整体式双向锚定卡瓦液压可取式封隔器的制作方法

本发明涉及一种石油开发井下工具，尤其涉及一种整体式双向锚定卡瓦液压可取式封隔器。

背景技术：

1、在油气藏开发中，封隔器作为承受压差的井下完井工具，能够起到密封油套环空、隔离目的层段及控制注入或采出流体的作用，广泛应用于测试和完井措施作业中。

2、市场上现有封隔器应用于204℃以上的高温、15000psi以上的高压、tp140以上的高钢级套管、高含硫和高比重泥浆等井下严苛作业环境时，容易出现提前坐封、锚定滑移、密封胶筒承压失效等问题，导致封隔器失封，造成完井改造失败，严重时还会发生严重的生产安全事故。

3、与一般的锚定卡瓦(水力锚瓦、摇杆式的铣齿或硬质合金卡瓦、桶状锯缝卡瓦、分瓣破裂卡瓦等)结构相比，整体式双向桶状卡瓦组件的结构和材料受到高温高压的影响时，不易产生结构形变和锚定性能的衰减，在悬挂尾管、筛管等下部管柱串或受到井下底层高压上顶力影响时，不易产生锚定滑移；整体式双向桶状卡瓦组件配合锁紧防坐组件，在高钢级、存在套变或有异物的套管中入井使用时，即使受到碰撞或液击也可以防止中途坐封和锚定滑移。

4、一般的高温高压封隔器都为永久式封隔器，坐封完成后只能通过下入磨铣工具将整个封隔器缓慢磨铣掉，极大地增加了完井成本。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明提供一种整体式双向锚定卡瓦液压可取式封隔器，实现解封动作的双重保险。

2、本发明采用的技术方案是：一种整体式双向锚定卡瓦液压可取式封隔器，其特征在于：包括由上至下依次套设在中心管外壁上的密封胶筒组件、锁紧防坐组件、液压传动组件、锚定卡瓦组件和棘爪释放组件，所述密封胶筒组件、锁紧防坐组件、液压传动组件、锚定卡瓦组件和棘爪释放组件之间通过螺纹可拆卸连接；所述中心管下端通过下接头连接管与下接头连接。

3、作为优选，所述密封胶筒组件包括由上至下依次套设在中心管外壁上的上导环、上端胶筒、上背圈、中间胶筒、下背圈、下端胶筒和下导环，所述上导环的上端通过螺纹与中心管上端的定位凸台抵接，所述上导环和中心管之间通过紧定销钉固定；所述下导环与上活塞螺纹连接并设置有紧定螺钉，所述下导环通过坐封启动销钉与锁环座连接。

4、作为优选，所述上端胶筒和下端胶筒均采用硫化有金属丝网的碗型结构，硬度略高于双锥型的中间胶筒，所述上端胶筒、中间胶筒和下端胶筒均采用高性能的氟橡胶材料；所述上背圈和下背圈采用能承受高温高压的聚四氟乙烯材料。

5、作为优选，所述锁紧防坐组件包括活塞防转键块、上锁环、锁环座、下锁环、卡瓦防转键块和锥体防转键块，所述活塞防转键块安装在中心管和上活塞之间的键槽内，所述上活塞与锁环座间装有上锁环；所述锁环座与上缸套螺纹连接并设置有紧定螺钉；所述中心管与上锥体间装有下锁环，所述卡瓦防转键块安装在桶状卡瓦表面切缝槽中，通过紧定销钉分别与上锥体和下锥体连接；所述中心管和下锥体之间的键槽中装有锥体防转键块。

6、作为优选，所述上锁环和下锁环采用内外异形疏密单向齿的c型双面螺纹结构，根据设置的齿向只能进行单向移动；所述上锁环内侧与中心管螺纹锁紧，所述锁环座对上锁环外侧产生径向抱紧力，维持稳定的坐封力，能够有效防止密封胶筒组件坐封撤销液压载荷时产生的回退，保证了密封胶筒组件的密封承压性；所述下锁环内侧与中心管螺纹锁紧，所述上锥体对下锁环外侧产生径向抱紧力维持稳定的锚定力，防止弹性桶状卡瓦膨胀锚定后撤销液压载荷时锥体产生轴向回退，保证卡瓦锚定性能的完整性，减少了封隔器锚定卡瓦滑移的风险。

7、作为优选，所述液压传动组件包括上活塞和上缸套，所述上中心管的管壁上设有贯穿的传压孔，所述传压孔连通中心管内孔与上活塞的活塞腔体。

8、作为优选，所述锚定卡瓦组件包括上锥体、双向整体式桶状弹性卡瓦和下锥体，所述双向整体式桶状卡瓦通过上锥体和下锥体组合成一体，所述上锥体与上缸套螺纹连接，所述下锥体与下缸套螺纹连接。

