適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，其結(jié)構(gòu)包括上扶正接頭和下扶正接頭，所述上扶正接頭至所述扶正下接頭的軸向之間設(shè)有心軸機(jī)構(gòu)，所述心軸機(jī)構(gòu)包括自上而下連接的上心軸、過流短節(jié)、旁通心軸、中間心軸、換位心軸和連接心軸；所述心軸機(jī)構(gòu)上設(shè)有外套組件，所述外套組件包括套裝在上心軸上的錨爪水力錨本體，同時(shí)套裝在上心軸、過流短節(jié)、和旁通心軸上的旁通外筒，套裝在中間心軸上的連接鞋、密封膠筒組件、花鍵短節(jié)、連接接頭和楔形塊，套裝在換位心軸上的摩擦塊套筒和鎖定臂，套在連接心軸和下扶正接頭上的破裂盤外筒。該封隔器既適用于海上、也適用于深水、更適用于陸地及自升式平臺的一體化測試管柱用，尤其適用177.80mm套管內(nèi)。
【專利說明】 適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油領(lǐng)域勘探井測試的一種新型井下測試工具，特別適用于大斜度井、水平井以及深水井測試。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，探井測試業(yè)界流行的封隔器按是否旋轉(zhuǎn)作業(yè)管柱可分為兩類:一類為旋轉(zhuǎn)坐封封隔器，另一類為非旋轉(zhuǎn)坐封封隔器。旋轉(zhuǎn)坐封封隔器主要有哈里巴頓的RTTS(Retrievable Test:可回收式測試-Treat:處理-Squeeze:擠注)系列封隔器、Champ系列封隔器，斯倫貝謝的P-T封隔器等；非旋轉(zhuǎn)坐封封隔器主要有哈里巴頓的簡單坐封可回收式封隔器(Simple Set Retrievable Packer)，斯倫貝謝的P_T長沖程封隔器(PosiTest Long-Stroke Packer)和 Omegamatic 長沖程封隔器(Omegamatic Long-StrokePacker)等上提下放機(jī)械式坐封封隔器，以及各種型號的液壓坐封插管密封式封隔器。
[0003]傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)坐封封隔器如果應(yīng)用于大斜度井、水平井，那么在旋轉(zhuǎn)測試管柱坐封時(shí)，測試工具串就容易受到損害甚至斷裂，而旋轉(zhuǎn)坐封封隔器本身在這種井斜條件下也難以坐封。浮式平臺測試因有水下樹臍帶纜綁定在測試管柱外表面，在旋轉(zhuǎn)管柱坐封封隔器時(shí)臍帶纜會受到損傷，通常情況下，如果封隔器嘗試旋轉(zhuǎn)坐封兩、三次未果，則必須重新起出水下樹管柱。深水測試由于懸掛器以上測試管柱外表面綁定有外徑更粗，重量更大，液、電線路更為復(fù)雜的水下樹臍帶纜，不允許有管柱的任何旋轉(zhuǎn)操作。因此，對于大斜度井、水平井、深水井測試，在封隔器的選型上，非旋轉(zhuǎn)坐封封隔器成為必選項(xiàng)。
[0004]如上所述，非旋轉(zhuǎn)封隔器分為機(jī)械式坐封封隔器和液壓坐封插管密封式封隔器。眾所周知，后者因其良好的密封、耐溫、耐壓性能而廣泛應(yīng)用于非常規(guī)井測試如:高溫高壓井、硫化氫井、水力加砂壓裂井等。這種封隔器的最大缺點(diǎn)在于封隔器本身需要單趟管柱下入，然后再下入帶密封插管的測試管柱，測試結(jié)束后如果需要回收封隔器，還需第三次下入回收工具，而海上測試尤其是深水測試，作業(yè)日費(fèi)以數(shù)百萬甚至千萬計(jì)，多一次起下鉆就意味著更高的作業(yè)成本，有的液壓封隔器不具有回收功能，只能作為耗材永久留在井下。