專利名稱：一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣田裸眼水平井多段壓裂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器。
背景技術(shù)：
裸眼水平井多層壓裂技術(shù)是一項先進的完井技術(shù)，是低壓、低滲透油氣藏開發(fā)的重要增產(chǎn)措施之一，它具有封堵效果好、井下工具少、作業(yè)針對性強、施工成本低等優(yōu)點。裸眼完井可以更好地實現(xiàn)全水平段的泄油氣，該技術(shù)目前已在國外得到廣泛應(yīng)用。水平裸眼井多級壓裂目前已經(jīng)是北美頁巖氣壓裂開采主要技術(shù)手段。裸眼水平井多級壓裂技術(shù)一般采用裸眼封隔器分段封隔。根據(jù)頁巖氣儲層開發(fā)的需要，使用封隔器將水平井段分隔成若干段，水力壓裂施工時水平段最尾端滑套為壓力開啟式滑套，其它滑套通過投球打開，從水平段尾端第二級開始逐級投球，進行有針對性的壓裂施工。在裸眼壓裂完井管柱中，懸掛封隔器在懸掛整個尾管串的同時還要保證其在直井段套管內(nèi)耐溫耐壓性能，達到懸掛尾管重量和密封的目的，同時懸掛封隔器需要保持最大內(nèi)通徑以便盡可能多的通過壓裂球達到壓裂的層數(shù)最大化。而普通的封隔器的產(chǎn)品性能不能滿足懸掛尾管及密封大尺寸套管和保持最大內(nèi)通徑的要求。為此，研制了適用于裸眼水平井完井管柱直井段新型的懸掛封隔器，使其在裸眼水平井分段壓裂改造中更具實用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其錨定性能可靠，保證封隔器耐高溫高壓，能可靠地密封大尺寸套管，最大內(nèi)通徑能保證通過20個壓裂球達到壓裂層數(shù)最大化。為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供的方案是:一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，包括中心管和設(shè)置于中心管上的膠筒，其中，所述中心管的下端與下接頭螺紋連接，并且用緊盯銷釘固定；中心管和下接頭連成的整體從上到下依次裝有上導環(huán)、上卡瓦、上錐體、上外背圈、上內(nèi)背圈、下內(nèi)背圈、下外背圈、下錐體、下卡瓦、鎖環(huán)套、上活塞、劈環(huán)套、劈環(huán)、下活塞、上坐封套、下坐封套和下導環(huán)；所述上導環(huán)與中心管螺紋連接且用緊盯銷釘固定；所述上卡瓦和上錐體軸向套在中心管上，上卡瓦一端接觸上導環(huán)和中心管臺階，另一端與上錐體接觸，上錐體通過剪切銷釘固定在中心管上；所述中心管和膠筒之間設(shè)有承留環(huán)，該承留環(huán)在膠筒中部且與中心管用“O”型圈密封，膠筒兩端分別套入上內(nèi)背圈、下內(nèi)背圈、上外背圈、下外背圈構(gòu)成膠筒總成，該膠筒總成套于中心管上，上外背圈與上錐體接觸，下錐體和下卡瓦軸向套在中心管上，下錐體一端與下外背圈接觸且通過剪切銷釘固定在中心管上；所述鎖環(huán)套通過鎖環(huán)與中心管連接，并由剪切銷釘與中心管固定，鎖環(huán)套上端面與下卡瓦端面接觸；所述上活塞與中心管之間通過“O”型圈滑動密封連接；所述劈環(huán)套與下活塞通過劈環(huán)固定在中心管上，下活塞通過“O”型圈密封中心管；所述上坐封套與上活塞螺紋連接，上坐封套、上活塞和下活塞均通過“O”型圈與中心管滑動密封連接；所述下坐封套與上坐封套螺紋連接，下坐封套與上坐封套、下接頭之間均為滑動密封連接；所述下導環(huán)與中心管螺紋連接且用緊盯銷釘固定。而且，所述中心管上具有徑向的第一傳壓孔和第二傳壓孔，第一傳壓孔位于上活塞和劈環(huán)套之間，第二傳壓孔位于上坐封套和下接頭之間。而且，所述中心管上端為馬牙扣內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)。而且，所述上錐體和上卡瓦錐面配合，下錐體和下卡瓦錐面配合。而且，所述膠筒總成的上內(nèi)背圈和下內(nèi)背圈之間設(shè)有上橡膠套擋圈和下橡膠套擋圈；所述膠筒總成的上外背圈和上內(nèi)背圈構(gòu)成軟金屬環(huán)背圈，所述膠筒總成的下外背圈和下內(nèi)背圈構(gòu)成軟金屬環(huán)背圈。