懸掛壓裂封隔器的製作方法

2023-05-13 00:25:06

專利名稱：懸掛壓裂封隔器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油氣田修井技術領域，特別涉及一種適用於裸眼氣田水平井懸掛 壓裂用的井下專用工具，是一種封隔油、套環空間隙的懸掛壓裂封隔器。
背景技術：
近年來，在進行水平井壓裂改造時，為了降低下鑽途中遇阻風險，用鑽杆下入工具 管串，並用懸掛封隔器實現井下懸掛；丟手後再下入壓裂試氣管柱對接，然後進行壓裂施 工。懸掛封隔器作用就是將井下管柱懸掛在外套管壁上，承受壓裂施工向上向下雙向作用 力，同時，壓裂時起封隔油、套環空間隙的作用。它是通過機械機構或者液壓力使卡瓦張開， 將與之連接的井下管柱懸掛在套管中，並且使膠筒膨脹封隔油、套環空間隙。中國專利申請 號200810106226. 4提供了一種複式憋壓得旋流尾管懸掛封隔器，屬於固井工具的製造技 術領域。具有能實現尾管與上層套管長效封隔和避免循環通道堵塞的特點。該技術缺陷是 封隔器連接在懸掛器的上端，懸掛和封隔是分離的，機構複雜且承壓低。懸掛器卡瓦採用單 向結構，不能滿足壓裂施工要求。中國專利申請號200920110298. 6提供了 一種膨脹管式尾 管懸掛器，能在固井過程中旋轉管柱和上下活動管柱，改善環空水泥漿流動性，提高固井質 量。該技術不足是只有懸掛作用，而且懸掛也只是承受單向向下的拉力，不能防上頂，承載 力且有限，不具備封隔油套環空間隙的作用，不能滿足壓裂施工的管柱向上或向下的作用 力和封隔油套環空的要求。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種懸掛壓裂封隔器，採用上下卡瓦依次破裂的固定 懸掛方式，能在裸眼氣田水平井中進行懸掛封隔，能滿足壓裂施工封隔油套環空的要求。本實用新型採用的技術方案是懸掛壓裂封隔器，主要由中心管、上卡瓦、上錐座、 護環、膠筒、下錐座、下卡瓦、活塞、剪切銷釘、缸套和下接頭組成，在中心管的上端有內螺 紋，在中心管的下端有外螺紋，中心管下端螺紋連接有下接頭，其特徵在於在中心管的外 壁上部套有圓環形上卡瓦；上卡瓦的頂端在中心管臺階面的下部，上卡瓦的中心孔下端有 內圓錐面；上錐座套在中心管的外壁上，上錐座的上錐面插入上卡瓦的內圓錐面內；中心 管的外壁上套有膠筒，膠筒的兩端有護環；在中心管的外壁套有下錐座，下錐座在膠筒的下 部；在中心管的外壁套有下卡瓦，下卡瓦的中心孔上端有內圓錐面，下錐座的下錐面插入下 卡瓦的內圓錐面內；在上錐座與膠筒之間有防突裝置；在膠筒與下錐座之間有防突裝置。在中心管的外壁套有環形活塞，活塞在下錐座的下部；在中心管的外壁和活塞內 壁之間有鎖緊機構，當活塞向上移動後鎖緊機構能把活塞固定在向上移動到的位置上，不 能向下滑動；在活塞上有缸套，缸套與活塞之間通過剪切銷釘固定。缸套的下端有內螺紋， 缸套與下接頭之間螺紋固定。在下接頭的上端面與活塞下端面之間形成環形的活塞下腔； 在中心管壁上有進液孔，進液孔與活塞下腔相對。在膠筒內壁上有環形凹槽，在環形凹槽內有一個環形壓環和一個0型密封圈。[0007]防突裝置是由一個圓環形的上防突環和一個圓環形下防突環組成，上防突環和下 防突環的橫截面為直角三角形，上防突環與下防突環重疊後的橫截面為等腰三角形。所述的鎖緊機構的結構是在活塞的內壁上有內卡簧槽，在內卡簧槽內有鎖環，在 中心管的外壁上有外卡簧槽。簡述懸掛壓裂封隔器的工作原理。參閱圖1。該懸掛封隔器採用懸掛固定、液壓坐 封、永久式鑽銑解封的工作方式。