專利名稱：水平井壓裂用懸掛封隔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種水平井壓裂用懸掛封隔器，主要用于油氣田開發(fā)過程中的水平井壓裂改造施工作業(yè)，屬于油氣井開發(fā)用的井筒作業(yè)工具。
背景技術(shù)：
目前懸掛封隔器主要是用在直井固井或完井上，沒有針對水平井壓裂設(shè)計的懸掛封隔器，而現(xiàn)有的懸掛封隔器懸掛壓裂管柱進(jìn)行水平井壓裂存 在以下不足ー是現(xiàn)有懸掛封隔器卡瓦的錨定方式為單向卡瓦，只能承受管柱向下的拉力，而壓裂施工時會對管柱產(chǎn)生一個上頂力，單向卡瓦的懸掛封隔器不能滿足施工要求；ニ是現(xiàn)有的懸掛封隔器密封機(jī)構(gòu)主要起到隔離作用，而壓裂施工時密封機(jī)構(gòu)將要承受高壓，現(xiàn)有的懸掛封隔器密封機(jī)構(gòu)不能滿足高壓作業(yè)要求；三是現(xiàn)有的懸掛封隔器，普遍只采用液壓或機(jī)械ー種丟手方式，難以保證懸掛封隔器成功丟手。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供ー種水平井壓裂用懸掛封隔器，克服現(xiàn)有懸掛封隔器在實施水平井壓裂作業(yè)中的上述不足，通過新的結(jié)構(gòu)設(shè)計，即采用雙向卡瓦設(shè)計，實現(xiàn)懸掛壓裂管柱，又可防止壓裂施工時的上頂力，可以實現(xiàn)壓裂施工時管柱的座掛要求；獨(dú)特的密封機(jī)構(gòu)設(shè)計可以保證壓裂施工時密封機(jī)構(gòu)的高壓密封，為保證懸掛封隔器丟手順利丟開，設(shè)計了液壓和機(jī)械兩種丟手方式，滿足懸掛封隔器在錨定、密封機(jī)構(gòu)承壓及丟手方式多祥化的要求。本實用新型采用如下的技術(shù)方案，即ー種水平井壓裂用懸掛封隔器，由上接頭、內(nèi)保護(hù)套、外套筒、反扣分瓣爪、丟手活塞、反扣體、連接套筒、中心管、丟手剪釘、上錐體、卡瓦套、雙向錨定卡瓦、卡瓦彈簧、下錐體、上擋環(huán)、密封件、隔環(huán)、活塞連接體、下?lián)醐h(huán)、主活塞、剪釘、副活塞、外筒、倒齒馬牙型鎖環(huán)和下接頭構(gòu)成，其特征在于上接頭下段的外壁上套裝有外套筒，內(nèi)保護(hù)套頭部有臺階，上接頭的下段的內(nèi)壁與內(nèi)保護(hù)套的頭部外壁絲扣連接，內(nèi)保護(hù)套頭部以下外壁與上接頭內(nèi)壁的間隙裝有反扣分瓣爪，反扣分瓣爪絲扣連接在上接頭下端的內(nèi)壁上，外套筒中段至下段的內(nèi)壁擴(kuò)徑，外套筒擴(kuò)徑部分的內(nèi)壁上部與連接套筒外壁絲扣連接，連接套筒的內(nèi)壁上半部擴(kuò)徑，反扣體的外壁與連接套筒上半部擴(kuò)徑的內(nèi)壁絲扣連接，緊貼內(nèi)保護(hù)套的外壁中、下部裝有丟手活塞，丟手活塞的上端探入內(nèi)保護(hù)套外壁與反扣分瓣爪內(nèi)壁的間隙中，丟手活塞底端有外凸的臺階面，丟手活塞底端內(nèi)側(cè)面與內(nèi)保護(hù)套外側(cè)面密封接觸，丟手剪釘將丟手活塞固定在內(nèi)保護(hù)套外壁的底端，丟手活塞的底端外側(cè)面與中