一种负压坐封封隔器的制作方法

1.本发明属于石油开采设备技术领域，特别涉及一种负压坐封封隔器。


背景技术：

2.在水平井中，空心抽油泵上部的封隔装置需固定于井筒中，抽油泵的空心柱塞与其分离并随管柱上下移动，在模拟油井生产时，测试工具通过空心抽油泵的空心柱塞进行测试作业。目前封隔锚定装置常见的坐封及脱开方式主要分为机械和液压两种；机械方式是通过旋转和上提、下放管柱来实现坐封及分离，该技术在大井筒内容易实施，而在直径139.7毫米套管的井中难以实施；液压方式是通过管柱内憋压，继而达到 坐封机构 坐封的同时实现分离， 坐封工具的下入，主要通过小油管或连续油管来实现。
3.具有卡瓦的负压坐封封隔器（如y211型封隔器）在使用时，卡瓦顶端向外偏转而张开，带齿牙的卡瓦抵紧在油井内部预设的套管内壁上，实现锚定效果，由于需要较大的抵紧力将齿牙压入到套管侧壁内，同时卡瓦的抵紧力不仅会使套管变形，而且二者在抵紧过程时的摩擦也会使其顶端处磨损，并且卡瓦顶端向外偏转而张开后，需要后续繁琐地操作以对井口处进行密封，防止异物通过井口掉落到张开的卡瓦与卡瓦架的夹角处，如果不进行密封，在收起卡瓦时，异物会阻碍卡瓦的回位，影响封隔器的回收。
4.因此，发明一种负压坐封封隔器来解决上述问题很有必要。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明提供了一种负压坐封封隔器，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种负压坐封封隔器，包括密封机构，密封机构底部设置有锚定机构，锚定机构底部设置有扶正体机构；锚定机构包括卡瓦架和多个卡瓦，卡瓦通过箍环安装在卡瓦架内部；卡瓦顶部的卡瓦架外侧设置有环形圈，环形圈上设置有推动装置，卡瓦包括外翻座和铰接在其顶部的两个张开板，两个张开板相对的一侧均开设有限位槽，两个限位槽内部设置有同一个弹力板，弹力板底端固定连接有竖移块；卡瓦架外侧设置有多个周向均布的直角杆，直角杆与卡瓦架一一对应，且直角杆固定连接在油井内部预设的套管内壁上。
7.在其中一个实施方式中，推动装置包括转动环，转动环底部固定连接有多个连接块，连接块一侧固定连接有横推弹簧，横推弹簧远离连接块的一端固定连接在环形圈内部，转动环底部固定连接有多个竖向清理杆，连接块底部通过插接的限位装置使横推弹簧处于压缩状态，环形圈内部开设有与连接块数量相同的弧形槽，横推弹簧和连接块均位于弧形槽内部，弧形槽底部贯通开设有贯通槽。
8.在其中一个实施方式中，竖向清理杆底端位于外翻座的水平段顶部，连接块和竖向清理杆均与卡瓦一一对应。
9.在其中一个实施方式中，限位装置包括配重插柱，配重插柱顶端活动插接在连接
块底部孔洞内，配重插柱底端固定连接有支撑弹簧，支撑弹簧位于弧形槽底部的环形圈内部，且连接块与弧形槽底部槽壁接触，配重插柱侧面嵌入有钢珠。
10.在其中一个实施方式中，竖向清理杆底端套接有多个锥块，锥块底部固定连接有连接弹簧，连接弹簧底端固定连接有支撑环，支撑环固定套接在竖向清理杆外侧。
11.在其中一个实施方式中，锥块顶端的直径比底端的直径小，且支撑环的直径比锥块底端的直径小。
12.在其中一个实施方式中，支撑环的侧部固铰接有多个针头，针头表面开设有锯齿。
13.在其中一个实施方式中，配重插柱顶端为圆锥顶，圆锥顶的最大直径处止脱地插接有配重定位杆，配重定位杆的顶端比底端更靠近配重插柱的中心线，配重定位杆滑动地插设于圆锥顶中。
14.在其中一个实施方式中，竖向清理杆上设置有导向块，导向块滑动地设置于贯通槽的侧壁上，以使得竖向清理杆保持竖直，环形圈的弧形槽的底面上开设有凹槽，支撑弹簧安装于凹槽内，凹槽还用于收容向下移动后的配重插柱，配重定位杆的底端形成有摩擦底端。
15.在其中一个实施方式中，连接块远离竖向清理杆的一侧凸设有挡设板，用于挡设横推弹簧，挡设板的底面为倾斜面，倾斜面的高度位置沿背离竖向清理杆的一侧逐渐降低，圆锥顶的尖端设置有滑动珠，脱离连接块底部后的圆锥顶上的滑动珠能够相对挡设板的底面滑动，倾斜面与支撑弹簧相互配合能够使挡设板带动连接块反向移动，引导配重插柱重新插入连接块底部孔洞内，以恢复对连接块的锁定。
16.本发明的技术效果和优点：1、本发明通过将卡瓦设计成可分离状，弹力板张开，推动两个张开板顶端相互分离，弹力板可挂在直角杆上，无需再使张开板顶端压紧在套管内壁上，从而降低套管的变形，并能降低卡瓦的磨损，并且通过推动装置和限位装置的配合作用，可对外翻座处的异物进行清理，从而防止卡瓦与套管摩擦，提高回收时的效率；2、本发明通过竖向清理杆外侧的锥块的作用，竖向清理杆推动异物时，异物可对锥块起到下压作用，使连接弹簧压缩，从而使锥块在异物表面有剐蹭作用，提高异物表面的碎屑掉落的几率，同时锥块的反作用力对异物有上推的作用力，可在竖向清理杆水平推动异物时，对异物有向上翻转的力，从而降低异物与外翻座之间的摩擦力，增加异物推动掉落的几率；3、本发明通过针头扎在异物上时，可使异物表面戳出孔状，由于锯齿的存在，异物表面相邻两个孔状间的部分能够被锯齿摩擦而掉落，锯齿摩擦时不仅使异物表面磨损掉落，同时由于异物表面被针头戳出一个个孔状，锯齿在异物表面摩擦时，碎屑掉落的体积更大，摩擦掉落的几率也变大，从而能够降低异物的重量，提高推动异物掉落的几率。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
18.图1是本发明的整体结构示意图；图2是本发明中图1的a部放大图；图3是本发明中卡瓦的立体示意图；图4是本发明中卡瓦张开时的示意图；图5是本发明中张开板的剖视图；图6是本发明中环形圈沿转动环底面剖切后的示意图（纵切一半转动环）；图7是本发明中环形圈的立体示意图；图8是本发明中限位装置的结构示意图；图9是本发明中针头的俯视图。
19.图中：密封机构1、锚定机构2、卡瓦架21、卡瓦22、外翻座221、张开板222、扶正体机构3、环形圈4、推动装置5、转动环51、连接块52、横推弹簧53、竖向清理杆54、限位装置6、配重插柱61、支撑弹簧62、钢珠63、限位槽7、弹力板8、竖移块9、直角杆10、锥块11、连接弹簧12、支撑环13、针头14、锯齿15、配重定位杆、弧形槽17、贯通槽18。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例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；在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
21.本发明提供了如图1
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9所示的一种负压坐封封隔器，包括密封机构1，所述密封机构1底部设置有锚定机构2，所述锚定机构2底部设置有扶正体机构3，密封机构1和扶正体机构3的主要结构均为现有技术，内部具体结构在本技术中不再详细赘述；所述锚定机构2包括卡瓦架21和多个卡瓦22，所述卡瓦22通过箍环安装在卡瓦架21内部；卡瓦22顶部的所述卡瓦架21外侧设置有环形圈4，环形圈4上设置有推动装置5，所述卡瓦22包括外翻座221和铰接在其顶部的两个张开板222，两个所述张开板222相对的一侧均开设有限位槽7，两个限位槽7内部设置有同一个弹力板8，弹力板8底端固定连接有竖移块9；所述卡瓦架21外侧设置有多个周向均布的直角杆10，直角杆10与卡瓦架21一一对应，且直角杆10固定连接在油井内部预设的套管内壁上。
22.在进行使用时，可以在套管内壁设置直角杆10，并将套管安放在油井内，当需要下放封隔器时，将密封机构1下放，待锚定机构2下放到设计深度后，通过使扶正体机构3与套管内壁接触，提供摩擦力，随后操作密封机构1继续下移，使锚定机构2张开，锚定机构2可起到较大的摩擦力，从而能够施加更大的力使密封机构1上的胶筒受压膨胀而起到密封作用，上述工作过程均为现有技术，为本领域技术人员公知的封隔器，跟本发明的相同点仅在本文中粗略提及，并未详细介绍；具体的不同点详细介绍如下：
由于本发明采用将直角杆10预先设置在套管内壁上，设计卡瓦22时可采用较短的卡瓦22，当锚定机构2张开时，即卡瓦22顶端向外偏转后，弹力板8张开，推动两个张开板222顶端相互分离，弹力板8可挂在直角杆10上，无需再使张开板222顶端压紧在套管内壁上，从而降低套管的变形，并能降低卡瓦22的磨损；同时在使用时无需通过较为繁琐的工艺封锁井口，如果出现异物掉落到井内后，将密封机构1上拉时，胶筒解除膨胀，异物不再受到胶筒的阻挡而掉落到外翻座221处，随后向下推动密封机构1，弹力板8受到直角杆10的阻挡，整体不再下移，限位装置6因惯性下移被解除对推动装置5的锁定，将残留在外翻座221处的异物推动而掉落，从而能够将卡瓦22重新收回到卡瓦架21内，拉动锚定机构2上移时，卡瓦22不再与套管内壁摩擦，从而能够更方便地将封隔器拉出，提高了取出时的效率。
23.参照说明书附图1、图5和图6，所述推动装置5包括转动环51，转动环51底部固定连接有多个连接块52，连接块52一侧固定连接有横推弹簧53，横推弹簧53远离连接块52的一端固定连接在环形圈4内部，转动环51底部固定连接有多个竖向清理杆54，所述竖向清理杆54底端位于外翻座221的水平段顶部，连接块52和竖向清理杆54均与卡瓦22一一对应，所述连接块52底部通过插接的限位装置6使横推弹簧53处于压缩状态，所述环形圈4活动地设置于转动环51的底部，环形圈4内部开设有与连接块52数量相同的弧形槽17，横推弹簧53和连接块52均位于弧形槽17内部，所述弧形槽17底部贯通开设有贯通槽18。
24.在对密封机构1施加向下的推力时，弹力板8受到直角杆10的阻挡，限位装置6因受向下的惯性力而继续移动因而解除对连接块52的锁定，处于压缩状态的横推弹簧53推动连接块52移动，连接块52带动转动环51转动，转动环51带动其底部的竖向清理杆54移动，由于竖向清理杆54底端位于外翻座221的水平段顶部，因此在竖向清理杆54水平圆周转动时，可将外翻座221顶部的异物推动掉落，直至竖向清理杆54到达贯通槽18另一端；并且由于多个横推弹簧53的复原力同时作用，叠加的推动力更大，从而实现更好的清理效果。
25.参照说明书附图6和图8，所述限位装置6包括配重插柱61，所述配重插柱61顶端活动插接在连接块52底部孔洞内，配重插柱61底端固定连接有支撑弹簧62，支撑弹簧62位于弧形槽17底部的环形圈4内部，且连接块52与弧形槽17底部槽壁接触，配重插柱61侧面嵌入有钢珠63。配重插柱61可以压缩支撑弹簧62并进入环形圈4内。