採用鑽杆將懸掛封隔器下入套管相應位置後，井口從鑽杆 施加液體壓力時，液體通過中心管1的進液孔17進入活塞下腔14，推動活塞11向上移動， 從而拉斷剪切銷釘12，活塞11上行依次推動下卡瓦10、下錐座9、防突機構，並壓縮膠筒7， 推動上錐座3，並撐開上卡瓦2，上卡瓦2首先破裂，上卡瓦2的卡瓦牙嵌入套管內壁，將懸 掛封隔器上端固定在套管內，並防止管柱上頂。活塞11繼續上行，壓縮膠筒7，撐開護環6， 實現坐封，封隔油、套環形空間，並且沿著錐面擠壓上防突環4、下防突環5，帶有彈性的防 突環撐開貼在套管內壁上，防止膠筒7在壓縮過程中發生突變。活塞11仍然繼續上行，使 下卡瓦10沿下錐座9上行，下卡瓦10最終破裂，下卡瓦10的卡瓦牙嵌入套管內壁，實現將 管柱懸掛在外層套管上的目的。帶有內卡簧槽的活塞11推動帶有內卡簧槽的鎖環18上行 與帶有外卡簧槽的中心管1嚙合，鎖緊機構進入鎖緊狀態，防止膠筒7坐封后鬆動。封隔器 採用永久式坐封，只能通過鑽銑方式解封。本實用新型懸掛壓裂封隔器的有益效果1、採用上下卡瓦依次破裂的固定於套管上，上卡瓦防止壓裂施工過程中，井下管 柱伸縮引起的封隔器膠筒的蠕動變形，延長了封隔器的使用壽命。可滿足壓裂過程中管柱 受到雙向力的要求。2、採用了雙重密封，在膠筒內部增加內壓環和密封圈。封隔器膠筒受到擠壓膨脹 後，膠筒中間開槽部位與內壓環兩側貼緊，防止膠筒中間部位突起造成漏失，增加了膠筒的 密封性。並提高了封隔器的承壓能力。能滿足壓裂施工封隔油套環空的要求。3、採用防突機構，活塞上行沿著錐面擠壓防突環，開槽的防突環帶有彈性，被撐開 後緊貼在套管壁上，防止了膠筒擠壓變形後發生突變，提高了封隔器的密封效果，延長了膠 筒的壽命。

圖1是本實用新型懸掛壓裂封隔器結構剖面示意圖。圖中，1.中心管，2.上卡瓦，3.上錐座，4.上防突環，5.下防突環，6.護環，7.膠 筒，8.內壓環，9.下錐座，10.下卡瓦，11.活塞，12.剪切銷釘，13.缸套，14.活塞下腔， 15.密封墊圈，16.下接頭，17.進液孔，18.鎖環。
具體實施方式
實施例1 以一個懸掛壓裂封隔器為例，對本實用新型作進一步詳細說明。參閱圖1。本實用新型懸掛壓裂封隔器，主要由中心管1、上卡瓦2、上錐座3、上防 突環4、下防突環5、護環6、膠筒7、下錐座9、下卡瓦10、活塞11、剪切銷釘12、缸套13和下 接頭16組成。中心管1的上端有API內螺紋，在中心管1的下端有API外螺紋，中心管1 下端螺紋連接有一個下接頭16，下接頭16的下端有外螺紋，能連接在油管柱上。[0018]在中心管1的外壁上部套有一個圓環形上卡瓦2 ；上卡瓦2的頂端在中心管1臺 階面的下部，上卡瓦2的中心孔下端有內圓錐面；上錐座3套在中心管1的外壁上，上錐座 3的上錐面插入上卡瓦2的內圓錐面內；中心管1的外壁上套有膠筒7，膠筒7的兩端分別 有一個護環6 ；在膠筒7內壁上有一個環形凹槽，在環形凹槽內有一個環形壓環8和一個0 型密封圈。在中心管1的外壁套有下錐座9，下錐座9在膠筒7的下部；在中心管1的外壁 套有下卡瓦10，下卡瓦10的中心孔上端有內圓錐面，下錐座9的下錐面插入下卡瓦10的內 圓錐面內；在上錐座3與膠筒7之間有防突裝置；在膠筒7與下錐座9之間有防突裝置。防 突裝置是由一個圓環形的上防突環4和一個圓環形下防突環5組成，上防突環4和下防突 環5的橫截面為直角三角形，上防突環4與下防突環5重疊後的橫截面為等腰三角形。上 卡瓦2和下卡瓦10外壁上有軸向凹槽，通過凹槽能使上卡瓦2和下卡瓦10膨脹破裂。在中心管1的外壁套有環形活塞11，活塞11在下錐座9的下部；在中心管1的外 壁和活塞11內壁之間有鎖緊機構，即在活塞11的內壁上有內卡簧槽，在內卡簧槽內有鎖環 18，在中心管1的外壁上有外卡簧槽。當活塞11向上移動後鎖緊機構能把活塞11固定在 向上移動到的位置上，不能向下滑動；在活塞11上有缸套13，缸套13與活塞11之間通過 剪切銷釘12固定。缸套13的下端有內螺紋，缸套13與下接頭16之間螺紋固定，在缸套13 的下端面與下接頭16臺階面之間有一個密封墊圈15。在下接頭16的上端面與活塞11下 端面之間形成環形的活塞下腔14 ；在中心管1壁上有兩個橫向進液孔17，進液孔17與活塞 下腔14相對。
