一种井下坐封工具压力启动系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种井下坐封工具压力启动系统，包括中心管、井下坐封工具、活塞、安全膈膜、杯总成、止动器、传动联轴器、外壳、压力衬套。中心管可沿井眼延伸，活塞布置在中心管外部，包括活塞部分和杆部分，布置在中心管周围的止动器与活塞共同限定了1号容液腔和2号容液腔，杆部分与压力衬套相连，压力衬套与井下坐封工具的轴端b相邻并可能与之接触，止动器与井下坐封工具的轴端a相邻，设置有一个或多个端口，2号容液腔通过端口与井眼环空连通，外壳限定了3号容液腔，传动联轴器中设置有导管，导管与1号容液腔连通，安全膈膜位于导管一端，杯总成在井眼环空中可用作单向阀。可用于任何类型的井中，降低施工风险，节约作业成本。
【专利说明】—种井下坐封工具压力启动系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种油、气井完井【技术领域】，特别是涉及一种井下坐封工具压力启动系统。
【背景技术】
[0002]在油、气井完井投产准备过程中，井下坐封工具通常通过工作管柱、套管柱或生产管柱输送到井中。井下坐封工具坐封后不仅可以支撑管柱和其他井下完井设备，而且还可以密封管柱与套管或井壁之间的井眼环空，从而阻止了流体在井眼环空中的运移。
[0003]井下坐封工具坐封可采用电子方式，也可应用胶塞或其他装置，但在具腐蚀性、高温压等极其恶劣的井下环境下，容易出现故障而导致坐封失败，从而复杂性增加，提高了作业成本。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种井下坐封工具压力启动系统，该系统可用于任何类型的井中，是利用压差坐封井下坐封工具，克服了以往技术存在的不足，能够降低施工风险，节约作业成本。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种井下坐封工具压力启动系统，包括中心管、井下坐封工具、活塞、安全膈膜、杯总成、止动器、传动联轴器、外壳、压力衬套，中心管可沿着井眼延伸，活塞布置在中心管的外部，包括活塞部分和杆部分，布置在中心管周围的止动器与活塞共同限定了 I号容液腔和2号容液腔，杆部分与压力衬套相连，压力衬套与井下坐封工具的轴端b相邻并可能与之接触，止动器与井下坐封工具的轴端a相邻，设置有一个或多个端口，2号容液腔通过端口与井眼环空连通，外壳限定了 3号容液腔，传动联轴器中设置有导管，导管与I号容液腔连通，安全膈膜位于导管的一端中，杯总成(2个杯组件)在井眼环空中可用作单向阀。所述的活塞在I号容液腔中可轴向移动。所述的安全膈膜完好无损时，I号容液腔中的压力与2号容液腔中的压力相等。所述的2号容液腔与井眼环空连通，I号容液腔与3号容液腔之间是密封的。所述的井下坐封工具压力启动系统随着中心管的延伸在井眼中下行时，井眼环空和2号容液腔中的压力都升高。所述的2号容液腔中的压力随着井眼环空中的压力升高时，由于活塞移动及安全膈膜的密封作用，I号容液腔内的压力也相应升高并保持与2号容液腔内的压力相等。所述的安全膈膜破裂时，在活塞部分上产生压差，在压差的作用下，活塞在2号容液腔内可移动。
[0006]综上所述，本实用新型提出的井下坐封工具压力启动系统具有下述优点:该系统可用于任何类型的井中，是利用压差坐封井下坐封工具，克服了以往技术存在的不足，能够降低施工风险，节约作业成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为中心管的一部分和井下坐封工具压力启动系统的横截面示意图。
[0008]图2为井下坐封工具压力启动系统的一部分放大示意图。
