大斜度井或深水測(cè)試的大通徑套管內(nèi)的非旋轉(zhuǎn)坐封封隔器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油領(lǐng)域勘探井測(cè)試的一種新型井下測(cè)試工具，特別適用于大斜度井、水平井以及深水井測(cè)試的大通徑套管用井下封隔器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，探井測(cè)試流行使用封隔器按是否旋轉(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(cè)試-Treat:處理-Squeeze:擠注)系列封隔器、斯倫貝謝的P-T封隔器等；非旋轉(zhuǎn)坐封封隔器主要有斯倫貝謝的P-T長(zhǎng)沖程封隔器(PosiTestLong-Stroke Packer)和 Omegamatic 長(zhǎng)沖程封隔器(Omegamatic Long-Stroke Packer)等上提下放機(jī)械式坐封封隔器，以及各種型號(hào)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(cè)試管柱坐封時(shí)，測(cè)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(tái)測(cè)試因有水下樹臍帶纜綁定在測(cè)試管柱外表面，在旋轉(zhuǎn)管柱坐封封隔器時(shí)臍帶纜會(huì)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(cè)試由于懸掛器以上測(cè)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(duì)于大斜度井、水平井、深水井測(cè)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(cè)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(cè)試管柱，測(cè)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(cè)試尤其是深水測(cè)試，作業(yè)日費(fèi)動(dòng)輒數(shù)百萬(wàn)甚至千萬(wàn)計(jì)，多一次起下鉆就意味著更高的作業(yè)成本，而如果為了減少起下鉆時(shí)間，將液壓封隔器作為耗材永久留在井下，無(wú)疑也會(huì)增加材料成本。如何簡(jiǎn)單、可靠、且經(jīng)濟(jì)有效地完成海上探井測(cè)試、甚至深水測(cè)試，必須優(yōu)化測(cè)試管柱結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)單趟起下鉆即完成整個(gè)測(cè)試任務(wù)，而多功能一體化管柱的重點(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(duì)上述情況，本實(shí)用新型提供了一種大斜度井或深水測(cè)試的大通徑套管內(nèi)用井下封隔器，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(tái)的一體化測(cè)試的大通徑套管用。本實(shí)用新型封隔器作為測(cè)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(cè)試聯(lián)作。本實(shí)用新型封隔器的外套組件設(shè)有鎖定機(jī)構(gòu)，在下鉆途中，管柱的上提下放不會(huì)引起坐封，當(dāng)封隔器下入到位，并電測(cè)校深管柱配長(zhǎng)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，本封隔器具有無(wú)限次坐封特點(diǎn)，即解封后還可在原深度繼續(xù)坐封，也可重新調(diào)整深度再次坐封。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的大斜度井或深水測(cè)試的大通徑套管內(nèi)的非旋轉(zhuǎn)坐封封隔器，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)包括自上而下設(shè)置的水力錨本體、容積管、上心軸、換位心軸和連接心軸，其中，所述上心軸的一端與所述水力錨本體連接，所述容積管的一端插入所述水力錨本體內(nèi)，所述容積管的另一端插入所述上心軸內(nèi)，所述水力錨本體與所述容積管之間形成有環(huán)形空間A，所述上心軸的另一端與所述上扶正接頭連接，所述上心軸上設(shè)有與所述環(huán)形空間A貫通的傳壓孔K ;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密封膠筒組件及套裝在換位心軸上的摩擦塊套筒和鎖定臂和同時(shí)套裝在連接心軸和下扶正接頭上的破裂盤外筒；所述破裂盤外筒與鎖定臂搭接，所述破裂盤外筒與鎖定臂之間設(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 ;所述水力錨本體上設(shè)有水力錨鑲齒卡瓦、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水力錨本體上；所述水力錨本體與上心軸之間采用螺紋連接；所述密封膠筒組件包括頂鞋、膠筒、隔環(huán)、底鞋和卡瓦滑套；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、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。本實(shí)用新型封隔器的水力錨本體的螺紋采用T4 3/4"-4SA(STUB ACME)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)，具有更好的耐溫性能，其額定工作溫度為-20° F?+400。F，額定工作壓力為52.0Mpa (即7.5K psi)。
[0009]本實(shí)用新型中的換位凸耳在換位槽內(nèi)的連續(xù)換位即可滿足封隔器的下入、短起、短下、坐封、解封及回起等各個(gè)工作狀態(tài)要求，而換位凸耳的連續(xù)換位只需簡(jiǎn)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(duì)于上心軸做軸向移動(dòng)時(shí)，相對(duì)于套管內(nèi)壁并不做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而避免了若摩擦塊套筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)因與套管內(nèi)壁摩擦力過大而帶來(lái)的損害，而這是常規(guī)機(jī)械旋轉(zhuǎn)坐封的封隔器所無(wú)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(wú)論是管柱的短距離起下，還是海上浮式平臺(tái)因升沉而導(dǎo)致管柱相對(duì)于套管的上下運(yùn)動(dòng)，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。
【附圖說明】
[0011]圖1-1是本實(shí)用新型封隔器入井狀態(tài)局部一示意圖；
[0012]圖1-2是本實(shí)用新型封隔器入井狀態(tài)局部二示意圖；
[0013]圖1-3是本實(shí)用新型封隔器入井狀態(tài)局部三示意圖；
[0014]圖1-4是本實(shí)用新型封隔器入井狀態(tài)局部四示意圖；
[0015]圖2-1是本實(shí)用新型封隔器坐封狀態(tài)局部一示意圖；
[0016]圖2-2是本實(shí)用新型封隔器坐封狀態(tài)局部二示意圖；
[0017]圖2-3是本實(shí)用新型封隔器坐封狀態(tài)局部三示意圖；
[0018]圖2-4是本實(shí)用新型封隔器坐封狀態(tài)局部四示意圖；
[0019]圖中:
[0020]1-上扶正接頭2-水力錨本體3-水力錨鑲齒卡瓦
[0021]4-水力錨卡瓦彈簧5-固定甲板6-頂鞋
[0022]7-膠筒8隔環(huán)9-底鞋
[0023]10-卡瓦滑套11-容積管12-上心軸
[0024]13-換位心軸14-支撐套15-機(jī)械鑲齒卡瓦
[0025]16-水力錨卡瓦彈簧17-卡瓦座18-摩擦塊套筒
[0026]19-摩擦塊20-摩擦塊彈簧21-壓塊
[0027]22-壓板壓緊螺釘23-換位凸耳24-擋套
[0028]25-鎖定銷26-卡環(huán)27-破裂盤外筒
[0029]28-破裂盤29-連接心軸30-剪銷護(hù)套
[0030]31-剪銷32-下扶正接頭33至40-0型密封圈
[0031]41至44-R型支撐密封A、B、C、D-環(huán)形空間K-傳壓孔
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0033]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后為本實(shí)用新型封隔器入井狀態(tài)示意圖)所示，本實(shí)用新型一種大斜度井或深水測(cè)試的大通徑套管內(nèi)的非旋轉(zhuǎn)坐封封隔器，包括上扶正接頭I和下扶正接頭32，所述上扶正接頭I至所述扶正下接頭32的軸向之間設(shè)有心軸機(jī)構(gòu)，所述心軸機(jī)構(gòu)包括自上而下設(shè)置的水力錨本體
2、容積管11、上心軸12、換位心軸13和連接心軸29，其中，所述上心軸12的一端與所述水力錨本體2連接，所述容積管11的一端插入所述水力錨本體2內(nèi)，所述容積管11的另一端插入所述上心軸內(nèi)，所述水力錨本體2與所述容積管11之間形成有環(huán)形空間A，所述上心軸12的另一端與所述上扶正接頭I連接，所述上心軸12上設(shè)有與所述環(huán)形空間A貫通的傳壓孔K ;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12上的密封膠筒組件及套裝在換位心軸13上的摩擦塊套筒18和鎖定臂25和同時(shí)套裝在連接心軸29和下扶正接頭32上的破裂盤外筒27 ;所述密封膠筒組件包括頂鞋6、膠筒7、隔環(huán)8、底鞋9和卡瓦滑套10。
[0034]所述破裂盤外筒27與鎖定臂25搭接，所述破裂盤外筒27與鎖定臂25之間設(shè)有卡環(huán)26，所述破裂盤外筒27與下扶正接頭32之間設(shè)有剪銷護(hù)套30和剪銷31，所述破裂盤外筒27上設(shè)有破裂盤28，所述破裂盤28為H型破裂盤，所述破裂盤外筒27與所述連接心軸29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27與所述下扶正接頭32之間形成有環(huán)形空間D。
[0035]所述水力錨本體2上設(shè)有水力錨鑲齒卡瓦3、水力錨卡瓦彈簧4及固定夾板5，所述固定夾板5通過壓板壓緊螺釘22固定在水力錨本體2上；所述水力錨本體2與上心軸12之間采用螺紋連接。
[0036]所述摩擦塊套筒18上設(shè)有支撐套14、機(jī)械錨鑲齒卡瓦15、擋套24、摩擦塊19及摩擦塊彈簧20，所述摩擦塊19通過卡瓦座17和壓塊21固定在所述摩擦塊套筒18上；所述摩擦塊套筒18內(nèi)設(shè)有換位凸耳23，所述換位心軸13上設(shè)有換位槽，通過鎖定臂25將換位凸耳23鎖定在所述換位心軸13的換位槽內(nèi)。
[0037]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形支撐環(huán)(圖中附圖標(biāo)記41至44)及其中的O型密封圈(圖中附圖標(biāo)記33至40)構(gòu)成，所述O型密封圈使用氟膠材質(zhì)。
[0038]本實(shí)用新型封隔器的操作過程主要是:如圖1-1至圖1-4所示，封隔器入井后，對(duì)套管與封隔器之間的環(huán)形空間進(jìn)行加壓后，擊破安裝在破裂盤外筒27上的破裂盤29，從而使該環(huán)形空間內(nèi)的壓力作用于破裂盤外筒27內(nèi)的活塞上，該作用力使破裂盤外筒27剪斷銷剪銷31，(該剪銷31安裝在破裂盤外筒2