權利要求1.一種懸掛壓裂封隔器，主要由中心管(1)、上卡瓦(2)、上錐座(3)、護環(6)、膠筒 (7)、下錐座(9)、下卡瓦(10)、活塞(11)、剪切銷釘(12)、缸套(13)和下接頭(16)組成，在 中心管(1)的上端有內螺紋，在中心管(1)的下端有外螺紋，中心管(1)下端螺紋連接有下 接頭(16)，其特徵在於在中心管(1)的外壁上部套有圓環形上卡瓦(2)；上卡瓦(2)的頂 端在中心管(1)臺階面的下部，上卡瓦(2)的中心孔下端有內圓錐面；上錐座(3)套在中心 管(1)的外壁上，上錐座(3)的上錐面插入上卡瓦(2)的內圓錐面內；中心管(1)的外壁上 套有膠筒(7)，膠筒(7)的兩端有護環(6)；在中心管⑴的外壁套有下錐座(9)，下錐座(9) 在膠筒(7)的下部；在中心管(1)的外壁套有下卡瓦(10)，下卡瓦(10)的中心孔上端有內 圓錐面，下錐座(9)的下錐面插入下卡瓦(10)的內圓錐面內；在上錐座(3)與膠筒(7)之 間有防突裝置；在膠筒(7)與下錐座(9)之間有防突裝置；在中心管(1)的外壁套有環形活塞(11)，活塞(11)在下錐座(9)的下部；在中心管(I)的外壁和活塞(11)內壁之間有鎖緊機構；在活塞(11)上有缸套(13)，缸套(13)與活塞(II)之間通過剪切銷釘(12)固定；紅套(13)的下端有內螺紋，缸套(13)與下接頭(16)之 間螺紋固定；在下接頭(16)的上端面與活塞(11)下端面之間形成環形的活塞下腔(14)； 在中心管(1)壁上有進液孔(17)，進液孔(17)與活塞下腔(14)相對。
2.根據權利要求1所述的懸掛壓裂封隔器，其特徵是在膠筒(7)內壁上有環形凹槽， 在環形凹槽內有一個環形壓環(8)和一個0型密封圈。
3.根據權利要求1或2所述的懸掛壓裂封隔器，其特徵是防突裝置是由一個圓環形 的上防突環(4)和一個圓環形下防突環(5)組成，上防突環(4)和下防突環(5)的橫截面 為直角三角形，上防突環(4)與下防突環(5)重疊後的橫截面為等腰三角形。
4.根據權利要求1或2所述的懸掛壓裂封隔器，其特徵是所述的鎖緊機構的結構是 在活塞(11)的內壁上有內卡簧槽，在內卡簧槽內有鎖環(18)，在中心管(1)的外壁上有外 卡簧槽。
專利摘要懸掛壓裂封隔器，應用於油氣田修井封隔油、套環空間隙。在中心管的外壁上部套有圓環形上卡瓦；上卡瓦的頂端在中心管臺階面的下部，上卡瓦的中心孔下端有內圓錐面；上錐座套在中心管的外壁上，上錐座的上錐面插入上卡瓦的內圓錐面內；中心管的外壁上套有膠筒，膠筒的兩端有護環；在中心管的外壁套有下錐座，下錐座在膠筒的下部；在中心管的外壁套有下卡瓦，下卡瓦的中心孔上端有內圓錐面，下錐座的下錐面插入下卡瓦的內圓錐面內；在上錐座與膠筒之間有防突裝置；在膠筒與下錐座之間有防突裝置。效果是延長了封隔器的使用壽命，提高了封隔器的密封效果，滿足壓裂過程中管柱受到雙向力的要求。
文檔編號E21B33/129GK201778750SQ20102028983
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月12日 優先權日2010年8月12日
發明者付鋼旦, 張麗娟, 桂捷, 王在強, 王效明, 王治國, 趙振峰, 趙粉霞 申請人:中國石油天然氣股份有限公司