9、作为优选，所述棘爪释放组件包括下缸套、棘爪体、棘爪支撑体和解封剪切销钉，所述下缸套上端与下锥体螺纹连接，下端与下接头连接管螺纹连接，并通过紧定销钉固定；所述棘爪体上端与中心管下端螺纹连接，下端与棘爪支撑体通过解封剪切销钉连接；所述下接头连接管与下接头螺纹连接，通过紧定销钉固定。

10、作为优选，还包括锚定密封插管，所述锚定密封插管包括上接头、导环、紧定销钉、插管锚爪、锚定短节、密封盘根和引鞋，所述导环设置为下入过程中的刚性扶正结构，对锚定密封插管起扶正作用，紧急情况下方便取出检查密封组件后顺利回插；所述插管锚爪表面设置有均布的开槽，并通过锚定短节定位斜面和上接头进行限位；所述引鞋与锚定短节螺纹连接，作为下入回插过程中的导向机构；所述上接头和导环之间设有紧定销钉。

11、作为优选，还包括解封回收工具，所述解封回收工具包括上接头、上端衬套、锚定接头、连接锚爪、上中心管、中间接头、弹簧、捕捉套、安全接头、上中心管和下接头，所述上接头通过解封锁环与上端衬套螺纹连接，所述连接锚爪表面设置有均布的开槽，并通过锚定接头定位斜面和上端衬套进行限位；所述中间接头上端与上中心管螺纹连接，下端与下中心管螺纹连接，并通过紧定销钉进行固定；所述弹簧、捕捉套和安全接头由上至下依次设置在下中心管上，所述捕捉套上端与中间接头之间设有弹簧，下端通过安全接头锁紧；所述下中心管下端与下接头螺纹连接，并通过紧定销钉固定；所述捕捉套采用能够弹性收拢的棘爪结构，在下入解封回收工具时，捕捉套的棘爪捞住封隔器棘爪支撑体的配合斜面，上提即可剪断解封剪切销钉，继续上提使棘爪支撑体紧贴封隔器棘爪体内端面，带动棘爪体、中心管和上锥体一起向上移动，从而传递上提解封载荷。

12、本发明取得的有益效果是：本实施例为可回收的半永久式封隔器，为保证最快的下入速度和遇到异常问题时的处理速度，第一趟一般使用钻杆连接专门密封插管带着封隔器一起下入，在求产前坐封丢手封隔器，取出钻杆与密封插管；第二趟更换油管连接密封插管下入回插封隔器的中心管内进行生产，需要解封时通过下入专门的回收解封工具配合棘爪释放机构进行解封，即使在棘爪被拉断的情况下还可配合上接头马牙扣强行上提中心管解封，做到解封动作的双保险。本发明具有以下优点：

13、1、与上接头一体式成型加工的中心管，能保证管柱压力的完整性以及整体强度，减少可能存在的漏点，避免中心管与上接头接口处的压力泄漏以及脱落风险；

14、2、上、下导环上均设置有紧定销钉孔，通过紧定螺钉提供一定的顶紧力，避免封隔器下入过程中受到振动或遇阻导致上、下导环螺纹退扣挤压胶筒造成中途坐封；

15、3、上、下锁环优选内外异形疏密单向齿的c型双面螺纹结构，相比常见的斜坡单齿锁环、弹簧式斜坡锁环和直台阶卡簧结构，通过锁环内侧与中心管上锯齿螺纹锁紧以及锁环背圈对锁环外侧产生径向抱紧力维持稳定的坐封力和锚定力，可有效防止胶筒坐封和弹性桶状卡瓦锚定后撤销液压载荷时产生的回退，保证胶筒密封承压性能以及卡瓦锚定性能的完整性；

16、4、内通径大，既可以配合专用密封插管完成管柱的更换和维护工作，又方便通过其它作业工具。为提高油气生产效率，可以使用油管不带插管直接连接封隔器一趟下入坐封后求产，此时的过液面积最大；

17、5、整体式双向锚定的弹性桶状卡瓦，表面存在多道均布交错的切缝，封隔器坐封后，多瓣卡瓦在圆周方向上整体膨胀后均匀锚定在套管内壁，同时桶状卡瓦存在一定弹性可以减少对套管的伤害，方便后续管柱多次下入作业，相比片弹簧和直弹簧在解封时也更好回缩；在桶状卡瓦与上下锥体对应的切槽中均布安装了4处卡瓦防转键块，可以防止卡瓦的旋转和滑移；在封隔器需要解封时，通过桶状卡瓦与上锥体啮合槽的配合，使上提载荷通过中心管和上锥体传递到卡瓦上即可轻松解封；

18、6、可以使用配套的解封回收工具对封隔器进行解封，回收工具上的捕捉套与棘爪释放组件配合后上提回收，中心管上接头与解封回收工具通过马牙扣连接，在释放棘爪被拉断的情况下还可配合上接头马牙扣强行上提中心管解封，做到解封动作的双重保险。