如何簡單、可靠、且經(jīng)濟(jì)有效地完成海上探井測試、甚至深水測試，必須優(yōu)化測試管柱，以實(shí)現(xiàn)單趟起下鉆即完成整過測試任務(wù)，而多功能單趟管柱的重點(diǎn)在于配套的封隔器選型，為此，需要開發(fā)一種可回收的非旋轉(zhuǎn)機(jī)械坐封封隔器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對上述情況，本實(shí)用新型提供了一種適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，該封隔器既適用于海上、也適用于深水、更適用于陸地及自升式平臺的一體化測試管柱用。本實(shí)用新型封隔器作為測試管柱的一部分，隨管柱一起入井，其下部配置射孔槍，以實(shí)現(xiàn)射孔、測試聯(lián)作。本實(shí)用新型封隔器的外套組件包括有鎖定結(jié)構(gòu)，在下鉆途中，管柱的上提下放不會引起坐封，當(dāng)封隔器下入到位，并電測校深管柱配長結(jié)束后，環(huán)空打壓擊破破裂盤，解除鎖定功能，然后上提下放管柱即可實(shí)現(xiàn)封隔器坐封。由于本實(shí)用新型的鎖定是一次性操作的，即解鎖后即保持此狀態(tài)，不再有回鎖功能，因此，本封隔器解封后還可進(jìn)行再次坐封，也可重新調(diào)整坐封深度再次坐封。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，其結(jié)構(gòu)是:包括上扶正接頭和下扶正接頭，所述上扶正接頭至所述扶正下接頭的軸向之間設(shè)有心軸機(jī)構(gòu)，所述心軸機(jī)構(gòu)包括自上而下連接的上心軸、過流短節(jié)、旁通心軸、中間心軸、換位心軸和連接心軸；所述心軸機(jī)構(gòu)上設(shè)有外套組件，所述外套組件包括套裝在上心軸上的錨爪水力錨本體，同時(shí)套裝在上心軸、過流短節(jié)、和旁通心軸上的旁通外筒，套裝在中間心軸上的連接鞋、密封膠筒組件、花鍵短節(jié)、連接接頭和楔形塊，套裝在換位心軸上的摩擦塊套筒和鎖定臂，套在連接心軸和下扶正接頭上的破裂盤外筒，所述連接接頭與中間心軸之間設(shè)有環(huán)形空間A，所述連接接頭上設(shè)有與環(huán)形空間A貫通的傳壓孔；所述破裂盤外筒與鎖定臂搭接，所述破裂盤外筒與換位心軸之間設(shè)有卡環(huán)，所述破裂盤外筒與下扶正接頭之間設(shè)有剪銷護(hù)套和剪銷，所述破裂盤外筒上設(shè)有破裂盤，所述破裂盤外筒與所述連接心軸之間形成有環(huán)形空間B和環(huán)形空間C，所述破裂盤外筒與所述下扶正接頭之間形成有環(huán)形空間D ;所述錨爪水力錨本體上設(shè)有套管引鞋、水力錨鑲齒卡瓦、水力錨卡瓦彈簧及固定夾板，所述固定夾板通過壓板壓緊螺釘固定在錨爪水力錨本體上；所述錨爪水力錨本體內(nèi)設(shè)有花鍵槽，所述上心軸上設(shè)有凸緣，所述外套組件通過錨爪水力錨本體內(nèi)部的花鍵槽的側(cè)面與所述上心軸的凸緣接觸；所述旁通外筒與上心軸之間設(shè)有浮動活塞，所述旁通外筒與旁通心軸之間設(shè)有旁通密封套，所述浮動活塞、旁通心軸和旁通密封套及所述連接接頭上設(shè)有的與環(huán)形空間A貫通的傳壓孔構(gòu)成了旁通機(jī)構(gòu)；所述密封膠筒組件包括套裝在中間心軸上的膠筒心軸，所述膠筒心軸上設(shè)有中心膠筒和分別設(shè)置在中心膠筒兩端的端面膠筒，所述中心膠筒內(nèi)側(cè)設(shè)有膠筒心軸；其中一個(gè)端面膠筒與連接鞋之間及另一個(gè)端面膠筒與所述花鍵短節(jié)之間均分別設(shè)有圓頭頂鞋；所述中間心軸上設(shè)有鎖緊爪，所述鎖緊爪通過螺紋與所述楔形塊連接；所述摩擦塊套筒上設(shè)有支撐套、機(jī)械錨鑲齒卡瓦、擋套、摩擦塊及摩擦塊彈簧，所述摩擦塊通過卡瓦座和壓塊固定在所述摩擦塊套筒上；所述摩擦塊套筒內(nèi)設(shè)有換位凸耳，所述換位心軸上設(shè)有換位槽，通過鎖定臂將換位凸耳鎖定在所述換位心軸的換位槽內(nèi)；上述相互連接的零部件之間均分別設(shè)有密封結(jié)構(gòu)。