心管的內(nèi)側(cè)面密封接觸，中心管頂部置于反扣體的底部，中心管置于外套筒內(nèi)，中心管與連接套筒下半部的內(nèi)壁絲扣連接，外套筒底部絲扣連接上錐體尾部外壁，上錐體內(nèi)壁緊貼中心管外壁，上錐體下部設(shè)有雙向錨定卡瓦，雙向錨定卡瓦跟部內(nèi)壁貼緊在中心管外壁上，卡瓦套套裝在雙向錨定卡瓦上錐體跟部和下錐體的跟部，下錐體內(nèi)壁緊貼中心管外壁，雙向錨定卡瓦由卡瓦彈簧和卡瓦套鎖定，下錐體向下延長的尾段外壁與下部上擋環(huán)的內(nèi)壁絲扣連接，下錐體尾部內(nèi)壁擴(kuò)徑，在上擋環(huán)以下的中心管外套裝活塞連接體，活塞連接體頂部伸入到中心管外壁與下錐體尾部內(nèi)壁的間隙中，上擋環(huán)下部的活塞連接體外壁上套裝有橡膠密封件，相鄰的橡膠密封件之間裝有隔環(huán)，底端橡膠密封件的下端裝有下?lián)醐h(huán)，下?lián)醐h(huán)絲扣連接于活塞連接體下段的外壁上，主活塞內(nèi)側(cè)壁絲扣連接在活塞連接體尾部的外側(cè)，主活塞有一臺階，主活塞的臺階面與活塞連接體的下端面相抵，主活塞的上端面與下?lián)醐h(huán)的底面相抵，主活塞的底部外側(cè)裝有副活塞，主活塞下部的中心管外壁上設(shè)有向外的凸臺，中心管凸臺處裝有剪釘，剪釘將主活塞、副活塞固定在中心管的外壁上，中心管凸臺以下的外壁上絲扣套裝下接頭，中心管尾部探出下接頭以外，主活塞的外側(cè)壁與外筒頂部的內(nèi)壁絲扣連接，外筒向下延伸遮蓋了主活塞和副活塞，外筒的末端裝有倒齒馬牙型鎖環(huán)，倒齒馬牙型鎖環(huán)卡在下接頭的外壁上，外筒以下被下接頭覆蓋的中心管壁上開有進(jìn)液孔，中心管尾部末端開有連接絲扣。本實用新型的反扣分瓣爪頭部與上接頭下部貼合處由密封膠圈密封。本實用新型的主活塞臺階內(nèi)壁與中心管外壁密封接觸，主活塞下部外壁與外筒內(nèi)壁密封接觸。 本實用新型的副活塞的內(nèi)壁與下接頭的外壁密封接觸，副活塞的外壁與外筒的內(nèi)壁密封接觸。本實用新型在與水平井分段壓裂管柱配合應(yīng)用時，在封隔器下端懸掛壓裂管柱，用鉆桿將整個管柱下到設(shè)計深度后，管柱內(nèi)憋壓實現(xiàn)封隔器的座掛，封隔器座掛成功后，進(jìn)行丟手作業(yè)，丟開封隔器丟手，起出送入管柱，然后下入回接管柱進(jìn)行壓裂施工，此時封隔器即起到懸掛壓裂管柱的作用又可實現(xiàn)密封壓裂施工層的作用。本實用新型的工作原理。作業(yè)時，將本實用新型的懸掛封隔器下端懸掛壓裂管柱，用鉆桿連接懸掛封隔器將整個壓裂管柱下到設(shè)計深度，通過管柱憋壓，壓カ通過中心管上的進(jìn)液孔A進(jìn)入活塞腔內(nèi)，推動主活塞上行剪斷剪釘，主活塞剪斷剪釘后繼續(xù)向上運(yùn)動推動下?lián)醐h(huán)壓縮密封件使其擴(kuò)張，實現(xiàn)密封機(jī)構(gòu)的密封，主活塞上行壓縮密封件的同時也帶動活塞連接體向上運(yùn)動，推動下錐體向上運(yùn)動，擠壓雙向錨定卡瓦，使雙向錨定卡瓦撐開，實現(xiàn)懸掛封隔器座掛；座掛成功后，進(jìn)行懸掛封隔器丟手作業(yè)，當(dāng)采用液壓丟手方式時，管柱內(nèi)憋壓，丟手活塞上行剪斷丟手剪釘，此時丟手活塞讓出反扣分瓣爪回縮空間，提出上接頭、內(nèi)保護(hù)套、反扣分瓣爪、丟手活塞丟手部分；當(dāng)需要采用機(jī)械丟手方式吋，即可采用反轉(zhuǎn)反扣分瓣爪，旋轉(zhuǎn)倒扣方式將丟手丟開，從而實現(xiàn)液壓與機(jī)械兩種丟手方式。