壓裂封隔器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種壓裂封隔器，包括：上接頭，其下端設(shè)有密封盤根；中心管，其上端連接在上接頭上，中心管上套設(shè)有上缸套、錨定機(jī)構(gòu)和膠筒中心管，錨定機(jī)構(gòu)的上端與上缸套相連，其下端與膠筒中心管相連，膠筒中心管通過中心管剪切銷釘連接在中心管上，膠筒中心管上套設(shè)有膠筒和皮碗總成，膠筒夾設(shè)在錨定機(jī)構(gòu)與皮碗總成之間；下接頭，其上端連接在中心管的下端，下接頭的外側(cè)通過外套剪切銷釘套設(shè)連接有外套，外套的上端連接有錐體，錐體與皮碗總成相配合，下接頭的內(nèi)側(cè)通過球座剪切銷釘穿設(shè)連接有球座。本發(fā)明的壓裂封隔器，結(jié)構(gòu)簡單，操作施工方便，不需機(jī)械坐封，能夠滿足常規(guī)壓裂施工工藝的要求。
【專利說明】壓裂封隔器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種壓裂封隔器，尤其有關(guān)于一種油田開發(fā)壓裂工具領(lǐng)域中用于單層壓裂的投球液壓皮碗式壓裂封隔器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著近年來壓裂施工工藝技術(shù)的不斷突破發(fā)展，現(xiàn)有的常規(guī)單層壓裂封隔器已經(jīng)在遼河油田廣泛使用，遼河油田現(xiàn)有的常規(guī)單層壓裂封隔器主要有旋轉(zhuǎn)管柱機(jī)械坐封壓裂封隔器和投球液壓坐封封隔器兩種。
[0003]上述兩種封隔器在使用過程中暴露出了一些各自的缺點，其中，旋轉(zhuǎn)管柱機(jī)械坐封壓裂封隔器雖然在施工過程中比較穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)問題，但在施工前封隔器的坐封上，需要技術(shù)人員在現(xiàn)場進(jìn)行一系列的復(fù)雜操作指導(dǎo)，如果操作不好容易造成封隔器的失效，如果遇到復(fù)雜的井眼軌跡，封隔器坐封時油管管柱的壓重不容易傳遞到封隔器上，封隔器不容易坐封；而投球液壓式封隔器雖然操作比較簡單，其只需在壓裂前投球坐封封隔器即可，但是，該封隔器在下井的過程中，由于皮碗的直徑較大，皮碗不能得到很好的保護(hù)，其保護(hù)性較差，很容易造成皮碗的刮蹭，損壞皮碗，造成封隔器的失效。
[0004]因此，有必要提供一種新的壓裂封隔器，來克服上述缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種壓裂封隔器，其結(jié)構(gòu)簡單，操作施工方便，不需機(jī)械坐封，能夠滿足常規(guī)壓裂施工工藝的要求。
[0006]本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]本發(fā)明提供一種壓裂封隔器，所述壓裂封隔器包括:
[0008]上接頭，其下端設(shè)有密封盤根；
[0009]中心管，其上端連接在所述上接頭上，所述中心管上套設(shè)有上缸套、錨定機(jī)構(gòu)和膠筒中心管，所述錨定機(jī)構(gòu)的上端與所述上缸套相連，其下端與所述膠筒中心管相連，所述膠筒中心管通過中心管剪切銷釘連接在所述中心管上，所述膠筒中心管上套設(shè)有膠筒和皮碗總成，所述膠筒夾設(shè)在所述錨定機(jī)構(gòu)與所述皮碗總成之間；
