一种大通径可取式气井锚定封隔装置的制作方法

1.本发明属于采油工具技术领域，尤其涉及一种大通径可取式气井锚定封隔装置。


背景技术：

2.随着国内外对环保的越来越重视，二氧化碳驱油作为一项典型的绿色环保技术不仅可以解决温室气体减排问题，还能提高老油田的原油采收率，而随之带来的高温高压的二氧化碳对井筒的腐蚀问题也是不能忽视的，目前国内的大多数注二氧化碳井采用国外的可取收式封隔器和永久式封隔器，而可取式封隔器受结构限制大多存在内通径小、密封效果不好和解封困难等问题；永久式封隔器虽然密封效果好，但仍然存在中途遇阻坐封难处理和回收困难的问题。


技术实现要素：

3.为了解决二氧化碳驱油中存在的问题，本发明提供一种大通径可取式气井锚定封隔装置，本发明的卡瓦解封彻底，并且不会遇卡造成事故且密封效果可靠。
4.本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
5.该大通径可取式气井锚定封隔装置包括上接头和中心管，上接头下端内壁螺纹连接有中心管，上接头下端外壁通过解封剪钉连接有上锥体，上锥体下部外侧设有锥面，上锥体套在中心管外壁，中心管外壁还套装有解封锁套，解封锁套的上部位于上锥体套与中心管之间的环腔内，解封锁套中部内壁及解封锁套中部对应的中心管外壁均设有环凹槽且环凹槽安装单向锁簧一，解封锁套下端面下方对应的中心管外壁设有锁环槽且锁环槽内安装有开口的限位锁环，限位锁环的一部分位于锁环槽内，限位锁环另一部分位于解封锁套下端面，解封锁套与限位锁环端面对齐；解封锁套下端套装有下锥体，下锥体上部外侧设有锥面，下锥体的上部内壁开有锁槽且锁槽内安装有单向的锁簧二，锁簧二与解封锁套的下端外壁上螺纹齿相配合，解封锁套中部套装有卡瓦，卡瓦上端的锥面压在上锥体的锥面上，卡瓦下端的锥面压在下锥体的锥面上，卡瓦中部外壁的孔内安装有弹簧，卡瓦外部罩有卡瓦罩，卡瓦罩设有开窗，卡瓦罩的上端螺纹连接有卡瓦罩备帽，卡瓦罩备帽套装在上锥体外壁的台肩上，卡瓦罩的下端与下锥体卡接；下锥体下端螺纹连接胶筒轴，胶筒轴外壁依次套装胶筒组件、下压环；胶筒轴下端螺纹连接锁簧座，锁簧座下端外壁安装有单向的锁簧三，锁簧座下端外壁套装有坐封锁套，锁簧三与坐封锁套内壁的螺纹齿相配合，锁簧座与坐封锁套通过锁簧三单向锁定，坐封锁套与下压环螺纹连接，坐封锁套下端面设有上坐封活塞，上坐封活塞下端内壁外螺纹连接有分瓣螺帽，分瓣螺帽内螺纹连接中心管，坐封锁套下端外壁上螺纹连接缸筒的上端，连接缸筒下端槽内装入卡块，且卡块的内壁位于中心管环槽内，中心管下端依次螺纹连接限位螺帽、下接头，限位螺帽及下接头上部的上壁套装有下坐封活塞，下坐封活塞与上缸筒通过坐封剪钉连接同时下坐封活塞压住卡块，上缸筒下端螺纹连接下缸筒，下接头外壁螺纹连接导向帽且导向帽与下缸筒卡接。
6.上述的解封锁套上部外壁设有3个均布的键槽，上锥体内壁与解封锁套对应的面
上开有环形凹槽，解封锁套上的键槽与上锥体上的环形凹槽相对应并且槽内设有可溶锁块。
7.上述的解封锁套上部与中心管之间安装有内密封圈，解封锁套上部与上锥体之间安装有外密封圈。
