一体化无限级压裂封隔器的制作方法

本发明涉及水平井分段压裂施工技术领域，尤其是一体化无限级压裂封隔器。

背景技术：

随着封隔器加滑套多级分压裂技术在国内的大范围应用，针对其在施工中出现的问题，国内研究人员不断对其进行改进和研究。2009年，长庆气田引进国外tap压裂技术，并结合长庆气区的储层发育特点，研发了套管滑套有限级分层压裂技术。该技术将滑套和套管一起下入井中并固井，压裂时通过投球打开滑套并直接憋压起裂。该技术解决了滑套压裂后期作业难度大的问题，且完井井筒结构简单，无需机械封隔器，将压裂通道从油管改为套管，最大通径为套管内径，满足大排量压裂工艺要求，在压裂层数要求不多的油气井有很好的应用前景。

无限级压裂前身就是分段压裂技术，无限级压裂技术提高封隔器性能，使得压裂技术增加，形成密切割，所以无限级压裂技术也叫密切割技术。无限级压裂与常规分段压裂不同，对于工具的稳定性需求更强。无限级压裂滑套可以重复开关，以满足后续生产作业的需要。压裂球可降解，形成全通径。工具在固井时便已下入，射孔处固定化，进行喷砂射孔，直接进行冲砂支撑裂缝。打破常规。目前，现有技术中的封隔器的密封性能较差，且无法有效地防止柱底部被液体封堵等缺陷。

因此，需要提出一种结构简单、密封可靠、有效避免堵塞的一体化无限级压裂封隔器。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一体化无限级压裂封隔器，本发明采用的技术方案如下：

一体化无限级压裂封隔器，包括上接头和下接头，设置在上接头与下接头之间、且依次连接的无限级套管滑套、锁环套、液压导管、上钢碗、第一封隔器保护器、第一多级胶筒、封隔节、第二封隔器保护器和下钢碗，设置在无限级套管滑套内的流量监测仪，设置在锁环套内的变径球座，与变径球座连接、且置于所述锁环套内的第一活塞，设置在所述第一活塞内的可溶性球，设置在液压导管内的压力检测仪，设置在下接头内、且与下钢碗连接的单流凡尔，以及与上接头连接的自验封隔器。

进一步地，所述无限级套管滑套上开设有一节流喷砂嘴。

进一步地，所述自验封隔器包括套设在上接头内、且为中空的第一中心管，沿油流方向依次套设在第一中心管的外边缘的下外中心管、第二活塞和上外中心管，沿油流方向依次套设在下外中心管上的防撞螺母和第二多级胶筒，沿油流方向依次套设在上外中心管上的第三多级胶筒、密封环和调节螺母，套设在第二活塞和上外中心管的外边缘、并压制在第二活塞和上外中心管上、且一体成型的连接套和技撑套，套设在连接套和技撑套的外边缘、且与连接套采用螺钉连接的第一锁套，以及套设并压制在第一锁套、第二活塞和下外中心管的外边缘的钢套；

所述钢套与下外中心管之间设置有与第二活塞贴近的验封活塞，所述验封活塞与钢套之间设有验封剪钉；所述下外中心管与防撞螺母之间设置有第一固定销钉，所述上外中心管与调节螺母设置有用于将调节螺母锁定在上外中心管上的销钉，所述连接套与第一锁套之间设置有互相连接的启动剪钉，所述技撑套与第二活塞之间设置有第一锁环，所述第三多级胶筒与连接套之间设置有护肩。

更进一步地，所述第一多级胶筒、第二多级胶筒和第三多级胶筒的结构相同，且包括交叉重复布设的第一胶筒和中胶筒，以及设置在第一胶筒与中胶筒之间的隔环。

优选地，所述上外中心管与第一中心管之间设置有第一密封圈，所述第一中心管与第二活塞之间设置有第二密封圈，所述第二活塞与钢套之间设置有第三密封圈，所述验封活塞与下外中心管之间设置有第四密封圈，所述第一中心管与下外中心管之间设置有第五密封圈，所述钢套与下外中心管之间设置有第六密封圈。

