油气井气密封分级箍及其组装方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油气井固井设备技术领域，尤其涉及一种油气井气密封分级箍及其组装方法。
【背景技术】
[0002]目前油气井深井、超深井、斜井、水平井采用气密封套管固井较多，同时对于相应的分级固井工具也有气密封需求，气密封分级箍的推广应用将成为必然趋势。而现有的分级箍为非气密封分级箍，不具备气密封能力，如采用外加过渡接头的方法也不能改善整体的气密封效果。并且现有的分级箍在组装时为了装入锁环需要对锁槽边沿进行打磨，从而削弱了自锁功能。而在关闭套装入本体时，关闭套的密封圈在本体内螺纹及退刀槽的作用下容易刮磨损坏，造成密封失效，是密封质量降低。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明实施例提供一种油气井气密封分级箍及其组装方法，主要目的是便于组装，保证分级箍密封性能。
[0004]为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案:
[0005]一方面，本发明实施例提供了一种油气井气密封分级箍，包括:
[0006]本体，所述本体为管体，所述本体的上端具有内螺纹形成上连接端，下端具有内螺纹形成下连接端，所述本体的管壁上径向开有外分级孔；
[0007]关闭套，设于所述本体内，且所述关闭套与本体之间滑动密封，所述关闭套的管壁上径向开有内分级孔；
[0008]周向防转机构，限制所述关闭套与所述本体之间周向相对位移；
[0009]第一卡锁机构，用于将所述关闭套相对于所述本体轴向固定于第一位置；
[0010]第二卡锁机构，用于将所述关闭套相对于所述本体轴向固定于第二位置；
[0011]解锁机构，用于解锁第一卡锁机构，使所述关闭套可沿轴向移动；
[0012]分级机构，设于所述关闭套内；
[0013]下接头，与所述本体的下连接端螺纹连接，所述下接头与所述本体之间密封，所述下接头的下端具有外连接螺纹；
[0014]分级前，所述第一卡锁机构将所述关闭套相对于所述本体轴向固定于第一位置，所述内分级孔与所述外分级孔相对，所述分级机构封闭所述内分级孔，此时所述分级箍为径向内外隔绝的管体；
[0015]分级时，所述分级机构在液压作用下开启内分级孔，所述内分级孔和所述外分级孔形成分级通道畅通，所述分级箍通过内分级孔和外分级孔内外导通；
[0016]分级后，所述解锁机构在液压作用下解锁第一卡锁机构，使所述关闭套在液压作用下沿轴向移动至第二位置，所述第二卡锁机构将所述关闭套相对于所述本体轴向固定，此时所述内分级孔与所述外分级孔错开，所述分级通道关闭。
[0017]作为优选，所述本体上连接端下方的内壁上具有环形台肩，所述关闭套固定于第一位置时，所述关闭套的上端抵于所述环形台肩。
[0018]作为优选，所述第一卡锁机构包括:
[0019]第一环形内卡槽，沿周向开设于所述本体的内壁上；
[0020]第一环形外卡槽，沿周向开设于所述关闭套的外壁上，所述第一环形外卡槽内径向开设有通透的卡孔；
[0021 ] 锁环，装配于所述第一环形外卡槽内，所述锁环为分瓣式或开口式，所述锁环的内壁面具有径向延伸的可穿过卡孔的锁键，所述锁键的端部具有下斜面；
[0022]所述解锁机构包括关闭座，所述关闭座设于所述关闭套内，所述关闭座与所述关闭套之间滑动密封，所述关闭座的外圆周上开有与所述锁环的锁键相配合的锁槽，所述锁槽的下沿为与锁键端部的下斜面相配合的斜面，两斜面相互作用使所述锁环径向扩张；
