一种压缩式底封封隔器的制造方法
【专利摘要】本发明属于油田采气【技术领域】，具体提供一种压缩式底封封隔器，包括自下而上依次连接的换向扶正机构、锚定机构和密封机构，所述换向扶正机构由下接头、导向中心管、导向销、导向销载体、扶正块、扶正块载体和弹簧组成，所述锚定机构由卡瓦盒、卡瓦、卡瓦弹簧和锥体组成，所述密封机构由下边环、外胶筒、中心管、内胶筒、内中心杆、压帽组成。该发明与常规压裂封隔器相比，施工效率高，能满足封隔器一次下井拖动压裂多段的要求，同时克服了多次起下钻增加作业成本和作业风险的问题。
【专利说明】一种压缩式底封封隔器
【技术领域】
[0001]本发明属于油田采气【技术领域】，具体涉及一种压缩式底封封隔器，适用于油气井拖动逐段压裂改造。
【背景技术】
[0002]油田常规压裂封隔器用作底封压裂时存在诸多问题，主要表现在以下两个方面:一是压裂后封隔器上下会存在压差，不利于封隔器胶筒回缩，导致解封困难；二是压裂时不可避免的会有压裂砂沉积到封隔器上，会导致封隔器难以解封，此时需要循环洗井冲砂，但由于封隔器上部有液流通道(压裂液出口)会形成短路，冲砂液波及不到封隔器胶筒上面的沉砂，导致冲砂效果不理想。所以常规压裂封隔器在做底封封隔器使用时，施工效率很低，不能满足封隔器一次下井拖动压裂多段的要求，多次起下钻不但会增加作业成本，也会使作业风险增加。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术中常规压裂封隔器在做底封封隔器使用时，施工效率低，不能满足封隔器一次下井拖动压裂多段要求的问题。
[0004]为此，本发明提供了一种压缩式底封封隔器，包括自下而上依次连接的换向扶正机构、锚定机构和密封机构；
所述换向扶正机构由下接头、导向中心管、导向销、导向销载体、扶正块、扶正块载体和弹簧组成，所述下接头上端与导向中心管下端连接，所述导向中心管下端外壁设有"W"型换向浅槽，所述导向销载体下端设有一个内螺纹孔，所述内螺纹孔与导向中心管的"W"型换向浅槽位置相对应，所述导向销固定于导向销载体的内螺纹孔内，所述导向销载体上端与扶正块载体下端连接，所述扶正块载体外壁沿轴向均匀分布四个扶正块槽，所述四个扶正块槽中各安装有一个扶正块，所述扶正块与扶正块槽中间设有弹簧；
所述锚定机构由卡瓦盒、卡瓦、卡瓦弹簧和锥体组成，所述卡瓦盒下端与扶正块载体上端连接，所述卡瓦盒上端内壁沿轴向均匀分布四个圆弧形槽，所述四个圆弧形槽内各固定有一个卡瓦，所述卡瓦上端与锥体下端相贴合，所述卡瓦弹簧设置在卡瓦上；
所述密封机构由下边环、外胶筒、中心管、内胶筒、内中心杆、压帽组成，所述下边环下端与锥体上端连接，所述外胶筒套在中心管下端外壁上，所述外胶筒下端与下边环上端相贴合，所述中心管下端与导向中心管上端连接，所述内中心杆置于中心管内，其下端连接压帽，所述内胶筒置于内中心杆和中心管之间。
[0005]上述内中心杆为圆柱形，且由上而下分为上、中、下三段，其外径依次变小，中段和下段之间由圆锥面平缓过渡。
[0006]上述内中心杆上段有不贯通的两级内中心孔，内中心孔变径处有一个钢球，内中心杆上段外壁均匀分布4个与内中心孔连通的液流孔。
[0007]上述中心管为圆筒体，其外径为上大下小，内孔径为上大下小，且内孔由圆锥面平缓过渡。
[0008]上述内中心杆的圆锥面与中心管内孔的圆锥面的斜度相同。
[0009]上述下边环为圆筒形，其上端内径小，下端内径大且有内螺纹与锥体连接。
[0010]上述卡瓦盒的圆弧形槽的槽宽与卡瓦宽度一致，且圆弧形槽下端与卡瓦盒外壁连通。
[0011]上述导向中心管外壁分布有多个等直径通孔。