8.组装过程：将组装好的卡瓦总成套入解封锁套内，逆时针旋转下锥体至锁簧二与限位锁环端面对齐，此时下锥体压住限位锁环外圆，使其不能外涨；逆时针旋转卡瓦总成和解封锁套上行，使解封锁套周向的安装可溶锁块的键槽处于中心管小径处，解封锁套键槽内放入可溶锁块，使可溶锁块不高于解封锁套外表面，将上锥体套于解封锁套外壁，使上锥体内壁环槽与解封锁套键槽对应，卡瓦罩备帽螺纹连接卡瓦罩，将以上组装好的卡瓦罩备帽、卡瓦罩及上锥体等整体下推，可溶锁块在中心管台阶支撑下外涨至上锥体内径环槽里将上锥体与解封锁套锁定一体，下推至解封锁套下端面与限位锁环上端面对齐。
9.本发明的有益效果为：1、卡瓦位于胶筒上方，注入二氧化碳与上面锚定装置隔绝，防止锚定装置腐蚀或卡瓦与套管接触部分腐蚀造成套管破损，失去锚定效果或回收管柱时遇卡造成事故；2、解封锁套内外设计单向锁簧，防止解封时胶筒后回收或起管时回收不彻底下压推动胶筒、下锥体上行造成卡瓦不回收；3、可溶锁块机构设计，解封剪钉剪断之前可溶锁块处于密闭腔不与井液接触，解封剪钉剪断后可溶锁块失去密封与井液接触，3-5天全部溶解，上锥体与解封锁套失去锁定彻底分开，卡瓦解封彻底；4、坐封机构、解封机构设计防阻机构，确保遇阻无误动作；5、设计双级坐封机构增加坐封力，确保胶筒坐封严能承高压，提高密封效果。
附图说明：
10.图1是本发明的结构示意图；
11.图2是图1中a-a处截面图；
12.图3是图1中b-b处截面图；
13.图4是图1中c-c处截面图；
14.图中：1、上接头，2、中心管，3、解封剪钉，4、卡瓦罩备帽，5、上锥体，6、卡瓦罩，7、解封锁套，8、卡瓦9、锁簧一，10、弹簧，11、锁簧二，12、限位锁环，13、下锥体，14、胶筒轴，15、胶筒组件，16、下压环，17、锁簧座，18锁簧三，19、坐封锁套，20、上坐封活塞，21、分瓣螺帽，22、上缸筒，23、卡块，24、坐封剪钉，25、下缸筒，26、下坐封活塞，27、导向帽，28、下接头，29限位螺帽，30、可溶锁块，31、内密封圈，32、外密封圈。
具体实施方式
15.以下结合附图对本发明做进一步描述：
16.一种大通径可取式气井锚定封隔装置包括上接头1和中心管2，上接头1下端内壁螺纹连接有中心管2，上接头1下端外壁通过解封剪钉3连接有上锥体5，上锥体5下部外侧设有锥面，上锥体5套在中心管2外壁，中心管2外壁还套装有解封锁套7，解封锁套7的上部位于上锥体5套与中心管2之间的环腔内，解封锁套7中部内壁及解封锁套7中部对应的中心管2外壁均设有环凹槽且环凹槽安装单向锁簧一9，单向锁簧一9将解封锁套7锁于中心管2上，解封锁套7在锁簧一9的作用下只能相对于中心管2下移，解封锁套7下端面下方对应的中心
管2外壁设有锁环槽且锁环槽内安装有开口的限位锁环12，限位锁环12的一部分位于锁环槽内，限位锁环12另一部分位于解封锁套7下端面，解封锁套7与限位锁环12端面对齐；解封锁套7下端套装有下锥体13，下锥体13上部外侧设有锥面，下锥体13的上部内壁开有锁槽且锁槽内安装有单向的锁簧二11，锁簧二11与解封锁套7的下端外壁上螺纹齿相配合，锁簧二11将下锥体13锁于解封锁套7上，解封锁套7中部套装有卡瓦8，卡瓦8上端的锥面压在上锥体5的锥面上，卡瓦8下端的锥面压在下锥体13的锥面上，卡瓦8中部外壁的孔内安装有弹簧10，卡瓦8外部罩有卡瓦罩6，卡瓦罩6设有开窗，卡瓦罩6的上端螺纹连接有卡瓦罩备帽4，卡瓦罩备帽4套装在上锥体5外壁的台肩上，卡瓦罩6的下端与下锥体13卡接；下锥体13下端螺纹连接胶筒轴14，胶筒轴14外壁依次套装胶筒组件15、下压环16；胶筒轴14下端螺纹连接锁簧座17，锁簧座17下端外壁安装有单向的锁簧三18，锁簧座17下端外