錨定機(jī)構(gòu)主要由雙向錨定卡瓦、上錐體、下錐體、卡瓦彈簧及卡瓦套組成，卡瓦彈簧起到固定雙向錨定卡瓦的作用，使其緊貼中心管，防止懸掛封隔器在下入過程中誤座，下錐體為活動錐體，通過活塞連接體使下錐體運(yùn)動，下錐體運(yùn)動推動雙向錨定卡瓦使其撐開，實現(xiàn)懸掛封隔器錨定。密封機(jī)構(gòu)主要由密封件，上擋環(huán)、隔環(huán)及上、下?lián)醐h(huán)組成，密封件上、下兩端依靠上擋環(huán)和下?lián)醐h(huán)固定，每個密封件之間依靠隔環(huán)分隔，主活塞推動擋環(huán)擠壓密封件使其擴(kuò)張實現(xiàn)封隔機(jī)構(gòu)的密封。采用倒齒馬牙型鎖環(huán)實現(xiàn)錨定機(jī)構(gòu)及密封機(jī)構(gòu)的鎖緊，當(dāng)管柱內(nèi)打壓，壓カ經(jīng)中心管的進(jìn)液孔A進(jìn)入活塞的內(nèi)腔中，推動主活塞使其剪斷剪釘，主活塞剪斷剪釘后繼續(xù)上行，主活塞上行的同時帶動外筒上行，外筒的運(yùn)動將帶動倒齒馬牙型鎖環(huán)向上運(yùn)動使其鎖緊在下接頭上，實現(xiàn)錨定機(jī)構(gòu)及密封機(jī)構(gòu)的鎖緊。本實用新型的結(jié)構(gòu)獨(dú)特，安全可靠，雙向卡瓦設(shè)計可以保證懸掛封隔器懸掛壓裂管柱進(jìn)行壓裂施工時整個管柱不會上下移動；耐高壓的密封機(jī)構(gòu)可以保證懸掛封隔器在進(jìn)行壓裂施工時依然有很好的密封效果；液壓與機(jī)械兩種丟手方式可以保證懸掛封隔器丟手順利丟開。本水平井壓裂用懸掛封隔器適用于水平井分段壓裂施工的需要。

圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖I中，上接頭I、內(nèi)保護(hù)套2、外套筒3、密封膠圈4、反扣分瓣爪5、丟手活塞6、反扣體7、連接套筒8、中心管9、丟手剪釘10、上錐體11、卡瓦套12、雙向錨定卡瓦13、卡瓦彈簧14、下錐體15、上擋環(huán)16、橡膠密封件17、隔環(huán)18、活塞連接體19、下?lián)醐h(huán)20、主活塞21、剪釘22、附活塞23、外筒24、下接頭25、倒齒馬牙型鎖環(huán)26、進(jìn)液孔A。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，對本實用新型的結(jié)構(gòu)予以進(jìn)一步說明，如圖I所示，本實用新型的水平井壓裂用懸掛封隔器，由上接頭I、內(nèi)保護(hù)套2、外套筒3、反扣分瓣爪5、丟手活塞6、反扣體7、連接套筒8、中心管9、丟手剪釘10、上錐體11、卡瓦套12、雙向錨定卡瓦13、卡瓦彈簧14、下錐體15、上擋環(huán)16、橡膠密封件17、隔環(huán)18、活塞連接體19、下?lián)醐h(huán)20、主活塞