一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及油氣田裸眼水平井多段壓裂【技術領域】，特別涉及一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器。本實用新型主要應用于裸眼水平井多層壓裂中，設有四個膠筒，其中兩個硬度高的膠筒，兩個硬度低的膠筒。該封隔器結構簡單，易坐封，具有下井過程防坐封設計。壓縮膠筒坐封時，膠筒密封段長，具有密封性能可靠，承受壓差大，可以保證封隔器耐高溫高壓，而且內通徑大，能保證通過多個壓裂球達到壓裂層數(shù)最大化。
【專利說明】一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及油氣田裸眼水平井多段壓裂【技術領域】，特別涉及一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器。

【背景技術】
[0002]裸眼水平井多層壓裂技術是一項先進的完井技術，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。
[0003]裸眼水平井多級壓裂技術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。
[0004]目前，采用裸眼封隔器分段改造是解決水平井各層段均能得到充分增產(chǎn)最為有效的一種措施，現(xiàn)有裸眼封隔器大都采用膨脹式密封元件，主要有兩種結構類型，一種是管內打壓，膠筒擴張實現(xiàn)坐封的密封，這種類型的封隔器承壓差的能力較低，在下鉆的中途坐封后，需要解封起出較困難，因此，這種類型主要應用于套管外的固井作業(yè)的封隔；作為增產(chǎn)改造的封隔，由于膠筒座封的內徑相對較小，封隔的層段較少，因此不能滿足分多段增產(chǎn)改造的封隔；另一種是膠筒通過油等介質浸泡后自膨脹實現(xiàn)坐封密封，這種方式的施工工藝較為復雜，而且操作時間長，因此也不能滿足施工的需要。
[0005]由于水平井裸眼儲層段長、非均質性強，常規(guī)封隔器不能滿足施工的需要。為此，研制了適用于裸眼水平井的長膠筒壓縮式裸眼封隔器，使其在裸眼水平井分段壓裂改造中更具實用性。


【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的在于克服上述不足，提供一種長膠筒壓縮式封隔器，結構簡單，易坐封，密封段長，承壓差大，保證封隔器耐高溫高壓，最大內通徑能保證通過多個壓裂球達到壓裂層數(shù)最大化。
[0007]為實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型提供的方案是:一種長膠筒壓縮式封隔器，包括中心管和設置于中心管上的膠筒，所述上中心管的上端與上接頭的下端螺紋連接，上中心管下端與中間接頭的上端螺紋相連；上接頭與上扶正環(huán)螺紋連接，并用緊定螺釘固定；上中心管和中間接頭連成的整體從上到下依次裝有上背帽、上鎖環(huán)套、上彈簧擋環(huán)、上彈簧、上鎖環(huán)、上活塞筒、硬膠筒、隔環(huán)、軟膠筒和“O”型圈；所述上背帽的凹槽與上彈簧擋環(huán)的凸塊配合傳遞扭矩；所述上鎖環(huán)套與上彈簧擋環(huán)螺紋連接，上鎖環(huán)套與上背帽通過剪切銷釘連接，上背帽一端與中心管臺階接觸；所述上鎖環(huán)的錐面與上鎖環(huán)套的內錐面接觸，上鎖環(huán)的鋸齒與上中心管上的鋸齒接觸，在上鎖環(huán)與上彈簧擋環(huán)之間裝入上彈簧；所述上活塞筒與上鎖環(huán)套螺紋連接，并通過“O”型圈密封上中心管；所述上中心管上有一個硬膠筒和一個軟膠筒，硬膠筒與軟膠