壁套装有坐封锁套19，锁簧三18与坐封锁套19内壁的螺纹齿相配合，锁簧座17与坐封锁套19通过锁簧三18单向锁定，坐封锁套19与下压环16螺纹连接，坐封锁套19下端面设有上坐封活塞20，上坐封活塞20下端内壁外螺纹连接有分瓣螺帽21，分瓣螺帽21内螺纹连接中心管2，坐封锁套19下端外壁上螺纹连接缸筒22的上端，连接缸筒22下端槽内装入卡块23，且卡块23的内壁位于中心管2环槽内，中心管2下端依次螺纹连接限位螺帽29、下接头(28)，限位螺帽29及下接头28上部的上壁套装有下坐封活塞26，下坐封活塞(26)与上缸筒22通过坐封剪钉24连接同时下坐封活塞26压住卡块23，上缸筒22下端螺纹连接下缸筒25，下接头28外壁螺纹连接导向帽27且导向帽27与下缸筒25卡接。
17.解封锁套7上部外壁设有3个均布的键槽如图4所示，上锥体5内壁与解封锁套7对应的面上开有环形凹槽，解封锁套7上的键槽与上锥体5上的环形凹槽相对应并且槽内设有可溶锁块30。
18.解封锁套7上部与中心管2之间安装有内密封圈31，解封锁套7上部与上锥体5之间安装有外密封圈32。设置密封胶圈将可溶锁块30封闭不与井液接触。
19.本技术的设计要点：
20.1、解封时下锥体13有防上顶机构设计；解封锁套7内设置单向锁簧一9锁于中心管2上，解封锁套7外设置单向锁簧二11与下锥体13形成锁定，动作过程：大通径可取式气井锚定封隔装置坐封完成时下锥体13上行同时与解封锁套7单向锁定，卡瓦8外涨与套管形成锚定，此时限位锁环12外部处于下锥体13大径位置，失去下锥体13的外压限位，解封时上提管柱，上接头1与中心管2上行，限位锁环12失去下锥体13限位外涨，剪断解封剪钉3，中心管2上部凸台上行至上锥体5台阶处，解封锁套7内的可溶锁块30失去中心管2的支撑可回收，解封锁套7与上锥体5失去可溶锁块30的固定而分体，上锥体5上行卡瓦8回收，同时下锥体13通过单向锁簧二11锁定于解封锁套7外，相当于一个整体，而解封锁套7在锁簧一9的作用下只能相对于中心管2下移，此时胶筒组件15还没回收，在下压的作用下，胶筒组件15、胶筒轴14、下锥体13具有上行的力，最终在锁簧一9的作用下传至中心管2，而解封锁套7不能相对于中心管2上移，卡瓦8不会二次涨出与套管形成锚定造成该装置不能解卡。
21.2、可溶锁块机构设计：如图4所示在c-c所示3个可溶锁块30均布于解封锁套7周向键槽内，如图1所示可溶锁块30外部凸台落于上锥体5凹槽内，内部中心管2凸台限位，可溶锁块30内、外设置密封胶圈将可溶锁块30封闭不与井液接触。解封时，上提油管，上接头1与中心管2上行，限位锁环12失去下锥体13限位外涨，剪断解封剪钉3，中心管2上部凸台上行
至上锥体5台阶处，解封锁套7内的可溶锁块30失去中心管2的支撑可回收，解封锁套7与上锥体5失去可溶锁块30的固定而分体，继续上提管柱卡瓦8回收，可溶锁块30的内密封落至中心管2台阶下面失去密封，可溶锁块30与井液接触，如提不动可等可溶锁块30溶解后上锥体5与解封锁套7彻底分开在上提管柱。
22.3、防遇阻误动作结构设计，解封剪钉3不受力，如图1所示如上提管柱卡瓦罩6遇阻通过卡瓦罩备帽4将力传至解封锁套7，通过图2剖视图a-a所示限位锁环12开口设计可坐落于中心管2凹槽内，而外圆受下锥体13压住限位，此时限位锁环12不能外涨，解封锁套7在限位锁环12的阻挡下不能下移将力传至中心管2，而中心管2与上接头1螺纹连接，上接头1与上锥体5之间没有相对位移，解封剪钉3不受力；下锥体13通过锁簧二11在解封锁套7上只能单向向上移动，向下移动时力通过锁簧二11传至解封锁套7上，解封锁套7在锁簧二11的作用下将力传至中心管2和上接头1上，解封剪钉3不受力。
