一種懸掛封隔器的製作方法

2023-05-24 01:55:41 1

專利名稱：一種懸掛封隔器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油開採領域，特別涉及一種懸掛封隔器。
背景技術：
為了提高油、氣採收率，國內油田越來越看重水平井的鑽井方式，而在水平井的完井方式上，很多井又選擇水平井分段酸化壓裂裸眼完井方式，在實施酸化壓裂增產施工過程中，懸掛封隔器要求能夠承受高壓並能穩定的錨定在套管上，而卡瓦在懸掛封隔器上是實現承受高壓及錨定套管的關鍵零部件。卡瓦需要在活塞的推動、擠壓下破裂，此時活塞被鎖緊裝置固定，從而實現懸掛封隔器錨定在套管上。在壓裂施工過程中管柱會不停的震動，所以卡瓦要求兼具易碎、硬度高及耐磨的特點。傳統的卡瓦是一體式或分瓣式的鑄鐵件，該鑄鐵件在熱處理後的硬度接近套管壁的硬度。現有懸掛封隔器上配置兩個傳統的卡瓦，在工具下入到設計位置後，通過管內打壓，迫使活塞剪斷銷釘後移動，通過擠壓實現鑄鐵卡瓦破裂，待活塞被鎖緊裝置固定後，即實現懸掛封隔器錨定在套管上的任務。由於傳統鑄鐵卡瓦成品的硬度與套管的硬度接近，存在以下缺點:1、傳統的鑄鐵卡瓦與套管壁咬合的深度淺，影響懸掛封隔器錨定套管的牢固性；2、傳統卡瓦的硬度與套管的硬度接近，導致卡瓦的耐磨性不好，而在酸化壓裂增產施工中管柱處于震動的狀態，這樣很容易將卡瓦磨損，導致錨定失效，從而降低了施工可靠性。

實用新型內容本實用新型實施例的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種卡瓦耐磨性好，錨定套管牢固的懸掛封隔器。為了實現上述目的本實用新型採取的技術方案是:一種懸掛封隔器，包括兩個鑲塊式套管卡瓦，一個所述鑲塊式套管卡瓦安裝在第二錐體和第二活塞之間，另一個所述鑲塊式套管卡瓦安裝在第一錐體和第一活塞之間；所述鑲塊式套管卡瓦包括小套管卡瓦和大套管卡瓦，所述大套管卡瓦外固定套設有至少一個所述小套管卡瓦。所述大套管卡瓦的材質為鑄鐵，所述小套管卡瓦的材質為軸承鋼。所述大套管卡瓦包括外殼，所述外殼上設有鋸齒扣和至少一個凹槽，每個所述凹槽上設有通孔；所述外殼上設有至少一個剪切銷釘孔，用於安裝剪切銷釘，使大套管卡瓦固定在懸掛封隔器上；所述小套管卡瓦包括本體，所述本體上表面設有鋸齒扣，所述本體下表面連接有倒鉤，每個所述凹槽內嵌入一個所述本體，所述倒鉤卡入所述凹槽的通孔內。所述小套管卡瓦的本體上表面位於所述凹槽的外部。所述凹槽為長方形，對應嵌入的所述小套管卡瓦的本體為長方形。[0015]所述凹槽為6個，每兩個凹槽相鄰，並為一對，每對凹槽之間設有間隙，所述間隙的外殼上設有剪切銷釘孔，3對凹槽平均分布在所述外殼的四周，所述小套管卡瓦為6個。所述外殼上設有至少一條細縫。所述外殼上設有U形凹槽。所述外殼上部設有9條細縫，所述細縫下部的外殼上設有U形凹槽。所述大套管卡瓦與所述小套管卡瓦通過沉孔螺釘固定連接在一起。本實用新型實施例提供的技術方案帶來的有益效果是:本實用新型懸掛封隔器中的鑲塊式套管卡瓦以鑄鐵卡瓦為基體，並在基體中鑲入材質為Grl5 (軸承鋼)的小套管卡瓦，軸承鋼硬度更高、抗接觸疲勞性能更好，因此在酸化壓裂增產施工中，管柱震動的情況下也能夠保證卡瓦具有良好的耐磨性，鑲塊式套管卡瓦能夠與套管壁咬合的深度更深，大大提高懸掛封隔器使用的可靠性，從而提高酸化壓裂增產施工可靠性，大大降低了施工風險。