[0010]下接頭，其上端連接在所述中心管的下端，所述下接頭的外側(cè)通過外套剪切銷釘套設(shè)連接有外套，所述外套的上端連接有錐體，所述錐體與所述皮碗總成相配合，所述下接頭的內(nèi)側(cè)通過球座剪切銷釘穿設(shè)連接有球座。
[0011]在優(yōu)選的實施方式中，所述上接頭的上端連接有反洗閥，所述反洗閥上開設(shè)有反洗孔，所述反洗閥內(nèi)穿設(shè)有與所述反洗孔相對的滑套，所述滑套通過反洗剪切銷釘連接在所述反洗閥上。
[0012]在優(yōu)選的實施方式中，所述下接頭的下端連接有球籃籃管，所述球籃籃管的下端連接有絲堵，所述球籃籃管上開設(shè)有槽孔。
[0013]在優(yōu)選的實施方式中，所述皮碗總成包括皮碗套筒、皮碗和皮碗護(hù)套，所述皮碗套筒套設(shè)在所述膠筒中心管上，所述皮碗套設(shè)在所述皮碗套筒上，所述皮碗護(hù)套的上端套設(shè)連接在所述皮碗套筒上，其下端套設(shè)在所述皮碗的外側(cè)。
[0014]在優(yōu)選的實施方式中，所述皮碗套筒上套設(shè)連接有鋼碗，所述鋼碗夾設(shè)在所述膠筒與所述皮碗護(hù)套之間。
[0015]在優(yōu)選的實施方式中，所述錨定機(jī)構(gòu)包括錨固套，所述錨固套的外側(cè)連接有壓板，所述壓板與所述中心管之間夾設(shè)有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧內(nèi)穿設(shè)有錨定爪
[0016]在優(yōu)選的實施方式中，所述下接頭與所述外套之間夾設(shè)有護(hù)套，所述護(hù)套上套設(shè)有止退環(huán)，所述止退環(huán)的外側(cè)設(shè)有止退齒，所述外套的內(nèi)側(cè)設(shè)有卡槽，所述止退齒與所述卡槽相配合。
[0017]在優(yōu)選的實施方式中，所述下接頭上套設(shè)連接有防撞環(huán)，所述外套的下端頂?shù)衷谒龇雷箔h(huán)上。
[0018]在優(yōu)選的實施方式中，所述膠筒中心管、所述錨定機(jī)構(gòu)分別與所述中心管之間形成有過流通道，所述膠筒中心管上開設(shè)有通孔，所述錐體上開設(shè)有錐體通孔，所述通孔、所述錐體通孔與所述過流通道相互連通。
[0019]在優(yōu)選的實施方式中，所述下接頭、所述錐體以及所述外套之間形成有過流環(huán)空，所述中心管上開設(shè)有過流孔，所述過流孔與所述過流環(huán)空相連通。
[0020]本發(fā)明的壓裂封隔器的特點及優(yōu)點是:該壓裂封隔器工作時隨管柱下井，到達(dá)預(yù)定位置，投球打壓，推動活塞，使皮碗坐封漲開貼合套管，并且推動上缸套與密封盤根密封，使錨定機(jī)構(gòu)錨定在套管上，繼續(xù)打壓，打掉球座，壓力液的壓力傳導(dǎo)給皮碗，推動皮碗繼續(xù)漲開與套管完全貼合，并壓縮膠筒，實現(xiàn)坐封并進(jìn)行壓裂。解封前進(jìn)行反洗，上提中心管進(jìn)行解封。該壓裂封隔器既保護(hù)了皮碗，又無需現(xiàn)場上提旋轉(zhuǎn)管柱坐封的復(fù)雜操作，其設(shè)計新穎、使用方便，并滿足常規(guī)壓裂工藝，是一種新型的封隔器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為本發(fā)明的壓裂封隔器的半剖視圖。

【具體實施方式】
