專利名稱：井筒隔絕球座及井筒隔絕方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及油田井筒隔絕技術(shù)領域，具體地說是一種井筒隔絕球座及井筒隔絕方法。
背景技術(shù)：
在油田的油井、氣井、注水井等的施工作業(yè)中，常常需要將施工管柱與油井、氣井、注水井的井筒隔絕。根據(jù)不同的施工需求，開發(fā)了多種井筒隔絕球座。目前所用到的井筒隔絕球座原理:外筒的內(nèi)部有一個球座，球座與坐封球相吻合，能夠起到密封作用，當坐封球到達球座位置，與球座連接密封起到堵塞流通通道的作用，從而隔絕管柱內(nèi)部與井筒環(huán)空。這種井筒隔絕球座的球座本身不能將坐封球固定在球座上，當管柱內(nèi)部壓力高于井筒環(huán)空壓力后，內(nèi)部壓力會將坐封球壓在球座上徹底堵塞循環(huán)通道，一但環(huán)空壓力高于管柱內(nèi)部壓力，環(huán)空液體會將坐封球頂離球座，環(huán)空內(nèi)的液體便會流入管柱內(nèi)，這就存在井控風險，另外球座表面如果有砂?；蛘咂渌麞|西，坐封球在球座上便不會起到密封作用?，F(xiàn)有的井筒隔絕球座在投入坐封球后，關(guān)閉了流通通道，只能阻擋管內(nèi)流體流入井筒，并不能阻擋管外流體流入管內(nèi)，不能起到真正意義的井筒隔絕。但隨著石油工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，這一類的井筒隔絕球座已經(jīng)不能滿足許多工藝的技術(shù)要求?，F(xiàn)有技術(shù)存在的缺點主要如下:一、球座入井后，井筒只能進行單向循環(huán)，即液體只能通過球座底端流向頂，只能在井筒內(nèi)反向流動；二、隔絕效果不理想，由于目前技術(shù)的設計理念是通過球和球座密封井筒，即斜面密封，如果球座上如果有砂或其它雜物就會出現(xiàn)坐封不嚴情況；三、現(xiàn)有球座坐封后，如果反向壓力高于正向壓力，球?qū)⒚撾x球座，即失去密封效果O有鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明人積極加以研究和創(chuàng)設，以發(fā)明一種井筒隔絕球座及井筒隔絕方法，使其滿足石油工業(yè)發(fā)展的要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種井筒隔絕球座，本發(fā)明的井筒隔絕球座實現(xiàn)了雙向隔絕，不受正反壓差的影響。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:井筒隔絕球座，包括由第一管體和第二管體連接而成的筒體及設于筒體內(nèi)的球座和堵頭，所述筒體在第一管體一側(cè)的端部形成第一接頭，在第二管體一側(cè)的端部形成第二接頭，第一管體的一端伸入第二管體并與第二管體之間形成環(huán)空部，所述第一管體上設有外出液孔，所述外出液孔連通第一管體內(nèi)部與環(huán)空部，球座與第一管體滑動密封連接，球座的一端形成坐封球承載面，另一端由堵頭密封，球座上具有與第一管體上的外出液孔相對應的內(nèi)出液孔，第一管體與球座通過剪切銷釘固定，此時內(nèi)出液孔與外出液孔重合；球座的外壁上沿周向還開有外環(huán)形槽，所述第一管體的內(nèi)壁上沿周向開有內(nèi)環(huán)形槽，所述外環(huán)形槽或內(nèi)環(huán)形槽內(nèi)設有C形卡環(huán)，當球座受坐封壓力而移動至外環(huán)形槽與內(nèi)環(huán)形槽相對時，C形卡環(huán)同時卡于外環(huán)形槽和內(nèi)環(huán)形槽內(nèi)，內(nèi)出液孔與外出液孔沿軸向相錯而封閉。 進一步，所述第一接頭為母接頭，所述第二接頭為公接頭。進一步，所述第一接頭和第二接頭均為螺紋接頭。進一步，所述第一管體與第二管體的連接部設有第一 O形密封圈。進一步，所述第一管體與第二管體通過螺紋連接，并通過緊定螺釘固定。進一步，所述第一管體與球座之間設有第二 O形密封圈，且內(nèi)出液孔與外出液孔重合時及兩者相錯時，在內(nèi)出液孔與外出液孔的兩側(cè)均具有第二 O形密封環(huán)。進一步，所述堵頭與球座之間設有第三O形密封環(huán)。進一步，所述外出液孔和內(nèi)出液孔均為四個，且在周向上均勻分布。本發(fā)明的另一目的為提供一種使用上述井筒隔絕球座的井筒隔絕方法。本發(fā)明方法坐封效果好。實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下:使用上述井筒隔絕球座的井筒隔絕方法，包括如下步驟:a.將上述任一種井筒隔絕球座連接入管柱；b.坐封時，將坐封球投入管柱，當坐封球到達球座的坐封球承載面時，壓力傳遞到球座上，壓力超過剪切銷釘值后，將剪切銷釘剪斷，球座向下移動；c.當球座上的內(nèi)環(huán)形槽移動到與第一管體上的外環(huán)形槽相對時，C形卡環(huán)在彈性作用同時卡在內(nèi)環(huán)形槽和外環(huán)形槽，球座與第一管體在軸向上相對定位，內(nèi)出液孔與外出液孔錯開而封閉，從而阻擋流體流動，實現(xiàn)隔絕。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:一、本發(fā)明的井筒隔絕球座改變以往通過坐封球坐封到球座上直接密封出液孔的構(gòu)造，而采用球座相對滑動的方式，將內(nèi)外出液孔相錯而密封，在密封之前，流體可以實現(xiàn)正向流動或反向流動。二、本發(fā)明的井筒隔絕球座，改變以往坐封球及球座一體，出液孔在球座上軸向設計的方式，而采用球及球座分離，出液孔置于側(cè)壁的設計方式，密封效果好。三、本發(fā)明的井筒隔絕球座，設置了 C形卡環(huán)進行軸向限位，保證球座到位后不能回復到原位，從而保證了井筒的雙向密封性。


圖1為本發(fā)明的井筒隔絕球座的一較佳實施例的結(jié)構(gòu)半剖圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。圖1為本發(fā)明的井筒隔絕球座的一較佳實施例的結(jié)構(gòu)半剖圖。如圖1所示，井筒隔絕球座，包括由第一管體I和第二管體7連接而成的筒體及設于筒體內(nèi)的球座2和堵頭6，筒體在第一管體I 一側(cè)的端部形成第一接頭101，在第二管體7 —側(cè)的端部形成第二接頭701，第一管體I的一端伸入第二管體7并與第二管體7之間形成環(huán)空部8，第一管體I上設有外出液孔102，外出液孔102連通第一管體I內(nèi)部與環(huán)空部8，球座2與第一管體I滑動密封連接，球座2的一端形成坐封球承載面201，另一端由堵頭6密封，球座2上具有與第一管體I上的外出液孔102相對應的內(nèi)出液孔202，第一管體I與球座2通過剪切銷釘5固定，此時內(nèi)出液孔202與外出液孔102重合；球座2的外壁上沿周向還開有外環(huán)形槽203，第一管體I的內(nèi)壁上沿周向開有內(nèi)環(huán)形槽103，外環(huán)形槽203或內(nèi)環(huán)形槽103內(nèi)設有C形卡環(huán)4，當球座2受坐封壓力而移動至外環(huán)形槽203與內(nèi)環(huán)形槽103相對時，C形卡環(huán)4同時卡于外環(huán)形槽203和內(nèi)環(huán)形槽103內(nèi)，內(nèi)出液孔202與外出液孔102沿軸向相錯而封閉。第一接頭101為具有內(nèi)螺紋的母接頭，第二接頭701為具有外螺紋的公接頭。第二管體7與第一管體I的中部通過螺紋連接，并在連接部設置緊定螺釘3將第一管體I與第二管體7相對固定。第一管體I與第二管體7的連接部設有第一 O形密封圈9，第一 O形密封圈9設于第一管體I的外表面的一周向設置的環(huán)形凹槽內(nèi)，用于第一管體I與第二管體7之間的密封。第一管體I伸入第二管體7內(nèi)部的一端的外徑小于第二管體的內(nèi)徑，這樣，在第一管體I與第二管體7之間形成環(huán)空部8。這樣從第一管體I流入的流體進入球座2內(nèi)部后，依次通過內(nèi)出液孔202、外出液孔102和環(huán)空部8之后由第二管體7流出。反之，流體可以進行反向循環(huán)。參見圖1，第一管體I與球座2之間設有第二 O形密封圈11。為使第一管體I與球座2之間達到良好的密封效果，可以設置多個第二 O形密封圈11進行密封。當內(nèi)出液孔202與外出液孔102重合時及兩者相錯時，在內(nèi)出液孔202與外出液孔102的兩側(cè)均具有第二 O形密封環(huán)11?？梢赃_到較好的密封效果。本實施例中，在球座2的坐封球承載面201一側(cè)設置兩個第二 O形密封圈11用于該側(cè)的密封，該兩個第二 O形密封圈11設置于球座2上周向設置的凹槽內(nèi)，這樣，當球座受到坐封壓力向另一側(cè)移動時，該第二 O形密封圈會隨之移動，保證該側(cè)球座2與第一管體I之間的密封。