復(fù)合材料快速可鉆封隔器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合材料快速可鉆封隔器，包括心軸、座封機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)和錨定機(jī)構(gòu)，座封機(jī)構(gòu)包括上套筒、懸掛套、擋環(huán)和座封套，錨定機(jī)構(gòu)包括上卡瓦、上卡瓦基體、上錐體、下錐體、下卡瓦基體和下卡瓦，特征是：上套筒一端加工有斜面，在心軸與懸掛套之間安裝有與上套筒斜面相配合的擋環(huán)；上卡瓦基體和下卡瓦基體的錐度與心軸軸向成20°角，上卡瓦和下卡瓦的卡瓦牙型角為105°，其單邊角分別為75°和30°；上套筒、心軸、上卡瓦基體、下卡瓦基體和下套筒均采用玻璃鋼材料制作。優(yōu)點(diǎn)是：將剪切環(huán)從根部剪切、分離動(dòng)作可靠有效且壓裂結(jié)束后可實(shí)現(xiàn)快速鉆銑，大幅度提高深井、復(fù)雜井鉆采開(kāi)發(fā)作業(yè)效率。破壞后的低密度小直徑顆粒物易于返出，減少對(duì)儲(chǔ)層的污染。
【專(zhuān)利說(shuō)明】復(fù)合材料快速可鉆封隔器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于石油、天然氣完井【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種復(fù)合材料快速可鉆封隔器。
【背景技術(shù)】
[0002]在公知的非常規(guī)油氣田開(kāi)發(fā)中，隨著深井、復(fù)雜井鉆采開(kāi)發(fā)的增多，尤其是完井工藝的不斷革新，對(duì)完井工具的各項(xiàng)功能提出了更高的要求。油田采油完井作業(yè)中，為了保證壓裂效果，需要在儲(chǔ)層段進(jìn)行分段壓裂，復(fù)合材料快速可鉆封隔器作為壓裂時(shí)的臨時(shí)封堵，起到隔離儲(chǔ)層的作用，同時(shí)在壓裂結(jié)束后可實(shí)現(xiàn)快速磨銑。目前，完井作業(yè)中使用的可鉆封隔器主要以金屬材料為主，在大斜度井、分支井、水平井中鉆銑困難。
[0003]橋塞錨定機(jī)構(gòu)是水平井壓裂橋塞的一個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)，主要起錨定封隔器和固定完井管柱的作用。目前，橋塞全部安裝有金屬材料的錨定機(jī)構(gòu)是通過(guò)鎖緊環(huán)鎖緊，上述結(jié)構(gòu)不僅增加了留在井底的工具部件，而且還增加了后期磨銑時(shí)間，進(jìn)而影響了深井、復(fù)雜井鉆采開(kāi)發(fā)作業(yè)效率。
[0004]座封機(jī)構(gòu)是在水平井壓裂作業(yè)中將封隔器送入及分離的裝置，并在封隔器座封后，隨服務(wù)工具一同起出井底。現(xiàn)有技術(shù)中的座封機(jī)構(gòu)包括剪切銷(xiāo)釘式，螺栓連接式和剪切環(huán)式等分離裝置，經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，它們各自均存在不同的技術(shù)瓶頸，工具剪切性能不穩(wěn)定、分離不可靠等缺點(diǎn)。如剪切環(huán)式分離裝置在剪切環(huán)分離時(shí)，由于工具安裝過(guò)程中居中性的影響，無(wú)法將剪切環(huán)根部剪切干凈，容易產(chǎn)生毛刺，導(dǎo)致工具回收困難，進(jìn)而造成井下事故。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種可將剪切環(huán)從根部剪切、剪切值穩(wěn)定、分離動(dòng)作可靠有效且壓裂結(jié)束后可實(shí)現(xiàn)快速鉆銑的復(fù)合材料快速可鉆封隔器。
[0006]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是:
