油套环空密封工具及井内油套环空密封结构

专利摘要:
本实用新型涉及一种油套环空密封工具及井内油套环空密封结构，油套环空密封工具包括：管状主体，管状主体外周设有上下纤维台阶，在管状主体上对应套装有胶筒和皮碗，皮碗的碗体具有密封外周面，用于挤压贴合在油井内在套管内壁面上，以在井内油套环空出现溢流时，皮碗张开并上移顶推所述胶筒变形，以密封油套环空。使用时，管状主体的下端与油管连接，上端与油管短节连接，将密封工具下放入套管内，正常更换井口。当井下压力升高时，迫使皮碗张开，贴在套管内壁上，同时，皮碗上移以向上顶推胶筒变形，胶筒紧贴在套管的内壁上，起到相应密封作用，有效避免从油套环空处形成井喷危险，降低安全风险。
公开号:CN214330586U
申请号:CN202022467504.8U
申请日:2020-10-30
公开日:2021-10-01
发明作者:杨丽；汪霖；宋延林；杨伟；江子凤；孙香梅
申请人:Sinopec Oilfield Service Corp；Sinopec North China Petroleum Engineering Corp；
IPC主号:E21B33-128

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于井内油套环空密封领域，具体涉及一种油套环空密封工具及井内油套环空密封结构。
[n0002] 油田在开发中期，许多前期的自喷井要转为机抽井，许多机抽井因为开采时间长，需要进行措施改造，此时在进行井下作业过程中井口要由机抽井口更换为压裂和酸化井口，或者是由酸化压裂井口更换为机抽井口，在更换井口过程中，井口大四通、防喷器需要拆掉，一般而言，更换井口这个过程至少需要四个小时甚至更长。
[n0003] 目前在更换井口采取的井控措施：根据更换井口前压井情况判断井筒的稳定时间，预计更换井口时间在稳定时间内时，在井口敞开的情况下更换井口。如果稳定时间不足时，暂不更换井口。
[n0004] 但是，一旦在更换井口时出现异常情况，如更换井口时间大于预定时间，或井筒稳定时间小于预定的稳定时间，此时井口会出现溢流，目前通常采用如下方式实现井控：一是抢装油管挂和旋塞阀进行控制，但如果溢流大，对扣极有可能对不上，抢装失败。二是抢装法兰钢圈和上法兰，法兰螺丝无法对中，抢装失败，一旦失控，后果不堪设想。因此，针对针对更换井口过程中存在的井喷失控问题，有必要设计一种简单、方便、安全快捷的油套环空密封器，实现在更换井口过程中对油套环空的密封，降低井喷风险。
[n0005] 本实用新型的目的在于提供一种油套环空密封工具，以解决现有技术中更换井口时一旦在油套环空内出现井喷溢流容易产生安全风险的技术问题；同时，本实用新型还提供一种使用上述油套环空密封工具的井内油套环空密封结构。
[n0006] 为实现上述目的，本实用新型所提供的油套环空密封工具的技术方案是：油套环空密封工具，包括：
[n0007] 管状主体，上端用于螺纹连接油管短节，下端用于螺纹连接油管；
[n0008] 上限位台阶和下限位台阶，沿上下方向间隔布置于所述管状主体外周面上；
[n0009] 胶筒，套装在所述管状主体上，上侧由上限位台阶挡止限位；
[n0010] 皮碗，开口朝下地套装在所述管状主体上，所述皮碗具有碗底和碗体，碗底的下侧面与所述下限位台阶挡止配合，碗底上侧面与所述胶筒顶压配合；
[n0011] 所述碗体具有密封外周面，用于挤压贴合在油井内在套管内壁面上，以在井内油套环空出现溢流时，皮碗张开并上移顶推所述胶筒变形，以密封油套环空。
[n0012] 有益效果是：本实用新型所提供的油套环空密封工具在使用时，将工具下端与油管连接，上端与油管短节连接，将密封工具下放入套管内，正常更换井口。当井下压力升高时，迫使皮碗张开，贴在套管内壁上，同时，皮碗上移以向上顶推胶筒变形，胶筒紧贴在套管的内壁上，起到相应密封作用，有效避免从油套环空处形成井喷危险，降低安全风险。
