CN105927182B - 一种基于环境压力的新型封隔器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于环境压力的新型封隔器，芯轴上设有后液压缸、前液压缸及真空油箱，真空油箱内设有真空腔；芯轴上开设有四个油路，分别通过上述油路前液压缸回油腔与后液压缸无杆腔连通，后液压缸有杆腔与真空油箱连通，前液压缸回油腔与后液压缸有杆腔相通，后液压缸无杆腔与真空油箱连通；上述油路上分别设有电磁阀，在开始坐封的状态下，环境压力油进入前液压缸进油腔，前液压缸回油腔中的压力油进入后液压缸无杆腔，后液压缸有杆腔中的油液回至真空油箱，推杆在压力作用下压紧胶筒座，迫使胶筒受力变形膨胀压紧套管，坐封动作完成。本发明采用石油井下环境压力作为驱动源，不需要附带额外的驱动设备，成本降低，使用更为节能。
Description
技术领域
本发明涉及一种井下油层保护封隔器，具体地说是涉及一种采用石油井下环境压力作为驱动源，将环境压力和液压传动进行结合实现封隔分层的新型封隔器。
背景技术
封隔器是在采油工程中通过隔绝产层，以控制产液保护套管的井下工具。利用胶筒的受力变形封隔中心管和套管之间的环形空间，达到井下分层密封的目的。由于当前资源的缺乏，石油开采开始由浅层转向深层，深井的环境恶劣，开采难度很大，采油过程中对封隔器的坐封和解封要求十分严格，这就对封隔器的结构设计和性能提出了非常高的要求。而现有的封隔器大多存在以下问题：封隔器工作需要附带驱动设备，以提供其完成坐封和解封动作所需的动力，使得成本相对变高。封隔器在井下仅能完成一次坐封和解封，不能重复使用。机械结构复杂，且控制操作不方便，若操作不当就导致封隔器失效或者报废，造成了巨大的经济损失和时间的浪费。
发明内容
本发明的目的在于，为解决现有机械式封隔器在坐封和解封时存在的成本高、需要额外的驱动设备以及不能在井下多次循环使用的问题，提出一种采用石油井下环境压力作为驱动源的封隔器，该封隔器将环境压力和液压传动进行结合，其本体采用双液压缸驱动和真空腔回油的形式，在井上仅需控制电磁阀就可切换坐封和解封动作，进而控制液压缸的运动方向以完成封隔器的坐封和解封，简化了封隔器的机械结构，实现了在井上能够以较小的功率驱动大负载并且可以重复使用，使得设备更为节能，维护成本更低。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于环境压力的新型封隔器,包括：固定设置的芯轴，芯轴上套设有上接头和下接头，上接头的一端和下接头的一端紧密接触且其外侧螺纹套接有连接套，上接头和下接头的内侧通过内衬套与芯轴螺纹连接，芯轴上还设有胶筒座，下接头和胶筒座之间设有胶筒，所述芯轴上还设有后液压缸和前液压缸，芯轴与后液压缸和前液压缸之间均为间隙配合，后液压缸的一端与前液压缸的一端连接，后液压缸的缸筒内设有的推杆穿过后液压缸的后液压缸端盖后与胶筒座固定连接，前液压缸内设有浮动活塞，前液压缸的缸壁上开设有进油口；
所述芯轴上还设有真空油箱，真空油箱与芯轴间隙配合，真空油箱的一端通过套设在芯轴上的连接块与前液压缸的另一端连接，真空油箱内设有真空腔；芯轴上还设有集成阀块，芯轴与集成阀块间隙配合，集成阀块的一端与真空油箱的另一端连接；
所述芯轴上分别开设有油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4，前液压缸回油腔通过油路1-1与后液压缸无杆腔连通，后液压缸有杆腔通过油路1-4与真空油箱连通，前液压缸回油腔通过油路1-3与后液压缸有杆腔相通，所述后液压缸无杆腔通过油路1-2与真空油箱连通；油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4上分别设有用于控制油路通断的电磁阀；集成阀块内设有四个电磁阀，内衬套与芯轴之间设置有用于给上述电磁阀供电的电磁阀插头和电源接口；
在开启油路1-1和1-3上的电磁阀且关闭油路1-2和1-4上的电磁阀的状态下，环境压力油通过进油口进入前液压缸进油腔，在压力油作用下浮动活塞下行，前液压缸回油腔中的压力油进入后液压缸无杆腔，后液压缸有杆腔中油液回至真空油箱，推杆在压力作用下压紧胶筒座，迫使胶筒受力变形膨胀压紧套管，封隔器坐封动作完成。
作为进一步地改进，所述进油口上设有过滤器。
作为进一步地改进，所述后液压缸的一端与前液压缸的一端通过双螺纹连接。
作为进一步地改进，所述连接块与真空油箱通过焊接的方式连接。
作为进一步地改进，所述连接块与前液压缸的另一端通过双螺纹连接。
