技术领域：

本发明涉及油田进行油水井化学封堵、封窜作业时所使用的一种 管柱，具体的说是涉及一种单卡油层炮眼封堵管柱。

背景技术：

油田油水井化学封堵、封窜作业施工过程中，现有技术中的工艺 管柱不具有正打压坐封，旋转封闭注入孔、反打压、上提解封等功能， 并且井下工具只能进行一次动作。此外，封堵管柱释放后，井下管柱 需要进行测试验封，而现有技术中的工艺管柱不可以进行测试验封。 现有工艺管柱的上述缺点使得整个油水井化学封堵、封窜作业施工的 工作效率受到很大影响。

发明内容：

为了解决现有工艺管柱在完成油水井化学封堵、封窜作业施工时 因为不具有正打压坐封，旋转封闭注入孔、反打压、上提解封等功能 而导致工作效率低下的问题，本发明提供一种单卡油层炮眼封堵管 柱，该种管柱的上、中封隔器具有正打压坐封、反打压解封的功能， 而下封隔器则具有正打压坐封、旋转封闭注入孔套管反打压解封的性 能，此外，井下工具能进行多次动作，在封堵管柱释放后，井下管柱 可进行测试验封。此种管柱经实验证明能够大大提高油水井化学封 堵、封窜作业施工的工作效率。

本发明的技术方案是：该种单卡油层炮眼封堵管柱，包括由油管 联接的上级封隔器、中级封隔器以及下级封隔器，其中所述上级封隔 器由上封上接头、上封中心管、上封洗井解封活塞、上封上胶筒套、 上封胶筒、上封下胶筒套、上封销钉、上封侯凝上级球、上封侯凝中 级球、上封皮碗上护套、上封单向皮碗、上封皮碗下护套、上封下外 套、上封拉断销钉、上封侯凝销钉、上封下接头、上封限位档和上封 滑套依序联接而组成。

其中上封上接头连接上封中心管，同时连接上封上胶筒套、上封 胶筒和上封下胶筒套，以及上封下外套，所述上封下接头靠上封拉断 销钉与上封下外套连接，靠丝扣与上封中心管连接。在所述上封上接 头与上封中心管之间安装上封洗井解封活塞，在上封中心管上连接上 封单向皮碗以及上封皮碗上护套和上封皮碗下护套。所述上封侯凝销 钉安装在上封下接头上，以固定上封滑套，上封滑套安装在上封中心 管内，此上封滑套通过连接在上封下接头上的上封限位档限位。

所述上封候凝上级球以及用上封销钉固定的上封候凝中级球，座 在上封滑套上，所述中级封隔器由中封上接头、中封挤注销钉、中封 滑套上级、中封洗井挤封活塞、中封上胶筒套、中封中心管、中封胶 筒、中封下胶筒套、中封侯凝销钉、中封皮碗上护套、中封单向皮碗、 中封皮碗下护套、中封下接头、中封拉断销钉、中封下外套和中封滑 套下级依序联接而组成。其中，所述中封上接头连接中封中心管，同 时连接中封上胶筒套、中封胶筒、中封下胶筒套以及中封下外套，所 述中封下接头通过中封拉断销钉与中封下外套连接，通过丝扣与中封 中心管连接。

其中，中封洗井挤封活塞固定于中封上接头与中封中心管之间， 中封单向皮碗以及中封皮碗上护套和中封皮碗下护套固定在中封中 心管上。在中封中心管内通过中封侯凝销钉连接中封滑套上级和中封 滑套下级。

所述下级封隔器由具有限位销钉的下封上接头、下封挤注销钉、 下封中心管、下封上外套、下封滑套上级、下封洗井解封活塞、下封 上胶筒套、下封滑套中级、下封验封绳帽、下封加重杆、下封压力计 仓、下封限位块、下封投球、下封滑套下级、下封胶筒、下封下胶筒 套、下封皮碗上护套、下封单向皮碗、下封皮碗下护套、下封下外套、 下封拉断销钉和下封下接头依序联接而组成。其中，具有限位销钉的 下封上接头连接下封中心管并以T型螺纹连接下封上外套，所述 下封挤注销钉安装在下封上接头上，下封中心管和下封上外套之间 安装下封洗井解封活塞，下封上外套连接下封上胶筒套、下封胶筒、 下封下胶筒套以及下封下外套。