筒之間由一個隔環(huán)隔開；所述的下中心管、軟膠筒、隔環(huán)、硬膠筒、下活塞筒、“O”型圈、下鎖環(huán)套、下鎖環(huán)、下彈簧、下彈簧擋環(huán)、下背帽與軟膠筒、隔環(huán)、硬膠筒、上活塞筒、“O”型圈、上鎖環(huán)套、上鎖環(huán)、上彈簧、上彈簧擋環(huán)、上背帽相對于中間接頭對稱布置；所述下彈簧擋環(huán)的凸塊與下背帽的凹槽配合傳遞扭矩；所述下接頭與下中心管的下端螺紋連接；所述的下扶正環(huán)與下接頭螺紋連接，并用緊定銷釘固定。
[0008]而且，所述上中心管和下中心管上各具有徑向的傳壓孔，上中心管的上傳壓孔位于上活塞筒“O”型圈密封處和上中心管上“O”型圈密封處之間，下中心管的下傳壓孔位于下活塞筒“O”型圈密封處和下中心管上“O”型圈密封處之間。
[0009]而且，所述上鎖環(huán)套和上鎖環(huán)錐面配合，下鎖環(huán)套與下鎖環(huán)錐面配合。
[0010]而且，所述膠筒分硬度高的膠筒和硬度低的膠筒，兩個膠筒間由隔環(huán)隔開。
[0011]而且，所述上硬膠筒、下硬膠筒、上軟膠筒、下軟膠筒各長0.5米，組成長為兩米的密封段。
[0012]而且，所述上彈簧擋環(huán)的凸塊插入上背帽的凹槽內，下彈簧擋環(huán)的凸塊插入下背帽的凹槽內。
[0013]而且，所述上中心管上與上鎖環(huán)接觸的部分設有引導鎖環(huán)下行的鋸齒狀螺紋，下中心管上與下鎖環(huán)接觸的部分設有引導鎖環(huán)上行的鋸齒狀螺紋。
[0014]而且，所述上鎖環(huán)和下鎖環(huán)采用單切口的內齒結構，上鎖環(huán)通過上彈簧抵在上鎖環(huán)套內，下鎖環(huán)通過下彈簧抵在下鎖環(huán)套內，上鎖環(huán)伴隨上彈簧傳遞壓力，下行且將壓力鎖定在上中心管上，下鎖環(huán)伴隨下彈簧傳遞壓力，上行且將壓力鎖定在下中心管上。
[0015]而且，所述上鎖環(huán)和下鎖環(huán)均為按順序標記并裝配的多片鎖環(huán)件組成。例如，所述上鎖環(huán)被切割成六片，并按順序標記每一片，由六片組成一件，裝配時按序號裝配使用，下鎖環(huán)與上鎖環(huán)一樣處理。
[0016]而且，所述上扶正環(huán)和下扶正環(huán)為導流型。
[0017]而且，所述四個膠筒在上活塞筒和下活塞筒的擠壓下向中間擠壓膨脹，這種由兩端向中間擠壓的密封形式更有利于膠筒密封。
[0018]而且，所述上鎖環(huán)套和下鎖環(huán)套上的剪切銷釘數(shù)量可以依據(jù)客戶需求坐封力自行設定。
[0019]本實用新型的長膠筒壓縮式裸眼懸掛封隔器設置了兩個液壓缸和兩個活塞，當封隔器下入到設計層位后，通過管內打壓，驅動兩個活塞剪斷鎖環(huán)套上剪切銷釘同時向中間接頭運動，擠壓密封膠筒，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，可靠密封裸眼井。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0021]圖2是圖1中A部分放大圖。
[0022]圖3是圖1中B部分放大圖。
[0023]圖4是圖1中C部分放大圖。
[0024]圖5是圖1中D部分放大圖。
[0025]其中，1、上接頭，2、上扶正環(huán)，3、第一緊定銷釘，4、上中心管，5、上背帽，6、第一剪切銷釘，7、上彈簧擋環(huán)，8、上鎖環(huán)套，9、上彈簧，10、上鎖環(huán)，11、上活塞筒，12、第一“ O”型圈，13、第二 “O”型圈，14、上硬膠筒，15、上隔環(huán)，16、上軟膠筒，17、中間接頭，18、下軟膠筒，19、下隔環(huán)，20、下硬膠筒，21、第三“O”型圈，22、第四“O”型圈，23、下活塞筒，24、下鎖環(huán)，25、下彈簧，26、下鎖環(huán)套，27、下彈簧擋環(huán)，28、第二剪切銷釘，29、下背帽，30、下中心管，31、第二緊定銷釘，32、下扶正環(huán)，33、下接頭，34、上傳壓孔，35、下傳壓孔。