作为进一步地改进，所述集成阀块的一端与真空油箱的另一端通过双螺纹连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明采用石油井下环境压力作为驱动源，不需要附带额外的驱动设备，成本降低，使用更为节能。
2、本发明通过井上控制电磁阀即可完成封隔器的坐封和解封动作，机械结构简单，操作方便。
3、本发明可以在井下重复使用，改变前液压缸回油腔容积，即可改变使用次数。
4、本发明设计了真空油箱，有利于后液压缸油液的回油。前、后液压缸与真空油箱的连接方式采用双螺纹联接和O型圈密封，提高油缸之间的密封性能。
5、本发明通过以上的机械结构设计和电液控制设计，能够满足封隔器在井下使用的节能性和精确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作原理示意图。
图中标记：1、内衬套，2、连接套，3、下接头，4、胶筒座，5、后液压缸端盖，6、推杆，7、后液压缸，701、后液压缸无杆腔，702、后液压缸有杆腔，8、前液压缸，9、浮动活塞，10、连接块，11、集成阀块，12、电磁阀，13、阀块接头，14、上接头，15、电磁插头，16、电源接口，17、真空油箱，1701、真空腔，18、前液压缸进油腔，19、前液压缸回油腔，20、胶筒，21、芯轴，22、进油口。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图所示，一种基于环境压力的新型封隔器, 包括：固定设置的芯轴21，芯轴21上套设有上接头14和下接头3，上接头14的一端和下接头3的一端紧密接触且其外侧螺纹套接有连接套2，上接头14和下接头3的内侧通过内衬套1与芯轴21螺纹连接，内衬套起到紧固作用，使缸筒保持同轴度。芯轴21上还设有胶筒座4，下接头3和胶筒座4之间设有胶筒20，胶筒20采用橡胶材料制成，受压容易变形。
芯轴21上还设有后液压缸7和前液压缸8，芯轴21与后液压缸7和前液压缸8之间均为间隙配合，后液压缸7的一端与前液压缸8的一端通过双螺纹连接，后液压缸7的缸筒内设有的推杆6穿过后液压缸7的后液压缸端盖5后与胶筒座4固定连接，前液压缸8内设有浮动活塞9，前液压缸8的缸壁上开设有进油口22，进油口22上设有过滤器。
芯轴21上还设有真空油箱17，真空油箱17与芯轴21间隙配合，真空油箱17的一端通过套设在芯轴21上的连接块10与前液压缸8的另一端连接，其中，连接块10与真空油箱17通过焊接的方式连接，并可以将连接块10与前液压缸8的另一端设置为通过双螺纹连接。真空油箱17内设有真空腔1701；芯轴21上还设有集成阀块11，芯轴21与集成阀块11间隙配合，集成阀块11的一端与真空油箱17的另一端通过双螺纹连接。集成阀块11的阀块接头13与其他封隔器的上接头14一端通过螺纹连接，上接头14的另一端与下接头3对顶接触。
芯轴21上分别开设有油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4，前液压缸回油腔19通过油路1-1与后液压缸无杆腔701连通，后液压缸有杆腔702通过油路1-2与真空油箱17连通，前液压缸回油腔19通过油路1-3与后液压缸有杆腔702相通，所述后液压缸无杆腔701通过油路1-4与真空油箱17连通；油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4上分别设有电磁阀12，四个电磁阀12分别控制四条油路的通断；集成阀块11内设有四个电磁阀12，四个电磁阀的型号相同。内衬套1与芯轴21之间侧放置电磁阀插头15和电源接口16，提供上述电磁阀所需电流。电磁阀的电源线通过开设在芯轴上的管路通道与电源接通。
芯轴21内沿轴向开设八条管路通道如图2所示，其中四条用于油路和四条用于线路。前液压缸8外侧开设进油口，井下环境压力油通过进油口进入液压缸上腔。前液压缸回油腔通过管路通道与后液压缸无杆腔连通，所述后液压缸有杆腔通过管路通道与真空油箱17连通，完成一个工作回路。同时前液压缸回油腔通过管路通道与后液压缸有杆腔相通，后液压缸无杆腔通过管路通道与真空油箱17连通，完成另一个工作回路。四个电磁阀的型号相同。四个电磁阀12分别控制上述四条油路的通断。同时，电磁阀的电源线通过通道与电源接通。
整个液压系统把所处油层的环境压力作为压力源，通过地面上电控系统控制集成阀块11内置电磁阀12的开启，进而控制后液压缸7的前进和后退。当后液压缸活塞杆6作用于胶筒座4，迫使胶筒20变形，达到油层的坐封效果，后液压缸活塞杆6后退，胶筒20回复原形，达到解封的目的。