所述下封下接头通过拉断销钉与下封下外套连接，通过丝扣与 下封中心管连接；封单向皮碗以及下封皮碗上护套和下封皮碗下护套 固定于下封中心管上。在下封中心管内装有下封滑套上级以及由下封 滑套上级连接的下封滑套中级和下封滑套下级，所述下封滑套上级、 下封滑套中级和下封滑套下级通过下封挤注销钉定位连接。

所述下封验封绳帽以及与其连接的下封加重杆、下封压力计仓、 下封限位块位于所述下封滑套上级、下封滑套中级和下封滑套下级 内，所述下封投球座于下封滑套下级的台阶上。

本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案后，该种管柱的上、 中封隔器具有正打压坐封、反打压解封的功能，而下封隔器则具有正 打压坐封、旋转封闭注入孔套管反打压解封的性能。此外，井下工具 能进行多次动作，在封堵管柱释放后，井下管柱可进行测试验封。此 种管柱经实验证明大大提高了油水井化学封堵、封窜作业施工的工作 效率。

附图说明：

图1是本发明中所涉及的上级封隔器上半部的结构剖视图。

图2是本发明中所涉及的上级封隔器下半部的结构剖视图。

图3是本发明中所涉及的中级封隔器上半部的结构剖视图。

图4是本发明中所涉及的中级封隔器下半部的结构剖视图。

图5是本发明中所涉及的下级封隔器上半部的结构剖视图。

图6是本发明中所涉及的下级封隔器下半部的结构剖视图。

图中1-下封上接头，5-下封挤注销钉，6-下封中心管，7-下封 上外套，8-下封滑套上级，9-下封洗井解封活塞，10-下封滑套中级， 11-下封滑套中级，12-下封下胶筒套，14-下封皮碗上护套，15-下封皮 碗下护套，16-下封下外套，17-下封拉断销钉，18-下封滑套下级，19- 下封下接头，20-下封验封绳帽，21-下封加重杆，22-下封压力计仓， 23-下封限位块，24-下封胶筒，25-下封单向皮碗，26-下封投球，S1- 上封上接头，S2-上封中心管，S3-上封洗井解封活塞，S4-上封上胶筒 套，S5-上封下胶筒套，S6-上封销钉，S7-上封侯凝上级球，S8-上封侯 凝中级球，S10-上封皮碗上护套，S11-上封皮碗下护套，S12-上封下外 套，S13-上封拉断销钉，S14-上封侯凝销钉，S15-上封下接头，S16-上 封限位档，S17-上封滑套，S24-上封胶筒，S25-上封单向皮碗，Z1-中封 上接头，Z2-中封挤注销钉，Z3-中封滑套上级，Z4-中封洗井挤封活塞， Z5-中封上胶筒套，Z6-中封中心管，Z7-中封下胶筒套，Z8-中封侯凝 销钉，Z9-中封皮碗上护套，Z10-中封皮碗下护套，Z11-中封下接头， Z12-中封拉断销钉，Z13-中封下外套，Z14-中封滑套下级，Z24-中封 胶筒，Z25-中封单向皮碗。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

本种单卡油层炮眼封堵管柱，包括由油管联接的上级封隔器、中 级封隔器以及下级封隔器，其中如图1结合图2所示，所述上级封隔 器由上封上接头S1、上封中心管S2、上封洗井解封活塞S3、上封上 胶筒套S4、上封胶筒S24、上封下胶筒套S5、上封销钉S6、上封侯 凝上级球S7、上封侯凝中级球S8、上封皮碗上护套S10、上封单向 皮碗S25、上封皮碗下护套S11、上封下外套S12、上封拉断销钉S13、 上封侯凝销钉S14、上封下接头S15、上封限位档S16和上封滑套S17 依序联接而组成。

其中上封上接头S1连接上封中心管S2，同时连接上封上胶筒套 S4、上封胶筒S24和上封下胶筒套S5，以及上封下外套S12，所述上 封下接头S15靠上封拉断销钉S13与上封下外套S12连接，靠丝扣 与上封中心管S2连接。

在所述上封上接头S1与上封中心管S2之间安装上封洗井解封 活塞S3，在上封中心管S2上连接上封单向皮碗S25以及上封皮碗上 护套S10和上封皮碗下护套S11。

所述上封侯凝销钉S14安装在上封下接头S15上，以固定上封 滑套S17，上封滑套S17安装在上封中心管S2内，此上封滑套S17 通过连接在上封下接头S15上的上封限位档S16限位。