[n0013] 作为进一步地改进，所述碗体的内周面为由上向下逐渐变大的锥形结构，所述管状主体具有环形外凸段，环形外凸段的上端形成所述的下限位台阶，环形外凸段上部的外周面为外锥面，该外锥面与所述碗体的内周面吻合适配，环形外凸段的下部的外周面与所述碗体的内周面间隙配合。
[n0014] 有益效果是：环形外凸段上部的外锥形面与碗体内周面吻合适配，以形成对碗体支撑，提高强度。
[n0015] 作为进一步地改进，所述环形外凸段的下部的外周面为外圆柱面。
[n0016] 有益效果是：外圆柱面方便加工成型。
[n0017] 作为进一步地改进，所述管状主体包括螺纹连接的上接头和下筒体，上接头的下端面形成所述上限位台阶，所述下限位台阶设置在所述下筒体上，所述胶筒和皮碗均套装在所述下筒体上。
[n0018] 有益效果是：管状主体包括上接头和下筒体，可有效降低成本，方便加工制作。
[n0019] 作为进一步地改进，所述管状主体具有设定内径，该设定内径与对应连接的所述油管的内径一致。
[n0020] 有益效果是：管状主体的内径与油管内径一致，在出现井口高压时，方便借助现有的泄压工具进行泄压操作。
[n0021] 本实用新型所提供的井内油套环空密封结构的技术方案是：井内油套环空密封结构，包括：
[n0022] 套管，用于下入井筒内；
[n0023] 油管，下入所述套管内，油管和套管之间形成油套环空；
[n0024] 其特征在于，还包括油套环空密封工具油套环空密封工具包括：
[n0025] 管状主体，上端螺纹连接有油管短节，下端与所述油管上端螺纹连接；
[n0026] 上限位台阶和下限位台阶，沿上下方向间隔布置于所述管状主体外周面上；
[n0027] 胶筒，套装在所述管状主体上，上侧由上限位台阶挡止限位；
[n0028] 皮碗，开口朝下地套装在所述管状主体上，所述皮碗具有碗底和碗体，碗底的下侧面与所述下限位台阶挡止配合，碗底上侧面与所述胶筒顶压配合；
[n0029] 所述碗体具有密封外周面，挤压贴合在所述套管的内壁面上，在所述油套环空出现溢流时，皮碗张开并上移顶推所述胶筒变形，以密封油套环空。
[n0030] 有益效果是：本实用新型所提供的井内油套环空密封结构中，油套环空密封工具下端与油管连接，上端与油管短节连接，将密封工具下放入套管内，正常更换井口。当井下压力升高时，迫使皮碗张开，贴在套管内壁上，同时，皮碗上移以向上顶推胶筒变形，胶筒紧贴在套管的内壁上，起到相应密封作用，有效避免从油套环空处形成井喷危险，降低安全风险。
[n0031] 作为进一步地改进，所述碗体的内周面为由上向下逐渐变大的锥形结构，所述管状主体具有环形外凸段，环形外凸段的上端形成所述的下限位台阶，环形外凸段上部的外周面为外锥面，该外锥面与所述碗体的内周面吻合适配，环形外凸段的下部的外周面与所述碗体的内周面间隙配合。
[n0032] 有益效果是：环形外凸段上部的外锥形面与碗体内周面吻合适配，以形成对碗体支撑，提高强度。
[n0033] 作为进一步地改进，所述环形外凸段的下部的外周面为外圆柱面。
[n0034] 有益效果是：外圆柱面方便加工成型。
[n0035] 作为进一步地改进，所述管状主体包括螺纹连接的上接头和下筒体，上接头的下端面形成所述上限位台阶，所述下限位台阶设置在所述下筒体上，所述胶筒和皮碗均套装在所述下筒体上。
[n0036] 有益效果是：管状主体包括上接头和下筒体，可有效降低成本，方便加工制作。
[n0037] 作为进一步地改进，所述管状主体具有设定内径，该设定内径与对应连接的所述油管的内径一致。
[n0038] 有益效果是：管状主体的内径与油管内径一致，在出现井口高压时，方便借助现有的泄压工具进行泄压操作。
[n0039] 图1为本实用新型所提供的油套环空密封工具的结构示意图；
[n0040] 图2为本实用新型所提供的井内油套环空密封结构的结构示意图。
