專利名稱：擴張壓縮式封隔裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于石油天然氣開發(fā)領域的壓裂施工作業(yè)工藝技術，具體涉及一種封隔器，尤其是擴張壓縮式封隔裝置。
背景技術：
水力壓裂工藝技術是進行油氣層改造增產的必要工藝技術，而水力擴張式或水力壓縮式封隔器是進行壓裂及分層壓裂的關鍵技術。隨著勘探與開發(fā)的不斷深入，油氣層的深度越來越深，封隔器承受的壓差越來越大，承受的溫度越來越高，對封隔器的技術性能和要求也越來越高；隨之封隔器的設計和加工 技術越來越復雜，使用成本也是原封隔器的幾倍甚至是幾十倍，使用性能也不能完全滿足施工工藝的要求，探尋新的分層壓裂分隔方式從沒有停止過?，F用的封隔器均為壓差式封隔器，按其坐封原理，有擴張式封隔器和液缸壓縮式封隔器兩種，按現場應用情況來看，擴張式膠筒易坐封，相對更容易解封，壓縮式封隔器不易坐封，也更不容易解封，擴張式膠筒在現場的應用更優(yōu)，但在3500米以下的深井中，擴張式膠筒因溫度高，很容易壓爛。壓縮式封隔器相對好坐封但更不容易解封。為了解決以上問題，這兩種封隔器按照各自的工作原理，分別在提高封隔器耐溫和耐壓的基礎上進行復雜的設計和試驗，也取得了一定的效果，但推廣應用成本特大，加大了施工的成本，降低了工作效益。因此，須有一種新工作方式的封隔器來代替現有封隔器，以提高其耐溫耐壓的性能要求。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種擴張壓縮式封隔裝置，提高現有封隔器耐溫耐壓的性能。為達上述目的，本實用新型提供了擴張壓縮式封隔裝置，包括套管，設置在該套管內的封隔器中心管、滑套節(jié)流器和單流閥，該滑套節(jié)流器設置在該封隔器中心管的頂端，該單流閥設置在該封隔器中心管的底端，其特征在于所述滑套節(jié)流器和單流閥之間的封隔器中心管外自上而下依次設置有擴張式膠筒、壓縮式膠筒、可收縮托架和壓縮式膠筒托架。所述擴張式膠筒通過擴張式膠筒接頭與所述滑套節(jié)流器聯接。所述擴張式膠筒和所述壓縮式膠筒之間設置有壓環(huán)。所述壓縮式膠筒是多個，相鄰壓縮式膠筒之間設置有壓環(huán)。所述可收縮托架是可回縮式鋼片托架。本實用新型的優(yōu)點是省去了壓縮式封隔器的壓縮液缸，通過增加可回縮鋼片托架，防止膠筒壓縮變形后，進入環(huán)空，形成卡鉆，提高了耐高溫高壓的安全性和可靠性，成本低，施工效率高。
以下將結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明圖I是本實用新型提供的擴張壓縮式封隔裝置的為空井筒狀態(tài)下的管柱結構圖；圖2是本實用新型提供的擴張壓縮式封隔裝置在井內工作狀態(tài)下的密封原理圖。圖中1_套管；2-油管；3-油層；4-滑套節(jié)流器；5-節(jié)流孔；6_封隔器中心管；擴張式膠筒接頭；8_接頭內密封圈；9_中心桿凸臺；10-擴張式膠筒；11-封隔器中心管孔眼；12_壓環(huán)；13-壓縮式膠筒；14-可收縮托架；15-壓縮式膠筒托架；16_單流閥；17_鋼球；18-液墊。
具體實施方式
擴張壓縮式封隔裝置的工作原理是利用壓裂施工時，液流在滑套節(jié)流器節(jié)流孔的作用下形成的壓差，對封隔器進行坐封，其坐封后，對于封隔器，其承受的徑向壓差，最大為滑套節(jié)流器形成的壓差，也就是2-5個MPa，其大小與滑套節(jié)流器節(jié)流孔5的直徑和流量有關；而封隔器承受的上下壓差，則是油層3之間的施工壓力差，這個壓差最大要達到70MPa，壓差式封隔器也就是在這個壓差下，在井內溫度達到120°C的作用下，被壓破裂的。而壓縮式封隔器是將膠筒壓縮變形后，對套管進行密封并達到封隔作用，因此，其耐溫和耐壓均有很好的性能；其主要缺點就是不收縮，不收縮的主要原因是由于其壓縮液缸上的密封圈，在高溫下變形量大，不能在彈簧的作用下將其復位而造成；另一個主要原因為壓縮式膠筒承壓變形后，進入封隔器本體與套管形成的環(huán)空，當壓力解除后，膠筒不易回縮，形成卡鉆?；谝陨戏治?，本實施例利用擴張式膠筒易坐封及回收的優(yōu)點，以及壓縮封隔器承受高溫高壓的優(yōu)點，將兩個封隔器的工作原理結合在一個封隔器上，省去了壓縮式封隔器的壓縮液缸，增加了可回縮鋼片托架，提高了耐高溫高壓的安全性和可靠性。擴張壓縮式封隔裝置的主要結構原理為在一個中心管上安裝兩種密封膠筒，當向井內泵入液體時，施工管柱上的滑套節(jié)流器上節(jié)流孔使油管和套管之間形成節(jié)流壓差，使擴張式膠筒在2_5MPa的壓差下坐封，形成一個可以沿中心管下移的活塞；活塞的徑向上只承受油管內外的節(jié)流壓差，活塞的上下只承受的是油層間壓差，當活塞上下有壓差時，活塞下移壓縮下面的壓縮式膠筒變形，與套管壁面緊貼，形成可承高壓密封，達到耐溫耐壓的S封效果。