本发明涉及井下油田完井,具体涉及一种穿越式定位密封总成及其使用方法。
背景技术:
1、在井下油田完井作业中,插入密封工具是比较常用且关键的密封隔离工具,是带密封筒封隔器最基本的密封系统,插入密封与油管柱一起下入井中直至上部的定位刚性台肩“坐落”在封隔器的上部。在该位置上,将一个或多个密封组插入封隔器密封筒的密封面位置上,使封隔器与油管柱之间形成密封。
2、插入密封工具的作用是插入到带密封筒的封隔器中,此时油管为承压状态,可以用来补偿施工作业期间油管产生的任何收缩。但是当工具处于深斜井时,不可能一直有足够的重量使它保持在压缩状态,此时就必须使用密封延伸机构去增加封隔器密封筒的长度,并将定位插入密封总成中加入多个密封单元组件,也可在其两端可额外加入延长管增加整体长度。
3、插入密封可用于带密封筒的永久性封隔器,也可用于带密封筒的可回收封隔器,下入插入密封后可使油管与封隔器之间形成隔离密封。其作用为:在不需将密封总成和封隔器轴向锚定的情况下,与密封总成连接后,可以补偿井内因为各种原因而引起的油管柱的收缩和延伸。
4、现阶段市面上的大多数插入密封仅作坐封考量,很多方面没有进行评测,导致坐封位置出现偏差,没有坐封到正确位置上,导致密封效果达不到预想效果,甚至没有做到隔离的功效。而且在作业过程中可能无法控制下部连接工具,导致操作难度大,作业流程繁琐,在多种突发性因素的影响下,甚至可能导致施工作业无法正常进行。
技术实现思路
1、针对现有背景技术的现状之下,本发明的目的在于提供一种结构简单、使用方便的穿越式定位密封总成及其使用方法。本发明的穿越式定位密封总成提供了回插密封处实现管线穿越或注入的优选方案,相比较常规的定位回插密封,降低生产难度,极大程度上节约成本,提高工作效率。
2、本发明的穿越式定位密封总成中插入密封机构、下接头密封、穿越通道采用隔层分体设计,现阶段多数为一体式设计,此类设计存在各密封段之间的各通道对不正的问题,本发明相比较一体式设计避免了加工多个偏心孔而造成的加工生产成本偏高的问题,并且本发明的穿越式定位密封总成可根据需求增加密封单元数量,理论上可无限加长密封机构的数量,以适用于各种井况。
3、本发明的穿越式定位密封总成中穿越通道部分,也可根据具体情况设计为多条多尺寸通道,可增加多条控制通道以满足井上施工需求。
4、本发明的穿越式定位密封总成包含了穿越通道部分、定位机构部分、插入密封机构部分及导入机构部分,可以同时实现定位、密封、液控、导向等功能性。
5、为实现上述,本发明的技术方案为:一种穿越式定位密封总成,包括定位穿越芯轴、穿越通道部分、插入密封机构、下接头密封和导入机构,所述定位穿越芯轴的外部上方通过螺纹与提升短节相连,定位穿越芯轴的外部下方与插入密封机构通过螺纹紧密连接,通过螺纹将相同的多个插入密封机构依次连接,插入密封机构的下部与下接头密封以螺纹形式连接,导入机构与下接头密封连接。
6、进一步的,所述穿越通道部分包括控制管线和卡套接头,定位穿越芯轴的内部设有用于放置油管的通孔ⅰ和用于放置控制管线的通孔ⅱ,油管和控制管线均贯穿定位穿越芯轴、插入密封机构和下接头密封,控制管线与定位穿越芯轴内部的通孔ⅱ配合形成可穿越的通道,控制管线通过卡套接头固定连接在定位穿越芯轴内部的通孔ⅱ中。
7、进一步的,所述穿越式定位密封总成还包括定位机构,定位机构包括外密封环ⅰ和弹性挡圈ⅱ,外密封环ⅰ和弹性挡圈ⅱ均套接在定位穿越芯轴上,弹性挡圈ⅱ位于两外密封环ⅰ之间,定位穿越芯轴上设有用于下入工具定位的定位台阶。
8、进一步的,所述插入密封机构包括密封芯轴、o型圈ⅰ和密封组件,密封芯轴为空心轴,o型圈ⅰ设置在密封芯轴内部的两端部,密封组件套接在密封芯轴上,密封芯轴的一端设有上螺纹ⅰ,密封芯轴的另一端设有下螺纹ⅰ,第一个密封芯轴的一端通过上螺纹ⅰ与定位穿越芯轴的末端连接,第一个密封芯轴的另一端通过下螺纹ⅰ与下一个密封芯轴的一端连接,最后一个连接的插入密封机构中的密封芯轴通过下螺纹ⅰ与下接头密封以螺纹形式连接。