而且，所述膠筒的中間部位設(shè)置膠筒承留環(huán)，該膠筒承留環(huán)的內(nèi)孔中間設(shè)有“O”型圈，其支撐膠筒心部利于膠筒膨脹。膠筒承留環(huán)是鑄鐵材質(zhì)。而且，所述中心管上與鎖環(huán)套接觸的部分設(shè)有引導鎖環(huán)套上行的鋸齒狀螺紋，且只能上行，不能下行。而且，所述鎖環(huán)采用單切口的內(nèi)外齒結(jié)構(gòu)，鎖環(huán)套通過剪切銷釘固定在鎖環(huán)的切口槽內(nèi)。鎖環(huán)伴隨鎖環(huán)套傳遞壓力，上行且將壓力鎖定在中心管上。而且，所述劈環(huán)為開口 C環(huán)或2片C環(huán)組成。而且，所述上坐封套、上活塞和下活塞與中心管滑動密封連接的“O”型圈兩端具有“O”型圈背圈，可達到良好滑動密封的性能。該“O”型圈背圈是聚四氟乙烯材質(zhì)。本發(fā)明的裸眼完井管柱用懸掛封隔器設(shè)置了兩個液壓缸和兩個活塞，當封隔器下入到設(shè)計層位后，通過管內(nèi)打壓，驅(qū)動兩級活塞剪斷鎖環(huán)套上剪切銷釘同時上行，擠壓密封膠筒，撐破卡瓦咬合套管，鎖環(huán)鎖緊壓力，實現(xiàn)可靠錨定和密封。該工具保證封隔器耐高溫高壓，可靠密封大尺寸套管，最大內(nèi)通徑能保證通過20個壓裂球達到壓裂層數(shù)最大化。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中A部分放大圖。圖3是圖1中B部分放大圖。圖4是圖1中C部分放大圖。其中，1、中心管，2、上導環(huán)，3、第一緊盯銷釘，4、上卡瓦，5、上錐體，6、第一剪切銷釘，7、上外背圈，8、上內(nèi)背圈，9、上橡膠套擋圈，10、膠筒承留環(huán)，11、第一“O”型圈，12、膠筒，13、下橡膠套擋圈，14、下內(nèi)背圈，15、下外背圈，16、下錐體，17、下卡瓦，18、鎖環(huán)，19、第二緊盯銷釘，20、鎖環(huán)套，21、第二剪切銷釘，22、上活塞，23、第二“O”型圈，24、第三“O”型圈，25、“O”型圈背圈，26、劈環(huán)套，27、劈環(huán)，28、下活塞，29、上坐封套，30、第三緊盯銷釘，31、下坐封套，32、下導環(huán)，33、下接頭，34、第一傳壓孔，35、第二傳壓孔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本實施例提供一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，包括中心管I和設(shè)置于中心管I上的膠筒12，如圖1所示，所述中心管I的下端與下接頭33螺紋連接，并且用緊盯銷釘固定防松；中心管I和下接頭33連成的整體從上到下依次裝有上導環(huán)2、上卡瓦4、上錐體5、上外背圈7、上內(nèi)背圈8、下內(nèi)背圈14、下外背圈15、下錐體16、下卡瓦17、鎖環(huán)套20、上活塞22、劈環(huán)套26、劈環(huán)27、下活塞28、上坐封套29、下坐封套31和下導環(huán)32 ;所述上導環(huán)2與中心管I螺紋連接且用第一緊盯銷釘3固定防松；所述上卡瓦4和上錐體5軸向套在中心管I上，上卡瓦4 一端接觸上導環(huán)2和中心管臺階，另一端與上錐體5接觸，上錐體5通過第一剪切銷釘6固定在中心管I上；所述中心管I和膠筒12之間設(shè)有承留環(huán)10，該承留環(huán)10在膠筒12中部且與中心管I用第一 “O”型圈11密封，膠筒12兩端分別套入上內(nèi)背圈8、下內(nèi)背圈14、上外背圈7、下外背圈15構(gòu)成膠筒總成，該膠筒總成套于中心管I上，上外背圈7與上錐體5接觸，下錐體16和下卡瓦17軸向套在中心管I上，下錐體16 —端與下外背圈15接觸且通過第一剪切銷釘6固定在中心管I上；所述鎖環(huán)套20通過鎖環(huán)18與中心管I連接，并由第二剪切銷釘21與中心管I固定防轉(zhuǎn)，鎖環(huán)套20上端面與下卡瓦17端面接觸；所述上活塞22與中心管I之間通過第二“O”型圈23滑動密封連接；所述劈環(huán)套26與下活塞28通過劈環(huán)27固定在中心管I上，下活塞28通過第二 “O”型圈23密封中心管I ;所述上坐封套29與上活塞22螺紋連接，上坐封套29、上活塞22和下活塞28均與中心管I通過第二 “O”型圈23滑動密封連接；所述下坐封套31與上坐封套29螺紋連接，下坐封套31與上坐封套29、下接頭33之間均通過第三“O”型圈24與滑動密封連接；所述下導環(huán)32與中心管I螺紋連接且用第三緊盯銷釘30固定防松。