[0007]復(fù)合材料快速可鉆封隔器，包括心軸、設(shè)置在心軸上的座封機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)和錨定機(jī)構(gòu)，所述座封機(jī)構(gòu)包括上套筒、懸掛套、擋環(huán)和座封套，所述密封機(jī)構(gòu)包括一組膠筒，所述錨定機(jī)構(gòu)包括上卡瓦、上卡瓦基體、上錐體、下錐體、下卡瓦基體和下卡瓦，所述心軸一端通過(guò)固定銷(xiāo)釘與上套筒固接，另一端通過(guò)固定銷(xiāo)釘與下套筒固接，其特征在于:所述上套筒一端加工有斜面，在心軸與懸掛套之間安裝有與上套筒斜面相配合的擋環(huán)；所述上卡瓦基體和下卡瓦基體的錐度與心軸軸向成20°角，所述上卡瓦和下卡瓦的卡瓦牙型角為105°，其單邊角分別為75°和30° ;所述上套筒、心軸、座封套、上卡瓦基體、下卡瓦基體和下套筒均采用玻璃鋼材料制作，所述上錐體、下錐體和固定銷(xiāo)釘采用工程塑料制成。
[0008]本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)方案:
[0009]所述上卡瓦基體、上卡瓦與下卡瓦基體、下卡瓦采用對(duì)稱(chēng)布局安裝。
[0010]所述上卡瓦基體和下卡瓦基體軸向上均制有V形開(kāi)口槽。[0011]所述上套筒一端加工有45°斜面。
[0012]所述上套筒一端部制有便于鎖緊的凸臺(tái)，下套筒端部加工有便于鎖緊的凹槽。
[0013]所述懸掛套上加工有用于帶動(dòng)擋環(huán)沿著上套筒斜面向上運(yùn)動(dòng)的剪切環(huán)。
[0014]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:由于本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，即本封隔器的錨定機(jī)構(gòu)通過(guò)卡瓦牙型角和卡瓦片數(shù)的獨(dú)特設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)橋塞的錨定和自鎖，由于上卡瓦基體、上卡瓦、下卡瓦基體和下卡瓦均采用復(fù)合材料固化成型，不僅可減少留在井底的工具部件，而且還便于后期磨銑，縮短磨銑時(shí)間，大幅度提高深井、復(fù)雜井鉆采開(kāi)發(fā)作業(yè)效率。由于本封隔器除卡瓦片等部件外全部采用復(fù)合材料制成，材料密度低、耐溫、耐壓性能穩(wěn)定，破壞后為低密度小直徑顆粒物，易于返出，并可減少對(duì)儲(chǔ)層的污染；壓裂結(jié)束后可實(shí)現(xiàn)快速鉆銑，溝通產(chǎn)層。
[0015]本封隔器在壓裂作業(yè)中，座封機(jī)構(gòu)與壓裂管柱同時(shí)下入，到位后，座封封隔器，并在封隔器座封后，隨服務(wù)工具一同起出井底。實(shí)現(xiàn)了封隔器座封與分離的同步進(jìn)行，剪切部位從根部剪切，剪切值穩(wěn)定，分離動(dòng)作可靠有效，在封隔器座封后，隨服務(wù)工具一同起出井底，保證完井作業(yè)能夠順利進(jìn)行。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型卡瓦牙型角放大示意圖；
[0018]圖3是圖1中上卡瓦基體截面圖。
[0019]圖中:1、上套筒；1_1、鎖緊凸臺(tái)；2、心軸；3、固定銷(xiāo)釘；4、懸掛套；4_1、剪切環(huán)；5、擋環(huán)；6、座封套；7A、上卡瓦基體；7B、上卡瓦；8、上錐體；9、長(zhǎng)膠筒；10、短膠筒；11、下錐體；12A、下卡瓦基體;12B、下卡瓦;13、支撐套；14、下套筒；14_1、凹槽；15、壓裂球；16、V形
開(kāi)口槽。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下:
[0021]請(qǐng)參閱圖1-圖3，復(fù)合材料快速可鉆封隔器，包括心軸2、設(shè)置在心軸上的座封機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)、錨定機(jī)構(gòu)和壓裂球15。所述座封機(jī)構(gòu)包括上套筒1、懸掛套4、擋環(huán)5和座封套6，所述心軸一端通過(guò)固定銷(xiāo)釘3與上套筒連接，另一端通過(guò)固定銷(xiāo)釘3與下套筒14連接，構(gòu)成整個(gè)封隔器的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)功能時(shí)保持位置不動(dòng)。在錨定機(jī)構(gòu)和下套筒之間還設(shè)有支撐套13。所述上套筒一端加工有斜面，在心軸與懸掛套之間安裝有與上套筒斜面相配合的擋環(huán)5。
[0022]本實(shí)施例中，所述上套筒一端與擋環(huán)相配合的斜面為45°。
[0023]本實(shí)施例中，所述上套筒一端部制有便于鎖緊的凸臺(tái)1-1，下套筒端部加工有便于鎖緊的凹槽14-1。
[0024]本實(shí)施例中，所述懸掛套上加工有用于帶動(dòng)擋環(huán)沿著上套筒斜面向上運(yùn)動(dòng)的剪切環(huán) 4-1。
[0025]所述密封機(jī)構(gòu)包括安裝在心軸上的一組膠筒，本實(shí)施例中，所述一組膠筒包括長(zhǎng)膠筒9和短膠筒10，主要是用于封隔儲(chǔ)層，并起到隔離套管環(huán)空作用。
[0026]所述錨定機(jī)構(gòu)包括上卡瓦7B、上卡瓦基體7A、上錐體8、下錐體11、下卡瓦基體12A和下卡瓦12B，錨定機(jī)構(gòu)主要用于在套管內(nèi)實(shí)現(xiàn)定位。本實(shí)施例中，所述上卡瓦基體、上卡瓦與下卡瓦基體、下卡瓦采用對(duì)稱(chēng)布局安裝。所述上卡瓦基體和下卡瓦基體的錐度與心軸軸向成20°角，所述上卡瓦和下卡瓦的卡瓦牙型角為105°，其單邊角分別為75°和30°。所述上卡瓦基體和下卡瓦基體軸向上均制有V形開(kāi)口槽16。
[0027]本封隔器錨定機(jī)構(gòu)上錐體和下錐體的錐度角控制卡瓦咬緊套管的深度，直接影響錨定效果。
[0028]所述上套筒、心軸、座封套、上卡瓦基體、下卡瓦基體、支撐套13、下套筒14和壓裂球15均采用玻璃鋼材料制作，所述上錐體、下錐體和固定銷(xiāo)釘采用工程塑料制成，所述懸掛套4和擋環(huán)5采用鑄鐵材料制成。
[0029]本實(shí)用新型的工作原理為:
[0030]送入/分離作業(yè):該工具送入/分離過(guò)程同時(shí)進(jìn)行，通過(guò)電纜點(diǎn)火，帶動(dòng)上套筒I與懸掛套4向上運(yùn)動(dòng)，懸掛套的剪切環(huán)4-1帶動(dòng)擋環(huán)5沿著上套筒的45°斜面向上運(yùn)動(dòng)，直至擋環(huán)貼緊懸掛套的內(nèi)表面，這樣可保證剪切環(huán)從端面順利剪切，實(shí)現(xiàn)與封隔器可靠分離。
[0031]本封隔器坐封時(shí)，依靠電纜座封機(jī)構(gòu)及投送工具來(lái)推動(dòng)座封機(jī)構(gòu)向下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)坐封。