在靠近堵頭6 —側(cè)通過設置兩組第二 O形密封圈11對球座2與第一管體I之間進行密封，該兩組第二 O形密封圈11設置于第一管體I的內(nèi)壁上周向設置的凹槽內(nèi)。這樣，當球座2受到坐封壓力而移動進行密封隔絕時，內(nèi)出液孔202移至該兩組第二 O形密封圈之間，實現(xiàn)對內(nèi)出液孔的密封。每組第二 O形密封圈的個數(shù)可以是一個也可以是兩個，甚至多于兩個，可根據(jù)實際情況綜合設置。本實施例中每組第二 O形密封圈的個數(shù)為兩個。在球座2與堵頭6之間設置有第三O形密封圈10進行密封。球座2 —端的坐封球承載面201為錐面。本發(fā)明中所有的O形密封圈，包括第一 O形密封圈、第二 O形密封圈和第三O形密封圈均由丁晴橡膠制成。外出液孔的個數(shù)為四個，且沿第一管體的周向均勻分布。相應的，內(nèi)出液孔的個數(shù)也為四個，且沿球座的周向均勻分布。內(nèi)出液孔和外出液孔的孔徑均為30mm。當然，內(nèi)出液孔和外出液孔的個數(shù)可可以是三個或兩個或其他的數(shù)目，并在周向上均勻分布。而孔徑可以根據(jù)需要，結(jié)合外出液孔及內(nèi)出液孔的個數(shù)及球座內(nèi)徑等進行確定。本發(fā)明的井筒隔絕球座的組裝過程如下:參見如I，在堵頭上安上兩個第三O形密封圈，然后將堵頭安裝到球座上，堵頭與球座為螺紋連接。在球座靠近坐封球承載面一端安裝兩個第二 O形密封圈，中部安裝一個第二 O形密封圈。在第一管體內(nèi)部安裝兩組第二 O形密封圈。將C形卡環(huán)安放于球座上外環(huán)形槽內(nèi)或安放于第一管體上的內(nèi)環(huán)形槽內(nèi)。一般來說，當C形卡環(huán)安放于內(nèi)環(huán)形槽內(nèi)時，內(nèi)環(huán)形槽的深度應能容納C形卡環(huán)，而外環(huán)形槽的深度為容納C形卡環(huán)的一半；當C形卡環(huán)安放于外環(huán)形槽內(nèi)時，外環(huán)形槽的深度應能容納C形卡環(huán)，而內(nèi)環(huán)形槽的深度為容納C形卡環(huán)的一半。將球座插入到第一管體內(nèi)部，當內(nèi)出液孔與外出液孔重合時，通過剪切銷釘將第一管體和球座固定。將兩個第一 O形密封圈安裝到第一管體上，然后將第二管體與第一管體通過螺紋連接，并通過緊定螺釘緊定。使用本發(fā)明的井筒隔絕球座進行井筒隔絕作業(yè)的過程如下:當坐封球到達球座時，坐封球與坐封球承載面相密封，上部壓力傳遞到球座上，當壓力超過剪切銷釘?shù)募羟兄岛?，將剪切銷釘剪斷，球座向下移動，直到球座上的外環(huán)形槽移動到與內(nèi)環(huán)形槽相對，C形卡環(huán)在彈力作用下同時卡在內(nèi)環(huán)形槽和外環(huán)形槽內(nèi)，球座與第一管體軸向相對定位，此時球座上的內(nèi)出液孔與第一管體上的外出液孔相錯，并移動至安裝于第一管體內(nèi)的兩組第二 O形密封圈之間，從而實現(xiàn)阻擋流體流通，實現(xiàn)隔絕。使用上述井筒隔絕球座的井筒隔絕方法，包括如下步驟:a.將上述任一種井筒隔絕球座連接入管柱；b.坐封時，將坐封球投入管柱，當坐封球到達球座的坐封球承載面時，壓力傳遞到球座上，壓力超過剪切銷釘值后，將剪切銷釘剪斷，球座向下移動；c.當球座上的內(nèi)環(huán)形槽移動到與第一管體上的外環(huán)形槽相對時，C形卡環(huán)在彈性作用同時卡在內(nèi)環(huán)形槽和外環(huán)形槽，球座與第一管體在軸向上相對定位，內(nèi)出液孔與外出液孔錯開而封閉，從而阻擋流體流動，實現(xiàn)隔絕。井筒隔絕方法部分可參見上述對井筒隔絕球座部分的說明，并均可應用于本發(fā)明方法部分。以上實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)，對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.