[0012]上述下接头下段为带外螺纹的小圆筒体，中段为圆锥体，上段为带内螺纹的大圆筒体，大圆筒体外沿轴向均布有6个“U”形导流槽。
[0013]上述锥体上端为圆筒形，下端为圆锥体，所述卡瓦I上端为锥面，且锥体的锥面与卡瓦的锥面斜度相同。
[0014]本发明的有益效果:
(I)本发明在解封时通过上提管柱，使内胶筒解封后，流体可以通过内中心杆与中心管的环形空间进入到封隔器下方，从而使得封隔器上下压力平衡，利于解封。
[0015](2)当遇到砂卡情况时，可以在关闭油套环空的条件下，从油管注入冲砂液，冲砂液会从中心管上的进液孔进入到其与内中心杆的环空,再从中心管的冲砂通道出来,从而将封隔器上的沉砂冲洗到封隔器下方，解除封隔器砂卡。
[0016]以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明压缩式底封封隔器结构示意图。
[0018]图2是本发明“W”型换向浅槽示意图。
[0019]图3是本发明中卡瓦盒轴向剖面示意图。
[0020]图4为图3中沿A-A方向的剖面示意图。
[0021]附图标记说明:1、内中心杆；2、内胶筒；3、中心管；4、外胶筒；5、下边环；6、锥体；7、卡瓦弹簧；8、卡瓦盒；9、弹簧；10、扶正块载体；11、导向销载体；12、导向中心管；13、下接头；14、压帽；15、卡瓦；16、扶正块；17、导向销；18、钢球；19、内中心孔；20、液流孔；21、
导流槽。
【具体实施方式】
[0022]实施例1:
为了克服现有技术中常规压裂封隔器在做底封封隔器使用时，施工效率低，不能满足封隔器一次下井拖动压裂多段要求的问题，本实施例提供了一种如图1、图2、图3所示的压缩式底封封隔器，包括自下而上依次连接的换向扶正机构、锚定机构和密封机构；
所述换向扶正机构由下接头13、导向中心管12、导向销17、导向销载体11、扶正块16、扶正块载体10和弹簧9组成，所述下接头13上端与导向中心管12下端连接，所述导向中心管12下端外壁设有"W"型换向浅槽，所述导向销载体11为圆筒体，其上端有内螺纹，导向销载体11下端设有一个内螺纹孔，所述内螺纹孔与导向中心管12的"W"型换向浅槽位置相对应，所述导向销17固定于导向销载体11的内螺纹孔内，所述导向销载体11上端与扶正块载体10下端连接，所述扶正块载体10外壁沿轴向均匀分布四个扶正块槽，所述四个扶正块槽中各安装有一个扶正块16，所述扶正块16与扶正块槽中间设有弹簧9，使得扶正块可以沿轴向扩张与收缩；
所述锚定机构由卡瓦盒8、卡瓦15、卡瓦弹簧7和锥体6组成，所述卡瓦盒8下端与扶正块载体10上端连接，所述卡瓦盒8上端内壁沿轴向均匀分布四个圆弧形槽，所述四个圆弧形槽内各固定有一个卡瓦15，所述卡瓦15上端与锥体6下端相贴合，所述卡瓦弹簧7设置在卡瓦15上；
所述密封机构由下边环5、外胶筒4、中心管3、内胶筒2、内中心杆1、压帽14组成，所述下边环5下端与锥体6上端连接，所述外胶筒4套在中心管3下端外壁上，所述外胶筒4下端与下边环5上端相贴合，所述中心管3下端与导向中心管12上端连接，所述内中心杆I置于中心管3内，其下端连接压帽14，所述内胶筒2置于内中心杆I和中心管3之间。
[0023]而其中，所述内中心杆I为圆柱形，且由上而下分为上、中、下三段，其外径依次变小，中段和下段之间由圆锥面平缓过渡，所述内中心杆I上段有不贯通的两级内中心孔19，内中心孔19变径处有一个钢球18，内中心杆I上段外壁均匀分布4个Φ 1mm与内中心孔连通的液流孔20，内中心杆I下端有外螺纹与压帽14连接，上端有内螺纹与油管连接。