圖1為實用新型的一種懸掛封隔器的結構半剖圖；圖2是本實用新型提供的另一種懸掛封隔器的結構示意圖；圖3是本實用新型提供的鑲塊式套管卡瓦的結構示意圖；圖4是圖3的側視圖；圖5是圖3的俯視圖；圖6是本實用新型提供的大套管卡瓦的結構示意圖；圖7是圖6的側視圖；圖8是本實用新型提供的小套管卡瓦的結構示意圖；圖9是圖8的側視圖；圖10是圖8的俯視圖。圖2-10 中:I大套管卡瓦，10外殼，11第一鋸齒扣，12凹槽，13通孔，14細縫，15U形凹槽，16第一螺釘孔，17剪切銷釘孔；2小套管卡瓦，20本體，21第二鋸齒扣，22倒鉤，23第二螺釘孔；3沉孔螺釘；4鑲塊式套管卡瓦；5剪切銷釘；6第二錐體；7第二活塞；8第一錐體；9第一活塞。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。[0043]實施例1圖1為實用新型的雙向座封懸掛封隔器的結構半剖圖。如圖1所示，雙向座封懸掛封隔器，包括中心管2，中心管2的一端連接第一接頭1，另一端連接第二接頭20，中心管2上自第一接頭I至第二接頭20依次套有第一止動環21、第一活塞4、第一卡瓦7、第一錐體9、第一膠筒壓環10、膠筒12、第二膠筒壓環14、第二錐體15、第二卡瓦22、第二活塞16和第二止動環18，其中第一活塞4的外側套有第一液壓缸3，第一液壓缸3的一端與第一接頭I密封連接，第一液壓缸3通過第一止動環21與中心管2軸向固定，第一活塞4與第一液壓缸3及中心管2之間滑動密封連接，第一活塞4與中心管2之間設有第一剪切銷釘6，第一活塞4的內表面具有齒狀卡瓦牙，中心管2上固定有阻止第一活4塞向第一接頭I移動的第一鎖緊卡瓦5，第一卡瓦7與第一錐體9之間通過銷釘8固定，中心管2與膠筒12之間設有支撐環13，支撐環13位於膠筒12中部，第一膠筒壓環10和第二膠筒壓環14分別套住膠筒12的兩端，第二活塞16的外側套有第二液壓缸19，第二液壓缸19的一端與第二接頭20密封連接，第二液壓缸19通過第二止動環18與中心管2軸向固定，第二活塞16與第二液壓缸20及中心管2之間滑動密封連接，第二活塞16與中心管2之間通過第二剪切銷釘23連接，第二活塞16的內表面具有齒狀卡瓦牙，中心管2上固定有阻止第二活塞16向第二接頭20移動的第二鎖緊卡瓦17，中心管2上具有徑向的第一傳壓孔24和第二傳壓孔25，第一傳壓孔24位於第一止動環21與第一活塞4之間，第二傳壓孔25位於第二止動環18和第二活塞16之間。本實用新型的封隔器採用O形密封圈27進行密封，如第一接頭與第一液壓缸之間、第一活塞與第一液壓缸及中心管之間、第二接頭與第二液壓缸之間、第二活塞與第二液壓缸及中心管之間均通過設置O形密封圈27進行密封。具體設置方式可參閱圖1。中心管2的兩端分別具有止動臺階(見圖中與第一止動21環及第二止動環18接觸部)，分別阻止第一止動環21和第二止動環18向中心管中部移動。