21、剪釘22、副活塞23、外筒24、倒齒馬牙型鎖環(huán)26和下接頭25構(gòu)成，其特征在于上接頭I下段的外壁上套裝有外套筒3，內(nèi)保護(hù)套2頭部有臺階，上接頭I的下段的內(nèi)壁與內(nèi)保護(hù)套2的頭部外壁絲扣連接，內(nèi)保護(hù)套2頭部以下外壁與上接頭I內(nèi)壁的間隙裝有反扣分瓣爪5，反扣分瓣爪5絲扣連接在上接頭I下端的內(nèi)壁上，外套筒3中段至下段的內(nèi)壁擴(kuò)徑，外套筒3擴(kuò)徑部分的內(nèi)壁上部與連接套筒8外壁絲扣連接，連接套筒8的內(nèi)壁上半部擴(kuò)徑，反扣體7的外壁與連接套筒8上半部擴(kuò)徑的內(nèi)壁絲扣連接，緊貼內(nèi)保護(hù)套2的外壁的中、下部裝有丟手活塞6，丟手活塞6的上端探入內(nèi)保護(hù)套2外壁與反扣分瓣爪5內(nèi)壁的間隙中，丟手活塞6底端有外凸的臺階面，丟手活塞6底端內(nèi)側(cè)面與內(nèi)保護(hù)套2外側(cè)面密封接觸，丟手剪釘10將丟手活塞6固定在內(nèi)保護(hù)套2外壁的底端，丟手活塞6的底端外側(cè)面與中心管9的內(nèi)側(cè)面密封接觸，中心管9頂部置于反扣體7的底部，中心管9置于外套筒3內(nèi)，中心管9與連接套筒8下半部的內(nèi)壁絲扣連接，外套筒3底部絲扣連接上錐體11尾部外壁，上錐體11內(nèi)壁緊貼中心管外壁，上錐體11下部設(shè)有雙向錨定卡瓦13，雙向錨定卡瓦13跟部內(nèi)壁貼緊在中心管9的外壁上，卡瓦套12套裝在雙向錨定卡瓦13的上錐體跟部和下錐體的跟部，下錐體15內(nèi)壁緊貼中心管外壁，雙向錨定卡瓦13由卡瓦彈簧14和卡瓦套12鎖定，下錐體15向下延長的尾段外壁與下部上擋環(huán)16的內(nèi)壁絲扣連接，下錐體15尾部內(nèi)壁擴(kuò)徑，在上擋環(huán)16以下的中心管9外套裝活塞連接體19，活塞連接體19頂部伸入到中心管9外壁與下錐體15尾部內(nèi)壁的間隙中，上擋環(huán)16下部的活塞連接體19外壁上套裝有橡膠密封件17，相鄰的橡膠密封件17之間裝有隔環(huán)18，底端橡膠密封件17的下端裝有下?lián)醐h(huán)20，下?lián)醐h(huán)20絲扣連接于活塞連接體19下段的外壁上，主活塞21內(nèi)側(cè)壁絲扣連接在活塞連接體19尾部的外側(cè)，主活塞21有一臺階，主活塞21的臺階面與活塞連接體19的下端面相抵，主活塞21的上端面與下?lián)醐h(huán)20的底面相抵，主活塞21的底部外側(cè)裝有副活塞23，主活塞21下部的中心管9外壁上設(shè)有向外的凸臺，中心管9凸臺處裝有剪釘22，剪釘22將主活塞21、副活塞23固定在中心管9的外壁上，中心管9凸臺以下的外壁上絲扣套裝下接頭25，中心管9尾部探出下接頭25以外，主活塞21的外側(cè)壁與外筒24頂部的內(nèi)壁絲扣連接，外筒24向下延伸遮蓋了主活塞和副活塞，外筒24的末端裝有倒齒馬牙型鎖環(huán)26，倒齒馬牙型鎖環(huán)26卡在下接頭25的外壁上，外筒24以下被下接頭25覆蓋的中心管9壁上開有進(jìn)液孔A，中心管尾部末端開有連接絲扣。本實用新型上述的反扣分瓣爪頭部與上接頭下部貼合處由密封膠圈4將密封。本實用新型上述的主活塞21臺階內(nèi)壁與中心管9外壁密封接觸，主活塞21下部外壁與外筒24內(nèi)壁密封接觸。本實用新型所述的副活塞23的內(nèi)壁與下接頭25的外壁密封接觸，副活塞23的外壁與外筒24的內(nèi)壁密封接觸。本實用新型的密封機(jī)構(gòu)由三段橡膠密封件和兩個隔環(huán)構(gòu)成。
