阅读说明：本技术 基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具 (Integrated downhole operation tool based on bidirectional slip recoverable hydraulic packer ) 是由 黄船 贾海 曾小军 潘登 贺秋云 张明友 谢胜 蔡佳成 陈华良 魏国安 陆峰 于 2019-11-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具。所述作业工具包括：测试阀、压力计托筒、替液阀、封堵阀以及双向卡瓦可回收式液压封隔器。其中,所述封隔器包括：中芯轴,第一剪切固定件,第二剪切固定件,第三剪切固定件,自上而下依次套设在中芯轴外壁上的液缸外筒、锁紧芯轴和限位组件,依次套设在锁紧芯轴外壁上的环形活塞、锁环组件、胶筒、锥体和卡瓦。所述测试阀上端与一体化井下作业工具上游连接,测试阀下端与压力计上端连接,压力计下端与替液阀上端连接,替液阀下端与封堵阀上端连接,封堵阀下端与双向卡瓦可回收式液压封隔器连接。本发明同时具备试油测试和完井投产功能,能够回收使用。(The invention provides an integrated downhole operation tool based on a bidirectional slip recoverable hydraulic packer. The work tool includes: the hydraulic packer comprises a test valve, a pressure gauge supporting cylinder, a liquid replacing valve, a plugging valve and a bidirectional slip recoverable hydraulic packer. Wherein, the packer includes: the middle core shaft, the first shearing fixing piece, the second shearing fixing piece and the third shearing fixing piece are sequentially sleeved on the hydraulic cylinder outer cylinder, the locking core shaft and the limiting assembly on the outer wall of the middle core shaft from top to bottom, and the annular piston, the locking ring assembly, the rubber cylinder, the cone and the slips are sequentially sleeved on the outer wall of the locking core shaft. The testing valve upper end is connected with integration borehole operation instrument upper reaches, and the testing valve lower extreme is connected with the pressure gauge upper end, and the pressure gauge lower extreme is connected with replacing liquid valve upper end, replaces liquid valve lower extreme and is connected with the shutoff valve upper end, and the shutoff valve lower extreme is connected with two-way slips recoverable hydraulic packer. The invention has the functions of oil testing and well completion commissioning at the same time, and can be recycled.)

基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具

技术领域

本发明涉及油气井试油完井装备技术领域，具体来讲，涉及一种基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具。

背景技术

目前，大多数探井或评价井的试油、完井作业需要分两步完成。第一步是把带测试封隔器、测试阀、电子压力计等系列工具的测试管柱下到产层附近，然后进行放喷求产测试，测试结束进行压井、起管柱和暂时封堵，该步骤主要以获取地层资料为目的；若有产量，需要完井投产则转入第二步，重新进行井筒准备(包括钻塞、刮壁、通井等)，然后下入带完井封隔器、井下安全阀等系列工具的完井管柱进行投产。这种分两步走的模式存在一定局限性，主要表现如下：

工序多，作业时间长，不能及时投产。试油测试一般包括通井、刮壁，下测试管柱，射孔、储层改造，放喷排液，求产测试，压井，起测试管柱等十多个步骤，而完井投产又包括二次井筒准备，下完井管柱，替液，坐封，放喷等近十个步骤，部分井甚至需要进行二次酸化以恢复产能，会耗费大量时间。

多次压井会对油气产层造成污染，严重的甚至造成永久性伤害，使油气产层无法恢复应有的产能。同时，多次压井易造成管柱卡埋等问题，加大工程难度，如果处理不慎甚至会造成井筒报废，导致资源的极大浪费。试油测试管柱带有封隔器、测试阀等测试工具，通道内空间受限，在压井过程中堵漏材料等易在工具处堆积卡埋管柱，造成测试管柱起出困难。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能节省工序、缩短作业时间和实现快速投产的基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具，所述一体化井下作业工具包括双向卡瓦可回收式液压封隔器，其中，所述封隔器包括：

中芯轴，第一剪切固定件，第二剪切固定件，第三剪切固定件，自上而下依次套设在中芯轴外壁上的液缸外筒、锁紧芯轴和限位组件，以及自上而下依次套设在锁紧芯轴外壁上的环形活塞、锁环组件、胶筒、锥体和卡瓦，其中，

中芯轴上段的壁上设置有内传压孔，该内传压孔能够将中芯轴的腔体与外界连通，中芯轴中段的壁相对于上段和下段的壁向里凹陷；

液缸外筒的下段与锁紧芯轴之间形成了一个具有单向开口的第一腔体，该开口方向朝下，液缸外筒的上段内设置有传压通道，该传压通道的一个开口与内传压孔连通，另一个开口与第一腔体连通；

