注水封隔器.pdf

本发明提供了一种注水封隔器，包括中心管，其外部套设有上外中心管和下外中心管，上外中心管与中心管之间形成有第一反洗通道，下外中心管与中心管之间形成有第二反洗通道，中心管上还设置有内验封孔和第一加压孔；上外筒，其套设在中心管外侧，上外筒的底部与第一坐封组件相抵接，上外筒上设置有第一循环孔，第一循环孔与第一反洗通道相连通；反洗活塞，其套设在中心管外侧，反洗活塞的上端与第二坐封组件相抵接；内缸套，其设置在反洗活塞的下方，内缸套的上端与中心管下端抵接；上外缸套，其套设在反洗活塞和内缸套外侧，上外缸套上设置有第二循环孔。本发明的注水封隔器，可解决现有注水封隔器反洗失效的技术问题。

1.  一种注水封隔器，其特征在于，包括：
中心管(10)，其外部套设有上外中心管(11)和下外中心管(12)，所述上外中心管(11)与所述中心管(10)之间形成有第一反洗通道(13)，所述下外中心管(12)与所述中心管(10)之间形成有第二反洗通道(14)，所述中心管(10)上还设置有内验封孔(101)和第一加压孔(102)；所述上外中心管(11)外套设有第一坐封组件，所述下外中心管(12)外套设有第二坐封组件；
上外筒(15)，其套设在所述中心管(10)外侧，所述上外筒(15)的底部与所述第一坐封组件相抵接，所述上外筒(15)上设置有第一循环孔(151)，所述第一循环孔(151)与所述第一反洗通道(13)相连通；
自验封总成(16)，其可滑动地套设在所述中心管(10)的内验封孔(101)外侧，所述自验封总成(16)的上部分别与所述上外中心管(11)和所述第一坐封组件相抵接，所述自验封总成(16)的底部分别与所述下外中心管(12)和所述第二坐封组件相抵接，所述自验封总成(16)上设置有连通所述第一反洗通道(13)和所述第二反洗通道(14)的第三反洗通道；
反洗活塞(18)，其套设在所述中心管(10)外侧；
内缸套(19)，其设置在所述反洗活塞(18)的下方，所述内缸套(19)的上端与所述中心管(10)下端抵接；
上外缸套(20)，其套设在所述反洗活塞(18)和所述内缸套(19)外侧，所述上外缸套(20)上设置有第二循环孔(201)，所述中心管(10)与所述上外缸套(20)之间形成所述反洗活塞(18)的活塞腔，所述第一加压孔(102)与所述反洗活塞(18)的活塞腔相连通。

2.  如权利要求1所述的注水封隔器，其特征在于，所述注水封隔器还包括：
下活塞(21)，其套设在所述内缸套(19)的外侧，所述内缸套(19)上设置有驱动所述下活塞(21)的第二加压孔(191)；
下外缸套(22)，其套设在所述下活塞(21)的外侧，所述下活塞(21)通过所述下外缸套(22)与所述上外缸套(20)的下端相抵接；
下接头(25)，其连接在所述内缸套(19)的下端，所述下接头(25)的上端与所述下活塞(21)相抵接。

3.  根据权利要求1所述的注水封隔器，其特征在于，还包括多套自锁机构，多套所述自锁机构沿圆周方向间隔设置在所述中心管(10)的外侧，所述自锁机构包括锁块(231)、牙块(232)和自锁套(233)，所述自锁套(233)夹设在所述上外筒(15)与所述中心管(10)之间，所述锁块(231)贴设在所述中心管(10)的外壁上，所述牙块(232)设置在所述自锁套(233)的上端与所述锁块(231)之间，所述牙块(232)可滑动地与所述锁块(231)相连，所述牙块(232)远离所述中心管(10)的一侧沿轴向设有多个卡牙(2321)，所述自锁套(233)的内壁上设置有与多个所述卡牙(2321)自锁配合的多个卡槽(2331)。

4.  根据权利要求3所述的注水封隔器，其特征在于，所述中心管(10)上设置有环凹槽(103)，所述锁块(231)设置在所述环凹槽(103)上端。

5.  根据权利要求1所述的注水封隔器，其特征在于，还包括自验封外筒(17)，其可滑动地套设在所述自验封总成(16)外，所述自验封外筒(17)的上部与所述第一坐封组件相抵接，其底部与所述第二坐封组件相抵接，所述自验封外筒(17)上设置有外验封孔(171)。