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0008]本實(shí)用新型中的心軸機(jī)構(gòu)主要承受軸向拉伸力、軸向壓縮力、內(nèi)部徑向液壓力等，外套組件主要實(shí)現(xiàn)摩擦塊套筒的換位及其鎖定、密封膠筒的壓縮、膠筒上下的旁通、以及防止封隔器在下部壓力過高的情況上竄。心軸機(jī)構(gòu)的內(nèi)徑即封隔器通徑為57.15mm(即2.25英寸)，與常規(guī)APR(A:Annulus，環(huán)空；P:Pressure，壓力；R:Response，響應(yīng))工具一致，保證了工具管串通徑的一致性，有利于管柱內(nèi)投棒及鋼絲繩索作業(yè)，有利于高壓、高流速的加砂壓裂等作業(yè)。本實(shí)用新型封隔器的上下扶正接頭的螺紋采用3 7/8”CAS的氣密螺紋，該種結(jié)構(gòu)的螺紋抗拉強(qiáng)度高；另外，本實(shí)用新型密封結(jié)構(gòu)中的O型密封圈使用氟膠材質(zhì)，具有更好的耐溫、耐壓性能，其額定耐溫為450° F，額定工作壓力為103.5Mpa(即15K psi)。
[0009]本實(shí)用新型中的換位凸耳在換位槽內(nèi)的連續(xù)換位即可實(shí)現(xiàn)封隔器的下入、短起、短下、坐封、解封、回起等各個(gè)工作狀態(tài)，而要實(shí)現(xiàn)換位凸耳的連續(xù)換位只需簡單地上提下放管柱即可。該換位凸耳與換位槽的配合使得摩擦塊套筒相對于上心軸做軸向移動時(shí)，相對于套管內(nèi)壁并不做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而避免了若摩擦塊套筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動因與套管內(nèi)壁摩擦力過大而帶來的損害，而這是常規(guī)機(jī)械旋轉(zhuǎn)坐封的封隔器所無法克服的。
[0010]本實(shí)用新型中通過鎖定臂將換位凸耳鎖定在所述換位心軸的換位槽內(nèi)，該結(jié)構(gòu)是同類工具所不具備的，該鎖定結(jié)構(gòu)使得工具在數(shù)千米的入井過程中，無論是管柱的短距離起下，還是海上浮式平臺因升沉而導(dǎo)致管柱相對于套管的上下運(yùn)動，都不至于引起工具換位而意外坐封，這有利于提高下鉆速度。
[0011]本實(shí)用新型具有鎖緊功能，該功能通過一鎖緊爪實(shí)現(xiàn)，鎖緊爪螺紋端與外套組件的楔形塊相連，鎖緊爪端面頂住中間心軸的凸緣，鎖緊爪是經(jīng)過特殊調(diào)校的在一定機(jī)械力范圍內(nèi)不會張開，該鎖緊功能使得封隔器在下入途中，外套組件(包括錨爪水力錨本體、旁通外筒、連接鞋、圓頭頂鞋、密封膠筒組件、花鍵短節(jié)、連接接頭、楔形塊)不至于因套管摩擦力或輕微遇阻而相對于心軸提前上移，以保證在下鉆期間旁通孔開啟，封隔器膠筒下部不會產(chǎn)生異常高壓。
[0012]本實(shí)用新型集成了旁通機(jī)構(gòu)，而常見的管柱旁通功能需要有專門一件工具實(shí)現(xiàn)，因此，使用本實(shí)用新型可少下一件旁通工具，少一件工具就意味著少一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。
[0013]本實(shí)用新型具有防上竄功能，這一功能由錨爪水力錨本體及其上的零件和浮動活塞共同構(gòu)成。封隔器坐封后，旁通機(jī)構(gòu)關(guān)閉，此時(shí)封隔器密封膠筒組件下部壓力作用于水力錨塊內(nèi)表面，如果膠筒下部壓力高于工具所處的環(huán)空壓力，則水力錨塊在壓差的作用下外移，并推動鑲嵌在其上的牙釘咬合于套管內(nèi)部，膠筒下部壓力相較于環(huán)空壓力越高，則咬合力越高，工具越不易上竄。同時(shí)，浮動活塞在膠筒下部壓力與環(huán)空壓力的壓差作用下產(chǎn)生向下的移動趨勢，這一向下的移動趨勢使得浮動活塞作用于過流短節(jié)凸緣上，并使與過流短節(jié)相連的心軸有整體下移趨勢，從而避免封隔器上竄。錨爪水力錨機(jī)構(gòu)和浮動活塞的共同作用使得本封隔器具有良好的防上竄功能，能夠進(jìn)行高壓措施作業(yè)如:管柱正加壓射孔、酸化、水力加砂壓裂等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1-1是本實(shí)用新型封隔器入井狀態(tài)局部一示意圖；