在该封隔器的工作过程中，当油路1-1和1-4上的电磁阀开启，油路1-2和1-3上的电磁阀关闭，环境压力油通过进油口22进入前液压缸进油腔18，在压力油作用下浮动活塞9下行，前液压缸回油腔19中的压力油通过油路1-1进入后液压缸无杆腔701，后液压缸有杆腔702中油液通过油路1-4回至真空油箱17，推杆6在压力作用下压紧胶筒座4，迫使胶筒20受力变形膨胀压紧套管，封隔器坐封动作完成。
当封隔器处于深井油层中，环境压力一直作用于浮动活塞9上，所以此时胶筒20一直处于膨胀坐封状态。
当电磁阀1-2和1-3开启，电磁阀1-1和1-4关闭，环境压力油通过进油口22进入前液压缸进油腔18，在压力油作用下浮动活塞9下行，前液压缸回油腔19中的压力油通过油路1-3进入到后液压缸有杆腔702，推杆6在有杆腔油液压力的作用下回退，后液压缸无杆腔701内的油液通过油路1-2回到真空油箱17，胶筒20回复原状，封隔器解封动作完成。
Claims (4)
1.一种基于环境压力的新型封隔器, 包括：固定设置的芯轴（21），芯轴（21）上套设有上接头（14）和下接头（3），上接头（14）的一端和下接头（3）的一端紧密接触且其外侧螺纹套接有连接套（2），上接头（14）和下接头（3）的内侧通过内衬套（1）与芯轴（21）螺纹连接，芯轴（21）上还设有胶筒座（4），下接头（3）和胶筒座（4）之间设有胶筒（20），其特征在于：
所述芯轴（21）上还设有后液压缸（7）和前液压缸（8），芯轴（21）与后液压缸（7）和前液压缸（8）之间均为间隙配合，后液压缸（7）的一端与前液压缸（8）的一端连接，后液压缸（7）的缸筒内设有的推杆（6）穿过后液压缸（7）的后液压缸端盖（5）后与胶筒座（4）固定连接，前液压缸（8）内设有浮动活塞（9），前液压缸（8）的缸壁上开设有进油口（22）；
所述芯轴（21）上还设有真空油箱（17），真空油箱（17）与芯轴（21）间隙配合，真空油箱（17）的一端通过套设在芯轴（21）上的连接块（10）与前液压缸（8）的另一端连接，真空油箱（17）内设有真空腔（1701）；芯轴（21）上还设有集成阀块（11），芯轴（21）与集成阀块（11）间隙配合，集成阀块（11）的一端与真空油箱（17）的另一端连接；
所述芯轴（21）上分别开设有油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4，前液压缸回油腔（19）通过油路1-1与后液压缸无杆腔（701）连通，后液压缸有杆腔（702）通过油路1-4与真空油箱（17）连通，前液压缸回油腔（19）通过油路1-3与后液压缸有杆腔（702）相通，所述后液压缸无杆腔（701）通过油路1-2与真空油箱（17）连通；油路1-1、油路1-2、油路1-3和油路1-4上分别设有用于控制油路通断的电磁阀；集成阀块（11）内设有四个电磁阀（12），内衬套（1）与芯轴（21）之间设置有用于给上述电磁阀供电的电磁阀插头（15）和电源接口（16）；
在开启油路1-1和1-4上的电磁阀且关闭油路1-2和1-3上的电磁阀的状态下，环境压力油通过进油口（22）进入前液压缸进油腔（18），在压力油作用下浮动活塞（9）下行，前液压缸回油腔（19）中的压力油进入后液压缸无杆腔（701），后液压缸有杆腔（702）中油液回至真空油箱（17），推杆（6）在压力作用下压紧胶筒座（4），迫使胶筒（20）受力变形膨胀压紧套管，封隔器坐封动作完成，
所述进油口（22）上设有过滤器，
所述后液压缸（7）的一端与前液压缸（8）的一端通过双螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于环境压力的新型封隔器, 其特征在于：所述连接块（10）与真空油箱（17）通过焊接的方式连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于环境压力的新型封隔器, 其特征在于：所述连接块（10）与前液压缸（8）的另一端通过双螺纹连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于环境压力的新型封隔器, 其特征在于：所述集成阀块（11）的一端与真空油箱（17）的另一端通过双螺纹连接。
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| JDY441可取式卡瓦封隔器的研制与应用;肖国华 等;《石油机械》;20131210;第41卷(第12期);全文 * |
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