[0023]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明提供一種壓裂封隔器，其包括上接頭1、中心管2和下接頭3，其中:上接頭I的下端設(shè)有密封盤根11 ;中心管2的上端連接在所述上接頭I上，所述中心管2上套設(shè)有上缸套21、錨定機(jī)構(gòu)22和膠筒中心管23，所述錨定機(jī)構(gòu)22的上端與所述上缸套21相連，其下端與所述膠筒中心管23相連，所述膠筒中心管23通過中心管剪切銷釘24連接在所述中心管2上，所述膠筒中心管23上套設(shè)有膠筒25和皮碗總成26，所述膠筒25夾設(shè)在所述錨定機(jī)構(gòu)22與所述皮碗總成26之間；下接頭3的上端連接在所述中心管2的下端，所述下接頭3的外側(cè)通過外套剪切銷釘31套設(shè)連接有外套32，所述外套32的上端連接有錐體33，所述錐體33與所述皮碗總成26相配合，所述下接頭3的內(nèi)側(cè)通過球座剪切銷釘34穿設(shè)連接有球座35。
[0025]具體是，上接頭I的上端用于與井下工具相連，其下端面上開設(shè)有密封槽；密封盤根11大體呈環(huán)形，其截面呈梯形，該密封盤根11密封設(shè)置在上接頭I的密封槽中，在本發(fā)明中，上接頭I的下端外側(cè)螺紋連接有壓帽12，該壓帽12的下端卡設(shè)在密封盤根11的外緣上，以防止密封盤根11脫落。
[0026]中心管2大體呈圓柱筒形，其上端外側(cè)螺紋連接在上接頭I的下端內(nèi)側(cè)，中心管2與上接頭I之間設(shè)有密封圈10，在本發(fā)明中，中心管2的下部開設(shè)有過流孔27。
[0027]錨定機(jī)構(gòu)22套設(shè)在中心管2上，在本發(fā)明中，該錨定機(jī)構(gòu)22包括錨固套221，所述錨固套221的外側(cè)連接有壓板222，所述壓板222與所述中心管2之間夾設(shè)有壓縮彈簧223，所述壓縮彈簧223內(nèi)穿設(shè)有錨定爪(圖中未示出)，該壓縮彈簧223位于中心管2與壓板222之間，錨固套221套設(shè)在中心管2上，其與中心管2之間形成有過流通道224。上缸套21套設(shè)在中心管2上，其下端內(nèi)側(cè)螺紋連接在錨定機(jī)構(gòu)22的錨固套221的上端外側(cè)，在本實施例中，上缸套21的上端與錨定機(jī)構(gòu)22的錨固套221之間密封有活塞28，活塞28套設(shè)在中心管2上并與中心管2之間形成過流通道281，該上缸套21的上端面形成與密封盤根11的相對接觸面配合的斜面形狀。膠筒中心管23套設(shè)在中心管2上，其與中心管2之間形成有過流通道231，其上端外側(cè)螺紋連接在錨定機(jī)構(gòu)22的錨固套221的下端內(nèi)側(cè)，膠筒中心管23的下部通過中心管剪切銷釘24連接在中心管2上，膠筒中心管23的下端位于中心管2的過流孔27的上方，膠筒中心管23上開設(shè)有通孔232，該通孔232與過流通道231、過流通道224和過流通道281相連通。
[0028]膠筒25大體呈圓柱筒形，其套設(shè)在膠筒中心管23上，膠筒25的上端頂?shù)衷阱^定機(jī)構(gòu)22的錨固套221的下端。皮碗總成26套設(shè)在膠筒中心管23上，其位于膠筒25的下端，在本發(fā)明中，皮碗總成26包括皮碗套筒261、皮碗262和皮碗護(hù)套263，皮碗套筒261套設(shè)在膠筒中心管23上，其上端頂?shù)衷谀z筒25的下端，其下端位于膠筒中心管23的通孔232上方，皮碗262套設(shè)在皮碗套筒261上，皮碗262與皮碗套筒261之間形成有截面呈錐形的環(huán)空，皮碗護(hù)套263的上端套設(shè)連接在皮碗套筒261上，其下端套設(shè)在皮碗262的外側(cè)，該皮碗護(hù)套263可有效保護(hù)皮碗262，防止該壓裂封隔器在下井的過程中，皮碗262被套管壁刮蹭，損壞皮碗262的情況發(fā)生；另外，在本發(fā)明中，膠筒25的直徑大于皮碗262的直徑，其可進(jìn)一步避免皮碗262被套管壁刮蹭的風(fēng)險。