[0015]圖1-2是本實(shí)用新型封隔器入井狀態(tài)局部二示意圖；
[0016]圖1-3是本實(shí)用新型封隔器入井狀態(tài)局部三示意圖；
[0017]圖1-4是本實(shí)用新型封隔器入井狀態(tài)局部四示意圖；
[0018]圖2-1是本實(shí)用新型封隔器坐封狀態(tài)局部一示意圖；
[0019]圖2-2是本實(shí)用新型封隔器坐封狀態(tài)局部一示意圖；
[0020]圖2-3是本實(shí)用新型封隔器坐封狀態(tài)局部一示意圖；
[0021]圖2-4是本實(shí)用新型封隔器坐封狀態(tài)局部一示意圖。
[0022]圖3是本實(shí)用新型封隔器換位心軸局部一示意圖
[0023]圖中:
[0024]1-上扶正接頭 2-上心軸3-套管引鞋
[0025]4-錨爪水力錨本體5-壓板壓緊螺釘 6-固定夾板
[0026]7-水力錨鑲齒卡瓦8、9_水力錨卡瓦彈簧10-浮動活塞
[0027]11-過流短節(jié) 12-旁通心軸13-旁通外筒
[0028]14-旁通密封套 15-連接鞋16-圓頭頂鞋
[0029]17-Jj父筒心軸18-端面Jj父筒19-中心Jj父筒
[0030]20-中間心軸21-花鍵短節(jié)22-連接接頭
[0031]23-鎖緊爪24-楔形塊25-換位心軸
[0032]26-支撐套27-機(jī)械鑲齒卡瓦28-卡瓦座
[0033]29-摩擦塊套筒30-摩擦塊31-摩擦塊彈簧
[0034]32-壓塊33-換位凸耳34-擋套
[0035]35-鎖定臂36-卡環(huán)37-破裂盤外筒
[0036]38-H型破裂盤39-連接心軸40-剪銷護(hù)套
[0037]41-剪銷42-下扶正接頭43至53-0形圈
[0038]54至64-支撐密封65、66_R形擦環(huán)A、B、C、D-環(huán)形空間
[0039]251-換位槽長槽252-換位槽短槽

【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0041]如圖1-1、圖1-2、圖1-3和圖1-4 (將該四個(gè)局部結(jié)構(gòu)示意圖順次軸向?qū)R后)所示，本實(shí)用新型一種適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，包括上扶正接頭I和下扶正接頭42，所述上扶正接頭I至所述扶正下接頭42的軸向之間設(shè)有心軸機(jī)構(gòu)，所述心軸機(jī)構(gòu)包括自上而下連接的上心軸2、過流短節(jié)11、旁通心軸12、中間心軸20、換位心軸25和連接心軸39，所述心軸機(jī)構(gòu)的內(nèi)徑為2.25英寸。
[0042]所述心軸機(jī)構(gòu)上設(shè)有外套組件，所述外套組件包括套裝在上心軸2上的錨爪水力錨本體4，同時(shí)套裝在上心軸2、過流短節(jié)11、和旁通心軸12上的旁通外筒13，套裝在中間心軸20上的連接鞋15、密封膠筒組件、花鍵短節(jié)21、連接接頭22和楔形塊24，套裝在換位心軸25上的摩擦塊套筒29和鎖定臂35，套在連接心軸39和下扶正接頭42上的破裂盤外筒37 ;所述連接接頭22與中間心軸20之間設(shè)有環(huán)形空間A，所述連接接頭22上設(shè)有與環(huán)形空間A貫通的傳壓孔。
[0043]所述破裂盤外筒37與鎖定臂35搭接，所述破裂盤外筒37與換位心軸25之間設(shè)有卡環(huán)36，所述破裂盤外筒37與下扶正接頭42之間設(shè)有剪銷護(hù)套40和剪銷41，所述破裂盤外筒37上設(shè)有破裂盤38，所述破裂盤外筒37與所述連接心軸39之間形成有環(huán)形空間B和環(huán)形空間C，所述破裂盤外筒37與所述下扶正接頭42之間形成有環(huán)形空間D。
