本發(fā)明涉及石油天然氣固井工具，特別涉及一種環(huán)空封堵器及其使用方法。

背景技術：

1、環(huán)空帶壓問題一直是困擾儲氣庫及天然氣井安全生產(chǎn)的技術問題，目前大多油田主要采用封隔器技術配合固井水泥環(huán)封堵提高環(huán)空封堵能力，以降低環(huán)空帶壓的風險?，F(xiàn)有的常用的封隔器主要為水力膨脹封隔器、壓縮式封隔器和遇油遇水自膨脹封隔器。

技術實現(xiàn)思路

1、本技術的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的水力膨脹封隔器、壓縮式封隔器存在封隔能力不足，且受管柱震動影響，膠筒失封風險大的問題；而現(xiàn)有的遇油遇水自膨脹封隔器，只能封隔固井水泥環(huán)第一膠結(jié)面，同樣存在封隔能力差的問題。

2、鑒于上述問題，提出了本發(fā)明實施例以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種環(huán)空封堵器及其使用方法。

3、本發(fā)明實施例提供一種環(huán)空封堵器，包括：依次相連的上接頭、中心管、下接頭、以及依次套接在所述中心管上的環(huán)空封堵組件、第一推力組件、第二推力組件和錨定組件；

4、所述環(huán)空封堵組件包括：至少兩個膠筒密封組件及設置在相鄰兩個膠筒密封組件之間的金屬密封組件，所述金屬密封組件兩端分別與所述膠筒密封組件抵接；

5、所述錨定組件包括錐套、及與所述錐套相適配的卡瓦套，所述卡瓦套的一端可滑動的套設于所述錐套上；

6、在中心管管內(nèi)憋壓狀態(tài)下：

7、所述第一推力組件推動所述膠筒密封組件沿徑向擴張，并帶動所述金屬密封組件沿徑向擴張，以密封所述中心管與外部套管之間的環(huán)空；且所述第二推動組件推動所述錐套沿軸向運動，以使所述卡瓦套沿徑向擴張并嵌入所述套管內(nèi)。

8、在一個可選的實施例中，所述膠筒密封組件包括：膠筒和設置在所述膠筒兩端的第一保護套；

9、所述金屬密封組件包括：對稱設置的兩個金屬密封環(huán)，且所述金屬密封環(huán)的一端端面抵接，另一端設置有與所述第一保護套形狀適配的內(nèi)孔，以通過所述內(nèi)孔與所述第一保護套抵接。

10、在一個可選的實施例中，所述膠筒的筒體為圓柱形結(jié)構(gòu)，兩端為圓錐形結(jié)構(gòu)；所述第一保護套包括：與膠筒的圓錐形結(jié)構(gòu)的外表面抵接的第一抵接部、以及與圓柱形結(jié)構(gòu)的部分外表面抵接的第二抵接部；

11、所述金屬密封環(huán)包括：圓柱段和圓錐段，圓柱段與圓錐段的大徑端相連，且二者之間通過圓弧過渡，相鄰的金屬密封環(huán)通過圓錐段的小徑端端面抵接；且所述金屬密封環(huán)的圓柱段的一端的內(nèi)孔與所述第一抵接部貼合。

12、在一個可選的實施例中，所述金屬密封環(huán)的內(nèi)壁上設置有環(huán)形槽，所述環(huán)形槽內(nèi)設置有多個密封體以對所述金屬密封環(huán)與所述中心管進行密封，且相鄰所述密封體之間設置有墊環(huán)。

13、在一個可選的實施例中，所述密封體包括：多個金屬密封圈和多個橡膠密封圈，且所述金屬密封圈和橡膠密封圈交替設置。

14、在一個可選的實施例中，所述第一保護套為金屬保護套，且其延展性大于45號鋼的延展性；所述金屬密封環(huán)相互抵接的端面上、及所述金屬密封環(huán)的外表面上設置有銀鍍層。

15、在一個可選的實施例中，本發(fā)明實施例的環(huán)空封堵器還包括：可滑動套接于所述中心管上的自膨脹式密封組件；

16、所述自膨脹式密封組件設置于所述第二推力組件與所述錨定組件之間，所述自膨脹式密封組件能夠在遇油、遇水狀態(tài)下膨脹。

17、在一個可選的實施例中，所述自膨脹式密封組件，包括：基體、自膨脹橡膠和第二保護套；所述基體上設置有多個通孔，所述自膨脹橡膠位于所述基體的內(nèi)表面、外表面及通孔內(nèi)，所述第二保護套設置于所述自膨脹橡膠的兩端。

18、在一個可選的實施例中，本發(fā)明實施例的環(huán)空封堵器還包括：設置于第一推力組件與第二推力組件之間的連接套，及設置于所述中心管上的堵塞器，且所述堵塞器與所述中心管之間設置有密封圈；