锁紧芯轴与中芯轴的中段围成了密闭的第二腔体，锁紧芯轴的壁上还设置有贯通的第一旁通孔，第一旁通孔能够将第二腔体与套管内部连通；

锁紧芯轴和中芯轴通过第一剪切固定件连接；

限位组件包括限位外筒和限位键，其中，限位外筒与锁紧芯轴之间形成了具有单向开口的第三腔体，该开口方向朝上，限位键位于第三腔体中并能够限制限位外筒相对于锁紧芯轴向下运动；

环形活塞设置在第一腔体中，且环形活塞能够封闭第一腔体；

锁环组件包括锁环套、弹性件和内锁环，其中，锁环套的上段能够进入到第一腔体中且与锁紧芯轴之间形成一个具有单向开口的第四腔体，该开口方向朝上，锁环套的上段通过第二剪切固定件与液缸外筒连接，弹性件和内锁环都位于第四腔体中，弹性件的上端与环形活塞的下端面连接、下端与内锁环的上端面连接，内锁环抵压在锁环套的内壁上；

胶筒的上端面与锁环套的下端面能够接触或互相面对；

椎体的上端面与胶筒的下端面接触，锥体的上段通过第三剪切固定件与锁紧芯轴连接，按从上至下方向，锥体的锥面至锁紧芯轴轴线的距离逐渐减小；

卡瓦的上端套在椎体的锥面上，且卡瓦能够相对于椎体向上运动并呈现撑开状态，卡瓦的下端面与限位外筒的上端面接触。

在本发明的一个示例性实施例中，所述锁环套的下段与锁紧芯轴之间形成密闭的第五腔体，锁紧芯轴上还设有第二旁通孔，第二旁通孔能够将第五腔体与第二腔体连通。

在本发明的一个示例性实施例中，所述胶筒包括第一弹性构件、第二弹性构件，以及自上而下依次连接且内外径都相同的上胶筒、中胶筒和下胶筒，其中，

上胶筒的上端面为第一环形平面，下端面为向里凹陷的第一环形曲面；

中胶筒的上端面为向外突出且与所述第一环形面相适配的第二环形曲面，中胶筒的下端面为向外突出的第三环形曲面；

下胶筒的上端面为向内凹陷且与所述第三环形曲面相适配的第四环形曲面，下胶筒的下端为第二环形平面；

第一弹性构件沿第一环形平面的周向设置在上胶筒的上端内，以使上胶筒上端能够承受径向的剪切力；

第二弹性构件沿第二环形平面的周向设置在下胶筒的下端内，以使下胶筒下端能够承受径向的剪切力。

在本发明的一个示例性实施例中，所述胶筒的橡胶材料可由按照质量分数计的如下原料制备而成：

36～50％氢化丁腈橡胶、12～33％喷雾炭黑、1～14％热裂解炭黑、3～14％纳米白炭黑、3～19％陶土、1～9％增塑剂、0.5～2％防老剂、0.5～2％硫化剂、1～4％N，N’-间苯撑双马来酰亚胺。

在本发明的一个示例性实施例中，所述增塑剂可包括DOS增塑剂、DOP增塑剂、TP-95增塑剂和TOTM增塑剂中的至少一种。

在本发明的一个示例性实施例中，所述防老剂可包括RD防老剂、445防老剂、ZMTI防老剂和MB防老剂中的至少一种。

在本发明的一个示例性实施例中，所述一体化井下作业工具还可包括与所述双向卡瓦可回收式液压封隔器的上端连接的水力锚。

在本发明的一个示例性实施例中，所述水力锚包括上接头、水力锚本体、容积管和卡瓦组件，其中，

所述上接头的下端和水力锚本体上端相连接，所述容积管位于水力锚本体内部且容积管外壁与水力锚本体内壁接触或靠近；

所述水力锚本体上沿周向和轴向设有多组开孔，每组开孔内都安装有一组卡瓦组件，所述卡瓦组件包括水力锚卡瓦、限定压板、水力锚卡瓦弹簧和锁紧螺钉；

所述锁紧螺钉将限定压板固定在水力锚本体上限定水力锚卡瓦弹出水力锚本体的位置，所述水力锚卡瓦和水力锚卡瓦弹簧位自内而外依次设置于开孔中，水力锚卡瓦弹簧一端与水力锚卡瓦接触，另一端与限定压板接触，使得水力锚卡瓦能够在开孔中沿水力锚径向方向运动。