進一步的，上述中心管I上具有徑向的第一傳壓孔34和第二傳壓孔35，第一傳壓孔34位于上活塞22和劈環(huán)套26之間，第二傳壓孔35位于上坐封套29和下接頭33之間。進一步的，上述中心管I上端為馬牙扣內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，便于懸掛封隔器的送入和轉(zhuǎn)為生產(chǎn)管柱的回接。進一步的，上述上錐體5和上卡瓦4錐面配合，下錐體16和下卡瓦17錐面配合。進一步的，上述膠筒總成的上內(nèi)背圈8和下內(nèi)背圈14之間設(shè)有上橡膠套擋圈9和下橡膠套擋圈13。進一步的，上述膠筒總成的上外背圈7和上內(nèi)背圈8構(gòu)成軟金屬環(huán)背圈；所述膠筒總成的下外背圈15和下內(nèi)背圈14構(gòu)成軟金屬環(huán)背圈。進一步的，上述膠筒12中間部位設(shè)置由鑄鐵材質(zhì)制作的膠筒承留環(huán)10，膠筒承留環(huán)10內(nèi)孔中間設(shè)有第一“O”型圈11，其支撐膠筒心部利于膠筒膨脹。進一步的，上述中心管I上與鎖環(huán)套20接觸的部分設(shè)有引導鎖環(huán)套20上行的鋸齒狀螺紋，且只允許鎖環(huán)套20上行。進一步的，上述鎖環(huán)18采用單切口的內(nèi)外齒結(jié)構(gòu)，鎖環(huán)套20通過第二緊盯銷釘19固定在鎖環(huán)18的切口槽內(nèi)，防止鎖環(huán)套20上行過程中，鎖環(huán)18在鎖環(huán)套20內(nèi)轉(zhuǎn)動。鎖環(huán)18伴隨鎖環(huán)套20傳遞壓力，上行且將壓力鎖定在中心管I上。進一步的，上述劈環(huán)27為開口 C環(huán)或2片C環(huán)組成，用于固定下活塞28。進一步的，上述第三“O”型圈24兩端具有由聚四氟乙烯制作的“O”型圈背圈25。第三“O”型圈24兩端配有“O”型圈背圈25能達到良好滑動密封的性能。本發(fā)明的工作原理為:利用配套的插管或球座在封隔器內(nèi)孔處形成密封，從油管內(nèi)打壓，液體通過懸掛封隔器的第一傳壓口和第二傳壓口在上活塞22和上坐封套29上產(chǎn)生軸向向上的推力，作用于鎖環(huán)套20，達到啟動壓力剪斷鎖環(huán)套20上第二剪切銷釘21帶動鎖環(huán)18 —起上行，上行擠壓下卡瓦17，下卡瓦17將力傳遞給下錐體16，到達一定力值剪斷下錐體16上第一剪切銷釘6，下錐體16上行擠壓膠筒12和上錐體5，到達一定力值剪斷上錐體5上的第一剪切銷釘6，下錐體16上行擠壓上卡瓦4，上卡瓦4破裂咬合套管，膠筒12繼續(xù)膨脹，下卡瓦17繼續(xù)上行，上行一定程度后，膠筒12膨脹密封套管，下卡瓦17咬合套管，完成坐封；同時封隔器內(nèi)部的鎖環(huán)18鎖住坐封力，維持卡瓦和膠套的座封。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進或變形，這些改進或變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，包括中心管和設(shè)置于中心管上的膠筒，其特征在于:所述中心管的下端與下接頭螺紋連接，并且用緊盯銷釘固定；中心管和下接頭連成的整體從上到下依次裝有上導環(huán)、上卡瓦、上錐體、上外背圈、上內(nèi)背圈、下內(nèi)背圈、下外背圈、下錐體、下卡瓦、鎖環(huán)套、上活塞、劈環(huán)套、劈環(huán)、下活塞、上坐封套、下坐封套和下導環(huán)；所述上導環(huán)與中心管螺紋連接且用緊盯銷釘固定；所述上卡瓦和上錐體軸向套在中心管上，上卡瓦一端接觸上導環(huán)和中心管臺階，另一端與上錐體接觸，上錐體通過剪切銷釘固定在中心管上；所述中心管和膠筒之間設(shè)有承留環(huán)，該承留環(huán)在膠筒中部且與中心管用“O”型圈密封，膠筒兩端分別套入上內(nèi)背圈、下內(nèi)背圈、上外背圈、下外背圈構(gòu)成膠筒總成，該膠筒總成套于中心管上，上外背圈與上錐體接觸，下錐體和下卡瓦軸向套在中心管上，下錐體一端與下外背圈接觸且通過剪切銷釘固定在中心管上；所述鎖環(huán)套通過鎖環(huán)與中心管連接，并由剪切銷釘與中心管固定，鎖環(huán)套上端面與下卡瓦端面接觸；所述上活塞與中心管之間通過“O”型圈滑動密封連接；所述劈環(huán)套與下活塞通過劈環(huán)固定在中心管上，下活塞通過“O”型圈密封中心管；所述上坐封套與上活塞螺紋連接，上坐封套、上活塞和下活塞均通過“O”型圈與中心管滑動密封連接；所述下坐封套與上坐封套螺紋連接，下坐封套與上坐封套、下接頭之間均為滑動密封連接；所述下導環(huán)與中心管螺紋連接且用緊盯銷釘固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述中心管上具有徑向的第一傳壓孔和第二傳壓孔，第一傳壓孔位于上活塞和劈環(huán)套之間，第二傳壓孔位于上坐封套和下接頭之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述中心管上端為馬牙扣內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述上錐體和上卡瓦錐面配合，下錐體和下卡瓦錐面配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述膠筒總成的上內(nèi)背圈和下內(nèi)背圈之間設(shè)有上橡膠套擋圈和下橡膠套擋圈；所述膠筒總成的上外背圈和上內(nèi)背圈構(gòu)成軟金屬環(huán)背圈，所述膠筒總成的下外背圈和下內(nèi)背圈構(gòu)成軟金屬環(huán)背圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述膠筒的中間部位設(shè)置膠筒承留環(huán)，該膠筒承留環(huán)的內(nèi)孔中間設(shè)有“O”型圈，膠筒承留環(huán)是鑄鐵材質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述中心管上與鎖環(huán)套接觸的部分設(shè)有引導鎖環(huán)套上行的鋸齒狀螺紋。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述鎖環(huán)采用單切口的內(nèi)外齒結(jié)構(gòu)，鎖環(huán)套通過剪切銷釘固定在鎖環(huán)的切口槽內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述劈環(huán)為開口 C環(huán)或2片C環(huán)組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述上坐封套、上活塞和下活塞與中心管滑動密封連接的“O”型圈兩端具有“O”型圈背圈，該“O”型圈背圈是聚四氟乙烯材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及油氣田裸眼水平井多段壓裂技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器。本發(fā)明提供一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，包括中心管、上導環(huán)、緊盯銷釘、上卡瓦、上錐體、剪切銷釘、外背圈、內(nèi)背圈、上橡膠套擋圈、膠筒承留環(huán)、膠筒、上橡膠套擋圈、下錐體、下卡瓦、鎖環(huán)、鎖環(huán)套、上活塞、“O”型圈、劈環(huán)套、劈環(huán)、下活塞、上坐封套、下坐封套、下導環(huán)和下接頭組成。本發(fā)明主要應(yīng)用于裸眼水平井多層壓裂中，具有錨定性能可靠，保證封隔器耐高溫高壓，可靠密封大尺寸套管，最大內(nèi)通徑能保證通過20個壓裂球達到壓裂層數(shù)最大化。
文檔編號E21B33/126GK103195389SQ201310137198
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月19日
發(fā)明者陳方利, 譚蓮香, 鄒剛, 盧剛, 高紅平, 周豐 申請人:四機賽瓦石油鉆采設(shè)備有限公司