[n0041] 附图标记说明：
[n0042] 图1中：1-上接头，11-上限位台阶，2-胶筒，3-隔环，4-皮碗，41-碗底，42-碗体，43-间隙，5-下筒体，51-下限位台阶，6-环形外凸段，61-外锥面，62-外圆柱面。
[n0043] 图2中：71-油管短节，72-油管，8-套管。
[n0044] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[n0045] 因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[n0046] 需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法。
[n0047] 在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[n0048] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[n0049] 以下结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
[n0050] 本实用新型所提供的油套环空密封工具的具体实施例1：
[n0051] 如图1所示，该实施例中的油套环空密封工具整体上包括管状主体，管状主体上限位套装有胶筒2和皮碗4，在将工具下入井套内时，皮碗4的外周面要挤压贴合在井套的内壁面上，这样一来，在井下压力升高而向上溢流时，会驱使皮碗4张开并向上移动，皮碗4会顶推胶筒2变形，进而封堵油套环空，避免出现油套环空井喷的危险事故。
[n0052] 具体来讲，管状主体包括上接头1和下筒体5，两者螺纹连接以固定装配在一起。下筒体5上端插入上接头1的内孔中，使得上接头1的下端面形成上限位台阶11。在下筒体5外周面上设有环形外凸段6，环形外凸段6的上端形成下限位台阶51，此处的上限位台阶11和下限位台阶51沿上下方向依次间隔布置，并且，两者间隔设定距离布置，以形成安装段。
[n0053] 在安装段上对应套装有胶筒2、隔环3和皮碗4，此处的胶筒2沿上下方向布置有两个，胶筒2与胶筒2之间设置，上方的胶筒2由上限位台阶11挡止限位，皮碗4的开口朝下，皮碗4包括碗底41和碗体42，碗底41的下侧面与下限位台阶51挡止配合，碗底41的上侧面则与下方的胶筒2顶压配合，这样一来，即可利用两限位台阶将胶筒2和皮碗4有效固定安装在下筒体5上，此处的隔环3可作为调整件，用于迫使两胶筒2和皮碗4预紧装配在下筒体5上。胶筒2的外径通常略小于套管内径，方便下放密封工具。为提高密封效果，胶筒2和皮碗4均采用氢化丁晴橡胶，耐油耐压，抗硫化氢。
[n0054] 对于皮碗来讲，其碗体42具有密封外周面，用于挤压贴合在油井内在套管内壁面上，以在井内油套环空出现溢流时，皮碗4张开并上移顶推胶筒2变形，进而密封油套环空。
[n0055] 实际上，碗体42的外周面整体上呈由上向下逐渐变大的锥形结构，以方便密封工具在套管内移动。碗体42的内周面为由上向下逐渐变大的锥形结构，相对应的，环形外凸段6基本为碗体内，环形外凸段6的上部的外周面为外锥面61，该外锥面61与碗体42的内周面吻合适配，另外，环形外凸段6下部的外周面为外圆柱面62，外圆柱面62与碗体42的内周面间隙配合以形成间隙43，方便下方上升的流体挤压皮碗4上行。
[n0056] 在使用时，如图2所示，将下筒体与下方油管螺纹连接，上接头与油管短节螺纹连接，上接头和下筒体的内腔所形成管状主体的内腔与油管内径一致，下入时，可预先在套管的内壁面上涂抹适量润滑脂，再将密封工具下入套管内即可。