所述上封候凝上级球S7以及用上封销钉S6固定的上封候凝中级 球S8，座在上封滑套S17上。

如图3结合图4所示，所述中级封隔器由中封上接头Z1、中封 挤注销钉Z2、中封滑套上级Z3、中封洗井挤封活塞Z4、中封上胶筒 套Z5、中封中心管Z6、中封胶筒Z24、中封下胶筒套Z7、中封侯凝 销钉Z8、中封皮碗上护套Z9、中封单向皮碗Z25、中封皮碗下护套 Z10、中封下接头Z11、中封拉断销钉Z12、中封下外套Z13和中封滑 套下级Z14依序联接而组成。

其中，所述中封上接头Z1连接中封中心管Z6，同时连接中封上 胶筒套Z5、中封胶筒Z24、中封下胶筒套Z7以及中封下外套Z13， 所述中封下接头Z11通过中封拉断销钉Z12与中封下外套Z13连接， 通过丝扣与中封中心管Z6连接。

其中，中封洗井挤封活塞Z4固定于中封上接头Z1与中封中心 管Z6之间，中封单向皮碗Z25以及中封皮碗上护套Z9和中封皮碗下 护套Z10固定在中封中心管Z6上。

在中封中心管Z6内通过中封侯凝销钉Z8连接中封滑套上级Z3 和中封滑套下级Z14。

如图5结合图6所示，所述下级封隔器由具有限位销钉的下封上 接头1、下封挤注销钉5、下封中心管6、下封上外套7、下封滑套上 级8、下封洗井解封活塞9、下封上胶筒套10、下封滑套中级11、下 封验封绳帽20、下封加重杆21、下封压力计仓22、下封限位块23、 下封投球26、下封滑套下级18、下封胶筒24、下封下胶筒套12、下 封皮碗上护套14、下封单向皮碗25、下封皮碗下护套15、下封下外 套16、下封拉断销钉17和下封下接头19依序联接而组成。

其中，具有限位销钉的下封上接头1连接下封中心管6并以T 型螺纹连接下封上外套7，所述下封挤注销钉5安装在下封上接头1 上，下封中心管6和下封上外套7之间安装下封洗井解封活塞9，下 封上外套7连接下封上胶筒套10、下封胶筒24、下封下胶筒套12 以及下封下外套16；

所述下封下接头19通过拉断销钉17与下封下外套16连接，通 过丝扣与下封中心管6连接。

所述下封单向皮碗25以及下封皮碗上护套14和下封皮碗下护 套15固定于下封中心管6上。

在下封中心管6内装有下封滑套上级8以及由下封滑套上级8 连接的下封滑套中级11和下封滑套下级18，所述下封滑套上级8、 下封滑套中级11和下封滑套下级18通过下封挤注销钉5定位连接。

所述下封验封绳帽20以及与其连接的下封加重杆21、下封压力 计仓22、下封限位块23位于所述下封滑套上级8、下封滑套中级11 和下封滑套下级18内，所述下封投球26座于下封滑套下级18的台 阶上。

应用本种管柱时，首先用油管自下而上连接下级封隔器、中级封 隔器和上级封隔器，下级封隔器与中级封隔器之间距离为略大于封堵 层段厚度且不超过夹层厚度，中级封隔器与上级封隔器之间的距离与 下级封隔器与中级封隔器之间距离相等。

按设计深度下入管柱，下级封隔器与中级封隔器对准封堵层段。

投入下封投球26，用水泥车挤清水使其座在下级封隔器下封滑 套下级18的台阶上，油管内憋起压力。达到一定压力时，下封单向 皮碗25进液，封闭在下封胶筒24内的空间里，挤压开下封胶筒24 座封封隔器。同时，中级封隔器达到一定压力时，中封单向皮碗Z25 进液，封闭在中封胶筒Z24内的空间里，挤压开中封胶筒Z24，座封 封隔器。上级封隔器由于上封滑套S17起到密封上封中心管S2进液 孔的作用，上级封隔器不工作。下级封隔器内，下封投球26与下封 滑套下级18形成的活塞力，达到一定压力后，剪断下封挤注销钉5， 下封滑套上级8、下封滑套中级11、下封滑套下级18下行，下封滑 套上级8上的开孔与下封中心管6上的开孔对齐，油管内外连通。 使用钢丝连接下封验封绳帽20以及与下封验封绳帽20连接的下封加 重杆21、下封压力计仓22、下封限位块23，投送到下封滑套下级18 的台阶上，激动油管压力，验证下级封隔器的密封情况。