[0044]所述錨爪水力錨本體4上設(shè)有套管引鞋3、水力錨鑲齒卡瓦7、水力錨卡瓦彈簧8、9及固定夾板6，所述固定夾板6通過壓板壓緊螺釘5固定在錨爪水力錨本體4上；所述錨爪水力錨本體4內(nèi)設(shè)有花鍵槽，所述上心軸2上設(shè)有凸緣，所述外套組件通過錨爪水力錨本體內(nèi)部的花鍵槽的側(cè)面與所述上心軸的凸緣接觸。
[0045]所述旁通外筒13與上心軸2之間設(shè)有浮動活塞10，所述旁通外筒13與旁通心軸12之間設(shè)有旁通密封套14，所述浮動活塞10、旁通心軸12和旁通密封套14及所述連接接頭22上設(shè)有的與環(huán)形空間A貫通的傳壓孔構(gòu)成了旁通機(jī)構(gòu)。
[0046]所述密封膠筒組件包括套裝在中間心軸20上的膠筒心軸17，所述膠筒心軸17上設(shè)有中心膠筒19和分別設(shè)置在中心膠筒19兩端的端面膠筒18，所述中心膠筒19內(nèi)側(cè)設(shè)有膠筒心軸17 ;其中一個(gè)端面膠筒18與連接鞋15之間及另一個(gè)端面膠筒18與所述花鍵短節(jié)21之間均分別設(shè)有圓頭頂鞋16 (即上圓頭頂鞋和下圓頭頂鞋)。
[0047]所述中間心軸20上設(shè)有鎖緊爪23，所述鎖緊爪23通過螺紋與所述楔形塊24連接。
[0048]所述摩擦塊套筒29上設(shè)有支撐套26、機(jī)械錨鑲齒卡瓦27、擋套34、摩擦塊30及摩擦塊彈簧31，所述摩擦塊30通過卡瓦座28和壓塊32固定在所述摩擦塊套筒29上；所述摩擦塊套筒29內(nèi)設(shè)有換位凸耳33，所述換位心軸25上設(shè)有換位槽，如圖3所示，通過鎖定臂35將換位凸耳33鎖定在所述換位心軸25的換位槽內(nèi)。
[0049]上述相互連接的零部件之間均分別設(shè)有密封結(jié)構(gòu)，所述密封結(jié)構(gòu)由支撐密封或R形擦環(huán)及其中的O型密封圈構(gòu)成，所述O型密封圈使用氟膠材質(zhì)。
[0050]本實(shí)用新型封隔器的操作過程主要是:環(huán)空(指套管與本封隔器所在管柱之間的環(huán)空)加壓，擊破安裝在破裂盤外筒37上的破裂盤，從而使環(huán)空壓力作用于破裂盤外筒37內(nèi)的活塞上，該作用力使破裂盤外筒剪斷銷釘(銷釘安裝在破裂盤外筒37與下扶正接頭42上，在下井期間用于保持破裂盤外筒與下扶正接頭的相對位置，)并向下扶正接頭42方向移動，同時(shí)破裂盤外筒37帶動與之相連的鎖定臂35同步移動，鎖定臂35在換位心軸25的換位槽內(nèi)的移動，最終使得心軸25上的換位槽彼此連續(xù)，使得換位凸耳33能夠在換位槽內(nèi)連續(xù)移動，一上提管柱，使換位凸耳進(jìn)入換位槽中短槽的下止點(diǎn)E(見圖3)—下放管柱，使換位凸耳進(jìn)入換位槽短槽上止點(diǎn)F —再次上提管柱，使換位凸耳進(jìn)入換位槽短槽下止點(diǎn)G —下放管柱，此時(shí)換位凸耳進(jìn)入換位槽長槽內(nèi)，緩慢下放管柱重量即可坐封封隔器。
[0051]本實(shí)用新型在坐封過程中，各運(yùn)動部件的動作過程為:本封隔器下井達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，關(guān)閉防噴器，環(huán)空加壓擊破所述破裂盤外筒37上的破裂盤38，隨后環(huán)空(指套管與本封隔器所在管柱之間的環(huán)空)靜壓及地面操作壓力共同作用于所述破裂盤外筒37內(nèi)部的浮動活塞10上，破裂盤外筒37下移，并帶動與之相連的鎖定臂35下移，鎖定臂35下移后，所述換位凸耳33便可在換位心軸25的換位槽內(nèi)上下自由運(yùn)動；首先操作測試管柱向上運(yùn)動，由于摩擦塊套筒29上的摩擦塊30與摩擦塊套筒29內(nèi)壁緊密貼合并有較大的摩擦力，因此，管柱上移就意味