在本发明的一个示例性实施例中，所述一体化作业工具还可包括坐封球座，坐封球座包括剪切外筒、球座座芯和第四剪切固定件，其中，

球座座芯为中空结构并包括上下两个开口，球座座芯设置在剪切外筒的内腔中，并通过第四剪切固定件与剪切外筒的内壁连接。

在本发明的一个示例性实施例中，所述坐封球座还可包括密封件，以实现球座座芯和剪切外筒内壁之间的密封。

在本发明的一个示例性实施例中，所述坐封球座还可包括坐封球，坐封球能够从井口掉落在所述球座座芯上，以封堵油管通径。

在本发明的一个示例性实施例中，所述一体化井下作业工具还可包括自上而下依次连接并最终连接至双向卡瓦可回收式液压封隔器的测试阀、压力计托筒、替液阀和封堵阀。

在本发明的一个示例性实施例中，所述一体化井下作业工具还可包括伸缩接头，所述伸缩接头能够使一体化井下作业工具在套管中沿上下方向伸缩。

在本发明的一个示例性实施例中，所述一体化井下作业工具还可包与坐封球座连接的筛管。

在本发明的一个示例性实施例中，所述一体化井下作业工具还可包括与筛管连接的射孔枪，所述射孔枪能够射开储层进行储层改造。

在本发明的一个示例性实施例中，所述一体化井下作业工具包括：伸缩节、常闭阀、RDS循环阀、压力计托筒、RTTS安全接头、脱节式封堵阀和坐封球座。

与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：

该一体化井下作业工具能节省作业工序，试油转层效率高，减少工程复杂，保护油气层，能够实现双向密封，减少井控风险，封隔器可回收使用。

附图说明

图1示出了根据本发明的基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具的一个示例性实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具的一个示例性实施例的水力锚和双向卡瓦永久式液压封隔器的结构示意图；

图3示出了根据本发明的基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具的一个示例性实施例的坐封球座的结构示意图；

主要附图标记说明：

100-伸缩接头、200-测试阀、300-压力计托筒、400-替液阀、500-封堵阀、600-水力锚、700-双向卡瓦可回收式液压封隔器、800-坐封球座、601-上接头、602-水力锚本体、603-容积管、604-水力锚卡瓦、605-限定压板、606-水力锚卡瓦弹簧、607-锁紧螺钉、701-中芯轴、702-液缸外筒、703-锁紧芯轴、704-环形活塞、705-锁环套、706-弹性件、707-内锁环、708-第二剪销、709-胶筒、710-锥体、711-第三剪销、712-卡瓦、713-挡圈、714-第一剪销、715-限位键、716-限位外筒、801-剪切外筒、802-坐封球、803-球座座芯、804-第四剪销。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例来详细说明本发明的基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具。需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“上”、“下”、“内”、“外”仅仅为为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。

图1示出了根据本发明的基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具的一个示例性实施例的结构示意图。图2示出了根据本发明的基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具的一个示例性实施例的水力锚和双向卡瓦永久式液压封隔器的结构示意图。图3示出了根据本发明的基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具的一个示例性实施例的坐封球座的结构示意图。

在本发明的一个示例性实施例中，所述基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具可包括双向卡瓦可回收式液压封隔器。

在本实施例中，如图2中所示，水力锚600包括：上接头601、水力锚本体602、容积管603和卡瓦组件。

其中，上接头601的下端和水力锚本体602上端固定连接。这里，上接头的下端具有螺纹，水力锚本体上端具有对应的螺纹，上接头下端和水力锚本体上端通过螺纹丝扣连接，上接头和水力锚本体之间还设有密封件。容积管603位于水力锚本体602内部，容积管603外壁与水力锚本体602内壁靠近或接触。这里，容积管用于过滤油气中的杂质，避免杂质进入水力锚本体上的开孔中，影响水力卡瓦的运动，同时油管内压力也可以通过容积管进行传递。例如，容积管可以是管壁上开有一定数量小孔的圆管，然而，本发明不限于此，容积管也可以为其它结构，只要能起到过滤油气中杂质即可。

水力锚本体602上沿周向和轴向设有多组开孔，每组开孔均配套设置有由水力锚卡瓦604、限定压板605、水力锚卡瓦弹簧606、锁紧螺钉607组成的卡瓦组件。这里，水力锚本体上开孔的数量可以根据实际情况来确定，例如沿周向可以设置2个、4个、6个或8个等，沿轴向可以设置2个、4个、6个或8个等。锁紧螺钉607将限定压板605固定在水力锚本体602上限定水力锚卡瓦604弹出开口的位置。这里，限定压板沿上下方向在每个开孔轴线方向设置，水力锚卡瓦上设有与限定压板尺寸相配合的凹槽，当水力锚卡瓦弹出水力锚本体时，限定压板进入水力锚卡瓦上的凹槽中，对水力锚卡瓦弹出的方向和高度进行限制。所述水力锚卡瓦604面向水力锚本体内部的一端将开孔封闭，水力锚卡瓦弹簧606一端位于水力锚卡瓦604的凹槽内并于凹槽底部接触，水力锚卡瓦弹簧606的另一端与限定压板605接触，使得水力锚卡瓦604能够在压力的推动下沿水力锚600的径向方向运动。这里，水力锚卡瓦与开口相配合，水力锚卡瓦与开口内壁之间设有密封件进行密封。

