一种电动验窜找漏装置的制作方法

1.本发明涉及油田生产设备领域，具体的是一种电动验窜找漏装置。


背景技术：

2.在油田作业中，由于某些需求要使用封隔套管(如找漏、测试、堵水等)，常常需要下入封隔器。封隔器在各油田是被经常使用的一种常规井下封堵工具。封隔器的应用包括但不限于以下一些方面：
3.1、在钻井作业中，作为永久型或可回收桥塞、作业封隔器或永久型水泥承留器。
4.2、在测试作业中，将测试层段与钻井液及其它层段隔开。
5.3、在生产作业中分层开采，如利用封隔器封下采上。
6.4、在修井作业中，用封隔器封堵套损部位。
7.现有的封隔器的座封解封方式：提放管柱、转动管柱、自封、液压、下工具和热力六种方式。传统下入方式是用钻杆或油管或油杆连接方式下井，也可以与钢丝连接后用绞车下井。


技术实现要素：

8.为了提高封隔作业效率，本发明提供了一种电动验窜找漏装置，该电动验窜找漏装置采用电缆下入，利用绞车可实现快速下入功能，可以多次利用电能迅速完成座封或解封，缩短作业周期、使用方便、座封解封可靠，作业效率高。
9.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电动验窜找漏装置，包括内外套设的电动坐封解封机构和外壳体，所述电动坐封解封机构含有从上向下依次设置的电机、减速器、联轴器、滚珠丝杠和中心管，中心管外套设有封隔组件，所述封隔组件含有上下设置的胶筒和卡瓦座，所述封隔组件位于所述外壳体的下方，卡瓦座上设置有卡瓦，电机能够驱动中心管沿竖直方向移动并使所述封隔组件处于座封状态或解封状态。
10.所述外壳体含有上下连接的防转套和开关套，所述滚珠丝杠含有内外套设的丝杠杆和丝杠螺母，丝杠螺母套设于防转套内，防转套能够防止丝杠螺母转动，丝杠螺母通过开关基体与中心管连接，开关基体为上端封闭下端开放的管状结构，开关基体位于开关套内。
11.开关套的上端固定套设于防转套的下端外，丝杠螺母与开关套之间形成上环形空腔，开关基体的上部外设有上凸环，开关基体与开关套之间形成下环形空腔，中心管的上端位于开关基体和开关套之间。
12.开关基体的中部设有内通孔，开关基体与开关套之间套设有开关阀盖，开关阀盖为管状结构，开关阀盖位于下环形空腔内，开关阀盖与开关基体间隙配合或过渡配合，开关阀盖与开关套间隙配合或过渡配合，中心管的外径大于开关阀盖的内径，上凸环的外径大于开关阀盖的内径，开关套的中部设有外通孔。
13.开关阀盖与开关基体之间设有第一密封圈，沿开关套的轴线方向，开关阀盖的长度小于中心管与上凸环之间的距离，开关阀盖的长度小于或等于内通孔的上端与上凸环之
间的距离，开关阀盖的长度大于或等于内通孔的上端与中心管之间的距离。
14.开关基体从下极限位置向上移动的过程中，当中心管与开关阀盖接触时，中心管能够推动开关阀盖向上移动，开关阀盖封堵内通孔，开关阀盖阻止外通孔与内通孔连通；当开关基体位于上极限位置时，开关阀盖的下端高于外通孔的上端，内通孔的下端高于开关阀盖的下端，上凸环与开关阀盖之间存在上间距。
15.开关基体从上极限位置向下移动的过程中，当内通孔的下端低于开关阀盖的下端时，外通孔与内通孔通过下环形空腔连通；当上凸环与开关阀盖接触时，开关基体能够推动开关阀盖向下移动，开关基体能够封堵外通孔；当开关基体位于下极限位置时，开关阀盖位于外通孔的下方，开关阀盖与中心管之间存在下间距。
16.开关阀盖的外表面设有外环形凹槽，外环形凹槽内套设有开口环，开口环的外表面的上下两端均设有倒角，开关套的内表面含有上下设置的上内环形凹槽和下内环形凹槽，上内环形凹槽位于外通孔的上方，下内环形凹槽位于外通孔的下方，当开关基体位于上极限位置时，外环形凹槽的位置与上内环形凹槽的相对应，开口环径向扩张，开口环卡接于外环形凹槽和上内环形凹槽之间；开关基体从上极限位置向下移动的过程中，开关阀盖和开口环能够克服下内环形凹槽的阻挡并越过下内环形凹槽。