著摩擦塊套筒29及其附屬件相對于心軸下移，換位凸耳33滑動至換位槽的下止點(diǎn)；然后下放管柱，摩擦塊套筒37及其附屬件相對于心軸機(jī)構(gòu)上移，由于本實(shí)用新型封隔器適用于177.8mm(即7英寸)套管，其中的換位槽短槽(見圖3)長度為690mm，因此，管柱相對于所述摩擦塊套筒37及其上設(shè)有的零件下移690mm時(shí)，換位凸耳33即達(dá)到換位槽的短槽上止點(diǎn)；再次上提管柱690mm，則換位凸耳33再次到達(dá)換位槽的下止點(diǎn)；再次下放管柱時(shí)換位凸耳將進(jìn)入換位槽的長槽內(nèi)，隨著管柱的緩慢下放，與摩擦塊套筒37相連的機(jī)械錨鑲齒卡瓦27將在所述楔形塊24的的作用下張開，其上的鑲齒咬合在井眼(注:圖中未有顯示)內(nèi)壁上；繼續(xù)下放管柱，在機(jī)械錨鑲齒卡瓦27的作用下，本實(shí)用新型的心軸機(jī)構(gòu)相對于外套組件下移；在下移途中，旁通心軸12的旁通孔通過所述旁通密封套14的密封圈，至此旁通機(jī)構(gòu)關(guān)閉，密封膠筒組件下部空間與環(huán)空(指套管與本封隔器所在管柱之間的環(huán)空)不再相通；旁通外筒13的旁通孔關(guān)閉后，隨著管柱的繼續(xù)下移，旁通心軸12臺肩頂住旁通密封套14上端面，并最終將釋放的部分管柱重量通過連接鞋15、上圓頭頂鞋傳遞至密封膠筒，由于此時(shí)機(jī)械錨鑲齒卡瓦27已經(jīng)咬合住套管內(nèi)壁，因此密封膠筒以下的外套組件中的下圓頭頂鞋、花鍵短節(jié)21、楔形塊24向下移動已經(jīng)受到限制，膠筒組件18、19便在上下機(jī)械力的作用下漲開，外徑變大并緊貼套管內(nèi)壁，至此，本實(shí)用新型封隔器的整過坐封動作完成，繼而可進(jìn)行后續(xù)的開關(guān)井測試。
[0052]由于本實(shí)用新型的鎖定機(jī)構(gòu)(由鎖定臂35、卡環(huán)36、破裂盤外筒37、H型破裂盤38、剪銷護(hù)套40、剪銷41組成)是一次性操作的，即解鎖后即保持此狀態(tài)，不再有回鎖功能，因此，本實(shí)用新型封隔器解封后還可進(jìn)行再次坐封，也可重新調(diào)整坐封深度再次坐封。
[0053]本實(shí)用新型適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，在下井過程中，外套組件中的錨爪水力錨本體4、旁通外筒13、連接鞋15、中心膠筒19、花鍵短節(jié)21、連接接頭22和楔形塊24通過錨爪水力錨本體4內(nèi)部的花鍵槽與上心軸2的鍵槽凸緣接觸，該外套組件的重量作用于上心軸鍵槽凸緣處；外套組件中的鎖定臂35、破裂盤外筒37通過銷釘與下扶正接頭42固定；所述外套機(jī)構(gòu)的摩擦塊套筒29通過鎖定臂35將其內(nèi)部的換位凸耳33鎖定在所述換位心軸25的換位槽內(nèi)。
[0054]本實(shí)用新型封隔器坐封后，所述外套機(jī)構(gòu)中的鎖定臂35和破裂盤外筒37下移至下止點(diǎn)；所述外套機(jī)構(gòu)中的摩擦塊套筒29及其支撐套26、機(jī)械錨鑲齒卡瓦27、換位凸耳33、擋套34、摩擦塊30及摩擦塊彈簧31上移，機(jī)械錨鑲齒卡瓦27漲開并撐住所述楔形塊24 ;所述外套組件中的錨爪水力錨本體4、旁通外筒13、連接鞋15、圓頭頂鞋16、中心膠筒
19、花鍵短節(jié)21、連接接頭22和楔形塊24相對于心軸機(jī)構(gòu)上移，直至膠筒在管柱重量的擠壓下漲開而緊貼套管內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)密封承壓。