在本实施例中，如图2中所示，双向卡瓦可回收式液压封隔器700包括中芯轴701、第一剪切固定件、第二剪切固定件、第三剪切固定件，自上而下依次套设在中芯轴外壁上的液缸外筒702、锁紧芯轴703和限位组件，以及自上而下依次套设在锁紧芯轴703上的环形活塞704、锁环组件、胶筒709、锥体710和卡瓦712。这里，自上而下是指从中芯轴701的上端(或称更靠近一体化井下作业工具上游的一端)到中芯轴701的下端(或称更靠近一体化井下作业工具下游的一端)的轴向方向。

其中，中芯轴701为圆管结构，中芯轴701上段的壁上设置有若干个内传压孔，该若干个内传压孔中每个内传压孔都能够将中芯轴701的内部空间与外界连通，从而传递油管内部压力，中芯轴701中段的壁相对于其上段和下段的壁向里凹陷。这里，内传压孔的数量可以根据实际情况来确定，例如1个、3个、5个或8个等。

液缸外筒702的下段与锁紧芯轴703之间形成了一个具有单向开口的第一腔体，该开口方向朝下。液缸外筒702的上段内还设置有若干个与所述内传压孔数量相同且对应每个内传压孔的传压通道，该若干个传压通道中每个传压通道的一端开口与中芯轴701上对应的内传压孔连通，另一端开口与第一腔体连通，以将油管内部压力传递到第一腔体中。这里，中芯轴与液缸外筒之间还设有密封件。

锁紧芯轴703为圆管结构，锁紧芯轴703与中芯轴701的中段围成了密闭的第二腔体，锁紧芯轴703的管壁上还设置有贯通的第一旁通孔，该第一旁通孔将第二腔体与套管内部空间连通。这里，第一旁通孔的数量可以根据实际情况来确定，例如1个、3个、5个或8个等。这里，锁紧芯轴与液缸外筒之间还设有密封件。锁紧芯轴703通过第一剪切固定件与中芯轴701连接。限位外筒716上具有若干个第一开孔，锁紧芯轴703上具有与第一开孔数目相同且对应各个第一开孔的第二开孔，中芯轴701上具有与第一开孔数量相同且对应各个第一开孔的第一凹孔。第一剪切固定件可包括若干个第一剪销714，第一剪销714的数量与第一开孔的数量相同，每个第一剪销714都能够穿过呈对应关系的第一开孔***第二开孔和第一凹孔内。这里，第一开孔的数量可以根据实际情况来确定，例如1个、3个、5个或8个等。第一剪切固定件可以包括若干个剪销，然而本发明不限于此，只要能实现在外力作用下可以被剪断的固定件都可。

限位组件包括限位外筒716和限位键715，其中，限位外筒716与锁紧芯轴703之间形成了具有单向开口的第三腔体，该开口方向朝上。锁紧芯轴703的下端***该第三腔体中，锁紧芯轴703下端上具有供限位键作用的键槽。限位键715位于第三腔体中锁紧芯轴703下端的键槽中，限位键715能够限制限位外筒716相对于中芯轴向下运动。此外，锁紧芯轴703上还可以设置凹槽，挡圈713位于凹槽内，通过设置挡圈713能够限制限位外筒716相对于锁紧芯轴703向上运动。

环形活塞704设置在第一腔体中，环形活塞704能够封闭第一腔体。这里，环形活塞套在锁紧芯轴外壁上，环形活塞包括自上而下依次连接的第一段和第二段，其中，第一段的沿径向的尺寸大于第二段沿径向的尺寸，第一段和第二段之间形成一个台阶。环形活塞第一段的上端面和外壁面均与液缸外筒的内壁接触。这里，环形活塞第一段与锁紧芯轴以及液缸外筒之间还设有密封件。