进一步地，所述无限级套管滑套包括压裂滑套，设置在压裂滑套内、且依次连接后一端与上接头连接的喷砂器保护器、侧壁可控式喷砂器、第四封隔器保护器、皮碗封隔器、第三封隔器保护器和轨迹定位器，设置在侧壁可控式喷砂器与第四封隔器保护器之间的数个浓度监测感应器，镶嵌在轨迹定位器上的裂缝成像及砂浓度计算装置，以及设置在轨迹定位器的端部的砂浓度监测引导头。

更进一步地，所述压裂滑套包括内压裂滑套和外压裂滑套，设置在内压裂滑套和外压裂滑套之间、用于内压裂滑套与外压裂滑套连接的剪切销钉，设置在内压裂滑套和外压裂滑套之间、且在高压气体压裂剪断剪切销钉后形成的油流流道的阀门，以及开设在内压裂滑套上的喷砂口。

更进一步地，所述皮碗封隔器包括沿油流方向布设、且互相连接的下中心管和上中心管，以及一一对应套设在下中心管和上中心管的外边缘、且结构相同的胶筒组件；

所述上中心管外侧套设的胶筒组件包括沿油流方向布设并套设在上中心管的外边缘的第二胶筒和胶筒座，套设并压制在第二胶筒和胶筒座的外边缘上的护套，设置在第二胶筒的内夹层的骨架，以及设置在上中心管与胶筒座之间的第七密封圈；

所述上中心管与第四封隔器保护器连接，且下中心管与第三封隔器保护器连接。

更进一步地，所述轨迹定位器包括与第三封隔器保护器连接的第二中心管，沿油流方向布设并套设在上第二中心管的外边缘的固定活塞、第三活塞、下椎体、上椎体和上防撞螺母，设置在下椎体与上椎体之间、且截面呈类等边三角形的卡瓦，一一对应套设在下椎体和上椎体的外边缘、用于将卡瓦挤压在下椎体和上椎体上以实现卡瓦固定的卡瓦套，环形设置卡瓦的外边缘的箍簧，套设在固定活塞的外侧边缘、且采用销钉固定的支撑环，套设在固定活塞的外侧边缘、且与支撑环挤压贴合的第二锁环，套设在固定活塞的外侧边缘上的下防撞螺母，以及套设在固定活塞、第三活塞和下防撞螺母的外侧边缘上的第二锁套；

所述第二锁套与下防撞螺母之间设置有剪钉，且所述固定活塞与支撑环之间设置有第二固定销钉。

优选地，所述第二中心管与第三活塞之间设置有第八密封圈，且所述固定活塞与第二锁套之间设置有第九密封圈

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明在压裂施工时，采用液体坐封，并通过变径球座及液压导管的x型通道，使得通道半径比常规通道半径空间大。另外，本发明通过液体坐封，液体提供压力通过液压导管坐封多级胶筒，可以控制液体来控制封隔器坐封；本发明的多级胶筒又可提高封隔器的密封性能；

(2)本发明巧妙的在下接头内设置在单流凡尔，其通过单流凡尔减小液体对封隔器的液击效应，使封隔器保护器保护封隔器不被磨损，又能防止管柱底部被液体封堵；

(3)本发明通过设置流量监测仪，以实时监测封隔器是否被堵塞，为施工顺利进行提供依据；

(4)本发明将无限级套管滑套与套管一起下入井内，完成固井时，通过轨迹定位器和砂浓度监测引导头将设计的工具引导并固定在目的层，连续打压使封隔器坐封。当封隔器坐封时，剪切销钉被剪断，阀门打开，完成打开无限级滑套的工作，其施工简便、且准确；

(5)本发明采用压裂施工作业，其通过侧壁可控式喷砂器进行喷砂压裂，在喷砂作业时，浓度监测仪监测砂浓度，以实现无限级压裂；

(6)本发明巧妙地设置了砂浓度监测引导头，在减少操作工具的同时，也能扩大了管柱的通径；

综上所述，本发明具有结构简单、安装便捷、监测到位、密封可靠等优点，在水平井分段压裂施工技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需使用的附图作简单介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的自验封隔器的局部剖面示意图。