9、进一步的,所述密封组件包括凹口支撑环、v型密封填料和双公支撑环,将凹口支撑环与v型密封填料套接在密封芯轴上,将双公支撑环也一并套接在密封芯轴上,在双公支撑环的另一侧同样设有v型密封填料和凹口支撑环,双公支撑环的两侧均与v型密封填料接触。
10、进一步的,所述密封组件还包括钢丝,双公支撑环内部设有打入通道,钢丝通过打入通道穿入在双公支撑环内。
11、进一步的,所述下接头密封包括o型环ⅱ和下接头,下接头为空心结构,o型环ⅱ设置在下接头内部,油管和控制管线贯穿下接头,下接头的一端设有上螺纹ⅱ,下接头的另一端设有下螺纹ⅱ,下接头通过上螺纹ⅱ与插入密封机构的密封芯轴连接,下接头通过下螺纹ⅱ与导入机构连接,上螺纹ⅱ与下螺纹ⅱ均设置为金属对金属的气密性螺纹扣。
12、进一步的,所述下接头密封还包括外密封环ⅱ和弹性挡圈ⅲ,外密封环ⅱ和弹性挡圈ⅲ均套接在下接头上,且位于下接头与导入机构连接的一端,弹性挡圈ⅲ的两侧均设有外密封环ⅱ。
13、进一步的,所述导入机构包括引鞋和扶正器,扶正器插入到下接头密封内部,使油管与控制管线保持竖直状态,扶正器的外部套入引鞋,引鞋的上部设有螺纹与下接头密封紧密连接,引鞋的下部设计为斜球面,方便工具顺利导入。
14、基于上述穿越式定位密封总成,本发明还提供一种穿越式定位密封总成的使用方法,所述使用方法具体包括如下过程:
15、a.下入状态:将穿越式定位密封总成下入到带密封筒的封隔器中,通过下部引鞋及扶正器可顺利导入工具中;
16、b.密封状态:通过定位密封芯轴的定位台阶与密封筒封隔器内部上方的定位面刚性接触进行定位,然后使插入密封机构与密封筒密封面配合形成密封,此时油管与封隔器形成密封隔离;
17、c. 如需对下部液控滑套进行控制,则可以利用穿越式定位密封总成内部的穿越通道部分实现;具体通过控制管线进行流体填充,填充饱和后可以对控制管线施加额定大小的压力值,向液控滑套打开端口施加压力使下部所安装的液控滑套呈打开状态;泄掉打开端压力,对液控滑套关闭端口施加压力,使液控滑套呈关闭状态;
18、d. 如有将穿越式定位密封总成收回的需求,可直接通过上提的方式回收,使作业时间大大缩短,增加工作效率。
19、采用本发明技术方案的优点为:
20、1、本发明的穿越式定位密封总成在密封处可以实现管线的穿越或者注入,此处提供两种选择方式,相比较常规插入密封工具降低了成本,操作难度系数降低,为井上施工提供便利;通过穿越通道部分、定位机构部分、插入密封机构部分及导入机构部分,可以同时实现定位、坐封、液控、导向等功能性。
21、2、本发明的穿越式定位密封总成包括穿越通道部分、定位机构部分、插入密封单元部分及导入机构部分。四个部分组合在一起,形成一款具备多种功能,高强度密封性的带穿越式定位密封总成。本发明可以在插入密封后进行定位,还可通过穿越通道插入控制管线或光纤,用来注入co2或其他流体,对下部连接的工具进行液压控制。实现的功能性齐全,使用简单操作方便。
22、3.本发明的穿越式定位密封总成可以根据不同需求设计多条、多尺寸的穿越通道,也可根据实际情况增加多个密封机构,理论上来说可无限增加密封段以适用于各种井况。
1.一种穿越式定位密封总成,包括定位穿越芯轴(1)、穿越通道部分、插入密封机构(4)、下接头密封(5)和导入机构,其特征在于:所述定位穿越芯轴(1)的外部上方通过螺纹与提升短节(11)相连,定位穿越芯轴(1)的外部下方与插入密封机构(4)通过螺纹紧密连接,通过螺纹将相同的多个插入密封机构(4)依次连接,插入密封机构(4)的下部与下接头密封(5)以螺纹形式连接,导入机构与下接头密封(5)连接;所述穿越通道部分包括控制管线(9)和卡套接头(10),定位穿越芯轴(1)的内部设有用于放置油管(8)的通孔ⅰ和用于放置控制管线(9)的通孔ⅱ,油管(8)和控制管线(9)均贯穿定位穿越芯轴(1)、插入密封机构(4)和下接头密封(5),控制管线(9)与定位穿越芯轴(1)内部的通孔ⅱ配合形成可穿越的通道,控制管线(9)通过卡套接头(10)固定连接在定位穿越芯轴(1)内部的通孔ⅱ中。