锁环组件包括锁环套705、弹性件706和内锁环707，其中，锁环套705的上段能够进入到第一腔体中。这里锁环套在第一腔体中与环形活塞相互作用，环形活塞下端***锁环套上端内且锁环套上端抵在环形活塞的台阶上，使得环形活塞与锁环套彼此压住且抵接。这里，锁环套与环形活塞之间还设有密封件。锁环套705与锁紧芯轴703之间形成一个具有单向开口的第四腔体，该开口方向朝上，锁环套705的上段通过第二剪切固定件与液缸外筒702连接。这里，锁环套与锁紧芯轴之间还设有密封件。液缸外筒702上具有若干个第三开孔，锁环套705上具有与第三开孔数量相同且对应各个第三开孔的第二凹孔。第二剪切固定件可包括若干个第二剪销708，第二剪销708的数量与第三开孔的数量相同，每个第二剪销708都能够***呈对应关系的第三开孔和第二凹孔内，以将上锁环套705与液缸外筒702固定连接。这里，第三开孔的数量可以根据实际情况来确定，例如1个、3个、5个或8个等。第二剪切固定件可以包括若干个剪销，然而本发明不限于此，只要能实现液缸外筒与锁环套的固定并且在外力作用下可以被剪断的固定件都可。

弹性件706和内锁环707都位于第四腔体中，弹性件706的上端与环形活塞704的下端面连接传递环形活塞长输的向下的推力，弹性件706的下端与内锁环707的上端面连接推动内锁环707向下运动，内锁环707向下运动抵压在锁环套705的内壁上使锁环套705不能反向运动。这里，弹性件可以是弹簧，然而本发明不限于此，弹性件也可以为其它结构，只要能实现提供弹力和可被压缩功能即可。

锁环套705的下段与锁紧芯轴703之间形成密闭的第五腔体，锁紧芯轴703上的第二旁通孔将该第五腔体与第二腔体连通。这里，第五腔体通过第二旁通孔与第二腔体连通，第二腔体通过第一旁通孔与油管内部联通，则第五腔体与油管内部连通。这里，第二旁通孔的数量可以根据实际情况来确定，例如1个、3个、5个或8个等。

胶筒709套设在锁环套705下端和椎体710上端之间，胶筒709套装在锁紧芯轴703外壁上，且其上端与锁环套705下端彼此靠近或相互面对，下端与椎体710上端彼此接触或靠近。胶筒709能够在锁环套705下端和椎体710上端的挤压下发生形变，使封隔器和套管内壁形成密封连接。

椎体710为带锥形结构，按从上至下方向，锥体710的锥面至锁紧芯轴轴线的距离逐渐减小。例如，椎体锥面与轴心线方向的夹角可以为20～40度。锥体710上具有若干个第四开孔，锁紧芯轴703上具有与第四开孔数量相同且对应各个第四开孔的第三凹孔。第三剪切固定件可包括若干个第三剪销711，第三剪销711的数量与第四开孔的数量相同，每个第三剪销711都能够***呈对应关系的第四开孔和第三凹孔内，以将椎体710与锁紧芯轴703固定连接。这里，第四开孔的数量可以根据实际情况来确定，例如1个、3个、5个或8个等。第三剪切固定件可以包括若干个剪销，然而本发明不限于此，只要能实现椎体与锁紧芯轴的固定并且在外力作用下可以被剪断的固定件都可。

卡瓦712整体为类圆筒结构，卡瓦712由沿周向均匀分布的多个卡瓦片构成，多个卡瓦片的下端固定连接，上端之间沿轴向方向设有开口或者缝隙。卡瓦712的多个卡瓦片中每个卡瓦片外壁上带有齿状结构，该齿状结构方向向斜下且与卡瓦外壁面呈一定角度。卡瓦712类圆筒结构内壁靠上端带有与椎体710锥面相配合的结构，卡瓦712相对于锥体710锥面向上滑动从而被撑开，使卡瓦712中多个卡瓦片外壁面上的齿状结构与套管内壁进行咬合将卡瓦712在套管内的位置进行固定。这里，卡瓦712的下端与限位外筒716上端抵压在一起，并且卡瓦712和限位外筒716通过长轴螺栓固定，二限位外筒716通过限位键715与锁紧芯轴703固定，从而坐封时能卡瓦712上端能够被椎体撑开。

在本实施例中，如图3中所示，坐封球座800包括剪切外筒801、坐封球802、球座座芯803和第四剪切固定件。

其中，剪切外筒801为中空圆筒，剪切外筒801上端(即图3中左端)与封隔器下端通过一段油管进行连接，剪切外筒801下端(即图3中右端)与井下空间连通。例如，连接方式可以为丝扣连接。然而，本发明不限于此，剪切外筒和磨铣延伸筒也可以直接进行连接。同时，剪切外筒801上具有若干个供第四剪切固定件***的第五开孔。

球座座芯803为中空结构并包括上下两个开口，其中，球座座芯上端的开口能够与坐封球30表面贴合。球座座芯803具有与第五开孔数量相同且对应各个第五开孔的第四凹孔。球座座芯803设置在剪切外筒801内部且与剪切外筒801内壁贴合。第四剪切固定件可包括若干个第四剪销804，第四剪销804的数量与第四开孔的数量相同，每个第四剪销804都能够***呈对应关系的第五开孔和第四凹孔内，以将球座座芯803和剪切外筒801固定连接。这里，第五开孔的数量可以根据实际情况来确定，例如1个、3个、5个或8个等。第四剪切固定件可以包括若干个剪销，然而本发明不限于此，只要能实现球座座芯与剪切外筒的固定并且在外力作用下可以被剪断的固定件都可。

剪切外筒801内腔上还设有放置密封件的凹坑，密封件使剪切外筒801内壁与球座座芯803外壁密封连接。

坐封球802能够从井口掉落在球座座芯803上，与球座座芯803上端结构贴合封堵油管通径。例如，坐封球可以为钢球，然而本发明不限于此，只要能封堵油管通径即可。

在本实施例中，胶筒709可以包括第一弹性构件、第二弹性构件，以及自上而下依次连接且内外径都相同的上胶筒、中胶筒和下胶筒，其中，上胶筒的上端面为第一环形平面，下端面为向里凹陷的第一环形曲面；中胶筒的上端面为向外突出且与所述第一环形面相适配的第二环形曲面，中胶筒的下端面为向外突出的第三环形曲面；下胶筒的上端面为向内凹陷且与所述第三环形曲面相适配的第四环形曲面，下胶筒的下端为第二环形平面；第一弹性构件沿第一环形平面的周向设置在上胶筒的上端内，以使上胶筒上端能够更好地承受径向的剪切力；第二弹性构件沿第二环形平面的周向设置在下胶筒的下端内，以使下胶筒下端能够更好地承受径向的剪切力。

上胶筒和中胶筒的高度比可以为1：0.83～1：1.3，胶筒外径和胶筒高度比可以为1：1～1：1.5，当三个胶筒压缩坐封于套管后，轴向压缩率小于0.25，根据胶筒压缩前和压缩后体积不变的原理，通过调整胶筒长度和厚度值，就可以改变胶筒压缩变形后贴到套管壁的压缩率。例如胶筒越厚，就越容易贴着套管，当压缩贴向套管壁时，只需要很小的轴向压缩率就可以了；而胶筒很薄时，就需要在轴向上很大幅度的压缩胶筒，胶筒的压缩率就大。当压缩率控制在0.25以内时，根据套管内径的大小，反过来设计胶筒的长度和厚度，让其更好的压缩后紧紧的贴在套管内壁上，而轴向上不发生胶筒弯曲。

第一环形曲面和上胶筒轴线的夹角为79～81度，在此角度范围内中胶筒被斜角包裹挤压，压缩变形更均衡，胶筒不易偏心，周向密封更好。

第一弹性构件可以包括第一弹簧、第二弹性构件可以包括第二弹簧，第一弹簧和第二弹簧都可以为多层弹簧，第一弹簧可以在所述上胶筒内围成一个圆环，并且圆环的径向可以与上胶筒的轴向方向垂直，第二弹簧可以在所述下胶筒内围成一个圆环，并且圆环的径向可以与下胶筒的轴向相垂直。其中，弹簧的初始长度可以按照以下公式进行计算：

L＝πD+15

其中，L：搭接长度，D：胶筒直径，π：3.1416，式中单位：mm。

计算出初始长度后对大弹簧进行裁切，接好头后放入产品硫化模具中进行比对，根据实际情况再确定需裁切的合适长度。内弹簧根据外弹簧的实际长度进行裁切。

在本实施例中，胶筒的橡胶材料由按照质量分数计的如下原料制备而成：36～50％氢化丁腈橡胶、12～33％喷雾炭黑、1～14％热裂解炭黑、3～14％纳米白炭黑、3～19％陶土、1～9％增塑剂、0.5～2％防老剂、0.5～2％硫化剂、1～4％交联促进剂。

上胶筒和下胶筒的橡胶材料可以由按照质量分数计的如下成分制备而成：36～46％氢化丁腈橡胶、23～33％喷雾炭黑、4～14％热裂解炭黑、3～13％纳米白炭黑、3～13％陶土、1～4％增塑剂、0.5～2％防老剂、0.5～2％硫化剂、1～4％交联促进剂。

中胶筒的橡胶材料可以由按照质量分数计的如下原料制备而成：40～50％氢化丁腈橡胶、12～22％喷雾炭黑、1～11％热裂解炭黑、4～14％纳米白炭黑、9～19％陶土、1～9％增塑剂、0.5～2％防老剂、0.5～2％硫化剂、1～4％交联促进剂。