6.  根据权利要求5所述的注水封隔器，其特征在于，所述自验封总成(16)上设置有验封孔(161)；在所述第一坐封组件和所述第二坐封组件坐封的状态下，所述验封孔(161)分别与所述内验封孔(101)和所述外验封孔(171)相连通。

7.  根据权利要求6所述的注水封隔器，其特征在于，所述自验封总成(16)朝向所述中心管(10)的一侧开设有内凹槽(162)，所述自验封总成(16)朝向所述自验封外筒(17)的一侧开设有外凹槽(163)，所述内凹槽(162)与所述外凹槽(163)分别与所述验封孔(161)相连通。

8.  根据权利要求5所述的注水封隔器，其特征在于，所述第一坐封组件包括由上至下套设在所述上外中心管(11)外侧的第一上压环(111)、第一上胶筒(112)、第一垫圈(113)、第一下胶筒(114)和第一下压环(115)；所述第一上压环(111)的上端与所述上外筒(15)的下端相抵接，所述第一下压环(115)的下端与所述自验封总成(16)和所述自验封外筒(17)的上端相抵接。

9.  根据权利要求5所述的注水封隔器，其特征在于，所述第二坐封组件包括由上至下套设在所述下外中心管(12)外侧的第二上压环(121)、第二上胶筒(122)、第二垫圈(123)第二下胶筒(124)和第二下压环(125)；所述第二上压环(121) 的上端与所述自验封外筒(17)的下端相抵接，所述第二下压环(125)的下端与所述反洗活塞(18)和所述上外缸套(20)的上端相抵接。

