可洗井逐级解封套保封隔器的制作方法

本发明涉及油田注水领域，特别涉及一种可洗井逐级解封套保封隔器。

背景技术：

随着油田开发的深入，注水井多采用定向井丛式井组模式开发。套管保护封隔器是分注管柱第一级、最上一层注水层之上的封隔器，起到降低套管腐蚀，减少套管承压的作用。

首先，常规封隔器只有三个胶筒，有效密封长度小，如座封时胶筒位置对应套管接箍处，容易导致密封性能下降而容易失效；

其次，由于井下作业经常涉及洗井环节，常规可洗井封隔器的洗井滑套处密封性能较差，多次洗井作业后容易导致密封失效，缩短分注管柱的使用寿命；

再次，常规封隔器连接在注水管柱上，管柱上提解封力为全部封隔器解封力之和，封隔器级数越多，解封越困难，采用多级常规封隔器解封载荷过大，不能正常解封，时有卡井事故的发生，给油田生产造成较大损失。

技术实现要素：

为了弥补上述现有技术的不足，本发明的目的是提出一种可洗井逐级解封套保封隔器，本装置有效密封长度大、洗井滑套使用寿命长、可实现逐级解封功能，且增加了平衡活塞机构，防止解封销钉提前剪断。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种可洗井逐级解封套保封隔器，包括上接头，上工作筒，中心管，洗井套，定位套，洗井工作筒，连接套，固定环，洗井环，释放筒，外工作筒，下接头，卡簧座，上接头下端套装在中心管上，外壁与上工作筒连接；所述卡簧座外侧套装有卡簧；所述卡簧与释放筒的单向齿啮合，所述下接头内侧固定在中心管上，外侧与外工作筒下端相连；其技术要点是：

所述上工作筒与中心管之间设有密封活塞，所述密封活塞固定在中心管上，并通过解封销钉与上工作筒相连；所述上工作筒下端连接有平衡活塞ⅰ；所述平衡活塞ⅰ内侧套装中心管、下端外侧与洗井套连接；

所述洗井套与中心管之间设有平衡活塞ⅱ，所述平衡活塞ⅱ固定在中心管上；所述定位套置于平衡活塞ⅱ下端并套装中心管，所述洗井工作筒置于定位套下端并固定在中心管上；所述洗井工作筒置于定位套下方；所述定位套、洗井工作筒的上端与洗井套之间设有洗井活塞ⅱ，骨架胶圈，洗井活塞ⅰ；所述洗井活塞ⅰ和洗井活塞ⅱ通过螺纹连接；所述骨架胶圈置于洗井活塞ⅰ和洗井活塞ⅱ之间；

所述洗井套下端与连接套连接；固定环设置于连接套和洗井工作筒之间，在连接套上安装有螺钉，连接套的上端面硫化有c型密封橡胶；

所述固定环和连接套下端设有套在洗井工作筒上的挡环，保护胶筒，中胶筒，垫片，所述中胶筒置于保护胶筒之间，垫片置于中胶筒和保护胶筒之间；

所述洗井工作筒下端设有固定活塞，所述固定活塞固定在中心管上；所述洗井环安装于最下级保护胶筒下端，所述洗井环通过释放销钉固定在固定活塞上；所述释放筒套装在固定活塞上，所述卡簧座置于释放筒和固定活塞之间、并固定在固定活塞上；

所述外工作筒套装在释放筒下端外侧；在外工作筒和中心管之设有释放活塞，下接头置于释放活塞下端。

进一步的，所述c型密封橡胶前端面与洗井活塞ⅰ下端面接触，二者接触面与洗井工作筒呈锐角。

进一步的，所述固定环和连接套下端设有挡环，三个保护胶筒，中胶筒，垫片，所述挡环、三个保护胶筒、两个中胶筒、四个垫片均套在洗井工作筒上，所述中胶筒置于保护胶筒之间，垫片置于中胶筒和保护胶筒之间。