進(jìn)一步的，皮碗套筒261上還套設(shè)連接有鋼碗264，該鋼碗264夾設(shè)在膠筒25與皮碗護(hù)套263之間，該鋼碗264的直徑大于皮碗262的直徑，其也起到避免皮碗262被套管壁刮蹭的風(fēng)險。
[0029]下接頭3的上端內(nèi)側(cè)螺紋連接在中心管2的下端外側(cè)，在本發(fā)明中，下接頭3的下端通過球籃接箍41螺紋連接有球籃籃管4，球籃籃管4的下端螺紋連接有絲堵5，該球籃籃管4上開設(shè)有槽孔42。外套32密封套設(shè)在下接頭3的外側(cè)，其與下接頭3之間通過外套剪切銷釘31連接在一起，外套32的上端內(nèi)側(cè)螺紋連接有錐體33，錐體33與外套32之間設(shè)有密封圈10，錐體33的上端內(nèi)側(cè)與皮碗總成26的皮碗套筒261外壁相接觸，錐體33上開設(shè)有錐體通孔331，該錐體通孔331與膠筒中心管23上的通孔232相連通，錐體33的下端內(nèi)側(cè)密封抵接在位于過流孔27上方的中心管2外壁上，從而在錐體33、下接頭3和外套32之間形成有過流環(huán)空271，中心管2的過流孔27與該過流環(huán)空271相連通。球座35穿設(shè)在下接頭3內(nèi)，其通過球座剪切銷釘34密封連接在下接頭3上。
[0030]在本發(fā)明中，下接頭3與外套32之間夾設(shè)有護(hù)套36，護(hù)套36通過護(hù)套剪切銷釘361密封連接在下接頭3上，護(hù)套36上套設(shè)有止退環(huán)37，該止退環(huán)37的外側(cè)設(shè)有多個止退齒，外套32的內(nèi)側(cè)壁設(shè)有多個卡槽，止退環(huán)37的止退齒與外套32的卡槽相配合。進(jìn)一步的，下接頭3上套設(shè)連接有防撞環(huán)38，外套32的下端頂?shù)衷诜雷箔h(huán)38上。
[0031]該壓裂封隔器坐封的過程如下:首先，將該壓裂封隔器隨井下工具下到井內(nèi)指定位置，從井口投球，球行進(jìn)至球座35后，封堵住球座35內(nèi)孔，此時，向中心管2管內(nèi)注液打壓，由于球座35處被球堵死，壓力液通過中心管2下端的過流孔27流入錐體33、下接頭3和外套32之間形成的過流環(huán)空271內(nèi)，壓力液的壓力傳遞作用于錐體33，使錐體33向上運動，并帶動外套32向上運動，外套32與下接頭3之間的外套剪切銷釘31被剪斷，隨著錐體33和外套32的向上運動，錐體33的下端頂?shù)帜z筒中心管23，使膠筒中心管23向上運動，繼而使膠筒中心管23與中心管2之間連接的中心管剪切銷釘24被剪斷，此時，錐體33的上端稍稍插入皮碗262與皮碗套筒261之間的錐形環(huán)空，使皮碗262徑向向外漲開，膠筒中心管23推動皮碗總成26、鋼碗264、膠筒25、錨定機(jī)構(gòu)22、活塞28和上缸套21 —同向上運動，進(jìn)而使上缸套21的上端密封頂?shù)衷诿芊獗P根11上；此時繼續(xù)向中心管2內(nèi)打壓，當(dāng)壓力達(dá)到15MPa時，球座35與下接頭3之間的球座剪切銷釘34被剪斷，球與球座35 —同向下落至球籃籃管4內(nèi)，壓力液通過球籃籃管4上開設(shè)的槽孔42傳遞至套管，套管內(nèi)的壓力液從錐體33的錐體通孔331流入，并自膠筒中心管23的通孔232處進(jìn)入過流通道231、過流通道224和過流通道281內(nèi)，此時，由于上缸套21與密封盤根11之間密封接觸，壓力液的壓力不會外泄，從而壓力液的壓力作用到錨定機(jī)構(gòu)22，使錨定機(jī)構(gòu)22的錨定爪被頂開，錨定爪嵌入套管壁內(nèi)，壓縮彈簧223被壓縮，實現(xiàn)壓裂封隔器的錨定；之后，持續(xù)向中心管2內(nèi)加壓，壓力液通過錐體33的錐體通孔331進(jìn)入皮碗262與皮碗套筒261之間形成的錐形環(huán)空內(nèi)，從而推動皮碗總成26的皮碗262繼續(xù)漲開與套管完全貼合，皮碗總成26向上運動，進(jìn)而壓縮膠筒25，從而實現(xiàn)該壓裂封隔器的坐封。由于外套32與止退環(huán)37通過止退齒與卡槽的配合，可實現(xiàn)外套32的單向運動，同時止退環(huán)37通過護(hù)套36限位，故該壓裂封隔器可以實現(xiàn)持續(xù)坐封。
[0032]該壓裂封隔器反洗的過程如下:該壓裂封隔器解封前，從壓裂封隔器上端的套管打壓，壓力使密封盤根11和上缸套21之間的密封面打開，壓力液從過流通道281、過流通道224和過流通道231經(jīng)膠筒中心管23的通孔232、錐體33的錐體通孔331、球籃籃管4的槽孔42流入中心管2并傳遞至地面，實現(xiàn)該壓裂封隔器的反洗。同時，由于反洗過程中，中心管2內(nèi)外壓基本相同，使該壓裂封隔器的壓力卸去，其錨定機(jī)構(gòu)22在壓縮彈簧223的作用下解除錨定，膠筒25收縮，為壓裂封隔器的解封做準(zhǔn)備。
[0033]該壓裂封隔器解封的過程如下:上提中心管2，下接頭3與護(hù)套36之間的剪切銷釘361被剪斷，此時，繼續(xù)上提中心管2，密封盤根11與上缸套21分離，膠筒25收縮，即可實現(xiàn)壓裂封隔器的解封。
[0034]本發(fā)明的壓裂封隔器，工作時隨管柱下井，到達(dá)預(yù)定位置，投球打壓，推動活塞28，使皮碗262坐封漲開貼合套管，并且推動上缸套21與密封盤根11密封，使錨定機(jī)構(gòu)22錨定在套管上，繼續(xù)打壓，打掉球座35，壓力液的壓力傳導(dǎo)給皮碗262，推動皮碗262繼續(xù)漲開與套管完全貼合，并壓縮膠筒25，實現(xiàn)坐封并進(jìn)行壓裂。解封前進(jìn)行反洗，上提中心管2進(jìn)行解封。該壓裂封隔器既保護(hù)了皮碗，又無需現(xiàn)場上提旋轉(zhuǎn)管柱坐封的復(fù)雜操作，其設(shè)計新穎、使用方便，并滿足常規(guī)壓裂工藝，是一種新型的封隔器。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，所述上接頭3的上端連接有反洗閥6，所述反洗閥6上開設(shè)有反洗孔61，所述反洗閥6內(nèi)穿設(shè)有與所述反洗孔61相對的滑套62，所述滑套62通過反洗剪切銷釘63連接在所述反洗閥6上。當(dāng)上述壓裂封隔器的反洗過程不成功時，則使套管內(nèi)的壓力液從反洗閥6的反洗孔61處流入，剪斷反洗剪切銷釘63，推動滑套62向上運動，實現(xiàn)反洗。