10.  根据权利要求2所述的注水封隔器，其特征在于，所述下接头(25)外侧套设有防震环(26)，所述防震环(26)与所述下外缸套(22)的下端相连接。

注水封隔器
技术领域
本发明涉及石油开采领域，特别地，涉及一种注水封隔器。
背景技术
目前，油田开采过程中，为补充地层能量，达到注采平衡，而对开采区域进行注水，注水工艺常用的封隔器，目前虽种类很多，Y341封隔器是应用比较广泛的一种，但使用时Y341封隔器存在问题有：1，反洗失效；2，地面坐封灵活，入井后注水时封隔器失效；3，解封载荷大，更换管柱有时不能解封；4，注水层位级数受到限制，只能完成五级以下；5，坐封后，封隔器不能二次坐封等问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种注水封隔器，以解决现有注水封隔器反洗失效的技术问题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：
本发明提供一种注水封隔器，包括中心管，其外部套设有上外中心管和下外中心管，上外中心管与中心管之间形成有第一反洗通道，下外中心管与中心管之间形成有第二反洗通道，中心管上还设置有内验封孔和第一加压孔；上外中心管外套设有第一坐封组件，下外中心管外套设有第二坐封组件；上外筒，其套设在中心管外侧，上外筒的底部与第一坐封组件相抵接，上外筒上设置有第一循环孔，第一循环孔与第一反洗通道相连通；自验封总成，其可滑动地套设在中心管的内验封孔外侧，自验封总成的上部分别与上外中心管和第一坐封组件相抵接，自验封总成的底部分别与下外中心管和第二坐封组件相抵接，自验封总成上设置有连通第一反洗通道和第二反洗通道的第三反洗通道；反洗活塞，其套设在中心管外侧；内缸套，其设置在反洗活塞的下方，内缸套的上端与中心管下端抵接；上外缸套，其套设在反洗活塞和内缸套外侧，上外缸套上设置有第二循环孔，中心管与上外缸套之间形成反洗活塞的活塞腔，第一加压 孔与反洗活塞的活塞腔相连通。
进一步的，注水封隔器还包括下活塞，其套设在内缸套的外侧，内缸套上设置有驱动下活塞的第二加压孔；下外缸套，其套设在下活塞的外侧，下活塞通过下外缸套与上外缸套的下端相抵接；下接头，其连接在内缸套的下端，下接头的上端与下活塞相抵接。
进一步地，注水封隔器还包括多套自锁机构，多套自锁机构沿圆周方向间隔设置在中心管的外侧，自锁机构包括锁块、牙块和自锁套，自锁套夹设在上外筒与中心管之间，锁块贴设在中心管的外壁上，牙块设置在自锁套的上端与锁块之间，牙块可滑动地与锁块相连，牙块远离中心管的一侧沿轴向设有多个卡牙，自锁套的内壁上设置有与多个卡牙自锁配合的多个卡槽。
进一步地，中心管上设置有环凹槽，锁块设置在环凹槽上端。
进一步地，注水封隔器还包括自验封外筒，其可滑动地套设在自验封总成外，自验封外筒的上部与第一坐封组件相抵接，其底部与第二坐封组件相抵接，自验封外筒上设置有外验封孔。
进一步地，自验封总成上设置有验封孔；在第一坐封组件和第二坐封组件坐封的状态下，验封孔分别与内验封孔和外验封孔相连通。
进一步地，自验封总成朝向中心管的一侧开设有内凹槽，自验封总成朝向自验封外筒的一侧开设有外凹槽，内凹槽与外凹槽分别与验封孔相连通。
进一步地，第一坐封组件包括由上至下套设在上外中心管外侧的第一上压环、第一上胶筒、第一垫圈、第一下胶筒和第一下压环；第一上压环的上端与上外筒的下端相抵接，第一下压环的下端与自验封总成和自验封外筒的上端相抵接。
进一步地，第二坐封组件包括由上至下套设在下外中心管外侧的第二上压环、第二上胶筒、第二垫圈第二下胶筒和第二下压环；第二上压环的上端与自验封外筒的下端相抵接，第二下压环的下端与反洗活塞和上外缸套的上端相抵接。
进一步地，下接头外侧套设有防震环，防震环与下外缸套的下端相连接。
本发明的特点及优点是：
反洗操作简单，成功率高，易于操作和掌握，反洗效果好，避免了反洗失效的发生，减少了因反洗失效造成的不必要的损失。
可进行自验封，避免封隔器失效造成的损失；可重复多次座封，从而保证封隔器 有效座封；解封载荷小，可一次性完成10级以下的分层注水施工工艺措施。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的注水封隔器的示意图；
图2为图1的A处放大示意图；以及
图3为图1的B处放大示意图。