[0009]图3为井下坐封工具压力启动系统的另一部分放大示意图。
[0010]图4为井下坐封工具压力启动系统的部分进一步放大示意图。
[0011]图中，I中心管，2井下坐封工具，2a井下坐封工具轴端，2b井下坐封工具轴端，3活塞，3a活塞部分,3b杆部分,4杯总成,5止动器,6传动联轴器,7外壳,8压力衬套,9 一号容液腔，10 二号容液腔，11三号容液腔，12端口，13外壳的一端，14外壳的另一端，15导管，16井眼环空，17井眼，18安全膈膜，19套管。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图1-4及具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明:
[0013]如图所示，本实用新型提出的井下坐封工具压力启动系统，包括中心管1、井下坐封工具2、活塞3、安全膈膜18、杯总成4、止动器5、传动联轴器6、外壳7、压力衬套8。
[0014]中心管I可沿着井眼17延伸，可包括一个或多个管接头，螺纹连接形成管柱，也可作为连续管的一部分。中心管通常为圆管状，拥有内径切面和外径切面，但在特定的环境和条件下，也可包括其他非均匀结构。另外，中心管中还包括整体联接套管、联接器及其他部件，通过金属对金属螺纹、焊接或其他方式连接。
[0015]井下坐封工具2可为一个或多个，与中心管I连接，也可配置在中心管的周围。当将中心管I下入到井眼17中的时候，井下坐封工具压力启动系统可有效将井下坐封工具2和套管内的流体隔离开来，从而保持井眼环空16内流体的流通，直到井下坐封工具2坐封。配置在中心管I的周围的井下坐封工具2可与中心管I的外径切面直接或间接接触。
[0016]活塞3布置在中心管I的外部，包括活塞部分3a和杆部分3b，是轴向可移动的，布置在中心管I周围的止动器5与活塞3共同限定了 I号容液腔9和2号容液腔10，I号容液腔9和2号容液腔10中充满流体，可以是液压流体、水、油及其混合物。杆部分3b与压力衬套8相连，压力衬套8与井下坐封工具的轴端2b相邻并可能与之接触，止动器5与井下坐封工具的轴端2a相邻，设置有一个或多个端口 12，2号容液腔10通过端口 12与井眼环空16连通，因此，2号容液腔10与井眼环空16中的压力相等。
[0017]为使井下坐封工具2坐封，在活塞部分3a上产生的压差可使活塞3在I号容液腔9内沿着A轴轴向移动，从而压力衬套8被迫向上并与井下坐封工具2的轴端2b接触，从而压缩井下坐封工具2使之径向胀开与套管19壁啮合，从而将井下坐封工具2的上下井眼环空16隔离开来。
[0018]外壳7限定了 3号容液腔11,外壳7的一端13与传动联轴器稱合,另一端14与中心管I外径切面直接或间接密封接触。3号容液腔11是密封的，室内压力为一参考压力值，如大气压力。根据预期的井下坐封工具2坐封深度静水压力值以及与安全膈膜18相关的压差极限值，可以计算3号容液腔内的参考压力。3号容液腔11内可为空气或其他气体，也可为液压流体、水、油及其混合物。
[0019]在传动联轴器6中设置有导管15，导管15与I号容液腔9连通，安全膈膜18位于导管15的一端中，完好无损时可作为I号容液腔9和3号容液腔11之间的密封件，因此，I号容液腔9和3号容液腔11内的流体压力相等。而当井下坐封工具压力启动系统随着中心管I的延伸在井眼中下行时，井眼环空16和2号容液腔10内的压力都升高。由于活塞3的移动以及安全膈膜18的密封作用，I号容液腔9内的压力也相应升高并保持与2号容液腔10内的压力相等。同时，3号容液腔11内的压力也升高，只是变化速率与I号容液腔9内的压力变化速率不同，从而在安全膈膜18上产生压差。一般来说，随着下入深度的增加，安全膈膜18上的压差会增大。I号容液腔9和3号容液腔11之间的压差达到预定的极限值时，安全膈膜18会破裂。安全膈膜18的尺寸、类型和结构必须满足在预定压差下破裂的要求。预定压差通常与井下坐封工具2的坐封深度有关。