本发明的有益效果：

1．具有两个密封胶筒和三个保护胶筒（图2），有效密封长度大于常规封隔器，同时也可规避单个密封胶筒正好对应套管接箍时造成的不密封情况。

2．洗井滑套采用聚四氟乙烯材质，该材质密封性好、耐磨性高、耐腐蚀、耐高温，同时将结构优化设计为u型端面密封，能够避免因过孔造成的密封失效问题，提高多次动作密封性。原洗井滑套结构与改进后结构如图3，图4所示。

3．为了解决封隔器解封载荷过大，设计了逐级解封机构（图5），将原安装于卡簧座的解封销钉安装到上部，上接头与上部油管连接，与中心管连接的密封活塞与上工作筒通过解封销钉连接，解封时，上提油管，拉断解封销钉，连接套上行，固定环爪型处张开，胶筒回缩。这种结构解决了解封载荷过大问题，解封时本级解封完全后解封力才会作用在下一级。

4．在将封隔器改为逐级解封结构时，同时出现下面问题：在逐级解封机构中，解封销钉承受着正常工作时套管内压力对胶筒的作用力，因此增加了平衡活塞机构（图6），正常套管内存在压力时，压力作用在与中心管连接的密封活塞上及中心管内的压力作用在平衡活塞ⅱ上，均对中心管产生向上作用力，来平衡套管中上方对胶筒的压力。

附图说明

图1本发明的工具整体结构示意图；

图2为本发明的胶筒部分结构示意图；

图3为原t型密封橡胶结构示意图；

图4为本发明的c型硫化密封橡胶结构示意图；

图5为本发明的逐级解封结构示意图；

图6为本发明的平衡活塞结构示意图。

图1-6中各结构的名称为：上接头1，上工作筒2，密封活塞3，解封销钉4，中心管5，平衡活塞ⅰ6，洗井套7，侧切开孔7-1，平衡活塞ⅱ8，定位套9，洗井活塞ⅱ10，骨架胶圈11，洗井活塞ⅰ12，洗井工作筒13，连接套14，固定环15，挡环16，保护胶筒17，中胶筒18，垫片19，洗井环20，释放销钉21，固定活塞22，卡簧23，卡簧座24，释放筒25，释放活塞26，外工作筒27，下接头28，环空ⅰ29，环空ⅱ30，螺钉31，c型密封橡胶32。

具体实施方式

见图1-图6，本实施例的具体结构为：一种可洗井逐级解封套保封隔器，包括上接头01，上工作筒2，中心管5，洗井套7，定位套9，洗井工作筒13，连接套14，固定环15，洗井环20，释放筒25，外工作筒27，下接头28；

所述上接头1上端加工有与油管连接的内锥管螺纹；上接头1下端套装在中心管5上，外壁通过螺纹与上工作筒2连接；

所述上工作筒2与中心管5之间设有密封活塞3，所述密封活塞3通过螺纹固定在中心管上、并通过解封销钉4与上工作筒2相连；所述上工作筒2下端通过螺纹连接有平衡活塞ⅰ6；所述平衡活塞ⅰ6内侧套装中心管5，二者无连接，解封时相对滑动；所述平衡活塞ⅰ6下端外侧通过螺纹与洗井套7连接；所述洗井套7下端设有侧切开孔7-1；洗井套7下端设有侧切开孔7-1目的是：洗井时，液体可以从开孔位置流入，将洗井活塞ⅰ12和洗井活塞ⅱ10推动上行，让出洗井工作筒13的洗井通道；

所述洗井套7与中心管5之间设有平衡活塞ⅱ8，所述平衡活塞ⅱ8通过螺纹固定在中心管5上；所述定位套9置于平衡活塞ⅱ8下端并套装于中心管5，所述洗井工作筒13置于定位套9下端并通过螺纹固定在中心管5上；所述洗井工作筒13置于定位套9下方；所述定位套9、洗井工作筒13的上端与洗井套7之间设有环空ⅰ29；环空ⅰ29的目的是：洗井时，洗井活塞ⅰ12和洗井活塞ⅱ10可以上行，让出洗井工作筒13的洗井通道；