17.中心管与所述封隔组件之间套设有中间套管，所述中间套管含有上下连接的滑环接头和衬管，滑环接头的上端套设于开关套的下端和中心管之间，滑环接头的内径小于开关阀盖的外径，开关套的内表面的下端设有扩径段，开关套连接有滑环挡圈，开关套的内表面的下端形成底部内环形凹槽，滑环接头的上端设有外凸缘，外凸缘位于底部内环形凹槽内，沿中心管的轴线方向，外凸缘的长度小于底部内环形凹槽的长度，开关阀盖能够推动滑环接头和衬管向下移动。
18.滑环接头和衬管通过双向连接体连接固定，所述封隔组件还含有胶筒上接头、胶筒下接头和锥体，胶筒上接头、胶筒、胶筒下接头、锥体、卡瓦和卡瓦座从上向下依次连接，锥体与中心管之间形成底部环形空腔，衬管的下端位于底部环形空腔内，中心管的下端与卡瓦座连接固定，胶筒上接与双向连接体卡接，胶筒下接头与锥体卡接。
19.本发明的有益效果是：
20.1、可以实现座封解封
21.可以实现用电缆控制进行座封以及解封，通过地面控制终端监测以及控制井下终端装置的座封和解封。
22.2、起下速度快，施工时间短，施工成本低
23.常规封隔器施工是利用作业机车作为动力，将封隔器连接至油管或钻杆下面后送至座封位置，此种下入方式存在施工时间长、工人数量多、劳动强度大、相关物料占地面积大等诸多缺点。从而导致高额的施工成本。
24.本发明所述电动验窜找漏装置使用电缆作业装置下入，施工时间短(起下电缆的速度是起下油管的速度所无法比拟的)、工人数量少(仅需一个操控人员)、劳动强度低(操控手在车内终端前操控，无需连接或拆卸油管等强体力劳动)、占地面积少(地面仅需一辆电缆车，不需要堆放大量的油管，不需要作业机车，不需要立井架等)。
25.3、操作简单
26.本发明所述电动验窜找漏装置没有复杂的操作，将该电动验窜找漏装置下至座封
位置后，操控手仅需在车内智能终端机前操控电机旋转即可。一般人员经过简单培训即可顺利学会使用该电动验窜找漏装置的操控。
27.4、环保
28.现在油田环保要求越来越严格。常规起下封隔器的施工需起下油管柱，这会不可避免的将附着于油管壁上的油污等带出井口，从而形成污染，后期处理很麻烦。而本发明所述电动验窜找漏装置不需使用任何管柱，不会产生此类污染问题。
附图说明
29.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
30.图1是本发明所述电动验窜找漏装置的装配图。
31.图2是图1中上半部分的放大示意图。
32.图3是图1中下半部分的放大示意图。
33.图4是图1中从上向下数第一部分的放大示意图。
34.图5是图1中从上向下数第二部分的放大示意图。
35.图6是图1中从上向下数第三部分的放大示意图。
36.图7是图1中从上向下数第四部分的放大示意图。
37.图8是图1中从上向下数第五部分的放大示意图。
38.图9是图1中从上向下数第六部分的放大示意图。
39.图10是图1中从上向下数第七部分的放大示意图。
40.1、电缆；2、上接头；3、压力测试器；4、第一剪切销钉；5、第六密封圈；6、马龙头；7、电子节；8、上压帽；9、电机；10、第一防转销钉；11、第一防转销块；12、连接套；13、减速器；14、第二密封圈；15、推力轴承；16、联轴器；17、压帽；18、第二防转销块；19、护套；20、第三密封圈；21、防转套；22、第四密封圈；23、丝杠杆；24、挡环；25、滚珠；26、丝杠螺母；27、第五密封圈；28、开关套；29、开关基体；30、开口环；31、开关阀盖；32、第一密封圈；33、滑环接头；34、滑环挡圈；35、双向连接体；36、衬管；37、胶筒上接头；38、胶筒；39、第七密封圈；40、锥体；41、卡瓦；42、卡瓦座；43、中心管；44、胶筒下接头；
41.2801、上环形空腔；2802、下环形空腔；2803、外通孔；2804、上内环形凹槽；2805、下内环形凹槽；2806、底部内环形凹槽；。
42.2901、上凸环；2902、内通孔；
43.3101、外环形凹槽；
44.3301、外凸缘；
45.4001、底部环形空腔。
具体实施方式
46.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
47.一种电动验窜找漏装置，包括内外套设的电动坐封解封机构和外壳体，所述电动坐封解封机构含有从上向下依次设置的电机9、减速器13、联轴器16、滚珠丝杠和中心管43，
中心管43外套设有封隔组件，所述封隔组件含有上下设置的胶筒38和卡瓦座42，所述封隔组件位于所述外壳体的下方，卡瓦座42上设置有卡瓦41，电机9能够驱动中心管43沿竖直方向移动并使所述封隔组件处于座封状态或解封状态，如图1至图10所示。
48.在本实施例中，所述外壳体含有上下螺纹连接的防转套21和开关套28，所述滚珠丝杠含有内外套设的丝杠杆23和丝杠螺母26，丝杠螺母26套设于防转套21内，防转套21能够防止丝杠螺母26转动，即丝杠螺母26仅能够上下移动而不能转动，丝杠螺母26通过开关基体29与中心管43螺纹连接，开关基体29为上端封闭下端开放的管状结构，开关基体29套设于开关套28内。
49.在本实施例中，开关套28的上端固定套设于防转套21的下端外，丝杠螺母26与开关套28之间形成上环形空腔2801，开关基体29的上部外设有上凸环2901，上环形空腔2801与上凸环2901上下设置，开关基体29与开关套28之间形成下环形空腔2802，上凸环2901与下环形空腔2802上下设置，中心管43的上端位于开关基体29和开关套28之间。
50.在本实施例中，开关基体29的侧壁中部设有内通孔2902，开关基体29与开关套28之间套设有开关阀盖31，开关阀盖31为圆管状结构，开关阀盖31位于下环形空腔2802内，开关阀盖31与开关基体29间隙配合或过渡配合，开关阀盖31与开关套28间隙配合或过渡配合，中心管43的外径大于开关阀盖31的内径，上凸环2901的外径大于开关阀盖31的内径，开关套28的侧壁中部设有外通孔2803。
51.在本实施例中，开关阀盖31与开关基体29之间设有第一密封圈32，沿开关套28的轴线方向，开关阀盖31的长度小于中心管43与上凸环2901之间的距离，内通孔2902位于中心管43的上方，开关阀盖31的长度小于或等于内通孔2902的上端与上凸环2901之间的距离，开关阀盖31的长度大于或等于内通孔2902的上端与中心管43之间的距离。
52.在本实施例中，开关基体29从下极限位置向上移动的过程中，当中心管43与开关阀盖31接触时，中心管43能够推动开关阀盖31向上移动，开关阀盖31封堵内通孔2902，开关阀盖31阻止外通孔2803与内通孔2902连通；当开关基体29位于上极限位置时，开关阀盖31的下端高于外通孔2803的上端，内通孔2902的下端高于开关阀盖31的下端，上凸环2901与开关阀盖31之间存在上间距，此时该电动验窜找漏装置处于座封状态。
53.在本实施例中，开关基体29从上极限位置向下移动的过程中，当内通孔2902的下端低于开关阀盖31的下端时，外通孔2803与内通孔2902通过下环形空腔2802连通，开关套28的外部与开关基体29的内部压力平衡；当上凸环2901与开关阀盖31接触时，开关基体29能够推动开关阀盖31向下移动，开关基体29能够封堵外通孔2803，外通孔2803与内通孔2902不再连通；当开关基体29位于下极限位置时，开关阀盖31位于外通孔2803的下方，开关阀盖31与中心管43之间存在下间距，此时该电动验窜找漏装置处于解封状态。
54.设计外通孔2803、内通孔2902和开关阀盖31的作用在于，该电动验窜找漏装置由解封状态向坐封状态转变的过程中，开关阀盖31使开关套28的外部与开关基体29的内部不连通，该电动验窜找漏装置由座封状态向解封状态转变的过程中，开关阀盖31可以使开关套28的外部与开关基体29的内部连通，从而使开关套28的外部与开关基体29的内部压力平衡，减小解封阻力，提高效率。
55.在本实施例中，开关阀盖31的外表面设有外环形凹槽3101，外环形凹槽3101内套设有开口环30，开口环30与现有的卡簧结构相同，开口环30的外表面的上下两端均设有倒
角，开关套28的内表面含有上下设置的上内环形凹槽2804和下内环形凹槽2805，上内环形凹槽2804位于外通孔2803的上方，下内环形凹槽2805位于外通孔2803的下方，当开关基体29位于上极限位置时，外环形凹槽3101的位置与上内环形凹槽2804的位置相对应，开口环30径向扩张，开口环30卡接于外环形凹槽3101和上内环形凹槽2804之间。
56.开关基体29从上极限位置向下移动的过程中，当外环形凹槽3101的位置与下内环形凹槽2805的位置相对应时，开口环30径向扩张，开口环30卡接于外环形凹槽3101和下内环形凹槽2805之间，开关阀盖31能够继续向下移动，开关阀盖31和开口环30能够克服下内环形凹槽2805的阻挡并越过下内环形凹槽2805。
57.设计开口环30与上内环形凹槽2804和下内环形凹槽2805相配合的作用在于，开口环30进入上内环形凹槽2804和下内环形凹槽2805较为容易，但开口环30脱离上内环形凹槽2804和下内环形凹槽2805则较为困难，开口环30想要脱离上内环形凹槽2804和下内环形凹槽2805将导致电机9的驱动电流发生明显的跳变。通过监测电机9的驱动电流可以判断开关阀盖31的工作状态和工作位置，同时也能够为电机9的启停和功率调节提供参考。
58.在本实施例中，中心管43与所述封隔组件之间套设有中间套管，中心管43与中间套管过渡配合或间隙配合，所述中间套管含有上下连接的滑环接头33和衬管36，滑环接头33的上端套设于开关套28的下端和中心管43之间，滑环接头33的内径小于开关阀盖31的外径，开关套28的内表面的下端设有扩径段，开关套28螺纹连接有滑环挡圈34，开关套28的内表面的下端形成底部内环形凹槽2806，滑环接头33的上端设有外凸缘3301，外凸缘3301位于底部内环形凹槽2806内，沿中心管43的轴线方向，外凸缘3301的长度小于底部内环形凹槽2806的长度，开关阀盖31能够推动滑环接头33和衬管36向下移动。当开关基体29位于上极限位置时，外凸缘3301与底部内环形凹槽2806的上端抵接；当开关基体29位于下极限位置时，外凸缘3301与底部内环形凹槽2806的下端抵接。
59.在本实施例中，滑环接头33和衬管36通过双向连接体35螺纹连接固定，双向连接体35套设于滑环接头33和衬管36外，所述封隔组件还含有胶筒上接头37、胶筒下接头44和锥体40，胶筒上接头37、胶筒38、胶筒下接头44、锥体40、卡瓦41和卡瓦座42从上向下依次连接，锥体40与中心管43之间形成底部环形空腔4001，衬管36的下端位于底部环形空腔4001内，衬管36能够相对于锥体40上下移动，中心管43的下端与卡瓦座42连接固定，胶筒上接头37与双向连接体35卡接或螺纹连接，胶筒下接头44与锥体40卡接或螺纹连接。
60.设计中间套管的作用在于，所述电动验窜找漏装置需要解封时，中心管43首先向下移动，带动卡瓦座42向下移动，使胶筒38的下端失去支撑，实现第一次解封。随着中心管43继续向下移动，当开关阀盖31与滑环接头33接触时，开关阀盖31推动滑环接头33继续向下移动，可以使胶筒38整体向下移动，实现第二次解封，从而确保胶筒38实现解封。优选，当开口环30脱离下内环形凹槽2805时，开关阀盖31正好与滑环接头33接触。
61.在本实施例中，所述外壳体还包括上接头2和连接套12，上接头2、连接套12、防转套21、开关套28和滑环挡圈34从上向下依次螺纹连接，上接头2的轴线、连接套12的轴线、防转套21的轴线、开关套28的轴线和滑环挡圈34的轴线重合。所述电动坐封解封机构还包括电缆1、马龙头6和电子节7，电缆1、马龙头6和电子节7、电机9、减速器13、联轴器16、丝杠杆23、丝杠螺母26、开关基体29和中心管43从上向下依次连接，丝杠螺母26、开关基体29和中心管43依次螺纹连接。电机9的轴线、减速器13的轴线、联轴器16的轴线、丝杠杆23的轴线、
丝杠螺母26的轴线、开关基体29的轴线和中心管43的轴线重合，开关套28的轴线与开关基体29的轴线重合。
62.所述电动验窜找漏装置还包括压力测试器3、第一剪切销钉4、第六密封圈5、上压帽8、第一防转销钉10、；第一防转销块11、第二密封圈14、；推力轴承15、压帽17、第二防转销块18、护套19、第三密封圈20、第四密封圈22、挡环24、滚珠25、第五密封圈27、第七密封圈39。
63.下面介绍本发明所述电动验窜找漏装置(也可以称为电动封隔器)的工作过程，具体工作过程如下：
64.步骤1、使用电缆1，下入本发明所述电动验窜找漏装置，至井下座封位置，所述电动验窜找漏装置处于解封状态。
65.步骤2、操控终端位于电缆车内，通过电缆完成本发明所述电动验窜找漏装置与地面的操控终端连接。
66.步骤3、操控手在操控终端发出座封指令，电机9启动。
67.电机9正向转动，使丝杠螺母26、开关基体29、中心管43、卡瓦座42和卡瓦41均同步向上移动；
68.开关基体29从下极限位置向上移动的过程中，当中心管43与开关阀盖31接触时，中心管43能够推动开关阀盖31向上移动，开关阀盖31封堵内通孔2902，开关阀盖31阻止外通孔2803与内通孔2902连通；当开关基体29位于上极限位置时，开关阀盖31的下端高于外通孔2803的上端，内通孔2902的下端高于开关阀盖31的下端，上凸环2901与开关阀盖31之间存在上间距，外环形凹槽3101的位置与上内环形凹槽2804的位置相对应，开口环30径向扩张，开口环30卡接于外环形凹槽3101和上内环形凹槽2804之间。
69.中心管43和卡瓦座42从下极限位置向上移动的过程中，胶筒38被轴向压缩，胶筒38的直径变大密封油套环空，卡瓦41张开并卡至套管内壁，座封完成，所述电动验窜找漏装置处于座封状态。
70.步骤4、操控手在操控终端发出解封指令，电机9启动。
71.电机9反向转动，使丝杠螺母26、开关基体29、中心管43、卡瓦座42和卡瓦41均同步向下移动；
72.中心管43、卡瓦座42和卡瓦41向下移动，使胶筒38的下端失去支撑，实现第一次解封；开关基体29从上极限位置向下移动的过程中；当内通孔2902的下端低于开关阀盖31的下端时，外通孔2803与内通孔2902通过下环形空腔2802连通；当上凸环2901与开关阀盖31接触时，开关基体29能够推动开关阀盖31向下移动，开关基体29能够封堵外通孔2803；当外环形凹槽3101的位置与下内环形凹槽2805的位置相对应时，开口环30径向扩张，开口环30卡接于外环形凹槽3101和下内环形凹槽2805之间；上凸环2901推动开关阀盖31继续向下移动，开关阀盖31和开口环30克服下内环形凹槽2805的阻挡并越过下内环形凹槽2805；当开口环30越过下内环形凹槽2805后，开关阀盖31与滑环接头33抵接，开关阀盖31推动滑环接头33继续向下移动，可以使胶筒38整体向下移动，实现第二次解封，从而确保胶筒38实现解封。即被压缩变形的胶筒38恢复原形，油套环空通道畅通。
73.当开关基体29位于下极限位置时，开关阀盖31位于外通孔2803的下方，开关阀盖31与中心管43之间存在下间距。
74.步骤5、使用电缆1起出本发明所述电动验窜找漏装置，出井口。
75.步骤6、操作完成。
76.为了便于理解和描述，本发明中采用了绝对位置关系相结合的方式进行表述，其中的方位词“上”表示图1中的上侧方向，“下”表示图1中的下侧方向。本发明采用了阅读者的观察视角进行描述，但上述方位词不能理解或解释为是对本发明保护范围的限定。
77.以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。