[0020]杯总成(2个杯组件)4在井眼环空16中可用作单向阀，流体只能向上而不是向下流动，从而可使井眼环空16中的压力增加，而井下坐封工具压力启动系统在井眼17中的位置却保持不变。抽汲皮碗、封隔塞等部件都可用作杯组件4。杯总成(2个杯组件)4可与井下坐封工具压力启动系统为一体，也可为与中心管I密封连接的单独的部件。
[0021]实施时，将井下坐封工具压力启动系统下入到井眼17中，系统在井眼17中随着中心管I的延伸下行时，井眼环空16和2号容液腔10内的压力都升高。由于活塞3的移动以及安全膈膜18的密封作用，I号容液腔9和2号容液腔10内的流体压力处于平衡状态，因此，I号容液腔9内的压力也相应升高。同时，3号容液腔11内的压力也升高，只是变化速率与I号容液腔9内的压力变化速率不同，从而在安全膈膜18上产生压差。一般来说，随着下入深度的增加，安全膈膜18上的压差会增大。
[0022]当安全膈膜18上的压差达到预定的极限值时，安全膈膜18破裂，流体从压力高的I号容液腔9流经导管15进入压力低的3号容液腔11，因此，I号容液腔9内的压力降低，从而在活塞部分3a上产生压差，在压差的作用下，活塞3在I号容液腔9内沿着A轴轴向移动，压力衬套8被迫向上并与井下坐封工具的轴端2b接触，从而压缩井下坐封工具2使之径向胀开与套管19壁啮合完成坐封，从而将井下坐封工具2的上下井眼环空16隔离开来。
[0023]本实用新型中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种井下坐封工具压力启动系统，包括中心管、井下坐封工具、活塞、安全膈膜、杯总成、止动器、传动联轴器、外壳、压力衬套，其特征是，中心管可沿着井眼延伸，活塞布置在中心管的外部，包括活塞部分和杆部分，布置在中心管周围的止动器与活塞共同限定了 I号容液腔和2号容液腔，杆部分与压力衬套相连，压力衬套与井下坐封工具的下轴端相邻，止动器与井下坐封工具的上轴端相邻，设置有多个端口，2号容液腔通过端口与井眼环空连通，外壳限定了 3号容液腔，传动联轴器中设置有导管，导管与I号容液腔连通，安全膈膜位于导管的一端中，杯总成在井眼环空中用作单向阀。
2.如权利要求1所述的井下坐封工具压力启动系统，其特征是，所述的活塞在I号容液腔中可轴向移动。
3.如权利要求1所述的井下坐封工具压力启动系统，其特征是，所述的安全膈膜完好无损时，I号容液腔中的压力与2号容液腔中的压力相等。
4.如权利要求1所述的井下坐封工具压力启动系统，其特征是，所述的2号容液腔与井眼环空连通，I号容液腔与3号容液腔之间是密封的。
5.如权利要求1所述的井下坐封工具压力启动系统，其特征是，所述的井下坐封工具压力启动系统随着中心管的延伸在井眼中下行时，井眼环空和2号容液腔中的压力都升闻。
6.如权利要求1所述的井下坐封工具压力启动系统，其特征是，所述的2号容液腔中的压力随着井眼环空中的压力升高时，由于活塞移动及安全膈膜的密封作用，I号容液腔内的压力也相应升高并保持与2号容液腔内的压力相等。
7.如权利要求1所述的井下坐封工具压力启动系统，其特征是，所述的安全膈膜破裂时，在活塞部分上产生压差，在压差的作用下，活塞在2号容液腔内可移动。
【文档编号】E21B33/126GK203978372SQ201420296627
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2014年6月4日
【发明者】申颍浩, 牟善波, 葛洪魁, 王小琼, 杨柳, 李曹雄, 任凯, 陈浩 申请人:中国石油大学(北京)