第二錐體15的錐面伸入第二卡瓦22內，第一錐體9的錐面伸入第一卡瓦7內。實現兩個卡瓦破裂，可靠有效地錨定在套管上。第二錐體15的內表面具有齒狀卡瓦牙，中心管2上固定有阻止第二錐體15向第二接頭20移動的第三鎖緊卡瓦26。膠筒12的兩端分別套有軟金屬環11。保證了第一膠筒壓環10和第二膠筒壓環14能穩定地壓住膠筒12的兩端。第一接頭I為母接頭，第二接頭20為公接頭。中心管2與第一接頭I及第二接頭20之間為螺紋連接。上述封隔器的製備方法，包括如下步驟:a.準備好所需的部件；b.將支撐環裝入膠筒內，再將第一膠筒壓環和第二膠筒壓環分別套在膠筒的兩端，然後將上述組裝體套裝到中心管的中部；c.從中心管的兩端分別套入第一錐體、第二錐體，以及第一卡瓦和第二卡瓦，至第一卡瓦套住第一錐體的錐面，第二卡瓦套住第二錐體的錐面；d.在中心管上的對應的凹槽內分別裝入第一鎖緊卡瓦和第二鎖緊卡瓦，然後在中心管的兩端分別套入第一活塞和第二活塞；e.將第一止動環裝配到第一液壓缸內的凹槽內，然後將第一液壓缸套入第一活塞，直至第一止動環達止動臺階被卡住為止；同樣，將第二止動環裝配到第二液壓缸內的凹槽內，然後將第二液壓缸套入第二活塞，直至第二止動環達止動臺階被卡住為止；f.將第一接頭和第二接頭通過螺紋分別連接到中心管的兩端，然後使用第一剪切銷釘和第二剪切銷釘分別將第一活塞和第二活塞與中心管固定；其中，在組裝前，第一接頭上、第二節頭上、第一活塞的內外表面和第二活塞的內外表面分別裝配上O形密封圈。進一步，步驟b中，所述膠筒的兩端先分別套上軟金屬環，然後再將第一膠筒壓環和第二膠筒壓環分別套在膠筒的兩端。使用上述封隔器的井筒環向封隔方法，包括如下步驟:a.將上述封隔器接入完井管柱，其中所述封隔器的第二接頭通過油管連接帶球座的井筒隔絕閥，第一接頭與油管或鑽杆連接；b.將所述封隔器送至井下設計位置，通過鑽杆或油管投入座封球至井筒隔絕閥的球座上；c.從油管或鑽杆打壓，壓力通過中心管上的第一傳壓孔和第二傳壓孔分別傳遞到第一活塞及第二活塞上，當壓力達到剪切值後，第一剪切銷釘和第二剪切銷釘分別被剪斷，第一活塞及第二活塞在壓力在作用下分別沿軸向向中心管的中部移動，最終壓力傳遞至主膠筒的兩側，使主膠筒受壓膨脹，最終形成密封封隔；d.同時,第一活塞與第一鎖緊卡瓦相互咬合,阻止第一活塞向第一接頭方向移動，第二活塞與第二鎖緊卡瓦互相咬合，阻止第二活塞向第二接頭方向移動，從而阻止膠筒回彈，形成持久封隔。實施例2本實施例是在上述實施例1的基礎上，將實施例1中的第一^^瓦7和第二卡瓦22替換為鑲塊式套管卡瓦。參見圖2至圖5，一種懸掛封隔器，包括兩個鑲塊式套管卡瓦4，一個鑲塊式套管卡瓦4安裝在第二錐體6和第二活塞7之間，另一個鑲塊式套管卡瓦4安裝在第一錐體8和第一活塞9之間；鑲塊式套管卡瓦4包括小套管卡瓦2和大套管卡瓦1，大套管卡瓦I外固定套設有至少一個小套管卡瓦2。作為優選，大套管卡瓦I的材質為鑄鐵，小套管卡瓦2的材質為軸承鋼。