【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0027]本實施例提供一種長膠筒壓縮式封隔器，如圖1飛所示，包括中心管和設置于中心管上的膠筒，所述上中心管4的上端與上接頭I的下端螺紋連接，上中心管4下端與中間接頭17的上端螺紋相連；上接頭I與上扶正環(huán)2螺紋連接，并用第一緊定螺釘3固定；上中心管4和中間接頭17連成的整體從上到下依次裝有上背帽5、上鎖環(huán)套8、上彈簧擋環(huán)7、上彈簧9、上鎖環(huán)10、上活塞筒11、上硬膠筒14、上隔環(huán)15、上軟膠筒16、第一 “O”型圈12和第二 “O”型圈13 ;所述上背帽5的凹槽與上彈簧擋環(huán)7的凸塊配合傳遞扭矩；所述上鎖環(huán)套8與上彈簧擋環(huán)7螺紋連接，上鎖環(huán)套8與上背帽5通過第一剪切銷釘6連接，上背帽5一端與上中心管4臺階接觸；所述上鎖環(huán)10的錐面與上鎖環(huán)套8的內錐面接觸，上鎖環(huán)10的鋸齒與上中心管4上的鋸齒接觸，在上鎖環(huán)10與上彈簧擋環(huán)7之間裝入上彈簧9 ;所述上活塞筒11與上鎖環(huán)套8螺紋連接，并通過第一 “O”型圈、第二 “O”型圈密封上中心管4 ；所述上中心管4上有一個上硬膠筒14和一個上軟膠筒16，上硬膠筒14與上軟膠筒16之間由一個上隔環(huán)15隔開；所述的下中心管30、下軟膠筒18、下隔環(huán)19、下硬膠筒20、下活塞筒23、第三“O”型圈21、第四“O”型圈22、下鎖環(huán)套26、下鎖環(huán)24、下彈簧25、下彈簧擋環(huán)27、下背帽29、第一剪切銷釘6與第二剪切銷釘28、上軟膠筒16、上隔環(huán)15、上硬膠筒14、上活塞筒11、第二 “O”型圈13、第一 “O”型圈12、上鎖環(huán)套8、上鎖環(huán)10、上彈簧9、上彈簧擋環(huán)
7、上背帽5相對于中間接頭17對稱布置；所述下彈簧擋環(huán)27的凸塊與下背帽29的凹槽配合傳遞扭矩；所述下接頭33與下中心管30的下端螺紋連接；所述的下扶正環(huán)32與下接頭33螺紋連接，并用第二緊定銷釘31固定。
[0028]進一步的，所述上中心管4和下中心管30上各具有徑向的一傳壓孔，上中心管4的上傳壓孔34位于上活塞筒11第二 “O”型圈13密封處和上中心管4上第一 “O”型圈12密封處之間，下中心管30的下傳壓孔35位于下活塞筒23第三“O”型圈21密封處和下中心管30上第四“O”型圈22密封處之間。
[0029]進一步的，所述上鎖環(huán)套8和上鎖環(huán)10錐面配合，下鎖環(huán)套26與下鎖環(huán)24錐面配合，膠筒坐封后的鎖緊力就是這兩個錐面?zhèn)鬟f。
[0030]進一步的，所述膠筒分硬度高的上硬膠筒14、下硬膠筒20和硬度低的上軟膠筒16、下軟膠筒18，上硬膠筒14和上軟膠筒16由上隔環(huán)15隔開，下硬膠筒20和下軟膠筒18由下隔環(huán)19隔開。打內壓坐封時，隨著壓力的逐漸升高兩個軟膠筒先擠壓變形，隨后兩個硬膠筒才擠壓變形。
[0031]進一步的，所述上硬膠筒14、下硬膠筒20、上軟膠筒16、下軟膠筒18各長0.5米，組成的密封段長達兩米，能有效密封儲層段長、非均質性強的裸眼井井壁。