23.4、防遇阻误动作结构设计，坐封剪钉24不受力，如图1所示上缸筒22、下缸筒25、坐封锁套19、下压环16螺纹连接于一体，而上缸筒22与中心管2之间卡块23限位，通过图3剖视图b-b所示上缸筒22下端槽内装入卡块23坐落于中心管2环槽内，坐封剪钉24连接下坐封活塞26与上缸筒22同时压住卡块23，下坐封活塞26在下缸筒25与下接头28环空不受力，坐封剪钉24不受力，该装置遇阻无误动作。
24.5、设计双级坐封活塞增大坐封力：上缸筒22、下缸筒25与中心管2之间的第一环腔产生向上的推力，为第一级坐封活塞组；上缸筒22、坐封锁套19与中心管2之间的第二环腔产生向上的推力，为第二级坐封活塞组，两环腔推力叠加一起推动坐封锁套19、下压环16压缩胶筒坐封。大通径可取式气井锚定封隔装置受大通径的限制，坐封活塞面积小，胶筒坐封不严，达不到胶筒承受高压差的力，设计双级坐封活塞提高坐封力，经计算双级坐封活塞产生的坐封力比胶筒承受最大压差时产生的力大，这样就能确保胶筒在承受压差时不会进一步压缩，承受低压时不回收，提高密封性能。
25.坐封过程：油管内打压中心管内上、下两个进液孔进液，液压力对下坐封活塞26产生向下的推力，剪断坐封剪钉24，下坐封活塞26下行，卡块23外部失去限制从中心管2环槽内弹出，液压对上缸筒22、下缸筒25与中心管2之间的第一环腔产生向上的推力，上缸筒22、坐封锁套19与中心管2之间的第二环腔产生向上的推力，两环腔推力叠加一起推动上缸筒22、下缸筒25、坐封锁套19、下压环16、胶筒轴14、锁簧座17、锁簧三18、下锥体12、锁簧二11上行，卡瓦8涨出与套管形成锚定，继续提高油管压力，上锥体5和胶筒轴14在卡瓦8的限位下不动，上缸筒22、下缸筒25、坐封锁套19、下压环16继续上行压缩胶筒与套管形成密封，同时锁簧三18将坐封锁套19锁定，油管泄压时坐封锁套不会下移，胶筒自然与套管形成密封；
26.注二氧化碳：油管内注入二氧化碳，胶筒封隔套管，二氧化碳不会进入上部油套环空，起到保护套管的作用，卡瓦8在胶筒上部不接触二氧化碳气体提高锚定有效期。
27.解封过程：上提油管，上接头与中心管上行，限位锁环12失去下锥体13限位外涨，剪断解封剪钉3，中心管2上部凸台上行至上锥体5台阶处，解封锁套7内的可溶锁块30失去中心管2的支撑可回收，解封锁套7与上锥体5失去可溶锁块30的固定而分体，继续上提管柱卡瓦8回收，可溶锁块30的内密封落至中心管2台阶下面失去密封，可溶锁块30与井液接触，如提不动可等可溶锁块溶解后上锥体5与解封锁套7彻底分开在上提管柱，继续上提管柱，上锥体5挂住卡瓦罩备帽4，卡瓦罩6和卡瓦8一同上行，卡瓦罩6挂住下锥体13，下锥体13与
胶筒轴14螺纹连接同时通过锁簧二11挂于解封锁套7上，解封锁套7通过锁簧一9挂于中心管2，上部锚定部分与中心管2形成一个整体上行将力传至胶筒轴14，此时胶筒轴14下端分瓣螺纹处于中心管2凹槽上，胶筒轴14下端与锁簧座17连接的螺纹失去中心管2的限制而回收，胶筒轴14与锁簧座17螺纹分开，胶筒轴14与上部锚定装置一同上行，胶筒回收，解封完成。