[0024]所述内胶筒2为圆筒形，下端倒45°角，内胶筒2套在内中心杆I中段上，且与内中心杆I用工业粘合剂固定。
[0025]所述中心管3为圆筒体，其外径为上大下小，中心管3内孔分为两段，内孔径为上大下小，且内孔由圆锥面平缓过渡，所述内中心杆I的圆锥面与中心管3内孔的圆锥面的斜度相同；所述中心管3上端轴向分布4个Φ 1mm的液流孔。
[0026]所述下边环5为圆筒形，其上端内径小，下端内径大且有内螺纹与锥体6连接。
[0027]所述压帽14为圆筒体，有内螺纹，上下两端倒45 °角。
[0028]所述卡瓦盒8为圆筒形，卡瓦盒8的圆弧形槽的槽宽与卡瓦15宽度相同，用于固定卡瓦15,且圆弧形槽下端与卡瓦盒8外壁连通。
[0029]所述扶正块载体10为圆筒体，其上端有外螺纹，下端有外螺纹和导向销载体11上端连接。
[0030]所述卡瓦15上配一个卡瓦弹簧7，卡瓦弹簧7为普通圆柱形弹簧；所述锥体6上端为圆筒形，下端为圆锥体，所述卡瓦15上端为锥面，且锥体6的锥面与卡瓦15的锥面斜度一致，当下放封隔器，锥体6就会把卡瓦15推开，实现封隔器锚定，当上提封隔器时，锥体6脱离卡瓦15，锚定解除。
[0031]所述导向中心管12外壁分布有多个等直径通孔，用于沟通导向中心管12内外壁，用作冲砂通道和导压通道。
[0032]所述下接头13下段为带外螺纹的小圆筒体，中段为圆锥体，上段为带内螺纹的大圆筒体，大圆筒体外沿轴向均布有6个“U”形导流槽21。
[0033]所述导向销17为圆柱体，一端有外螺纹，固定在导向销载体11小内螺纹孔上，导向销17可以在“W”形换向槽内滑动，带动整个换向机构在长槽和短槽间变换位置。
[0034]实施例2:
在实施例1的基础上，该压缩式底封封隔器的工作过程如下:该封隔器的坐封方式为压缩式，采用上提下放坐封，再上提解封。
[0035]坐封过程: 封隔器入井时，导向销17位于换向浅槽的短轨道(D点)处，此时锥体6与卡瓦15不接触，封隔器不会锚定，当下至预定坐封深度时，上提管柱0.3m?0.4m,再下放管柱，导向销17将位于换向浅槽的长轨道(A点)处，卡瓦被撑开并咬住套管壁，施加10?35kN下压力(管柱井口悬重减轻)使得封隔器内中心杆I向下压缩内胶筒2，内中心杆I推着中心管3继续向下运动压缩外胶筒4，封隔油套环形空间。
[0036]解封过程:
上提管柱，带动封隔器内中心杆I上行，内胶筒2先解封，此时，高压液体通过内胶筒2与中心管3之间的间隙进入到中心管3内，并通过导向中心管12管壁上的冲砂通道进入到封隔器下部，使封隔器上下压力平衡，当连接在内中心杆I上的压帽14接触到中心管3下端时，压帽14顶着中心管3向上运动，外胶筒4解封。继续上提管柱，中心管3继续上行，锥体6与卡瓦15脱开,卡瓦15回缩。
[0037]冲砂过程:
如果封隔器上部有沉砂导致起钻困难，那么先反循环，将液流通道上部的砂子反洗出井筒，之后对于外胶筒4上方少量的沉砂，可以在关闭油管闸门的条件下，从环空泵注流体,流体从内胶筒2与中心管3之间的间隙进入到中心管3内，并通过导向中心管12管壁上的冲砂通道进入到封隔器下部，进而将沉砂携带到封隔器下方。
[0038]综上所述，本发明与常规的封隔器相比，本发明在解封时通过上提管柱，使内胶筒解封后，流体可以通过内中心杆与中心管的环形空间进入到封隔器下方，从而使得封隔器上下压力平衡，利于解封；另外当遇到砂卡情况时，可以在关闭油套环空的条件下，从油管注入冲砂液,冲砂液会从中心管上的进液孔进入到其与内中心杆的环空,再从中心管的冲砂通道出来，从而将封隔器上的沉砂冲洗到封隔器下方，解除封隔器砂卡。