權(quán)利要求1.ー種水平井壓裂用懸掛封隔器，由上接頭(I)、內(nèi)保護(hù)套(2)、外套筒(3)、反扣分瓣爪(5)、丟手活塞(6)、反扣體(7)、連接套筒(8)、中心管(9)、丟手剪釘(10)、上錐體(11)、卡瓦套(12)、雙向錨定卡瓦(13)、卡瓦彈簧(14)、下錐體(15)、上擋環(huán)(16)、橡膠密封件(17)、隔環(huán)(18)、活塞連接體(19)、下?lián)醐h(huán)(20)、主活塞(21)、剪釘(22)、副活塞(23)、外筒(24)、倒齒馬牙型鎖環(huán)(26)和下接頭(25)構(gòu)成，其特征在于上接頭(I)下段的外壁上套裝有外套筒(3)，內(nèi)保護(hù)套(2)頭部有臺階，上接頭(I)的下段的內(nèi)壁與內(nèi)保護(hù)套(2)的頭部外壁絲扣連接，內(nèi)保護(hù)套(2)頭部以下外壁與上接頭(I)內(nèi)壁的間隙裝有反扣分瓣爪(5)，反扣分瓣爪(5)絲扣連接在上接頭(I)下端的內(nèi)壁上，外套筒(3)中段至下段的內(nèi)壁擴(kuò)徑，外套筒(3)擴(kuò)徑部分的內(nèi)壁上部與連接套筒(8)外壁絲扣連接，連接套筒(8)的內(nèi)壁上半部擴(kuò)徑，反扣體(7)的外壁與連接套筒(8)上半部擴(kuò)徑的內(nèi)壁絲扣連接，緊貼內(nèi)保護(hù)套(2)的外壁的中、下部裝有丟手活塞出)，丟手活塞出)的上端探入內(nèi)保護(hù)套(2)外壁與反扣分瓣爪(5)內(nèi)壁的間隙中，丟手活塞(6)底端有外凸的臺階面，丟手活塞(6)底端內(nèi)側(cè)面與內(nèi)保護(hù)套(2)外側(cè)面密封接觸，丟手剪釘(10)將丟手活塞(6)固定在內(nèi)保護(hù)套(2)外壁的底端，丟手活塞出)的底端外側(cè)面與中心管(9)的內(nèi)側(cè)面密封接觸，中心管(9)頂部置于反扣體(7)的底部，中心管(9)置于外套筒(3)內(nèi)，中心管(9)與連接套筒(8)下半部的內(nèi)壁絲扣連接，外套筒(3)底部絲扣連接上錐體(11)尾部外壁，上錐體(11)內(nèi)壁緊貼中心管外壁，上錐體(11)下部設(shè)有雙向錨定卡瓦(13)，雙向錨定卡瓦(13)跟部內(nèi)壁貼緊在中心管(9)的外壁上，卡瓦套(12)套裝在雙向錨定卡瓦(13)的上錐體(11)跟部和下錐體(15)的跟部，下錐體(15)內(nèi)壁緊貼中心管(9)外壁，雙向錨定卡瓦(13)由卡瓦彈簧(14)和卡瓦套(12)鎖定，下錐體(15)向下延長的尾段外壁與下部上擋環(huán)(16)的內(nèi)壁絲扣連接，下錐體(15)尾部內(nèi)壁擴(kuò)徑，在上擋環(huán)(16)以下的中心管(9)外套裝活塞連接體(19)，活塞連接體(19)頂部伸入到中心管(9)外壁與下錐體(15)尾部內(nèi)壁的間隙中，上擋環(huán)(16)下