2.如权利要求1所述的一种穿越式定位密封总成,其特征在于:所述穿越式定位密封总成还包括定位机构,定位机构包括外密封环ⅰ(2)和弹性挡圈ⅱ(3),外密封环ⅰ(2)和弹性挡圈ⅱ(3)均套接在定位穿越芯轴(1)上,弹性挡圈ⅱ(3)位于两外密封环ⅰ(2)之间,定位穿越芯轴(1)上设有用于下入工具定位的定位台阶(011)。
3.如权利要求1或2所述的一种穿越式定位密封总成,其特征在于:所述插入密封机构(4)包括密封芯轴(402)、o型圈ⅰ(403)和密封组件,密封芯轴(402)为空心轴,o型圈ⅰ(403)设置在密封芯轴(402)内部的两端部,密封组件套接在密封芯轴(402)上,密封芯轴(402)的一端设有上螺纹ⅰ(401),密封芯轴(402)的另一端设有下螺纹ⅰ(408),第一个密封芯轴(402)的一端通过上螺纹ⅰ(401)与定位穿越芯轴(1)的末端连接,第一个密封芯轴(402)的另一端通过下螺纹ⅰ(408)与下一个密封芯轴(402)的一端连接,最后一个连接的插入密封机构(4)中的密封芯轴(402)通过下螺纹ⅰ(408)与下接头密封(5)以螺纹形式连接。
4.如权利要求3所述的一种穿越式定位密封总成,其特征在于:所述密封组件包括凹口支撑环(404)、v型密封填料(405)和双公支撑环(406),将凹口支撑环(404)与v型密封填料(405)套接在密封芯轴(402)上,将双公支撑环(406)也一并套接在密封芯轴(402)上,在双公支撑环(406)的另一侧同样设有v型密封填料(405)和凹口支撑环(404),双公支撑环(406)的两侧均与v型密封填料(405)接触。
5.如权利要求4所述的一种穿越式定位密封总成,其特征在于:所述密封组件还包括钢丝(407),双公支撑环(406)内部设有打入通道,钢丝(407)通过打入通道穿入在双公支撑环(406)内。
6.如权利要求3所述的一种穿越式定位密封总成,其特征在于:所述下接头密封(5)包括o型环ⅱ(503)和下接头(502),下接头(502)为空心结构,o型环ⅱ(503)设置在下接头(502)内部,油管(8)和控制管线(9)贯穿下接头(502),下接头(502)的一端设有上螺纹ⅱ(501),下接头(502)的另一端设有下螺纹ⅱ(506),下接头(502)通过上螺纹ⅱ(501)与插入密封机构(4)的密封芯轴(402)连接,下接头(502)通过下螺纹ⅱ(506)与导入机构连接,上螺纹ⅱ(501)与下螺纹ⅱ(506)均设置为金属对金属的气密性螺纹扣。
7.如权利要求6所述的一种穿越式定位密封总成,其特征在于:所述下接头密封(5)还包括外密封环ⅱ(504)和弹性挡圈ⅲ(505),外密封环ⅱ(504)和弹性挡圈ⅲ(505)均套接在下接头(502)上,且位于下接头(502)与导入机构连接的一端,弹性挡圈ⅲ(505)的两侧均设有外密封环ⅱ(504)。
8.如权利要求7所述的一种穿越式定位密封总成,其特征在于:所述导入机构包括引鞋(6)和扶正器(7),扶正器(7)插入到下接头密封内部,使油管(8)与控制管线(9)保持竖直状态,扶正器(7)的外部套入引鞋(6),引鞋(6)的上部设有螺纹与下接头密封(5)紧密连接,引鞋(6)的下部设计为斜球面,方便工具顺利导入。
9.一种穿越式定位密封总成的使用方法,其特征在于:基于权利要求1至8任意一项所述的一种穿越式定位密封总成,所述使用方法具体包括如下过程: