專利名稱：一種井下隔離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于石油固井工具領(lǐng)域，具體涉及一種井下隔離裝置。
背景技術(shù)：
低滲透油氣田、頁巖氣田是“十二五”期間開發(fā)的主戰(zhàn)場，而多級滑套分段壓裂施工工藝是開發(fā)低滲透油氣田、頁巖氣的主要措施之一。多級滑套分段壓裂施工工藝分一次性管柱施工和二次管柱施工，對于二次管柱施工就是采用鉆桿將懸掛器、封隔器、壓裂滑套等組合的管柱送到設(shè)計(jì)位置，在完成封隔器坐封、懸掛器坐掛后，鉆桿從井口提出、下入壓裂油管。其中，第一次下入的管柱，需要一個(gè)提供正向密封的裝置；另外，在鉆桿移除井口到壓裂油管與懸掛器密封套形成密封時(shí)，井口是敞開的，為避免地層壓力過大而導(dǎo)致井噴或井涌，需要提供一個(gè)反向密封的裝置。目前，國內(nèi)外這種既能承受正向密封，又能承受反向密封的裝置設(shè)計(jì)尚不完善，有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，有的結(jié)構(gòu)在下入過程中存在著失效的隱患。比如專利號為CN201723196的專利介紹的是一種能夠?qū)崿F(xiàn)正反向封堵自封式球座。該結(jié)構(gòu)的自封式球座的自封管上端處于自由狀態(tài)，鎖環(huán)為收縮式，在管柱下入過程中， 管柱如果出現(xiàn)異常，有可能將連接自封管和自封套剪釘剪斷，自封管向下運(yùn)動(dòng)，則可關(guān)閉循環(huán)孔，如出現(xiàn)自封管向上運(yùn)動(dòng)，自封管將脫離自封套，鎖環(huán)收縮，自封管無法回到原位置，也無法關(guān)閉循環(huán)孔，方向承壓將失效。另外，該專利工具在下入過程中，管柱下端還需要連接一引導(dǎo)管柱下入的引鞋。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的難題，提供一種井下隔離裝置，其在下入過程中，能夠循環(huán)和自動(dòng)灌漿，在下入完成后，投球憋壓，剪斷剪釘，其上的球座體下移并關(guān)閉上限位套上的泄流孔，在施工結(jié)束后，鉆柱從井口提出后，其能夠承受井底的壓力，抑制井噴或井涌。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種井下隔離裝置，包括外殼1以及安裝在外殼1內(nèi)部的上限位套3和下限位套 10以及安裝在上限位套3內(nèi)部的球座體4 ；所述上限位套3外表面的上部與所述外殼1的內(nèi)表面連接，其下部的外表面與所述下限位套10內(nèi)表面的上部連接；所述球座體4通過剪釘6固定在所述上限位套3的內(nèi)部，在所述上限位套3內(nèi)表面的上部設(shè)計(jì)有臺(tái)肩，所述球座體4的上端面裝配至所述臺(tái)肩處，所述臺(tái)肩用于限制球座體4 向上竄動(dòng)。在所述下限位套10內(nèi)表面的下端設(shè)有臺(tái)肩18，當(dāng)投球憋壓后，球座體4下行，直至其下端面17下行至所述臺(tái)肩18處，球座體4停止下行。在所述上限位套3上設(shè)計(jì)有剪釘孔；所述剪釘6穿過所述上限位套3上的剪釘孔； 在所述剪釘孔下方的上限位套3的圓周上設(shè)計(jì)有上限位套循環(huán)孔14 ；在所述球座體4的圓周上設(shè)計(jì)有球座體循環(huán)孔15，所述上限位套循環(huán)孔14與球座體循環(huán)孔15周向?qū)R，保證下入過程中，管內(nèi)與管外是相通的。所述上限位套3的上端設(shè)計(jì)有上螺紋，用于與外殼1連接，下端設(shè)計(jì)有下螺紋，用于與所述下限位套10連接；在所述上限位套3的外表面設(shè)計(jì)有密封槽，所述密封槽位于上螺紋與剪釘孔之間，在所述密封槽內(nèi)裝有密封圈5 ；所述上限位套循環(huán)孔14位于下螺紋上方。在所述上限位套3內(nèi)表面的臺(tái)肩的上方設(shè)計(jì)有斜面，所述斜面與球座體4上端的斜面形成連續(xù)面。在所述球座體4的外表面設(shè)有相應(yīng)的密封槽，并裝有3個(gè)密封圈7，用于球座體4 與上限位套3之間的密封；一個(gè)密封圈7位于所述球座體4的上部，另兩個(gè)密封圈7分別位于所述球座體循環(huán)孔15的上方和下方，三個(gè)密封圈7主要是在循環(huán)孔關(guān)閉前與關(guān)閉后起到密封隔離效果。在所述球座體4下部的外表面設(shè)有卡簧槽，所述卡簧槽位于所述球座體循環(huán)孔15 的下方；在所述卡簧槽內(nèi)裝有防退卡簧8。所述防退卡簧8為自擴(kuò)張式卡簧。在所述下限位套10的臺(tái)肩18上方設(shè)有臺(tái)階，當(dāng)投球憋壓后，球座體4下行停止后，此時(shí)球座體4上的卡簧槽與下限位套10內(nèi)表面的臺(tái)階組合成新卡簧槽16，所述防退卡簧8從球座體4上的卡簧槽彈出至此新卡簧槽16內(nèi)，限制球座體4上下竄動(dòng)。在所述外殼1的上部設(shè)有套管扣或油管扣，用于連接套管或油管，在外殼1的下部連接有引鞋12，便于隔離裝置及串聯(lián)的管串入井。所述引鞋12的下部為圓頭狀，并且設(shè)計(jì)有多個(gè)泄流孔。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是(1)本實(shí)用新型的井下隔離裝置在下入過程中，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)和自動(dòng)灌漿，保證了管串順利下入，同時(shí)，也節(jié)省了灌漿時(shí)間；(2)本實(shí)用新型的井下隔離裝置下入完成后，投球憋壓，剪釘剪斷，球座體下移，關(guān)閉上限位套上的泄流孔后，可承受井底的壓力，抑制井噴或井涌現(xiàn)象的發(fā)生；(3)本實(shí)用新型將正反向密封裝置與引鞋設(shè)計(jì)為一體式，簡化了管柱結(jié)構(gòu)；(4)本實(shí)用新型的井下隔離裝置可用于多級滑套分段壓裂施工工藝管串內(nèi)，也可用于篩管頂部注水泥施工工藝管串內(nèi)。

圖1是本實(shí)用新型井下隔離裝置入井狀態(tài)圖。圖2是本實(shí)用新型井下隔離裝置關(guān)閉狀態(tài)圖。其中，1為外殼，2為憋壓球，3為上限位套，4為球座體，5為密封圈，6為剪釘，7為密封圈，8為防退卡簧，9為下螺紋，10為下限位套，11為螺紋，12為引鞋，13為螺紋，14為循環(huán)孔(或稱為自動(dòng)灌漿孔、泄流孔)，15為循環(huán)孔，16為新卡簧槽，17為下端面，18為臺(tái)肩。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述—種具有自動(dòng)灌漿功能且能實(shí)現(xiàn)永久關(guān)閉的井下隔離裝置，圖1所示的是本實(shí)用新型井下隔離裝置的入井狀態(tài)，其包括外殼1以及安裝在外殼1內(nèi)部的上限位套3和球座體4，在所述外殼1的上部設(shè)有套管扣或油管扣，用于連接套管或油管，在外殼1的下部設(shè)有螺紋11，所述外殼1通過螺紋11與引鞋12連接；上限位套3的上部通過其外表面上的螺紋13固定在外殼1的內(nèi)部，下部通過其外表面上的螺紋9與所示下限位套10連接；在所述上限位套3的外表面設(shè)計(jì)有密封槽，所述密封槽位于上部螺紋的下方，在所述密封槽內(nèi)裝有密封圈5 ；在所述密封槽下方設(shè)計(jì)有剪釘孔，在剪釘孔下方的圓周上設(shè)計(jì)有循環(huán)孔14，所述循環(huán)孔14位于下部螺紋的上方；所述球座體4通過剪釘6固定在所述上限位套3的內(nèi)部，所述剪釘6穿過所述上限位套3上的剪釘孔。所述上限位套3內(nèi)表面的上部設(shè)計(jì)有斜面，在所述斜面下方設(shè)計(jì)有臺(tái)肩，所述斜面與球座體4上端的斜面形成連續(xù)斜面；所述球座體4的上端面頂住所述臺(tái)肩，所述臺(tái)肩用于限制球座體4向上竄動(dòng)；同時(shí)，在所述球座體4的圓周上設(shè)計(jì)有循環(huán)孔15，所述上限位套3上的循環(huán)孔14 與球座體4上的循環(huán)孔15周向?qū)R，保證下入過程中，管內(nèi)與管外是相通的；在球座體4的外表面設(shè)有相應(yīng)的密封槽，并裝有3個(gè)密封圈7，用于球座體4與上限位套3之間的密封；一個(gè)密封圈7位于所述球座體4的上部，另兩個(gè)密封圈7分別位于所述循環(huán)孔15的上方和下方，三個(gè)密封圈7主要是在自動(dòng)循環(huán)孔關(guān)閉前與關(guān)閉后起到密封隔離效果。在所述球座體4下部的外表面設(shè)有卡簧槽，所述卡簧槽位于所述循環(huán)孔15的下方；在所述卡簧槽內(nèi)裝有防退卡簧8。所述防退卡簧8為自擴(kuò)張式卡簧。所述下限位套10內(nèi)表面的下端設(shè)有臺(tái)肩18，在所述臺(tái)肩18上方設(shè)有臺(tái)階；當(dāng)投球憋壓后，球座體4下行直至其下端面17頂住所述臺(tái)肩18，球座體4停止下行，所述臺(tái)肩限制了球座體4關(guān)閉循環(huán)孔14后的繼續(xù)下行。此時(shí)球座體4上的卡簧槽與下限位套10內(nèi)表面的臺(tái)階組合成新卡簧槽16，所述防退卡簧8從球座體4上的卡簧槽彈出，位于此新卡簧槽 16內(nèi)。在外殼1的下端連接有引鞋12，便于隔離裝置及串聯(lián)的管串入井。所述引鞋12的下部設(shè)計(jì)多個(gè)泄流孔，在與憋壓球2配套的管串下入完成后，在井口釋放憋壓球2，待憋壓球2運(yùn)行至井下隔離裝置中的球座體4處時(shí)，與球座體4上部的斜面形成密封。所述引鞋 12為圓頭狀。圖2是井下隔離裝置在投放憋壓球2后，與球座體4形成密封，憋壓，剪斷剪釘6， 球座體4帶著防退卡簧8下行，球座體4下端面17與下限位套10下部設(shè)的臺(tái)肩18復(fù)合， 球座體4上的循環(huán)孔15與上限位套3上的循環(huán)孔14錯(cuò)位，通過3組密封圈7將循環(huán)孔上下密封，起到管內(nèi)與管外隔離，防退卡簧8彈至下限位套10與上限位套3組合后形成的卡簧槽16內(nèi)，當(dāng)管外壓力大于管內(nèi)壓力時(shí)，防退卡簧8限制了球座體4向上運(yùn)動(dòng)，起到永久關(guān)閉泄流孔的作用。本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)在于在下入過程中，該隔離裝置內(nèi)外相通，可進(jìn)行循環(huán)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌漿功能；在剪釘6剪斷后，球座體4下移，球座體4永久關(guān)閉上限位套3的循環(huán)孔，抑制井底壓力進(jìn)入隔離裝置上部。另外，外殼1的下端設(shè)計(jì)的圓頭狀引鞋12具有導(dǎo)向功能，使組合的管串順利下入。另外，本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)正反向密封，其中的球座體 4由上限位套3限制上行，下限位套10限制球座體4到位后的下行，防退卡簧8為擴(kuò)張式， 如果出現(xiàn)管柱異常，球座體4不會(huì)出現(xiàn)脫離現(xiàn)象，也不會(huì)出現(xiàn)循環(huán)孔無法關(guān)閉現(xiàn)象。而且， 球座體4的3個(gè)密封圈7之間不存在真空現(xiàn)象(因?yàn)榧翎斂缀脱h(huán)孔可以傳壓)，易于球座體下行。本實(shí)用新型的井下隔離裝置作為多級滑套分段壓裂施工工藝管串中的關(guān)鍵工具保證了該管串下入過程中可進(jìn)行循環(huán)、自動(dòng)灌漿，循環(huán)孔關(guān)閉后可承受井底壓力，抑制井噴或井涌的出現(xiàn)，因而具有極大的推廣應(yīng)用前景。上述技術(shù)方案只是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言， 在本實(shí)用新型公開了原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本實(shí)用新型上述具體實(shí)施例所描述的結(jié)構(gòu)，因此前面描述的只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。
權(quán)利要求1.一種井下隔離裝置，其特征在于所述井下隔離裝置包括外殼(1)以及安裝在外殼 ⑴內(nèi)部的上限位套⑶和下限位套(10)以及安裝在上限位套(3)內(nèi)部的球座體⑷；所述上限位套C3)外表面的上部與所述外殼(1)的內(nèi)表面連接，其下部的外表面與所述下限位套(10)內(nèi)表面的上部連接；所述球座體⑷通過剪釘(6)固定在所述上限位套(3)的內(nèi)部，在所述上限位套(3)內(nèi)表面的上部設(shè)計(jì)有臺(tái)肩，所述球座體的上端面裝配至所述臺(tái)肩處，臺(tái)肩限制球座體(4) 向上竄動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下隔離裝置，其特征在于在所述下限位套(10)內(nèi)表面的下端設(shè)有臺(tái)肩(18)，當(dāng)投球憋壓后，球座體(4)下行，直至其下端面(17)下行至所述臺(tái)肩 (18)處，球座體(4)停止下行。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下隔離裝置，其特征在于在所述上限位套(3)上設(shè)計(jì)有剪釘孔；所述剪釘(6)穿過所述上限位套( 上的剪釘孔；在所述剪釘孔下方的上限位套 (3)的圓周上設(shè)計(jì)有上限位套循環(huán)孔(14)；在所述球座體的圓周上設(shè)計(jì)有球座體循環(huán)孔(15)，所述上限位套循環(huán)孔(14)與球座體循環(huán)孔(1 周向?qū)R。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下隔離裝置，其特征在于所述上限位套(3)的上端設(shè)計(jì)有上螺紋，用于與外殼(1)連接，下端設(shè)計(jì)有下螺紋，用于與所述下限位套(10)連接；在所述上限位套(3)的外表面設(shè)計(jì)有密封槽，所述密封槽位于上螺紋與剪釘孔之間，在所述密封槽內(nèi)裝有密封圈( ；所述上限位套循環(huán)孔(14)位于下螺紋上方；在所述上限位套(3) 內(nèi)表面的臺(tái)肩的上方設(shè)計(jì)有斜面，所述斜面與球座體(4)上端的斜面形成連續(xù)斜面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下隔離裝置，其特征在于在所述球座體(4)的外表面設(shè)有相應(yīng)的密封槽，并裝有3個(gè)密封圈(7)，用于球座體(4)與上限位套C3)之間的密封；一個(gè)密封圈(7)位于所述球座體(4)的上部，另兩個(gè)密封圈(7)分別位于所述球座體循環(huán)孔 (15)的上方和下方。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下隔離裝置，其特征在于在所述球座體(4)下部的外表面設(shè)有卡簧槽，所述卡簧槽位于所述球座體循環(huán)孔(1 的下方；在所述卡簧槽內(nèi)裝有防退卡簧⑶。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井下隔離裝置，其特征在于所述防退卡簧(8)為自擴(kuò)張式卡黃。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的井下隔離裝置，其特征在于在所述下限位套(10)的臺(tái)肩 (18)上方設(shè)有臺(tái)階，當(dāng)投球憋壓后，球座體(4)下行停止后，此時(shí)球座體(4)上的卡簧槽與下限位套(10)內(nèi)表面的臺(tái)階組合成新卡簧槽(16)，所述防退卡簧(8)從球座體(4)上的卡簧槽彈出至此新卡簧槽(16)內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一所述的井下隔離裝置，其特征在于在所述外殼(1)的上部設(shè)有套管扣或油管扣，用于連接套管或油管，在外殼(1)的下部連接有引鞋(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的井下隔離裝置，其特征在于所述引鞋(12)的下部為圓頭狀，并且設(shè)計(jì)有多個(gè)泄流孔。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種井下隔離裝置，屬于石油固井工具領(lǐng)域。本裝置包括外殼以及安裝在外殼內(nèi)部的上限位套和下限位套以及安裝在上限位套內(nèi)部的球座體；所述球座體的上端面頂住所述上限位套上臺(tái)肩，當(dāng)投球憋壓后，球座體下行，直至其下端面頂住所述下限位套上的臺(tái)肩。本實(shí)用新型在下入過程中，能夠循環(huán)和自動(dòng)灌漿，這樣就保證了下入的通暢性；在下入完成后，投球憋壓，剪斷剪釘，其上的球座體下移并關(guān)閉上限位套上的循環(huán)孔，這樣就可實(shí)現(xiàn)永久關(guān)閉；在施工結(jié)束后，鉆柱從井口提出后，其能夠承受井底的壓力，抑制井噴或井涌，保證了井口的安全性。
文檔編號E21B33/12GK202325378SQ20112039780
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月18日
發(fā)明者吳姬昊, 姚輝前, 尹慧博, 戴文潮, 朱和明, 秦金立, 馬蘭榮, 魏遼 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院