一种井下管柱自密封装置的制作方法

本实用新型涉及油气井完井作业领域，尤其涉及一种井下管柱自密封装置。

背景技术：

在油气井完井作业中，尤其在高温高压油气井中，通常采用井下密封装置来保证封隔器坐封的成功率。即井下密封装置随完井管柱下入到井下，到位后采用从井口投球或堵塞杆到井下密封装置中的方式实现液压坐封封隔器、反向承压条件下打开滑套循环环空保护液、打压脱离油管建立液流通道等功能。

但是现有的井下密封装置存在以下不足：投球不能承受地层流体施加的反向压力，使得上部完井作业存在巨大的安全隐患，尤其在高压油气井中更为显著；而采用堵塞杆时，投入的堵塞杆需要取出后才能进行下一道工序，其增加了作业次数和工作量，作业成本高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种安全隐患小、作业效率高、成本低的井下管柱自密封装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种井下管柱自密封装置，包括与管柱连接的本体，还包括带有流体通道的内筒、关闭流体通道的旋转板，以及驱动旋转板转动的感温驱动元件，其中，所述内筒通过第一销钉安装于所述本体内；所述旋转板设于所述内筒的一端；所述感温驱动元件在温度升高时伸长并带动旋转板转动至流体通道的一端，以使本体内部密封封隔。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述流体通道及旋转板均为两个，各所述流体通道及旋转板的截面形状为直角扇形，且所述旋转板与流体通道交替布置。

沿井下流体的输送方向，所述旋转板设于所述内筒的输出端。

所述感温驱动元件为记忆弹簧，所述记忆弹簧的一端固定于所述内筒上，所述记忆弹簧的另一端与所述旋转板连接。

所述旋转板通过安装组件安装于所述内筒的一端，所述安装组件包括安装轴及紧固件，所述安装轴的一端固定设于所述内筒的中心轴线上，所述安装轴的另一端伸出所述内筒；所述旋转板可转动地套设于所述安装轴的伸出端，并通过螺接于安装轴上的紧固件轴向限位。

井下管柱自密封装置还包括在投球打压时与投球密封配合的球座体，沿井下流体注入方向，所述球座体设于所述内筒的上游。

所述球座体上设有供井下流体通过的贯通孔，所述贯通孔远离内筒的一端设有与投球密封配合的锥形配合面。

所述球座体通过第二销钉安装于所述本体内。

所述球座体与本体之间设有密封组件，所述密封组件包括密封槽及密封圈，所述密封槽设于球座体上，所述密封圈的一端卡紧于密封槽内，所述密封圈的另一端与本体的内侧壁紧密接触

所述本体的两端分别设有与上部管柱连接的母扣，以及与下部管柱连接的公扣。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型的井下管柱自密封装置设置有内筒、旋转板及感温驱动元件。内筒通过第一销钉安装于本体内，旋转板设于内筒的一端；感温驱动元件在温度升高时伸长并带动旋转板转动至流体通道的一端，以使本体内部密封封隔，其使得井下管柱自密封装置可承受地层流体施加的反向压力，避免了投球无法反向承压带来的安全隐患，且在完井作业后，通过施压剪断第一销钉，内筒及内筒上的部件即可落入井底，留出油气进油通道，避免了堵塞杆取出作业繁琐现象的发生。即本实用新型在正向承压完成封隔器有效坐封的同时，可反向承压保证上部完井作业的顺利实施，其作业安全性高；且完井作业完成后，可快速建立油气井生产通道，其作业效率高、成本低。同时，采用感温驱动元件在温度升高时伸长并带动旋转板关闭流体通道的方式操作方便、结构简单。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1是本实用新型井下管柱自密封装置的结构示意图。

图2是本实用新型内筒与旋转板的位置关系示意图(流体通道未关闭状态)。

图3是本实用新型内筒与旋转板的位置关系示意图(流体通道关闭状态)。

图中各标号表示：

1、本体；11、母扣；12、公扣；2、内筒；21、流体通道；3、旋转板；4、感温驱动元件；41、记忆弹簧；5、第一销钉；6、安装组件；61、安装轴；62、紧固件；7、球座体；71、贯通孔；72、锥形配合面；8、第二销钉；9、密封组件；91、密封槽；92、密封圈。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

如图1至图3示出了本实用新型的井下管柱自密封堵塞器的实施例，井下管柱自密封堵塞器主要应用于油气井完井工艺中，尤其在高温高压、大斜度井和水平井完井作业中应用广泛。本实施例中，井下管柱自密封装置包括本体1、内筒2、旋转板3及感温驱动元件4。其中，本体1螺纹连接于油管管柱的下方，可随油管管柱一同下入井内；内筒2上设有供流体通过的流体通道21，内筒2通过第一销钉5安装于本体1内；旋转板3设于内筒2的一端；感温驱动元件4在温度升高时伸长，并带动旋转板3转动至流体通道21的一端，旋转板3转动到位后关闭流体通道21。采用感温驱动元件4在温度升高时伸长并带动旋转板3关闭流体通道21的方式操作方便、结构简单。