[0023]分级前及分级时，所述关闭座通过第一剪切销钉与所述关闭套固定，当所述本体的上连接端下方的内壁上具有环形台肩时，所述关闭座的上端抵于所述环形台肩，所述关闭座的锁槽与所述锁键在轴向上错位，所述锁环在所述关闭座外壁的作用下同时卡在第一环形内卡槽和第一环形外卡槽内使所述关闭套与所述本体在轴向上相对固定；
[0024]分级后，通过关闭塞封闭所述关闭座使所述关闭座在液压的作用下剪断第一剪切销钉向下滑动至锁槽与所述锁键相对，所述锁环沿径向收缩至所述第一环形外卡槽内，解除关闭套与本体之间的锁定，所述锁键卡于锁槽内，所述关闭套与所述关闭座固定，所述关闭套在关闭座的带动下向下移动至第二位置，所述第二卡锁机构将所述关闭套相对于所述本体轴向固定。
[0025]作为优选，所述锁环的下端外侧形成外斜面，所述本体的第一环形内卡槽的下槽沿为与锁环的外斜面相适配的斜面，所述第一环形内卡槽下槽沿的斜面与锁环的外斜面相互作用使所述锁环径向收缩。
[0026]作为优选，所述关闭套内壁上具有第一限位台肩，所述关闭座下行至锁槽与所述锁键相对时，所述关闭座的下端抵于所述第一限位台肩。
[0027]作为优选，所述第二卡锁机构包括:
[0028]第二环形内卡槽，沿周向开设于所述本体的内壁上；
[0029]第二环形外卡槽，沿周向开设于所述关闭套的外壁上；
[0030]弹性卡环，装配于所述第二环形外卡槽内；
[0031]分级前及分级时，所述第二环形内卡槽与所述第二环形外卡槽错位，所述弹性卡环在所述本体内壁的作用下嵌于所述第二环形外卡槽内；
[0032]分级后，所述关闭套下行至第二环形内卡槽与第二环形外卡槽相对，所述弹性卡环弹性扩张同时卡于第二环形内卡槽和第二环形外卡槽内。
[0033]作为优选，所述关闭套位于第一位置时，所述关闭套的下端位于所述第二环形内卡槽的上方。
[0034]作为优选，所述分级机构包括封闭套和支撑套，所述封闭套包括上端外径较大的大径段和下端外径较小的小径段，所述大径段与所述关闭套滑动密封，所述支撑套与所述关闭套固定，所述支撑套的上端插入所述关闭套与所述封闭套的小径段之间，所述支撑套与所述关闭套之间密封，所述支撑套与所述封闭套之间滑动密封；
[0035]分级前，所述封闭套与所述支撑套通过第二剪切销钉固定，所述封闭套与所述支撑套封闭所述内分级孔；
[0036]分级时，所述封闭套在液压作用下剪断第二剪切销钉向下滑动露出内分级孔，所述内分级孔与外分级孔形成的分级通道畅通；
[0037]所述封闭套在液压直接作用下产生的上下压差剪断第二剪切销钉或采用重力塞封堵所述封闭套后在液压作用下所述封闭套剪断第二剪切销钉；
[0038]当采用重力塞封堵所述封闭套后在液压作用下所述封闭套剪断第二剪切销钉时，所述分级箍封闭套部的内径小于分级箍封闭套上方的内径。
[0039]作为优选，所述关闭套的内壁上具有第二限位台肩，分级前所述封闭套的上端抵于所述第二限位台肩。
[0040]作为优选，所述周向防转机构包括:
[0041]防转销孔，径向开设于本体上；
[0042]防转槽，沿轴向开设于所述关闭套的外壁上；
[0043]防转销，装配于防转销孔内，并与所述防转槽相配合。
[0044]另一方面，本发明实施例提供了一种油气井气密封分级箍的组装方法，包括如下步骤:
[0045]先将密封圈分别装入组成分级箍的各组件的密封槽内，密封面涂抹润滑油；
[0046]将关闭座从关闭套的上方装入关闭套内使锁槽与第一环形外卡槽的卡孔相对，将锁环装配在第一环形外卡槽内，锁键插于锁槽内；
[0047]从关闭套下端装入封闭套和支撑套，支撑套与关闭套通过螺纹固定，封闭套与支撑套通过第二剪切销钉固定，封闭套与支撑套封闭内分级孔使分级通道保持初始关闭状态，将弹性卡环装配于第二环形外卡槽内；
[0048]在本体的第二环形内卡槽内装上