其中，氢化丁腈橡胶可以选用阿朗新科HNBR3607、HNBR3907、HNBR4307、HNBR4367，氢化丁腈橡胶HNBR具备优良的耐油耐溶剂性并保持较好的耐高低温平衡性，所述氢化丁腈橡胶中的丙烯腈质量分数为可以为36～44％，残余双键含量小于8％，氢化丁腈橡胶的生胶门尼粘度ML1+4(100℃)可以为50～100。

当选用的氢化丁腈橡胶中的丙烯腈的质量分数为36～44％时可以使得制备得到的橡胶材料可以兼顾耐热、耐油、耐硫化氢的性能，以及良好的压缩永久变形特性。测试封隔器胶筒要求胶筒在测试完成后具有良好的回复性，丙烯腈含量越高，胶筒的回复性越差，为了所述橡胶材料制备得到的测试封隔器胶筒在测试完成后由良好的回复性，丙烯腈的质量分数不宜再高。

当选用的氢化丁腈橡胶中的残余双键含量小于8％时，可以保证硫化时能够产生更多的交联键，能够提高橡胶的三维网络结构，有利于橡胶抵抗油气井下较高的压力。

当选用的氢化丁腈橡胶的生胶门尼粘度在50～100的范围时，能够保证橡胶材料在炼胶和硫化的过程中具备良好的加工性。

这里，喷雾炭黑、热裂解炭黑和纳米白炭黑作为组合补强材料，用作提高橡胶的强度机械性能的同时分别又发挥各自独有的优势以对抗井下高温老化、动态载荷本体失效、高挤压撕裂等恶劣环境。其中，喷雾炭黑还可提高橡胶后期耐老化的性能；热裂解炭黑在炭黑中具有最大的粒子尺寸(平均直径可为240～320nm)，但是其比表面积最低，可为7～12m²/g，热裂解炭黑能够减小橡胶压缩永久变形性、提高动态在和密封性能；高比表面积的纳米白炭黑(比表面积为250m²/g)，原生粒子直径小于100nm，能够极大地提高橡胶在高温高压环境下的抗撕裂性能和耐磨性能。

这里，陶土作为填充剂，在不影响加工性能的前提下能够提高橡胶的硬度和耐酸性，可以避免过量使用炭黑类补强剂而使得橡胶加工困难、成品率低的情况。

这里，为了改善橡胶的加工性能和硫化时材料在模具中的流动性，可以在制备原料中加入增塑剂，增塑剂可以选用DOS增塑剂、DOP增塑剂、TP-95增塑剂和TOTM增塑剂中的至少一种，进一步地，可以为其中两种，其中，TOTM可以提高橡胶耐高温性能，DOS可以改善橡胶的低温性能。

这里，防老剂可以选用RD防老剂、445防老剂、ZMTI防老剂和MB防老剂中的至少一种，进一步地，可以为其中两种，防老剂能够减缓橡胶的老化速度，提高橡胶的使用寿命，其中防老剂RD和MB并用具有良好的协同作用，防老剂445和ZMTI并用具有良好的协同能力。

这里，使用双叔丁基过氧异丙基苯替代传统的硫磺作为硫化剂，由于双叔丁基过氧异丙基苯未过氧化物，在硫化交联时形成C-C键，强度比硫磺硫化时形成的S-S键高，有利于增加橡胶分子链发生硫化交联成网状时的结构强度，且耐温、耐硫化氢腐蚀性能更好，实现更好的橡胶本体结构强度。所述双叔丁基过氧异丙基苯的有效含量可以不低于40％，例如60％。

这里，N，N’-间苯撑双马来酰亚胺的作用为助交联剂，能够协同过氧化物，加速氢化丁腈橡胶的硫化形成较高的交联网络结构和交联密度，以延长密封能力和时间。因为耐压差性能达到105MPa时需要的封隔时间较长，即177℃条件下至少封隔24h，适量的交联促进剂能够产生最佳的力学性能。

在本发明的另一个示例性实施例中，如图1中所示，一体化井下作业工具包括：伸缩接头100、测试阀200、压力计托筒300、替液阀400、封堵阀500、水力锚600、双向卡瓦可回收式液压封隔器700和坐封球座800。其中，水力锚600和双向卡瓦可回收式液压封隔器700可与上一个示例性实施例中的水力锚和双向卡瓦可回收式液压封隔器相同。

其中，伸缩接头100上端与一体化井下作业工具的上部油管固定连接，伸缩接头100下端与测试阀200上端固定连接。通过设置伸缩接头可以使一体化作业工具能够在套管内上下伸缩，补偿一体化井下作业工具的收缩，方便后期井下作业工具脱手时钻台操作。这里，伸缩接头与上部油管、伸缩接头与测试阀的连接方式可以为螺纹连接，然而本发明不限于此，例如，测试阀也可以不经过伸缩接头直接与上部油管相连或伸缩接头也可以通过一段油管与测试阀间接连接。