然后，使用钢丝将验封仪器串起出。挤入水泥，进行封堵。

反洗井时，油管外压力大于油管内压力，推开中级封隔器中封洗 井解封活塞Z4，中封上胶筒套Z5两个开口连通，泄掉中封胶筒Z24 内的压力，中级封隔器解封。接着推开下级封隔器下封洗井解封活塞 9，下封上胶筒套10两个开口连通，泄掉下封胶筒24内的压力，下 级封隔器解封。接着，洗井液从管柱下部经由下封投球26返回油管 中心通道，实现反洗井。

如果下级封隔器不能反洗井解封，正转动管柱，由于下级封隔器 的下封胶筒24贴紧套管壁，下封上外套7、下封上胶筒套10、下封 胶筒24、下封下胶筒套12、下封下外套16随之转动，下封上外套7 的T型扣与下封上接头1的T型扣上扣，下封上胶筒套10的开孔与 下封中心管6的开孔对齐，泄掉下封胶筒24内的压力，下级封隔器 解封。

如果旋转管柱还不能解封下级封隔器，上提管柱，拉断下封拉断 销钉17，下封下外套16下行，越过下封下接头19外圈的密封圈， 下封胶筒24腔内泄压，实现解封。下级封隔器解封后，才能彻底反 洗井，清除套管内的残留水泥。

彻底反洗井后，将要进行带压候凝。

首先，加深管柱，距离为下封隔器与中封隔器之间的距离，使中 封隔器与上封隔器对准封堵层段。

投入上封候凝上级球S7以及用上封销钉S6固定的上封候凝中级 球S8，座在上级封隔器的上封滑套S17上，用清水油管打压，油管 内憋起压力，达到一定压力时，活塞力剪断上封候凝销钉S14，使上 封滑套S17下行，上封中心管S2的进液孔露出，达到一定压力时， 上封单向皮碗S25进液，封闭在上封胶筒S24的空间内，挤压开上封 胶筒S24，座封封隔器。继续加压，达到一定压力时，活塞力剪断上 封销钉S6，上封候凝中级球失去上封销钉S6的固定，掉落到中级封 隔器，中封滑套下级Z14的台阶上，油管内憋起压力，达到一定压力 时，中封单向皮碗Z25进液，封闭在中封胶筒Z24的空间内，挤压开 中封胶筒Z24，座封封隔器。继续加压，达到一定压力时，活塞力剪 切中级封隔器上的中封候凝销钉Z8，中封滑套上级Z3以及中封滑套 下级Z14下行，中封滑套上级Z3上的开孔与上中封接头Z1上的开孔 对齐，压力传递到油管外，保持一定的压力，实现带压候凝。

候凝一定时间后，清水反洗井，油管外压力大于油管内压力，推 开上级封隔器中上封洗井解封活塞S3，上封上胶筒套S4两个开口连 通，泄掉上封胶筒S24内的压力，上级封隔器解封。

接着，推开中级封隔器内中封洗井解封活塞Z4，中封上胶筒套 Z5两个开口连通，泄掉中封胶筒Z24内的压力，中级封隔器解封。 如果两级封隔器不能解封，上提管柱，拉断上级封隔器上封拉断销钉 S13，上封下外套S12下行，越过上封下接头S15外圈的密封圈，上 封胶筒S24腔内泄压，上级封隔器解封。同时，拉断中级封隔器内中 封拉断销钉Z12，中封下外套Z13下行，越过中封下接头Z11外圈的 密封圈，中封胶筒Z24腔内泄压，中级封隔器解封。最后起出管柱， 实现了带压候凝水泥封堵工艺。

本发明实质是在封堵、封窜作业施工过程中，利用井下封隔器内 滑套在不同的压力值作用下，配合旋转、上提不同动作达到封堵、封 窜作业的每个工序的技术要求，可以具有正打压坐封，旋转封闭注入 孔、反打压、上提解封等功能，并且能够实现测试验封，因此大大提 高了工作效率。

本发明于2006年10月11日在北1-50-545井进行了现场试验。

北1-50-545井试验井，全井射开砂岩厚度22.8m，有效厚度 8.4m，应用炮眼单卡封堵管柱封堵萨II 10层，封堵井段跨度2.6m， 射开砂岩厚度1.5m。封堵前产液147吨/天，产油2吨/天，含水96.6％， 封堵后产液21吨/天，产油2吨/天，含水90.4％，日降液126吨。 由此可见试验效果明显，