參見圖6至圖10,大套管卡瓦I包括外殼10,外殼10上設有第一鋸齒扣11和至少一個凹槽12，每個凹槽12上設有通孔13，外殼10上設有至少一個剪切銷釘孔17，用於安裝剪切銷釘，使大套管卡瓦I固定在懸掛封隔器上；小套管卡瓦2包括本體20，本體20上表面設有第二鋸齒扣21，本體20下表面連接有倒鉤22，每個凹槽12內嵌入一個本體20，倒鉤22卡入凹槽12的通孔13內。參見圖3和圖4，小套管卡瓦2的本體20上表面位於凹槽12的外部。即本體20上表面突出於外殼10的上表面，即略高於外殼10的上表面。參見圖7和圖10，凹槽12為長方形，凹槽12底部為弧形，對應嵌入的小套管卡瓦2的本體20為長方形。與凹槽12配合的底部為弧形。參見圖4和圖5，凹槽12為6個，每兩個凹槽相鄰，並為一對，每對凹槽12之間設有間隙，所述間隙的外殼10上設有剪切銷釘孔17，3對凹槽12平均分布在外殼10的四周，相應的，小套管卡瓦2為6個，平均分布在外殼10的四周。小套管卡瓦經過熱處理後其硬度遠大於套管硬度和鑄鐵硬度，設計時保持小套管卡瓦略突出於大套管卡瓦外殼的表面。工作的時候，懸掛封隔器整體是在套管裡面，在懸掛封隔器的整體設計中卡瓦的外徑總體上是小於工具的最大外徑(圖中可以看出)，所以大套管卡瓦如果不被旁邊的推環，即斜坡面擠破裂，小套管卡瓦是接觸不到套管的，大套管卡瓦裝配在懸掛封隔器的推環上，整個懸掛封隔器不工作的情況下，大套管卡瓦是接觸不到套管的。當懸掛封隔器工作的時候，活塞的移動通過擠壓使大套管卡瓦破裂，小套管卡瓦在接觸到套管壁的時候也會被擠破裂，破裂後的大套管卡瓦向四周擴張，保證小套管卡瓦先接觸套管壁，實現懸掛封隔器主要靠小套管卡瓦錨定套管。參見圖4，外殼10上設有至少一條細縫14。外殼10上設有U形凹槽15。作為優選，外殼10上部設有9條細縫14，細縫14下部的外殼10上設有U形凹槽15。每對中的兩個凹槽12之間設有一個U形凹槽15，每對凹槽12之間設有兩個U形凹槽15。設置細縫及U形凹槽，U形凹槽使外殼壁變薄，使大套管卡瓦易於破裂。參見圖3，圖6和圖8，為便於連接，大套管卡瓦I與小套管卡瓦2通過沉孔螺釘3固定連接在一起。大套管卡瓦I上設有第一螺釘孔16，小套管卡瓦2上設有第二螺釘孔23。第一螺釘孔16與第二螺釘孔23相對應，用於安裝沉孔螺釘3。參見圖2，裝配時，將6個小套管卡瓦2分別安裝在大套管卡瓦I外壁上的6個對應的凹槽內，然後分別用沉孔螺釘3緊固，將大套管卡瓦I與小套管卡瓦2固定連接在一起，即完成鑲塊式套管卡瓦的裝配。在裝配整個懸掛封隔器時，只需將現有的卡瓦更換為裝配好的鑲塊式套管卡瓦，剪切銷釘5裝在大套管卡瓦I上的剪切銷釘孔17 (參見圖4)內分別與第一、第二錐體固定在一起，總體裝配時只需將實施例1的一體式套管卡瓦換成本實用新型鑲塊式套管卡瓦即可，同樣每個懸掛封隔器裝配有兩個鑲塊式套管卡瓦。由於本實用新型小套管卡瓦採用的Grl5 (軸承鋼)，所以懸掛封隔器工作時鑲塊式套管卡瓦能夠與套管壁咬合的深度更深，同時在酸化壓裂增產施工中管柱震動的情況下也保證良好的耐磨性，為酸化壓裂增產施工提供了有力的保障，大大降低了施工風險。本實用新型的鑲塊式套管卡瓦兼具易碎、硬度高及耐磨的優點。