井筒隔絕球座，其特征在于，包括由第一管體和第二管體連接而成的筒體及設于筒體內(nèi)的球座和堵頭，所述筒體在第一管體一側(cè)的端部形成第一接頭，在第二管體一側(cè)的端部形成第二接頭，第一管體的一端伸入第二管體并與第二管體之間形成環(huán)空部，所述第一管體上設有外出液孔，所述外出液孔連通第一管體內(nèi)部與環(huán)空部，球座與第一管體滑動密封連接，球座的一端形成坐封球承載面，另一端由堵頭密封，球座上具有與第一管體上的外出液孔相對應的內(nèi)出液孔，第一管體與球座通過剪切銷釘固定，此時內(nèi)出液孔與外出液孔重合；球座的外壁上沿周向還開有外環(huán)形槽，所述第一管體的內(nèi)壁上沿周向開有內(nèi)環(huán)形槽，所述外環(huán)形槽或內(nèi)環(huán)形槽內(nèi)設有C形卡環(huán)，當球座受坐封壓力而移動至外環(huán)形槽與內(nèi)環(huán)形槽相對時，C形卡環(huán)同時卡于外環(huán)形槽和內(nèi)環(huán)形槽內(nèi)，內(nèi)出液孔與外出液孔沿軸向相錯而封閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒隔絕球座，其特征在于，所述第一接頭為母接頭，所述第二接頭為公接頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒隔絕球座，其特征在于，所述第一接頭和第二接頭均為螺紋接頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒隔絕球座，其特征在于，所述第一管體與第二管體的連接部設有第一 O形密封圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒隔絕球座，其特征在于，所述第一管體與第二管體通過螺紋連接，并通過緊定螺釘固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒隔絕球座，其特征在于，所述第一管體與球座之間設有第二 O形密封圈，且內(nèi)出液孔與外出液孔重合時及兩者相錯時，在內(nèi)出液孔與外出液孔的兩側(cè)均具有第二 O形密封環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒隔絕球座，其特征在于，所述堵頭與球座之間設有第三O形密封環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井筒隔絕球座，其特征在于，所述外出液孔和內(nèi)出液孔均為四個，且在周向上均勻分布。
9.使用權(quán)利要求1-8任一所述的井筒隔絕球座的井筒隔絕方法，其特征在于，包括如下步驟: a.將上述任一種井筒隔絕球座連接入管柱； b.坐封時，將坐封球投入管柱，當坐封球到達球座的坐封球承載面時，壓力傳遞到球座上，壓力超過剪切銷釘值后，將剪切銷釘剪斷，球座向下移動； c.當球座上的內(nèi)環(huán)形槽移動到與第一管體上的外環(huán)形槽相對時，C形卡環(huán)在彈性作用同時卡在內(nèi)環(huán)形槽和外環(huán)形槽，球座與第一管體在軸向上相對定位，內(nèi)出液孔與外出液孔錯開而封閉，從而阻擋流體流動，實現(xiàn)隔絕。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井筒隔絕球座及井筒隔絕方法，其中井筒隔絕球座包括由第一管體和第二管體連接而成的筒體及設于筒體內(nèi)的球座和堵頭，所述筒體在第一管體一側(cè)的端部形成第一接頭，在第二管體一側(cè)的端部形成第二接頭，第一管體的一端伸入第二管體并與第二管體之間形成環(huán)空部，所述第一管體上設有外出液孔，所述外出液孔連通第一管體內(nèi)部與環(huán)空部，球座與第一管體滑動密封連接，球座的一端形成坐封球承載面，另一端由堵頭密封，球座上具有與第一管體上的外出液孔相對應的內(nèi)出液孔，第一管體與球座通過剪切銷釘固定，此時內(nèi)出液孔與外出液孔重合；球座的外壁上沿周向還開有外環(huán)形槽，所述第一管體的內(nèi)壁上沿周向開有內(nèi)環(huán)形槽，所述外環(huán)形槽或內(nèi)環(huán)形槽內(nèi)設有C形卡環(huán)，當球座受坐封壓力而移動至外環(huán)形槽與內(nèi)環(huán)形槽相對時，內(nèi)出液孔與外出液孔沿軸向相錯而封閉。本發(fā)明的井筒隔絕球座實現(xiàn)了雙向隔絕，不受正反壓差的影響。
文檔編號E21B33/12GK103184849SQ20111045208
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張鼎業(yè), 張紅, 白鋒, 李忠寶, 王大勇, 何歸 申請人:安東石油技術(shù)(集團)有限公司