[n0057] 在更换井口时，将密封工具下端与油管72连接，上端与油管短节71连接，将密封工具下放入套管8内，正常更换井口。当井下压力升高时，由下向上地作用在碗体内周面，迫使皮碗4张开，贴在套管8的内壁上，同时，皮碗4上移以向上顶推胶筒2变形，胶筒2紧贴在套管8的内壁上，起到相应密封作用。此时，暂停更换井口，进行井下泄压操作，泄压完成后，再继续更换井口，然后上提油管短节71，将密封工具从油管72上拆卸下来，再将油管下放入套管内，完成井口更换操作。
[n0058] 本实施例所提供的密封工具在使用时，有效解决了井下压力升高时密封油套环空的问题，采用胶筒和皮碗相组合的方式，密封压力可达到25兆帕，而且，胶筒和皮碗均限位安装在油管主体外，方便下放和取出。而上接头和下筒体的内径与油管内径一致，便于后续进行井下泄压操作。使用本实施例所提供的密封工具可实现事前预防，安全可靠，不存在井口溢流失控的情形，确保了更换井口过程中的井控安全，值得推广应用。
[n0059] 本实用新型所提供的油套环空密封工具的具体实施例2：
[n0060] 其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，管状主体包括上接头和下筒体，方便加工形成上下限位台阶，也方便套装胶筒和皮碗。在本实施例中，管状主体采用整体式管体结构，先将相应螺母套装在管状主体外，焊接固定以形成下限位台阶，然后在管状主体上套装皮碗和胶筒，然后再套装上螺母，焊接固定以形成上限位台阶。
[n0061] 本实用新型所提供的油套环空密封工具的具体实施例3：
[n0062] 其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，环形外凸段上部的外周面为外锥面，与碗体的内周面吻合适配，可形成对皮碗上部的有效支撑。在本实施例中，环形外凸段的外周面整体为圆柱面，该圆柱面与碗体的内周面形成间隙配合。
[n0063] 本实用新型所提供的油套环空密封工具的具体实施例4：
[n0064] 其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，环形外凸段在上下方向上形成较长的延伸段，与碗体轴向尺寸基本对应。在本实施例中，可在下筒体外周面上设置环形凸缘，环形凸缘的轴向长度较短，仅用于形成下限位台阶。
[n0065] 本实用新型所提供的油套环空密封工具的具体实施例5：
[n0066] 其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，在下筒体上套装两个胶筒，中间布置隔环。在本实施例中，根据实际需要可设置一个较厚尺寸的胶筒，或者配置三个以上的胶筒。如果多个胶筒的话，可以根据实际需要配置隔环进行预紧调整，也可省去隔环。
[n0067] 本实用新型所提供的油套环空密封工具的具体实施例6：
[n0068] 其与实施例1的区别主要在于：实施例1中，管状主体的内径与待连接的油管内径一致。在本实施例中，上接头的内径大于下筒体的内径，不影响后续进行泄压操作即可。
[n0069] 本实用新型所提供的井内油套环空密封结构的实施例：
[n0070] 如图2所示，该实施例中的井内油套环空密封结构包括套管8和油管72，套管8用于下入井筒内，油管72下入套管8内以形成油套环空，在油管72上串接油套环空密封工具，并在油套环空密封工具上方串接油管短节71，利用油套环空密封工具实现对油套环空的密封，此处的油套环空密封工具的结构采用图1所示的密封工具，在此不再具体赘述。
[n0071] 实际上，在其他实施例中，井内油套环空密封结构所使用的油套环空密封工具也可采用上述油套环空密封实施例2至6中任一实施例中的密封工具，在此也不再赘述。
[n0072] 最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动的修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (8)
[0001] 1.油套环空密封工具，其特征在于，包括：