本实用新型的井下管柱自密封装置通过感温驱动元件4在温度升高时的伸长带动旋转板3转动至流体通道21的一端，以使本体1的内部密封封隔，其使得井下管柱自密封装置可承受地层流体施加的反向压力，避免了投球无法反向承压带来的安全隐患。同时，在完井作业后，通过施压剪断第一销钉5，内筒2及内筒2上的部件即可落入井底，留出油气进油通道，避免了堵塞杆取出作业繁琐现象的发生。即本实用新型在正向承压完成封隔器有效坐封的同时，可反向承压保证上部完井作业的顺利实施，其作业安全性高；且完井作业完成后，可快速建立油气井生产通道，其作业效率高、成本低。

进一步的，如图2及图3所示，流体通道21及旋转板3均为两个。各流体通道21及旋转板3的截面形状为直角扇形，使得旋转板3在转动到位后可完全覆盖流体通道21的一端，保证本体1内部通道的密封封隔，其密封效果好。同时，旋转板3与流体通道21交替布置，使得两个旋转板3在感温驱动元件4驱动同向转动时可不产生干涉，且有效密封相应的流体通道21，其操作方便、密封可靠性高。在其他实施例中，旋转板3及流体通道21的设置位置及形状只要能够保证旋转板3可有效密封对应的流体通道21即可，如流体通道21设置为圆形通道，旋转板3旋转到位后覆盖圆形通道的一端。

进一步的，感温驱动元件4为记忆弹簧41。记忆弹簧41的一端固定于内筒2上，记忆弹簧41的另一端与旋转板3连接。记忆弹簧41随着温度的升高可自行恢复原长，以带动旋转板3转动至流体通道21的一端，关闭流体通道21。

如图1所示，沿井下流体的输送方向，旋转板3设于内筒2的输出端，以关闭流体通道21，实现反向承压，避免了投球无法反向承压带来的安全隐患。在其他实施例中，旋转板3也可设于内筒2的输入端，此时流体通道21存在流体，但内筒2上游的本体1内部为密封封隔状态。

本实施例中，旋转板3通过安装组件6安装于内筒2的一端，安装组件6包括安装轴61及紧固件62。其中，安装轴61的一端固定设于内筒2的中心轴线上，安装轴61的另一端伸出内筒2；旋转板3可转动地套设于安装轴61的伸出端，并通过螺接于安装轴61上的紧固件62轴向限位。安装组件6的设置保证了旋转板3在记忆弹簧41驱动下的可靠有效转动，且结构简单。本实施例中，安装轴61螺接于内筒2内，紧固件62为紧固螺栓。

如图1所示，井下管柱自密封堵塞器还包括球座体7，球座体7在投球打压时与投球密封配合。沿井下流体注入方向，球座体7设于内筒2的上游，采用投球憋压的方式可实现封隔器的坐封和内筒2、球座体7的下落。球座体7通过第二销钉8安装于本体1内，在上部完井作业完成后，通过井口打压或投球打压的方式剪断第二销钉8，球座体7落入井底。

进一步的，球座体7上设有贯通孔71，贯通孔71为井下流体的流通通道。贯通孔71远离内筒2的一端设有锥形配合面72，锥形配合面72与投球密封配合，其进一步保证了封隔器的有效坐封。

进一步的，球座体7与本体1之间设有密封组件9。密封组件9包括密封槽91及密封圈92，密封槽91设于球座体7上，密封圈92的一端卡紧于密封槽91内，密封圈92的另一端与本体1的内侧壁紧密接触。其有效保证了球座体7与本体1之间的密封效果。

本实施例中，本体1的两端分别设有与上部管柱连接的母扣11，以及与下部管柱连接的公扣12，以保证井下管柱自密封装置与管柱的连接效果。

本实施例中，井下管柱自密封装置的具体实施步骤如下：(1)在完井作业前，将井下管柱自密封装置连接在管柱下部，下入管柱至预定深度；(2)从井口投球，打压坐封封隔器，与此同时，记忆弹簧41在井下流体温度的作用下伸展，此时旋转板3在弹簧张力作用下转动，并关闭内筒2的流体通道21，以使本体1的内部密封封隔，之后进行上部作业(如打开滑套，替换环空保护液等)；(3)完成完井作业后，从井口打压剪断第一销钉5及第二销钉8，球座体7及内筒2落入井底，留出油气进入油管的通道。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。