I、擴張式膠筒和壓縮式膠筒之間的液墊技術利用擴張式膠筒和壓縮膠筒之間存在的井內液體，自動形成液墊18見圖2，再利用液體不可壓縮的特性，防止擴張式膠筒過分變形，而使其破裂。2、壓縮式膠筒的可回縮鋼片托架技術壓縮式膠筒的可收縮托架為可回縮式鋼片托架，防止壓縮式膠筒壓縮變形后，進入環(huán)空，形成卡鉆。擴張式膠筒的最簿弱的兩端不需用以前的設計方式，要求耐高溫高壓；只需按圖I所示結構設計加工，只要求按常規(guī)的封隔器要求進行設計即可，承壓達到2-5MPa。如，圖I所示的擴張式膠筒的兩頭，在內徑上設計有接頭內密封圈8，以滿足封隔器中心桿6與擴張式膠筒10之間的密封要求；中心桿凸臺9是為了增大膠筒與兩端部之間的連接強度，防止擴張式膠筒在承壓后，膠筒與兩部部之間膠開；這種結構進一步筒化了擴張式封隔器的設計方式；鋼球17是施工管柱結構上的單流閥，其作用是用于施工后對管柱進行反循環(huán)，沖出施工管柱內余砂，防止造成施工管柱卡鉆。由于封隔器接頭設計筒化，其內徑可以擴大，在保證封隔器中心管6強度(抗拉和耐壓)的前提下，內徑可以擴大到62mm ;封隔器中心管孔眼11可采用割縫管替代。壓縮式膠筒13采用常規(guī)壓縮式封隔器的膠筒即可，其結構類似于軌道卡瓦的結構形式，嚴防壓縮式膠筒13擴張變形后，膠皮進入環(huán)空，形成卡鉆。按圖I所示的連接方式進行連接，即封隔器中心管6設置在套管I內、滑套節(jié)流器4設置在封隔器中心管6的上端、單流閥16設置在封隔器中心管6的下端、擴張式膠筒10、壓縮式膠筒13、可收縮托架14和壓縮式膠筒托架15自上而下依次設置在滑套節(jié)流器4和單流閥16之間的封隔器中心管6外，擴張式膠筒10通過擴張式膠筒接頭7與滑套節(jié)流器4聯接。擴張式膠筒10和壓縮式膠筒13之間設置有壓環(huán)12。當壓縮式膠筒13是多個時，相鄰壓縮式膠筒13之間設置有壓環(huán)12。通過上述組件和連接方式，形成壓裂施工管柱結構的下封隔器。若將該封隔器用作上封隔器時，可將如圖I所示的封隔器倒接即可；也就是擴張式封隔器在下，連接滑套節(jié)流器；壓縮式封隔器在上，連接施工用的油管2。以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，并不構成對本實用新型的保護范圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設計均屬于本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.擴張壓縮式封隔裝置，包括套管(1)，設置在該套管內的封隔器中心管(6)、滑套節(jié)流器(4)和單流閥(16)，該滑套節(jié)流器(4)設置在該封隔器中心管(6)的頂端，該單流閥(16)設置在該封隔器中心管(6)的底端，其特征在于所述滑套節(jié)流器(4)和單流閥(16)之間的封隔器中心管(6)外自上而下依次設置有擴張式膠筒(10)、壓縮式膠筒(13)、可收縮托架(14)和壓縮式膠筒托架(15)。
2.根據權利要求I所述的擴張壓縮式封隔裝置，其特征在于所述擴張式膠筒(10)通過擴張式膠筒接頭與所述滑套節(jié)流器(4)聯接。
3.根據權利要求I或2所述的擴張壓縮式封隔裝置，其特征在于所述擴張式膠筒(10)和所述壓縮式膠筒(13)之間設置有壓環(huán)(12)。
4.根據權利要求3所述的擴張壓縮式封隔裝置，其特征在于所述壓縮式膠筒(13)是多個，相鄰壓縮式膠筒(13)之間設置有壓環(huán)(12)。
5.根據權利要求I所述的擴張壓縮式封隔裝置，其特征在于所述可收縮托架(14)是可回縮式鋼片托架。
專利摘要本實用新型提供的擴張壓縮式封隔裝置，包括套管，設置在該套管內的封隔器中心管、節(jié)流器和單流閥，該節(jié)流器設置在該封隔器中心管的頂端，該單流閥設置在該封隔器中心管的底端，節(jié)流器和單流閥之間的封隔器中心管外自上而下依次設置有擴張式膠筒、壓縮式膠筒、可收縮托架和壓縮式膠筒托架。省去了壓縮式封隔器的壓縮液缸，通過增加可回縮鋼片托架，防止膠筒壓縮變形后，進入環(huán)空，形成卡鉆，提高了耐高溫高壓的安全性和可靠性，成本低，施工效率高。
文檔編號E21B33/127GK202578623SQ20122019635
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權日2012年5月4日
發(fā)明者孫虎, 周豐, 王祖文, 鄧繼學, 孫賀東, 陸紅軍, 魏建榮, 周建柱, 鄧小強, 蘇敏文, 張敏, 張文 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術作業(yè)公司