图3为本发明的无限级套管滑套结构示意图。

图4为本发明的皮碗封隔器的局部剖面示意图。

图5为本发明的轨迹定位器的局部剖面示意图。

上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：

1-上接头，2-节流喷砂嘴，3-无限级套管滑套，4-流量监测仪，5-可溶性球，6-第一活塞，7-变径球座，8-锁环套，9-液压导管，10-压力检测仪，11-上钢碗，12-第一封隔器保护器，13-第一多级胶筒，14-封隔节，15-第二封隔器保护器，16-下钢碗，17-下接头，18-单流凡尔，21-第一中心管，22-上外中心管，23-销钉，24-调节螺母，25-密封环，26-第一胶筒，27-中胶筒，28-隔环，29-护肩，30-第一密封圈，31-连接套，32-启动剪钉，33-第一锁套，34-技撑套，35-第二密封圈，36-第一锁环，37-第二活塞，38-第三密封圈，39-第四密封圈，40-第五密封圈，41-验封活塞，42-验封剪钉，43-钢套，44-第六密封圈，45-下外中心管，46-防撞螺母，47-第一固定销钉，300-压裂滑套，301-阀门，302-剪切销钉，303-喷砂口，304-皮碗封隔器，305-第三封隔器保护器，306-喷砂器保护器，307-侧壁可控式喷砂器，308-浓度监测感应器，309-第四封隔器保护器，310-轨迹定位器，311-裂缝成像及砂浓度计算装置，312-砂浓度监测引导头，3041-上中心管，3042-第七密封圈，3043-胶筒座，3044-骨架，3045-护套，3046-第二胶筒，3047-下中心管，3101-第二中心管，3102-上防撞螺母，3103-上椎体，3104-卡瓦，3105-箍簧，3106-下椎体，3107-卡瓦套，3108-第三活塞，3109-第八密封圈，3110-第九密封圈，3111-固定活塞，3112-第二锁环，3113-支撑环，3114-第二固定销钉，3115-第二锁套，3116-剪钉，3117-下防撞螺母。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更为清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1至图5所示，本实施例提供了一体化无限级压裂封隔器，其包括上接头1和下接头17，其特征在于，还包括设置在上接头1与下接头17之间、且依次连接的无限级套管滑套3、锁环套8、液压导管9、上钢碗11、第一封隔器保护器12、第一多级胶筒13、封隔节14、第二封隔器保护器15和下钢碗16，设置在无限级套管滑套3内的流量监测仪4，设置在锁环套8内的变径球座7，与变径球座7连接、且置于所述锁环套8内的第一活塞6，设置在所述第一活塞6内的可溶性球5，设置在液压导管9内的压力检测仪10，设置在下接头17内、且与下钢碗16连接的单流凡尔18，与上接头1连接的自验封隔器，以及开设在无限级套管滑套3上的节流喷砂嘴2。。需要说明的是，本实施例中所述的“第一”、“第二”等序号用语仅用于区分同类部件，不能理解成对保护范围的特定限定；另外，本实施例中所述“底部”、“顶部”、“四周边缘”、“中央”等方位性用语是基于附图来说明的；不仅如此，本实施例的流量监测仪、压力检测仪、液压导管、单流凡尔、缝成像及砂浓度计算装置、砂浓度监测引导头、箍簧…等等部件均为现有技术，本实施例并未对其本身的结构进行改进，在此就不予赘述；本实施例是基于结构的改进，并未对其使用的测量、计算、探测等方式进行改进。

在本实施例中，该自验封隔器包括套设在上接头1内、且为中空的第一中心管21，沿油流方向依次套设在第一中心管21的外边缘的下外中心管45、第二活塞37和上外中心管22，沿油流方向依次套设在下外中心管45上的防撞螺母46和第二多级胶筒，沿油流方向依次套设在上外中心管22上的第三多级胶筒、密封环25和调节螺母24，套设在第二活塞37和上外中心管22的外边缘、并压制在第二活塞37和上外中心管22上、且一体成型的连接套31和技撑套34，套设在连接套31和技撑套34的外边缘、且与连接套31采用螺钉连接的第一锁套33，以及套设并压制在第一锁套33、第二活塞37和下外中心管45的外边缘的钢套43。