19、所述連接套套設于所述中心管上，且所述連接套上設置有第一導流槽；

20、所述堵塞器用于在管內(nèi)憋壓達到預設壓力后，連通所述中心管的中心流道與所述連接套的第一導流槽，以使液壓通過所述第一導流槽作用于第一推力組件與第二組件上。

21、在一個可選的實施例中，所述第一推力組件與所述連接套之間還可設置有限位組件；

22、所述限位組件包括開口鎖環(huán)，所述開口鎖環(huán)套設于所述中心管的凹槽內(nèi)，并通過螺釘和固定環(huán)與所述中心管相連，且所述開口鎖環(huán)上設置有與所述第一導流槽連通的第二導流槽。

23、在一個可選的實施例中，所述堵塞器包括:上基體、下基體和設置在上基體和下基體之間的破裂板；

24、所述上基體設置有與所述中心流道連通的第一通孔，所述下基體設置有與所述導流槽連通的第二通孔，所述破裂板可在預設壓力下發(fā)生破裂以使所述第一通孔與所述第二通孔連通。

25、在一個可選的實施例中，所述第一推動組件，包括：依次套設于所述中心管上的隔環(huán)、上推套和上活塞，以及套設于所述上推套和上活塞外的上缸套；

26、所述上推套的一端與所述隔環(huán)抵接，且通過上剪切銷釘與所述上推套相連，另一端與所述連接套相連；所述上活塞上還套設有上鎖環(huán)，所述上鎖環(huán)設置有第一倒齒，所述上缸套上設置有與所述第一倒齒相適配的第二倒齒；

27、所述第二推動組件包括：依次套設于所述中心管上的下活塞和下推套，以及套設于所述下推套和下活塞外的下缸套；

28、所述上缸套的一端與所述連接套相連，另一端與所述自膨脹式密封組件的基體相連，且通過下剪切銷釘與所述下推套相連；所述下活塞上還套設有下鎖環(huán)，所述下鎖環(huán)設置有第三倒齒，所述下缸套上設置有與所述第三倒齒相適配的第四倒齒。

29、在一個可選的實施例中，所述錐套包括第一本體及多個設置在所述第一本體上的錐體組件，所述錐體組件沿軸向間隔設置；

30、所述錐體組件包括沿所述本體周向設置的多個錐體，且相鄰錐體組件的錐體沿周向交錯設置；

31、所述錐體包括：兩個側(cè)擋板以及設置于側(cè)擋板之間的斜面結(jié)構(gòu)；

32、相應的，所述卡瓦套包括第二本體及與所述第二本體相連的多個卡瓦，所述卡瓦與所述錐體對應設置，且通過斜面結(jié)構(gòu)相互貼合。

33、在一個可選的實施例中，所述卡瓦套靠近所述下接頭的一端與所述下接頭通過壓帽相連，且所述壓帽與所述下接頭之間通過剪切環(huán)相連。

34、基于同一種發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明實施例還提供一種上述的環(huán)空封堵器的使用方法，其特征在于，包括：

35、使管內(nèi)憋壓，當壓力達到預設壓力后，第一推力組件推動膠筒密封組件沿徑向擴張，并帶動所述金屬密封組件沿徑向擴張，密封所述中心管與外部套管之間的環(huán)空；且所述第二推動組件推動所述錐套沿軸向運動，使所述卡瓦套沿徑向擴張并嵌入所述套管內(nèi)。

36、在一個可選的實施例中，本發(fā)明實施例的環(huán)空封堵器的使用方法，還包括：

37、在封堵器提前座掛狀態(tài)下，上拉所述中心管，以帶動所述下接頭沿軸向運動剪斷剪切環(huán)，進而卡瓦套沿軸向向下運動，實現(xiàn)解卡。

38、本發(fā)明實施例提供的上述技術方案的有益效果至少包括：

39、本發(fā)明實施例提供的環(huán)空封堵器，設置有環(huán)空封堵組件和錨定組件，其中，環(huán)空封堵組件包括膠筒密封組件和金屬密封組件，在中心管管內(nèi)憋壓狀態(tài)下，第一推力組件可推動膠筒密封組件沿徑向擴張，并帶動金屬密封組件沿徑向擴張，以密封中心管與外部套管之間的環(huán)空，即在管內(nèi)憋壓狀態(tài)下，本發(fā)明實施例提供的封堵器的中心管與外部套管之間通過金屬密封和膠筒密封兩種方式實現(xiàn)密封，能夠提高密封效果；且在管內(nèi)憋壓狀態(tài)下，第二推動組件推動錐套沿軸向運動，以使卡瓦套沿徑向擴張并嵌入套管內(nèi)，能夠減少由于管柱震動導致環(huán)空封堵組件密封失效的情況發(fā)生，進一步提高了環(huán)空封堵能力，降低了管道環(huán)空帶壓的風險。

40、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

41、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細描述。