[0032]進一步的，所述上彈簧擋環(huán)7的凸塊插入上背帽5的凹槽內，下彈簧擋環(huán)27的凸塊插入下背帽29的凹槽內，凸塊與凹槽的配合可以傳遞扭矩，壓縮彈簧壓緊鎖環(huán)。
[0033]進一步的，所述上中心管4上與上鎖環(huán)10接觸的部分設有引導鎖環(huán)下行的鋸齒狀螺紋，下中心管30上與下鎖環(huán)24接觸的部分設有引導鎖環(huán)上行的鋸齒狀螺紋。
[0034]進一步的，所述上鎖環(huán)10和下鎖環(huán)24采用單切口的內齒結構，上鎖環(huán)10通過上彈簧9抵在上鎖環(huán)套8內，下鎖環(huán)24通過下彈簧25抵在下鎖環(huán)套26內，上鎖環(huán)10伴隨上彈簧9傳遞壓力，下行且將壓力鎖定在上中心管4上，下鎖環(huán)24伴隨下彈簧25傳遞壓力，上行且將壓力鎖定在下中心管上。鎖環(huán)在中心管上都只能單向移動，不能反向移動。
[0035]進一步的，所述上鎖環(huán)10被切割成六片，并按順序標記每一片，由六片組成一件，裝配時按序號裝配使用，下鎖環(huán)24與上鎖環(huán)10 —樣處理。
[0036]進一步的，所述上扶正環(huán)2和下扶正環(huán)32為導流型，扶正環(huán)在下井過程中可以保證封隔器在井中的居中性，防止膠筒等零件的磨損。其特定的螺旋導流槽結構不僅可以減輕液體對該封隔器的直接沖刷，還可以產(chǎn)生一定的扭力作用在螺紋連接處，防止螺紋在下井過程中松開。
[0037]而且，所述四個膠筒在上活塞筒11和下活塞筒23的擠壓下向中間接頭17擠壓膨脹，這種由兩端向中間擠壓的密封形式更有利于膠筒密封。
[0038]而且，所述上鎖環(huán)套8和下鎖環(huán)套26上的剪切銷釘數(shù)量可以依據(jù)客戶需求坐封力自行設定。
[0039]本實用新型的工作原理為:利用配套的插管或球座在封隔器內孔處形成密封，從油管內打壓，液體通過長膠筒壓縮式封隔器的上傳壓口 34在上活塞筒11上產(chǎn)生軸向向下的推力，作用于上鎖環(huán)套8，達到啟動壓力，剪切上鎖環(huán)套8上第一剪切銷釘6，帶動上彈簧擋環(huán)7下行，上彈簧擋環(huán)7又壓縮上彈簧9推動上鎖環(huán)10在上中心管4上下行，同時上活塞筒11下行擠壓上硬膠筒14和上軟膠筒16，上軟膠筒16先開始膨脹，上硬膠筒14后開始膨脹，下行一定程度后，膠筒密封住裸眼井壁，這時上鎖環(huán)10鎖住上中心管4上的鋸齒，防止上硬膠筒14和上軟膠筒16回彈，維持膠筒坐封。在液體進入上傳壓口 34的同時，另一部分液體進入下傳壓口 35在下活塞筒23上產(chǎn)生軸向向上的推力，作用于下鎖環(huán)套26，達到啟動壓力，剪切下鎖環(huán)套26上第二剪切銷釘28，帶動下彈簧擋環(huán)27上行，下彈簧擋環(huán)27又壓縮下彈簧25推動下鎖環(huán)24在下中心管30上上行，同時下活塞筒23上行擠壓下硬膠筒20和下軟膠筒18，下軟膠筒18先開始膨脹，下硬膠筒20后開始膨脹，上行一定程度后，膠筒密封住裸眼井壁，這時下鎖環(huán)24鎖住下中心管30上的鋸齒，防止下硬膠筒20和下軟膠筒18回彈，維持膠筒坐封。
[0040]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進或變形，這些改進或變形也應視為本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器，包括中心管和設置于中心管上的膠筒，其特征在于:所述中心管包括上中心管和下中心管，上中心管的上端與上接頭的下端螺紋連接，上中心管下端與中間接頭的上端螺紋相連；上接頭與上扶正環(huán)螺紋連接，并用緊定螺釘固定；上中心管和中間接頭連成的整體從上到下依次裝有上背帽