[0039]以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种压缩式底封封隔器，其特征在于:包括自下而上依次连接的换向扶正机构、锚定机构和密封机构； 所述换向扶正机构由下接头(13)、导向中心管(12)、导向销(17)、导向销载体(11)、扶正块(16)、扶正块载体(10)和弹簧(9)组成，所述下接头(13)上端与导向中心管(12)下端连接，所述导向中心管(12)下端外壁设有“W”型换向浅槽，所述导向销载体(11)下端设有一个内螺纹孔，所述内螺纹孔与导向中心管(12)的“W”型换向浅槽位置相对应，所述导向销(17)固定于导向销载体(11)的内螺纹孔内，所述导向销载体(11)上端与扶正块载体(10)下端连接，所述扶正块载体(10)外壁沿轴向均匀分布四个扶正块槽，所述四个扶正块槽中各安装有一个扶正块(16)，所述扶正块(16)与扶正块槽中间设有弹簧(9)； 所述锚定机构由卡瓦盒(8)、卡瓦(15)、卡瓦弹簧(7)和锥体(6)组成，所述卡瓦盒(8)下端与扶正块载体(10)上端连接，所述卡瓦盒(8)上端内壁沿轴向均匀分布四个圆弧形槽，所述四个圆弧形槽内各固定有一个卡瓦(15)，所述卡瓦(15)上端与锥体(6)下端相贴合，所述卡瓦弹簧(7)设置在卡瓦(15)上； 所述密封机构由下边环(5)、外胶筒(4)、中心管(3)、内胶筒(2)、内中心杆⑴、压帽(14)组成，所述下边环(5)下端与锥体(6)上端连接，所述外胶筒(4)套在中心管(3)下端外壁上，所述外胶筒(4)下端与下边环(5)上端相贴合，所述中心管(3)下端与导向中心管(12)上端连接，所述内中心杆(I)置于中心管(3)内，其下端连接压帽(14)，所述内胶筒(2)置于内中心杆⑴和中心管(3)之间。
2.如权利要求1所述的压缩式底封封隔器，其特征在于:所述内中心杆(I)为圆柱形，且由上而下分为上、中、下三段，其外径依次变小，中段和下段之间由圆锥面平缓过渡。
3.如权利要求2所述的压缩式底封封隔器，其特征在于:所述内中心杆(I)上段有不贯通的两级内中心孔(19)，内中心孔(19)变径处有一个钢球(18)，内中心杆(I)上段外壁均匀分布4个与内中心孔连通的液流孔(20)。
4.如权利要求1所述的压缩式底封封隔器，其特征在于:所述中心管(3)为圆筒体，其外径为上大下小，内孔径为上大下小，且内孔由圆锥面平缓过渡。
5.如权利要求2或4所述的压缩式底封封隔器，其特征在于:所述内中心杆(I)的圆锥面与中心管(3)内孔的圆锥面的斜度相同。
6.如权利要求1所述的压缩式底封封隔器，其特征在于:所述下边环(5)为圆筒形，其上端内径小，下端内径大且有内螺纹与锥体(6)连接。
7.如权利要求1所述的压缩式底封封隔器，其特征在于:所述卡瓦盒(8)的圆弧形槽的槽宽与卡瓦(15)宽度一致，且圆弧形槽下端与卡瓦盒(8)外壁连通。
8.如权利要求1所述的压缩式底封封隔器，其特征在于:所述导向中心管(12)外壁分布有多个等直径通孔。
9.如权利要求1所述的压缩式底封封隔器，其特征在于:所述下接头(13)下段为带外螺纹的小圆筒体，中段为圆锥体，上段为带内螺纹的大圆筒体，大圆筒体外沿轴向均布有6个“U”形导流槽(21)。
10.如权利要求1所述的压缩式底封封隔器，其特征在于:所述锥体(6)上端为圆筒形，下端为圆锥体，所述卡瓦(15)上端为锥面，且锥体￠)的锥面与卡瓦(15)的锥面斜度相同。
【文档编号】E21B33/129GK104314511SQ201410633636
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】任国富, 王在强, 桂捷, 邵媛, 蒙鑫, 任勇 申请人:中国石油天然气股份有限公司