测试阀200下端与压力计托筒300上端固定连接，压力计托筒300中设有电子压力计。这里，测试阀用于试油时测试油气储层的油气流量，电子压力计用来测试井下地层的压力。压力计托筒300下端与替液阀400上端固定相连，替液阀400下端与封堵阀500上端固定相连。替液阀用于更换和替出压井用的压井液，封堵阀用于封堵井下空间，通过对封堵阀的开闭可以对井下空间进行开关井，封堵阀的开闭可以通过管内加压或环空加压实现。

封堵阀500下端与水力锚600上端固定相连，水力锚600下端与双向卡瓦可回收式液压封隔器700上端相连，双向卡瓦可回收式液压封隔器700可以和套管内部固定并形成密封连接。双向卡瓦可回收式液压封隔器700下端通过一段油管与坐封球座800上端固定连接。根据需要，坐封球座800下端还可与筛管和射孔枪进行连接，筛管用于连接射孔枪和对油气进行过滤，射孔枪用于对油气储层进行射孔和储层改造。

坐封时，从井口向一体化井下作业工具内投入坐封球802，坐封球802掉落在球座座芯803上，封堵一体化井下作业工具内部通径。向一体化井下作业工具内加压，压力通过内传压孔作用于环形活塞704和与其抵接的锁环套705。当坐封压差达到启动坐封压力时，第二剪切固定件被剪断，环形活塞704推动锁环套705向下运动，锁环套705挤压胶筒709，胶筒709受挤压的同时推动椎体710剪断第三剪切固定件，椎体710下行撑开卡瓦712，卡瓦712撑开镶入套管将封隔器坐封位置固定，胶筒709上的金属材料辅助装置与胶筒709一起膨胀接触套管内壁，对胶筒709的挤压形成一个保护层。在此过程中，封隔器上的内锁环707在弹性件706推力作用下同步向下运动，将卡瓦712及胶筒709锁定在坐封位置。封隔器完全坐封后，进行套管试压，检查封隔器和套管的密封性，验封合格后，通过一体化井下作业工具内继续加压将坐封球座800上的第四剪切固定件剪断，坐封球802及球座座芯803一起滑落到井下，一体化井下作业工具内自动泄压，保持全通径状态，整个坐封程序完成。

进行储层改造作业时，当油管内压力高于套管内压力时，水力锚卡瓦604被压差推出，嵌入套管内固定，克服管柱受到的上顶力，储层改造作业完成后油压不高于套压时，水力锚卡瓦604自动弹回。

试油测试作业完成后，需要解封封隔器时，直接上提管柱，剪断第一剪切固定件，中芯轴701及其上面的内传压上移，快速沟通油管和套管内压力，平衡胶筒709上下压差。继续上提管柱，卡瓦712收回，可顺利起出整个一体化井下作业工具管柱。

在本发明的又一个示例性实施例中，所述一体化井下作业工具可包括从上到下依次连接的伸缩节、常闭阀、RDS循环阀、压力计托筒、RTTS安全接头、脱节式封堵阀，双向卡瓦可回收式液压封隔器和坐封球座。其中，封隔器可与第一个示例性实施例中的双向卡瓦可回收式液压封隔器相同。

这种一体化井下作业工具不仅可以永久封堵产层，还可以回插重新沟通地层实现完井；通过脱节式封堵阀在丢手时拉动球阀封堵地层，无需借助压差，封堵严密；封隔器为70MPa双向卡瓦液压可回收式封隔器，既能满足测试期间射孔-酸化管柱压差要求，又能长时间作为封堵工具的悬挂器。管柱可带枪进行联作，也可以在射开产层的情况下进行；管柱脱节式封堵发处脱手，可同时下入RTTS安全接头，作为丢手的备用手段；管柱在实现封堵后，可以通过RDS阀和常闭阀建立循环，在套管操作压力不够的情况下，再通过常闭阀来循环；该管柱适用于5"和7"套管，可双封跨封隔，伸缩节除了补偿管柱收缩，还能在后期进行脱手时方便钻台操作。

综上所述，本发明的基于双向卡瓦可回收式液压封隔器的一体化井下作业工具具有以下优点：

该一体化井下作业工具具备试油测试和完井投产功能，双向卡瓦可回收式液压封隔器坐封程序简单，能够双向承压双向承拉，具备丢手以及二次回接功能，可以回收或检修、更换封隔器以上管柱；丢手后，封隔器上的机械卡瓦及水力锚机构能够保证封隔器稳固的悬挂在套管中，可以承受下部管柱重量，试油测试完成后可以直接解封将整个测试管柱起出，节省成本。

尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。