、上鎖環(huán)套、上彈簧擋環(huán)、上彈簧、上鎖環(huán)、上活塞筒、硬膠筒、隔環(huán)、軟膠筒和“O”型圈；所述上背帽的凹槽與上彈簧擋環(huán)的凸塊配合傳遞扭矩；所述上鎖環(huán)套與上彈簧擋環(huán)螺紋連接，上鎖環(huán)套與上背帽通過剪切銷釘連接，上背帽一端與中心管臺階接觸；所述上鎖環(huán)的錐面與上鎖環(huán)套的內錐面接觸，上鎖環(huán)的鋸齒與上中心管上的鋸齒接觸，在上鎖環(huán)與上彈簧擋環(huán)之間裝入上彈簧；所述上活塞筒與上鎖環(huán)套螺紋連接，并通過“O”型圈密封上中心管；所述上中心管上有一個硬膠筒和一個軟膠筒，硬膠筒與軟膠筒之間由一個隔環(huán)隔開；所述下中心管、軟膠筒、隔環(huán)、硬膠筒、下活塞筒、“O”型圈、下鎖環(huán)套、下鎖環(huán)、下彈簧、下彈簧擋環(huán)、下背帽與軟膠筒、隔環(huán)、硬膠筒、上活塞筒、“O”型圈、上鎖環(huán)套、上鎖環(huán)、上彈簧、上彈簧擋環(huán)、上背帽相對于中間接頭對稱布置；所述下彈簧擋環(huán)的凸塊與下背帽的凹槽配合傳遞扭矩；所述下中心管的下端與下接頭螺紋連接；所述下接頭與下扶正環(huán)螺紋連接，并用緊定銷釘固定。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器，其特征在于:所述上中心管和下中心管上各具有徑向的傳壓孔，上中心管的上傳壓孔位于上活塞筒“O”型圈密封處和上中心管上“O”型圈密封處之間，下中心管的下傳壓孔位于下活塞筒“O”型圈密封處和下中心管上“O”型圈密封處之間。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器，其特征在于:所述硬膠筒包括上硬膠筒和下硬膠筒，所述軟膠筒包括上軟膠筒和下軟膠筒，上硬膠筒、下硬膠筒、上軟膠筒、下軟膠筒各長0.5米，組成長為兩米的密封段。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器，其特征在于:所述上鎖環(huán)套和上鎖環(huán)錐面配合，下鎖環(huán)套與下鎖環(huán)錐面配合。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器，其特征在于:所述上中心管上與上鎖環(huán)接觸的部分設有引導鎖環(huán)下行的鋸齒狀螺紋，下中心管上與下鎖環(huán)接觸的部分設有引導鎖環(huán)上行的鋸齒狀螺紋。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器，其特征在于:所述上鎖環(huán)和下鎖環(huán)采用單切口的內齒結構，上鎖環(huán)通過上彈簧抵在上鎖環(huán)套內，下鎖環(huán)通過下彈簧抵在下鎖環(huán)套內。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器，其特征在于:所述上鎖環(huán)和下鎖環(huán)均為按順序標記并裝配的多片鎖環(huán)件組成。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種長膠筒壓縮式裸眼封隔器，其特征在于:所述上扶正環(huán)和下扶正環(huán)為導流型。
【文檔編號】E21B33/122GK203835324SQ201420121468
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權日:2014年3月18日
【發(fā)明者】王延浩, 譚蓮香, 鄒剛, 寧祎, 楊小城 申請人:四機賽瓦石油鉆采設備有限公司