附图中的附图标记如下：10、中心管；101、内验封孔；102、第一加压孔；103、环凹槽；11、上外中心管；111、第一上压环；112、第一上胶筒；113、第一垫圈；114、第一下胶筒；115、第一下压环；121、第二上压环；122、第二上胶筒；123、第二垫圈；124、第二下胶筒；125、第二下压环；12、下外中心管；13、第一反洗通道；14、第二反洗通道；15、上外筒；151、第一循环孔；16、自验封总成；161、验封孔；162、内凹槽；163、外凹槽；17、自验封外筒；171、外验封孔；18、反洗活塞；19、内缸套；191、第二加压孔；20、上外缸套；201、第二循环孔；21、下活塞；22、下外缸套；231、锁块；232、牙块；2321、卡牙；233、自锁套；2331、卡槽；234、自锁总成；2341、缺口；24、上接头；25、下接头；26、防震环；27、缓冲空间。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，本发明提供一种注水封隔器，包括中心管10，其外部套设有上外中心管11和下外中心管12，上外中心管11与中心管10之间形成有第一反洗通道13，下外中心管12与中心管10之间形成有第二反洗通道14，中心管10上还设置有内验封孔101和第一加压孔102；上外中心管11外套设有第一坐封组件，下外 中心管12外套设有第二坐封组件；上外筒15，其套设在中心管10外侧，上外筒15的底部与第一坐封组件相抵接，上外筒15上设置有第一循环孔151，第一循环孔151与第一反洗通道13相连通；自验封总成16，其可滑动地套设在中心管10的内验封孔101外侧，自验封总成16的上部分别与上外中心管11和第一坐封组件相抵接，自验封总成16的底部分别与下外中心管12和第二坐封组件相抵接，自验封总成16上设置有连通第一反洗通道13和第二反洗通道14的第三反洗通道；反洗活塞18，其套设在中心管10外侧；内缸套19，其设置在反洗活塞18的下方，内缸套19的上端与中心管10下端抵接；上外缸套20，其套设在反洗活塞18和内缸套19外侧，上外缸套20上设置有第二循环孔201，中心管10与上外缸套20之间形成反洗活塞18的活塞腔，第一加压孔102与反洗活塞18的活塞腔相连通。
具体地，中心管10上部连接有上接头24，上接头24底部外侧与上外筒15上端相抵接；中心管10的外侧沿圆周方向间隔设置有多套自锁机构，自锁机构包括锁块231、牙块232和自锁套233，自锁机构夹设在上外筒15与中心管10之间，其中，自锁机构还具有自锁总成234，自锁总成234的上端与上接头24的下端相连接，自锁套233可滑动地套在自锁总成234外，锁块231和牙块232设置在自锁总成234的缺口2341处，锁块231和牙块232可滑动地设置在自锁总成234内，牙块232设置在自锁套233的上端与锁块231之间，牙块232远离中心管10的一侧沿轴向设有多个卡牙2321，自锁套233的内壁上设置与多个卡牙2321自锁配合的多个卡槽2331，卡牙2321和卡槽2331均为锯齿形。中心管10上设置有环凹槽103，锁块231位于环凹槽103的上端。自锁套233的底部与上外中心管11的上端相连。自验封总成16外设置有自验封外筒17，自验封外筒17可滑动地套设在自验封总成16上，自验封外筒17上设置有外验封孔171。自验封总成16上设置有验封孔161；在第一坐封组件和第二坐封组件未坐封前，外验封孔171与验封孔161错开设置；在第一坐封组件和第二坐封组件坐封的状态下，验封孔161分别与中心管10的内验封孔101和外验封孔171相连通，在此状态下，可对第一坐封组件和第二坐封组件进行自验封。在本实施例中，第一坐封组件包括由上至下套设在上外中心管11外侧的第一上压环111、第一上胶筒112、第一垫圈113、第一下胶筒114和第一下压环115；第一上压环111的上端与上外筒15的下端相抵接，第一下压环115的下端分别与自验封总成16的上端和自验封外筒17的上端相抵接；第二坐封组件包括由上至下套设在下外中心管12 外侧的第二上压环121、第二上胶筒122、第二垫圈123、第二下胶筒124和第二下压环125；第二上压环121的上端与自验封外筒17的下端相抵接，第二上压环121与自验封总成16之间设置有缓冲空间27，第二下压环125的下端和上外缸套20的上端相抵接。反洗活塞18安装在上外缸套20与中心管10之间；内缸套19的上部与中心管10底部相连接。内缸套19下部连接有下接头25，注水封隔器通过下接头25连接下部管柱；下接头25外侧还套设有下外缸套22和防震环26，下外缸套22的上端与上外缸套20的下端相抵接，下外缸套22的下端与防震环26通过销钉相连接，防止解封后震击。
更进一步地，为了达到更好的坐封效果，内缸套19与下外缸套22之间还套设有下活塞21，内缸套19上设置有驱动下活塞21的第二加压孔191；下活塞21的上端通过下外缸套22与上外缸套20的下端相抵接；下活塞21的下端与下接头25的上端相抵接。打压坐封时，下活塞21和反洗活塞18同时对第二坐封组件进行压缩，进而压缩第一坐封组件，达到更好的坐封效果。