[0032]在坐封過(guò)程中，本封隔器在投送工具的作用下，推動(dòng)座封套6向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)推動(dòng)上卡瓦基體7A、上卡瓦7B、上錐體8、長(zhǎng)膠筒9、短膠筒10、下錐體11、下卡瓦基體12A和下卡瓦12B向下運(yùn)動(dòng)，上卡瓦、下卡瓦和上錐體、下錐體配合使得卡瓦沿著心軸方向運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生相對(duì)位移，當(dāng)達(dá)到卡瓦基體破裂壓力時(shí)，上卡瓦基體和下卡瓦基體沿著自身開(kāi)槽方向破裂成均勻的6片，上卡瓦基體、下卡瓦基體破裂后沿著徑向運(yùn)動(dòng)，隨著軸向力的增加使卡瓦牙咬入卡緊在套管內(nèi)壁上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)錨定和自鎖。同時(shí)長(zhǎng)膠筒9和短膠筒10徑向膨脹，實(shí)現(xiàn)環(huán)空密封，完成坐封過(guò)程，此時(shí)，該封隔器進(jìn)入工作狀態(tài)。本封隔器膠筒張開(kāi)和卡瓦張開(kāi)幾乎同時(shí)進(jìn)行，保證坐封可靠，使完井作業(yè)能夠順利進(jìn)行。
[0033]當(dāng)井下進(jìn)行壓裂作業(yè)時(shí)，井口投壓裂球15，使其封堵在心軸2上，進(jìn)行壓裂作業(yè)。由于封隔器上下壓差不同，所以封隔器將承受一定的液壓作用力，這些力均通過(guò)錨定機(jī)構(gòu)作用到套管上。當(dāng)壓裂結(jié)束后，下入專(zhuān)用磨銑工具對(duì)復(fù)合材料封隔器進(jìn)行磨銑，到達(dá)溝通井眼的目的。
[0034]本實(shí)用新型附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合材料快速可鉆封隔器，包括心軸、設(shè)置在心軸上的座封機(jī)構(gòu)、密封機(jī)構(gòu)和錨定機(jī)構(gòu)，所述座封機(jī)構(gòu)包括上套筒、懸掛套、擋環(huán)和座封套，所述密封機(jī)構(gòu)包括一組膠筒，所述錨定機(jī)構(gòu)包括上卡瓦、上卡瓦基體、上錐體、下錐體、下卡瓦基體和下卡瓦，所述心軸一端通過(guò)固定銷(xiāo)釘與上套筒固接，另一端通過(guò)固定銷(xiāo)釘與下套筒固接，其特征在于:所述上套筒一端加工有斜面，在心軸與懸掛套之間安裝有與上套筒斜面相配合的擋環(huán)；所述上卡瓦基體和下卡瓦基體的錐度與心軸軸向成20°角，所述上卡瓦和下卡瓦的卡瓦牙型角為105°，其單邊角分別為75°和30° ;所述上套筒、心軸、座封套、上卡瓦基體、下卡瓦基體和下套筒均采用玻璃鋼材料制作，所述上錐體、下錐體和固定銷(xiāo)釘采用工程塑料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料快速可鉆封隔器，其特征在于:所述上卡瓦基體、上卡瓦與下卡瓦基體、下卡瓦采用對(duì)稱(chēng)布局安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料快速可鉆封隔器，其特征在于:所述上卡瓦基體和下卡瓦基體軸向上均制有V形開(kāi)口槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料快速可鉆封隔器，其特征在于:所述上套筒一端加工有45°的斜面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料快速可鉆封隔器，其特征在于:所述上套筒一端部加工有便于鎖緊的凸臺(tái)，下套筒端部加工有便于鎖緊的凹槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料快速可鉆封隔器，其特征在于:所述懸掛套上加工有用于帶動(dòng)擋環(huán)沿著上套筒斜面向上運(yùn)動(dòng)的剪切環(huán)。
【文檔編號(hào)】E21B33/127GK203769712SQ201420038614
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】邢洪憲, 劉汝國(guó), 郝宙正, 李寧, 包陳義, 傅文偉 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司監(jiān)督監(jiān)理技術(shù)分公司