26.在限位装置6受到向下的惯性力继续移动时，配重插柱61将支撑弹簧62挤压变形，由于钢珠63的设置，配重插柱61下移时与连接块52的摩擦力较小，因此配重插柱61可顺利地从连接块52底部脱离，从而释放连接块52，横推弹簧53可横向推动连接块52移动，最终带动竖向清理杆54执行清理动作。
27.参照说明书附图2，所述竖向清理杆54底端套接有多个锥块11，锥块11底部固定连接有连接弹簧12，连接弹簧12底端固定连接有支撑环13，支撑环13固定套接在竖向清理杆54外侧，所述锥块11顶端的直径比底端的直径小，且支撑环13的直径比锥块11底端的直径小。
28.当竖向清理杆54水平转动对外翻座221顶部的异物进行清理时，由于竖向清理杆54外侧的锥块11的存在，竖向清理杆54推动异物时，异物可利用锥块11的斜表面对锥块11起到下压作用，使连接弹簧12压缩，从而使锥块11在异物表面有剐蹭作用，提高异物表面的碎屑掉落的几率，同时锥块11的反作用力对异物有上推的作用力，可在竖向清理杆54水平推动异物时，对异物有向上翻转的力，从而降低异物与外翻座221之间的摩擦力，增加异物
推动掉落的几率。
29.参照说明书附图2和图9，所述支撑环13的侧部固铰接有多个针头14，针头14表面开设有锯齿15。
30.当针头14抵在异物上时，如果异物是石块类的物质，针头14扎在异物上时，可使异物表面戳出孔状，由于锯齿15的存在，异物表面相邻两个孔状间的部分能够被锯齿15摩擦而掉落，锯齿15摩擦时不仅使异物表面磨损掉落，同时由于异物表面被针头14戳出一个个孔状，锯齿15在异物表面摩擦时，碎屑掉落的体积更大，摩擦掉落的几率也变大，从而能够降低异物的重量，提高推动异物掉落的几率。
31.参照说明书附图8，所述配重插柱61顶端为圆锥顶，圆锥顶的最大直径处止脱地插接有配重定位杆16，配重定位杆16的顶端比底端更靠近配重插柱61的中心线；配重定位杆16滑动地插设于圆锥顶中。
32.当配重插柱61从连接块52底端下降脱离后，横推弹簧53推动连接块52横向移动，使得整个转动环51带动连接块52越过配重插柱61后，支撑弹簧62被压缩以使得配重插柱61进入弧形槽17内，当配重插柱61与连接块52侧面接触时，能够对连接块52起到推动作用，竖向清理杆54的清理强度更大。
33.例如，竖向清理杆54上设置有导向块，导向块滑动地设置于贯通槽18的侧壁上，以使得竖向清理杆54保持竖直而不偏斜。环形圈4的弧形槽17的底面上开设有凹槽，支撑弹簧62安装于凹槽内，凹槽还用于收容向下移动后的配重插柱61，以避免阻碍连接块62的横向移动。配重定位杆16的底端形成有摩擦底端。在配重插柱61脱出连接块52后，配重定位杆16底端斜向下伸出配重插柱61并用摩擦底端接触环形圈4，以利用摩擦力来进行定位。而复位时，支撑弹簧62向上将配重插柱61推入连接块52底部孔洞内的时候，配重定位杆16能够被挤压而收缩进入圆锥顶中。
34.例如，连接块52远离竖向清理杆54的一侧凸设有挡设板，用于挡设横推弹簧53。挡设板的底面为倾斜面，倾斜面的高度位置沿背离竖向清理杆54的一侧逐渐降低。圆锥顶的尖端设置有滑动珠，使得脱离连接块52底部的圆锥顶上的滑动珠能够相对挡设板的底面滑动，避免其对横推弹簧53造成影响，同时也便于后续配重插柱61的回位，即在横推弹簧53释放弹力后其没有继续的冲力后，倾斜面则与支撑弹簧62相互配合以使挡设板带动连接块52反向移动，使得配重插柱61恢复进入连接块52底部孔洞内，以恢复对连接块52的锁定。
35.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。