管状主体，上端用于螺纹连接油管短节，下端用于螺纹连接油管；
上限位台阶（11）和下限位台阶（51），沿上下方向间隔布置于所述管状主体外周面上；
胶筒（2），套装在所述管状主体上，上侧由上限位台阶（11）挡止限位；
皮碗（4），开口朝下地套装在所述管状主体上，所述皮碗具有碗底（41）和碗体（42），碗底（41）的下侧面与所述下限位台阶（51）挡止配合，碗底上侧面与所述胶筒（2）顶压配合；
所述碗体（42）具有密封外周面，用于挤压贴合在油井内在套管内壁面上，以在井内油套环空出现溢流时，皮碗张开并上移顶推所述胶筒变形，以密封油套环空；
所述碗体（42）的内周面为由上向下逐渐变大的锥形结构，所述管状主体具有环形外凸段（6），环形外凸段（6）的上端形成所述的下限位台阶（51），环形外凸段上部的外周面为外锥面（61），该外锥面与所述碗体的内周面吻合适配，环形外凸段的下部的外周面与所述碗体的内周面间隙配合。
[0002] 2.根据权利要求1所述的油套环空密封工具，其特征在于，所述环形外凸段（6）的下部的外周面为外圆柱面（62）。
[0003] 3.根据权利要求1或2所述的油套环空密封工具，其特征在于，所述管状主体包括螺纹连接的上接头（1）和下筒体（5），上接头（1）的下端面形成所述上限位台阶（11），所述下限位台阶（51）设置在所述下筒体（5）上，所述胶筒（2）和皮碗（4）均套装在所述下筒体（5）上。
[0004] 4.根据权利要求1或2所述的油套环空密封工具，其特征在于，所述管状主体具有设定内径，该设定内径与对应连接的所述油管的内径一致。
[0005] 5.井内油套环空密封结构，包括：
套管，用于下入井筒内；
油管，下入所述套管内，油管和套管之间形成油套环空；
其特征在于，还包括油套环空密封工具油套环空密封工具包括：
管状主体，上端螺纹连接有油管短节，下端与所述油管上端螺纹连接；
上限位台阶（11）和下限位台阶（51），沿上下方向间隔布置于所述管状主体外周面上；
胶筒（2），套装在所述管状主体上，上侧由上限位台阶（11）挡止限位；
皮碗（4），开口朝下地套装在所述管状主体上，所述皮碗（4）具有碗底（41）和碗体（42），碗底（41）的下侧面与所述下限位台阶（51）挡止配合，碗底上侧面与所述胶筒（2）顶压配合；
所述碗体（42）具有密封外周面，用于挤压贴合在油井内在套管内壁面上，以在井内油套环空出现溢流时，皮碗张开并上移顶推所述胶筒变形，以密封油套环空；所述碗体（42）的内周面为由上向下逐渐变大的锥形结构，所述管状主体具有环形外凸段（6），环形外凸段（6）的上端形成所述的下限位台阶（51），环形外凸段上部的外周面为外锥面（61），该外锥面与所述碗体的内周面吻合适配，环形外凸段的下部的外周面与所述碗体的内周面间隙配合。
[0006] 6.根据权利要求5所述的井内油套环空密封结构，其特征在于，所述环形外凸段（6）的下部的外周面为外圆柱面（62）。
[0007] 7.根据权利要求5或6所述的井内油套环空密封结构，其特征在于，所述管状主体包括螺纹连接的上接头（1）和下筒体（5），上接头（1）的下端面形成所述上限位台阶（11），所述下限位台阶（51）设置在所述下筒体（5）上，所述胶筒（2）和皮碗（4）均套装在所述下筒体（5）上。
[0008] 8.根据权利要求5或6所述的井内油套环空密封结构，其特征在于，所述管状主体具有设定内径，该设定内径与所述油管的内径一致。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202022467504.8U|CN214330586U|2020-10-30|2020-10-30|油套环空密封工具及井内油套环空密封结构|CN202022467504.8U| CN214330586U|2020-10-30|2020-10-30|油套环空密封工具及井内油套环空密封结构|