[0055]本實(shí)用新型封隔器解封時(shí)只需上提管柱即可完成。上提管柱時(shí)，整過心軸機(jī)構(gòu)相對于外套組件上移，首先旁通外筒13的旁通孔打開，環(huán)空與密封膠筒下部空間相通，膠筒上下的壓差得以平衡。繼續(xù)上提管柱，所述上心軸2的花鍵凸緣頂住水力錨本體4內(nèi)側(cè)的鍵槽端面，至此外套組件中的錨爪水力錨本體4、旁通外筒13、連接鞋15、中心膠筒19、花鍵短節(jié)21、連接接頭22和楔形塊24相對于心軸機(jī)構(gòu)同步上移，密封膠筒回縮，外徑變小，機(jī)械錨鑲齒卡瓦離開楔形塊，若繼續(xù)上提管柱，則摩擦塊套筒29及其附屬件下移至換位槽的下止點(diǎn)。
[0056]本實(shí)用新型封隔器在研發(fā)過程中進(jìn)行了兩口井四層次的試驗(yàn)性應(yīng)用，以驗(yàn)證本封隔器的一系列特性或功能，如:下鉆期間管柱的上提下放不會坐封；坐封前旁通孔開啟、坐封后關(guān)閉；上提下放管柱一次不會坐封，再次上提下放管柱坐封；可在不同深度位置坐封；上提管柱即可解封；鎖定及環(huán)空加壓解鎖等特性。
[0057]本實(shí)用新型封隔器試驗(yàn)的整個(gè)過程如下:
[0058]⑴現(xiàn)場連接工具并緊扣，將震擊器、安全接頭連成一串并試壓。
[0059]⑵安裝封隔器破裂盤，設(shè)定地面操作壓力100psi。
[0060]⑶用三肢吊繩吊運(yùn)封隔器從甲板至鉆臺。
[0061]⑷下入工具串:引鞋+封隔器+安全接頭+震擊器+變扣(平臺提供)+鉆桿。
[0062](5)工具進(jìn)入7”尾管后約80m左右時(shí)，上下活動管柱4次，活動距離不少于9m，活動管柱期間監(jiān)視懸重，不能有坐封跡象，以驗(yàn)證封隔器的鎖定功能；
[0063](6)繼續(xù)下鉆，當(dāng)封隔器下至尾管掛以下150米處后，保持管柱不動，關(guān)閉防噴器，環(huán)空打壓約100psi,封隔器解鎖。
[0064](7)以鉆臺為參考面，在管柱上做好相應(yīng)的標(biāo)記。緩慢上提管柱一緩慢下放管柱，期間嚴(yán)密監(jiān)視懸重變化，此時(shí)不應(yīng)有坐封跡象一緩慢上提管柱一緩慢下放管柱，期間嚴(yán)密監(jiān)視懸重變化，此時(shí)封隔器應(yīng)該坐封，封隔器坐封10T。
[0065]⑶環(huán)空通水，關(guān)防噴器，對封隔器分別進(jìn)行反向和正向試壓。在確保水泥塞和套管安全的前提下，逐級提高試驗(yàn)壓力。
[0066](9)環(huán)空放壓，打開防噴器，緩慢上提管柱解封。
[0067](1Φ在井深條件允許的情況下，繼續(xù)下入管柱約100米以驗(yàn)證本封隔器在無鎖定機(jī)構(gòu)的情況下，也可以下井使用。
[0068](11)重復(fù)第(7) - (9)步操作至少兩次，以驗(yàn)證封隔器的可靠性。
[0069](12)全部都合格后，起鉆，起出工具，封隔器單獨(dú)起出。
[0070](13)用三肢吊繩將封隔器從鉆臺調(diào)至甲板。吊運(yùn)過程中確保工具保持平直，嚴(yán)禁工具彎曲。
[0071](14)檢查工具，確認(rèn)工具有無任何異常。
[0072]盡管上面結(jié)合圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的情況下，還可以作出很多變形，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，包括上扶正接頭(I)和下扶正接頭(42)，其特征在于， 所述上扶正接頭(I)至所述扶正下接頭(42)的軸向之間設(shè)有心軸機(jī)構(gòu)，所述心軸機(jī)構(gòu)包括自上而下連接的上心軸(2)、過流短節(jié)(11)、旁通心軸(12)、中間心軸(20)、換位心軸(25)和連接心軸(39)； 所述心軸機(jī)構(gòu)上設(shè)有外套組件，所述外套組件包括套裝在上心軸(2)上的錨爪水力錨本體(4)，同時(shí)套裝在上心軸(2)、過流短節(jié)(11)、和旁通心軸(12)上的旁通外筒(13)，套裝在中間心軸(20)上的連接鞋(15)、密封膠筒組件、花鍵短節(jié)(21)、連接接頭(22)和楔形塊(24)，套裝在換位心軸(25)上的摩擦塊套筒(29)和鎖定臂(35)，套在連接心軸(39)和下扶正接頭(42)上的破裂盤外筒(37);所述連接接頭(22)與中間心軸(20)之間設(shè)有環(huán)形空間A，所述連接接頭(22)上設(shè)有與環(huán)形空間A貫通的傳壓孔； 