部的活塞連接體(19)外壁上套裝有橡膠密封件(17)，相鄰的橡膠密封件(17)之間裝有隔環(huán)(18)，底端橡膠密封件(17)的下端裝有下?lián)醐h(huán)(20)，下?lián)醐h(huán)(20)絲扣連接于活塞連接體(19)下段的外壁上，主活塞(21)內(nèi)側(cè)壁絲扣連接在活塞連接體(19)尾部的外側(cè)，主活塞(21)有一臺階，主活塞(21)的臺階面與活塞連接體(19)的下端面相抵，主活塞(21)的上端面與下?lián)醐h(huán)(20)的底面相抵，主活塞(21)的底部外側(cè)裝有副活塞(23)，主活塞(21)下部的中心管(9)外壁上設(shè)有向外的凸臺，中心管(9)凸臺處裝有剪釘(22)，剪釘(22)將主活塞(21)、副活塞(23)固定在中心管(9)的外壁上，中心管(9)凸臺以下的外壁上絲扣套裝下接頭(25)，中心管(9)尾部探出下接頭(25)以外，主活塞(21)的外側(cè)壁與外筒(24)頂部的內(nèi)壁絲扣連接，外筒(24)向下延伸遮蓋了主活塞和副活塞，外筒(24)的末端裝有倒齒馬牙型鎖環(huán)(26)，倒齒馬牙型鎖環(huán)(26)卡在下接頭(25)的外壁上，外筒(24)以下被下接頭(25)覆蓋的中心管(9)壁上開有進(jìn)液孔A，中心管尾部末端開有連接絲扣。
2.如權(quán)利要求I所述的水平井壓裂用懸掛封隔器，其特征在于所述的反扣分瓣爪(5)頭部與上接頭(I)下部貼合處由密封膠圈(4)密封。
3.如權(quán)利要求I所述的水平井壓裂用懸掛封隔器，其特征在于所述主活塞(21)臺階內(nèi)壁與中心管(9)外壁密封接觸，主活塞(21)下部外壁與外筒(24)內(nèi)壁密封接觸。
4 如權(quán)利要求I所述的水平井壓裂用懸掛封隔器，其特征在于所述的副活塞(23)的內(nèi)壁與下接頭(25)的外壁密封接觸，副活塞(23)的外壁與外筒(24)的內(nèi)壁密封接觸。
5.如權(quán)利要求I所述的水平井壓裂用懸掛封隔器，其特征在于所述的橡膠密封件(17)為三段，隔環(huán)(18)為兩個。
專利摘要本實用新型涉及一種水平井壓裂用懸掛封隔器，由液壓丟手總成、反扣丟手總成、錨定總成、封隔油套環(huán)空的密封元件、倒齒馬牙鎖緊機(jī)構(gòu)等部件組成。作業(yè)時，本懸掛封隔器下端懸掛壓裂管柱，用鉆桿連接懸掛封隔器將整個壓裂管柱下到設(shè)計深度，當(dāng)整個管柱下到設(shè)計深度后，管柱內(nèi)憋壓，實現(xiàn)懸掛封隔器座掛，雙向卡瓦的設(shè)計保證懸掛封隔器在進(jìn)行壓裂施工時錨定牢固，耐高壓的密封元件實現(xiàn)懸掛封隔器在壓裂施工時密封可靠，液壓丟手與倒扣丟手兩種丟手方式，確保丟手順利丟開，實現(xiàn)壓裂管柱的順利回接。
文檔編號E21B23/08GK202531096SQ20122003895
公開日2012年11月14日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者何志勇, 劉志斌, 張鵬, 田文江, 程智遠(yuǎn), 詹鴻運(yùn), 鄭永哲, 韓永亮, 駱勁羽 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司