本實施例合理的材質選用，實現了產品成本低，並且兼具易碎、硬度高及耐磨的特點；採用軸承鋼以及相應的結構設計，使卡瓦咬合的深度更深，因為軸承鋼硬度大於套管壁的硬度，硬度大咬合的才深，結構設計主要是軸承鋼材質的小套管卡瓦略高出鑄鐵件高度，這樣小套管卡瓦受力更集中。採用本實用新型的結構設計，在不影響懸掛封隔器整體結構的情況下，實現以Grl5 (軸承鋼)件為主、鑄鐵件為輔的可靠性更高的錨定結構。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種懸掛封隔器，其特徵在於，包括兩個鑲塊式套管卡瓦，一個所述鑲塊式套管卡瓦安裝在第二錐體和第二活塞之間，另一個所述鑲塊式套管卡瓦安裝在第一錐體和第一活塞之間； 所述鑲塊式套管卡瓦，包括小套管卡瓦和大套管卡瓦，所述大套管卡瓦外固定套設有至少一個所述小套管卡瓦。
2.根據權利要求1所述的懸掛封隔器，其特徵在於，所述大套管卡瓦的材質為鑄鐵，所述小套管卡瓦的材質為軸承鋼。
3.根據權利要求2所述的懸掛封隔器，其特徵在於，所述大套管卡瓦包括外殼，所述外殼上設有鋸齒扣和至少一個凹槽，每個所述凹槽上設有通孔；所述外殼上設有至少一個剪切銷釘孔，用於安裝剪切銷釘，使大套管卡瓦固定在第一錐體或第二錐體上；所述小套管卡瓦包括本體，所述本體上表面設有鋸齒扣，所述本體下表面連接有倒鉤，每個所述凹槽內嵌入一個所述本體，所述倒鉤卡入所述凹槽的通孔內。
4.根據權利要求3所述的懸掛封隔器，其特徵在於，所述小套管卡瓦的本體上表面位於所述凹槽的外部。
5.根據權利要求4所述的懸掛封隔器，其特徵在於，所述凹槽為長方形，對應嵌入的所述小套管卡瓦的本體為長方形。
6.根據權利要求5所述的懸掛封隔器，其特徵在於，所述凹槽為6個，每兩個凹槽相鄰，並為一對，每對凹槽之間設有間隙，所述間隙的外殼上設有剪切銷釘孔，3對凹槽平均分布在所述外殼的四周，所述小套管卡瓦為6個。
7.根據權利要求6所述的懸掛封隔器，其特徵在於，所述外殼上設有至少一條細縫。
8.根據權利要求6所述的懸掛封隔器，其特徵在於，所述外殼上設有U形凹槽。
9.根據權利要求6所述的懸掛封隔器，其特徵在於，所述外殼上部設有9條細縫，所述細縫下部的外殼上設有U形凹槽。
10.根據權利要求1-9任一項所述的懸掛封隔器，其特徵在於，所述大套管卡瓦與所述小套管卡瓦通過沉孔螺釘固定連接在一起。
專利摘要本實用新型公開了一種懸掛封隔器，包括兩個鑲塊式套管卡瓦，一個所述鑲塊式套管卡瓦安裝在第二錐體和第二活塞之間，另一個所述鑲塊式套管卡瓦安裝在第一錐體和第一活塞之間；所述鑲塊式套管卡瓦，包括小套管卡瓦和大套管卡瓦，所述大套管卡瓦外固定套設有至少一個所述小套管卡瓦。本實用新型的懸掛封隔器能夠與套管壁咬合的深度更深，同時採用本實用新型的結構能大大提高懸掛封隔器使用的可靠性，從而提高酸化壓裂增產施工可靠性，大大降低了施工風險。
文檔編號E21B33/129GK203161163SQ20122074300
公開日2013年8月28日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者張鼎業, 張紅, 喬鴻雲, 王鵬 申請人:安東石油技術(集團)有限公司