更进一步地，自验封总成16朝向中心管10的一侧开设有内凹槽162，自验封总成16朝向自验封外筒17的一侧开设有外凹槽163，内凹槽162与外凹槽163分别与验封孔161的两端相连通，自验封时可以保证在一定的运动过程中验封孔161同时与内验封孔101和外验封孔171相连通，更好地完成自验封。
如图1和图3所示，本发明的注水封隔器可在注水坐封过程中完成自验封。将注水封隔器下入套管(图中未示出，注水封隔器工作时下入套管中并坐封在套管内的某个位置进行注水作业)中，首先向中心管10内注水打压，中心管10内部注水后，水在压力作用下进入中心管10底部的第一加压孔102和第二加压孔191，从第一加压孔102进入中心管10和上外缸套20之间的高压水推动反洗活塞18上行，从第二加压孔191进入内缸套19和下活塞21之间的高压水推动下活塞21上行，反洗活塞18上行推动第二下压环125上行，下活塞21上行推动上外缸套20上行，进而推动第二下压环125上行，压缩第二坐封组件，当第二上压环121推动自验封外筒17上行一段距离(即第二上压环121与自验封总成16之间的缓冲空间27的距离)后使外验封孔171与外凹槽163相连通，以达到外验封孔171与验封孔161连通的目的，此时，自验封总成16及自验封外筒17同时上行，当验封孔161与内验封孔101和外验封孔171同时连通后，中心管10内部液体就进入到第一坐封组件和第二坐封组件与环形 空间(图中未示出，环形空间是指注水封隔器外壁与套管内壁之间的空间)之间形成的密闭腔内，对第一坐封组件和第二坐封组件这样的双级密封进行自验封，稳压10分钟，打压的压力不降即完成自验封。如果第一坐封组件坐封不严，内部液体将从套管与注水封隔器之间的环形空间返至井外，压力下降，表示坐封不严；如果第二坐封组件坐封不严，打压液体的压力会有间歇性的下降，表示坐封不严。本发明的注水封隔器结构简单，坐封灵活可靠，当坐封完成后，自验封开始工作，如果有漏水现象发生或者打压压力间歇性波动，证明第一坐封组件或第二坐封组件坐封在套管接箍上，坐封效果不好，此时上提注水封隔器解封，寻找下一个坐封卡点进行坐封。
如图1和图2所示，本发明的注水封隔器坐封时自锁效果好，当注水打压后，高压水推动反洗活塞18和下活塞21上行压缩第一坐封组件和第二坐封组件坐封，此时自验封总成16推动上外中心管11上行，进而推动自锁套233上行，自锁套233沿自锁总成234向上滑行；压缩时，卡牙2321和卡槽2331配合，类似于棘轮结构，在自锁套233上行时，牙块232向中心管10侧运动，保证自锁套233能够正常向上运动，卡牙2321与卡槽2331不完全脱离，保证自锁套233只能向上运动，不能向下运动，向下运动时卡槽2331就会被卡牙2321卡住。当中心管10泄压后，卡牙2321和卡槽2331配合，紧紧卡住自锁套233，完成自锁，使第一坐封组件和第二坐封组件不回弹，保持坐封状态。解封时，上提上接头24带动中心管10上行，第一坐封组件和第二坐封组件处于坐封状态，在与套管之间产生的摩擦力的作用下保持不动，当锁块231与中心管10贴合的部分进入到中心管10的环凹槽103处时，锁块231带动牙块232向中心管10方向运动，使卡槽2331和卡牙2321脱离，自锁套233解锁下行，第一坐封组件和第二坐封组件压缩被释放，完成解封。需要封隔多个注水层时，如果使用的普通封隔器，在上提管柱进行解封时所需要的力量就是一级封隔的n(注水层数为n)倍，也就是需要解封的上提拉力非常大，但是本发明的注水封隔器因为在解封时只需上提管柱即可(相对于普通封隔器载荷很小)，因此可以达到10级解封。可完成10级以上分层注水等各种工艺措施；可以进行多次坐封，重复使用；同时解封效果好，解封后胶筒液力平衡，工人易于操作和掌握。
如图1所示，需要反洗井时，在套管与注水封隔器之间的环形空间进行打压，洗井液经环形空间下行，由于第一坐封组件坐封阻断循环，洗井液经过上外筒15下部的多个第一循环孔151进入，通过开设在上外中心管11上的通孔进入上外中心管11 与中心管10之间的第一反洗通道13，然后穿过第三反洗通道(图中未示出，第三反洗通道贯穿整个自验封总成16，连通第一反洗通道13和第二反洗通道14)，再穿过下外中心管12同中心管10之间的第二反洗通道14，反洗液推动反洗活塞18下行，通过上外缸套20上部第二循环孔201进入到环形空间内，洗井液通过中心管10底部上返，从中心管10排出，完成反洗井工作。本发明的注水封隔器反洗操作简单，成功率高，易于操作和掌握，反洗效果好，避免了反洗失效的发生，减少了因反洗失效造成的不必要的损失。
以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。