15分为4块上，其上镶嵌有钨 钢块，通过上卡瓦块15截锥面上的燕尾槽和上锥体13安装在一起。将上外筒9下端通过 螺纹和中外筒20联结在一起。在视规环3的外圆上分布有8个纵向凹槽，将密封圈4、7分 别安装在上端帽6的内外密封槽里，将挡环2安装在上端帽6的挡环槽内，将视规环3通过 螺纹安装在上端帽6上，将它们一起套在芯轴1上，并通过螺纹和上外筒9联结在一起。在油井套管内安装封隔器时，将芯轴1上端通过螺纹和油管柱相联结，下入井筒 中，在下放的过程中，井筒中的液体可以通过下卡瓦座33上的纵向长孔进入到封隔器内， 再从中外筒20上的通孔中流出，可减少下放阻力。当将封隔器下放到油井套管中的设计 位置后，通过上提、下放并旋转管柱，使滑块43进入到轨道槽的长轨道中，即可将下卡瓦坐 定。再下放油管柱，推动台肩圈23带动阀圈25下行，阀圈25上的阀密封圈和密封唇结合 在一起，使旁通阀关闭，然后再依靠油管柱的重量使胶筒30压缩，将油井套管环空封隔住， 将油管内和油套环空隔开。通过向油管内打压力，液流通过台肩圈23和芯轴1之间的间隙 进入内衬套14与芯轴1之间，再穿过内衬套14上端的缺口槽进入内衬套14与上卡瓦座12 之间，推动上卡瓦座12和上锥体13下移，撑开上卡瓦块15，使之锁定在套管壁内。解封封隔器时，上提芯轴1带动台肩圈23上行，台肩圈23推动内衬套14，内衬套 14带动上卡瓦座12上行，使上卡瓦解封。同时通过芯轴1、中外筒20带动密封唇26、胶筒 芯轴29及下卡瓦座33上行，使胶筒压力也就释放，并使下卡瓦35和油井套管壁脱离，下卡 瓦解封，就可将封隔器取出油井了。本封隔器适用于油井的压裂、酸化等工艺措施中。
权利要求一种双卡瓦多功能封隔器，由芯轴(1)和安装在芯轴(1)上的卡瓦座、卡瓦块、胶筒(30)、隔环(31)构成，其特征是在芯轴(1)的上部安装有上卡瓦，在芯轴(1)的中部安装有旁通阀、胶筒(30)和隔环(31)，在芯轴(1)的下部安装有下卡瓦；内衬套(14)套装在芯轴(1)上，卡簧(5)卡在芯轴(1)上的卡簧槽内，上卡瓦座(12)套在内衬套(14)上，上外筒(9)套在上卡瓦座(12)上，上端帽(6)通过螺纹和上外筒(9)联结在一起，视规环(3)通过螺纹装在上端帽(6)上；上锥体(13)通过沉头螺钉(11)安装在上卡瓦座(12)上，上卡瓦座(15)通过内锥面上的燕尾槽与上锥体(13)的锥面结合在一起，由上卡瓦座(12)、上锥体(13)、上卡瓦块(15)构成上卡瓦，活塞(19)套装在内衬套(14)的下端；阀圈(25)套在芯轴(1)上，台肩圈(23)通过环形凸环安装在芯轴(1)上，座封挡圈(22)套在台肩圈(23)上，并通过螺纹和密封挡圈(24)联结在一起，中外筒(20)套装在活塞(19)和密封挡圈(24)上，中外筒(20)的上端通过螺纹和上外筒(9)联结在一起；密封唇(26)套在芯轴(1)上，其上端通过螺纹和中外筒(20)下端连接在一起，其下端通过螺纹安装有上规环(28)，密封挡圈(24)、阀圈(25)、密封唇(26)构成旁通阀；胶筒芯轴(29)通过螺纹和密封唇(26)连接在一起，胶筒(30)和隔环(31)依次套在胶筒芯轴(29)上，下规环(32)套在胶筒芯轴(29)上，并通过螺纹和下卡瓦座(33)连接在一起，在下卡瓦座(33)上具有通孔；固紧套(34)套装在芯轴(1)上，在芯轴(1)的下部具有J形滑槽，下外筒(45)通过螺纹和固紧套(34)连接在一起，滑块(43)通过滑块螺钉(44)安装在下外筒(45)内，并使滑块(43)的左端置于芯轴(1)的J形滑槽内，下套圈(42)套在下外筒(45)上，摩擦块(40)下端安装在下套圈(42)内，将其下端卡住，上套圈(36)套在摩擦块(40)的上端，下外筒(45)和摩擦块(40)之间安装有弹簧(39)，下卡瓦块(35)通过螺旋销(37)安装在摩擦块(40)上，在下卡瓦块(35)的下端和下外筒(45)之间装有弹簧(38)，由下卡瓦座(33)、下卡瓦块(35)、摩擦块(40)构成下卡瓦。
专利摘要双卡瓦多功能封隔器，涉及一种油井作业工艺技术中的配套装置。其主要特征是，在芯轴的上部装有上卡瓦，中部安装有旁通阀和胶筒，在下部安装有下卡瓦。在芯轴和胶筒芯轴之间具有液压通道，在下卡瓦座上具有通孔，滑块置于芯轴上的J形滑槽内。其有益之处是，使封隔器可以承受较高的压力，不容易损坏，在其内可形成导流通道，减少本装置下井时的阻力，下井顺利，可防止在下井过程中因井筒中水的阻力作用使胶筒自行座封。本封隔器可进行循环洗净、冲沙、清除油套环空间的沉沙等多种功能，使用方便。在下井的过程中可以保护卡瓦和套管，避免意外事故发生。适用于油井的压裂酸化工艺措施中。
文档编号E21B33/129GK201714338SQ201020267049
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者杜开全 申请人:杜开全;任丘市华北石油鸿瑞机械设备有限公司