所述破裂盤外筒(37)與鎖定臂(35)搭接，所述破裂盤外筒(37)與換位心軸(25)之間設(shè)有卡環(huán)(36)，所述破裂盤外筒(37)與下扶正接頭(42)之間設(shè)有剪銷護(hù)套(40)和剪銷(41)，所述破裂盤外筒(37)上設(shè)有破裂盤(38)，所述破裂盤外筒(37)與所述連接心軸(39)之間形成有環(huán)形空間B和環(huán)形空間C，所述破裂盤外筒(37)與所述下扶正接頭(42)之間形成有環(huán)形空間D ; 所述錨爪水力錨本體(4)上設(shè)有套管引鞋(3)、水力錨鑲齒卡瓦(7)、水力錨卡瓦彈簧(8,9)及固定夾板￠)，所述固定夾板(6)通過壓板壓緊螺釘(5)固定在錨爪水力錨本體(4)上；所述錨爪水力錨本體(4)內(nèi)設(shè)有花鍵槽，所述上心軸(2)上設(shè)有凸緣，所述外套組件通過錨爪水力錨本體內(nèi)部的花鍵槽的側(cè)面與所述上心軸的凸緣接觸； 所述旁通外筒(13)與上心軸(2)之間設(shè)有浮動活塞(10)，所述旁通外筒(13)與旁通心軸(12)之間設(shè)有旁通密封套(14)，所述浮動活塞(10)、旁通心軸(12)和旁通密封套(14)及所述連接接頭(22)上設(shè)有的與環(huán)形空間A貫通的傳壓孔構(gòu)成了旁通機(jī)構(gòu)； 所述密封膠筒組件包括套裝在中間心軸(20)上的膠筒心軸(17)，所述膠筒心軸(17)上設(shè)有中心膠筒(19)和分別設(shè)置在中心膠筒(19)兩端的端面膠筒(18)，所述中心膠筒(19)內(nèi)側(cè)設(shè)有膠筒心軸(17);其中一個(gè)端面膠筒(18)與連接鞋(15)之間及另一個(gè)端面膠筒(18)與所述花鍵短節(jié)(21)之間均分別設(shè)有圓頭頂鞋(16); 所述中間心軸(20)上設(shè)有鎖緊爪(23)，所述鎖緊爪(23)通過螺紋與所述楔形塊(24)連接； 所述摩擦塊套筒(29)上設(shè)有支撐套(26)、機(jī)械錨鑲齒卡瓦(27)、擋套(34)、摩擦塊(30)及摩擦塊彈簧(31)，所述摩擦塊(30)通過卡瓦座(28)和壓塊(32)固定在所述摩擦塊套筒(29)上；所述摩擦塊套筒(29)內(nèi)設(shè)有換位凸耳(33)，所述換位心軸(25)上設(shè)有換位槽，通過鎖定臂(35)將換位凸耳(33)鎖定在所述換位心軸(25)的換位槽內(nèi)； 上述相互連接的零部件之間均分別設(shè)有密封結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，其特征在于，所述密封結(jié)構(gòu)由支撐密封和其中的O型密封圈構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，其特征在于，所述密封結(jié)構(gòu)由R形擦環(huán)和其中的O型密封圈構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，其特征在于，所述O型密封圈使用氟膠材質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述適用于大斜度井或深水測試的井下封隔器，其特征在于，所述心軸機(jī)構(gòu)的內(nèi)徑為2.25英寸。
【文檔編號】E21B33/127GK204252935SQ201420725217
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月26日
【發(fā)明者】夏慶龍, 王守君, 劉振江, 趙啟彬, 譚忠健, 許兵, 周寶鎖, 吳軒, 楊立龍, 魏劍飛, 喬宇 申請人:中國海洋石油總公司, 中海石油（中國）有限公司天津分公司, 中海艾普油氣測試（天津）有限公司