[0036]以上所述僅為本發(fā)明的幾個實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請文件公開的內(nèi)容可以對本發(fā)明實施例進(jìn)行各種改動或變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種壓裂封隔器，其特征在于，所述壓裂封隔器包括: 上接頭，其下端設(shè)有密封盤根； 中心管，其上端連接在所述上接頭上，所述中心管上套設(shè)有上缸套、錨定機(jī)構(gòu)和膠筒中心管，所述錨定機(jī)構(gòu)的上端與所述上缸套相連，其下端與所述膠筒中心管相連，所述膠筒中心管通過中心管剪切銷釘連接在所述中心管上，所述膠筒中心管上套設(shè)有膠筒和皮碗總成，所述膠筒夾設(shè)在所述錨定機(jī)構(gòu)與所述皮碗總成之間； 下接頭，其上端連接在所述中心管的下端，所述下接頭的外側(cè)通過外套剪切銷釘套設(shè)連接有外套，所述外套的上端連接有錐體，所述錐體與所述皮碗總成相配合，所述下接頭的內(nèi)側(cè)通過球座剪切銷釘穿設(shè)連接有球座。
2.如權(quán)利要求1所述的壓裂封隔器，其特征在于，所述上接頭的上端連接有反洗閥，所述反洗閥上開設(shè)有反洗孔，所述反洗閥內(nèi)穿設(shè)有與所述反洗孔相對的滑套，所述滑套通過反洗剪切銷釘連接在所述反洗閥上。
3.如權(quán)利要求1所述的壓裂封隔器，其特征在于，所述下接頭的下端連接有球籃籃管，所述球籃籃管的下端連接有絲堵，所述球籃籃管上開設(shè)有槽孔。
4.如權(quán)利要求1所述的壓裂封隔器，其特征在于，所述皮碗總成包括皮碗套筒、皮碗和皮碗護(hù)套，所述皮碗套筒套設(shè)在所述膠筒中心管上，所述皮碗套設(shè)在所述皮碗套筒上，所述皮碗護(hù)套的上端套設(shè)連接在所述皮碗套筒上，其下端套設(shè)在所述皮碗的外側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的壓裂封隔器，其特征在于，所述皮碗套筒上套設(shè)連接有鋼碗，所述鋼碗夾設(shè)在所述膠筒與所述皮碗護(hù)套之間。
6.如權(quán)利要求1所述的壓裂封隔器，其特征在于，所述錨定機(jī)構(gòu)包括錨固套，所述錨固套的外側(cè)連接有壓板，所述壓板與所述中心管之間夾設(shè)有壓縮彈簧，所述壓縮彈簧內(nèi)穿設(shè)有錨定爪。
7.如權(quán)利要求1所述的壓裂封隔器，其特征在于，所述下接頭與所述外套之間夾設(shè)有護(hù)套，所述護(hù)套上套設(shè)有止退環(huán)，所述止退環(huán)的外側(cè)設(shè)有止退齒，所述外套的內(nèi)側(cè)設(shè)有卡槽，所述止退齒與所述卡槽相配合。
8.如權(quán)利要求1所述的壓裂封隔器，其特征在于，所述下接頭上套設(shè)連接有防撞環(huán)，所述外套的下端頂?shù)衷谒龇雷箔h(huán)上。
9.如權(quán)利要求1所述的壓裂封隔器，其特征在于，所述膠筒中心管、所述錨定機(jī)構(gòu)分別與所述中心管之間形成有過流通道，所述膠筒中心管上開設(shè)有通孔，所述錐體上開設(shè)有錐體通孔，所述通孔、所述錐體通孔與所述過流通道相互連通。
10.如權(quán)利要求1所述的壓裂封隔器，其特征在于，所述下接頭、所述錐體以及所述外套之間形成有過流環(huán)空，所述中心管上開設(shè)有過流孔，所述過流孔與所述過流環(huán)空相連通。
【文檔編號】E21B33/122GK104373075SQ201410641697
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】孔凡楠, 陳遼望, 宋翔虎, 陳悅, 張建, 胡燕, 張偉, 韓冬深, 高依然, 韓露, 崔曉宇, 張成宇 申請人:中國石油天然氣股份有限公司