所述环空29内设有洗井活塞ⅱ10，骨架胶圈11，洗井活塞ⅰ12；所述洗井活塞ⅰ12和洗井活塞ⅱ10通过螺纹连接并可以上下滑动；所述骨架胶圈11置于洗井活塞ⅰ12和洗井活塞ⅱ10之间；由于需要频繁洗井作业，而每次洗井作业时，洗井活塞ⅰ12和洗井活塞ⅱ10就会在洗井液作用下上行，骨架胶圈11便会经过洗井工作筒13的开孔位置，骨架胶圈提高了多次过孔运动的密封性，解决原密封圈频繁过孔损坏，可有效延长封隔器的使用寿命；

所述洗井套7下端通过螺纹与连接套14连接；所述连接套14和洗井工作筒13之间设有环空ⅱ30，固定环15设置于环空ⅱ30内，在连接套14上安装有螺钉31，连接套14的上端面硫化有c型密封橡胶32，所述c型密封橡胶32前端面与洗井活塞ⅰ12下端面接触，二者接触面与洗井工作筒13呈锐角；所述螺钉31的作用是：在解封时，上提载荷传递到连接套14上，再通过螺钉传递到固定环15上，强制固定环15上行，防止固定环15卡死无法解封情况发生；

所述固定环15和连接套14下端设有挡环16，三个保护胶筒17，中胶筒18，垫片19，所述挡环16、三个保护胶筒17、两个中胶筒18、四个垫片19均套在洗井工作筒13上，所述中胶筒18置于保护胶筒17之间，垫片19置于中胶筒18和保护胶筒17之间；

所述洗井工作筒13下端设有固定活塞22，所述固定活塞22通过螺纹固定在中心管5上；最下级保护胶筒17下端安装有洗井环20，所述洗井环20通过释放销钉21固定在固定活塞22上；

所述释放筒25套装在固定活塞22上，所述释放筒25和固定活塞22之间设有卡簧座24，所述卡簧座24通过螺纹固定在固定活塞22上；所述卡簧座24外侧套装有卡簧23；所述卡簧23与释放筒25的单向齿啮合；

所述外工作筒27套装在释放筒25下端外侧；在外工作筒27和中心管5之间的环空内安装有释放活塞26；在释放活塞26下端设有下接头28，所述下接头28内侧通过内螺纹固定在中心管5上，外侧通过外螺纹与外工作筒27下端相连。

可洗井逐级解封套保封隔器的工作原理：

1.坐封时：向中心管5内加压，推动释放活塞26，剪断释放销钉21，卡簧23与释放筒25内壁的单向齿啮合，锁定，完成坐封。

2.洗井时：套管打压，推动洗井活塞ⅰ12和洗井活塞ⅱ10，打开洗井通道，洗井液从洗井工作筒13与中心管5的环空流过，完成洗井。

3.解封时：上提上接头1，带动上工作筒，剪断解封销钉4，继续上提，上工作筒2带动平衡活塞ⅰ6、洗井套7、连接套14以及固定环15同时上行，让出胶筒回缩位置，完成解封。

可洗井逐级解封套保封隔器的特点：

1．具有两个起密封作用的中胶筒18和三个起辅助支撑作用的保护胶筒17，增加有效密封长度。

2．连接套14的上端面硫化有c型密封橡胶，且硫化橡胶带有一定角度，这种结构比现有的t型密封橡胶更具有优势，正常抽油工作时，油管内压力大于套管压力，洗井活塞ⅰ12和洗井活塞ⅱ10压紧硫化橡胶，密封效果更好，且可减小反复洗井对密封橡胶造成的损伤，使用寿命更长。

3．将原安装于卡簧座的解封销钉4安装到上部，上接头1与上部油管连接，与中心管5连接的密封活塞3与上工作筒2通过解封销钉4连接，解封时，上提油管，拉断解封销钉4，连接套14上行，固定环15爪型处张开，胶筒回缩。解封时本级解封完全后解封力才会作用在下一级。

4．增加了平衡活塞机构，正常套管内存在压力时，压力作用在与中心管连接的密封活塞上及中心管内的压力作用在平衡活塞ⅱ8上，均对中心管产生向上作用力，来平衡套管中上方对胶筒的压力。