所述钢套43与下外中心管45之间设置有与第二活塞37贴近的验封活塞41，所述验封活塞41与钢套43之间设有验封剪钉42；所述下外中心管45与防撞螺母46之间设置有第一固定销钉47，所述上外中心管22与调节螺母24设置有用于将调节螺母24锁定在上外中心管22上的销钉23，所述连接套31与第一锁套33之间设置有互相连接的启动剪钉32，所述技撑套34与第二活塞37之间设置有第一锁环36，所述第三多级胶筒与连接套31之间设置有护肩29。

所述第一多级胶筒13、第二多级胶筒和第三多级胶筒的结构相同，且包括交叉重复布设的第一胶筒26和中胶筒27，以及设置在第一胶筒26与中胶筒27之间的隔环28。

为了保证密封可靠，在上外中心管22与第一中心管21之间设置有第一密封圈30，在第一中心管21与第二活塞37之间设置有第二密封圈35，在第二活塞37与钢套43之间设置有第三密封圈38，在验封活塞41与下外中心管45之间设置有第四密封圈39，在第一中心管21与下外中心管45之间设置有第五密封圈40，且在钢套43与下外中心管45之间设置有第六密封圈44。

在本实施例中，该无限级套管滑套3包括压裂滑套300，设置在压裂滑套300内、且依次连接后一端与上接头1连接的喷砂器保护器306、侧壁可控式喷砂器307、第四封隔器保护器309、皮碗封隔器304、第三封隔器保护器305和轨迹定位器310，设置在侧壁可控式喷砂器307与第四封隔器保护器309之间的数个浓度监测感应器308，镶嵌在轨迹定位器310上的裂缝成像及砂浓度计算装置311，以及设置在轨迹定位器310的端部的砂浓度监测引导头312。其中，该压裂滑套300又包括内压裂滑套和外压裂滑套，设置在内压裂滑套和外压裂滑套之间、用于内压裂滑套与外压裂滑套连接的剪切销钉302，设置在内压裂滑套和外压裂滑套之间、且在高压气体压裂剪断剪切销钉302后形成的油流流道的阀门301，以及开设在内压裂滑套上的喷砂口303。

在本实施例中，该皮碗封隔器304包括沿油流方向布设、且互相连接的下中心管3047和上中心管3041，以及一一对应套设在下中心管3047和上中心管3041的外边缘、且结构相同的胶筒组件；其中，所述上中心管3041外侧套设的胶筒组件包括沿油流方向布设并套设在上中心管3041的外边缘的第二胶筒3046和胶筒座3043，套设并压制在第二胶筒3046和胶筒座3043的外边缘上的护套3045，设置在第二胶筒3046的内夹层的骨架3044，以及设置在上中心管3041与胶筒座3043之间的第七密封圈3042；所述上中心管3041与第四封隔器保护器309连接，且下中心管3047与第三封隔器保护器305连接。

本实施例还提供了轨迹定位器310，其包括与第三封隔器保护器305连接的第二中心管3101，沿油流方向布设并套设在上第二中心管3101的外边缘的固定活塞3111、第三活塞3108、下椎体3106、上椎体3103和上防撞螺母3102，设置在下椎体3106与上椎体3103之间、且截面呈类等边三角形的卡瓦3104，一一对应套设在下椎体3106和上椎体3103的外边缘、用于将卡瓦3104挤压在下椎体3106和上椎体3103上以实现卡瓦3104固定的卡瓦套3107，环形设置卡瓦3104的外边缘的箍簧3105，套设在固定活塞3111的外侧边缘、且采用销钉固定的支撑环3113，套设在固定活塞3111的外侧边缘、且与支撑环3113挤压贴合的第二锁环3112，套设在固定活塞3111的外侧边缘上的下防撞螺母3117，以及套设在固定活塞3111、第三活塞3108和下防撞螺母3117的外侧边缘上的第二锁套3115。其中，所述第二锁套3115与下防撞螺母3117之间设置有剪钉3116，且所述固定活塞3111与支撑环3113之间设置有第二固定销钉3114。为了保证密封可靠，在第二中心管3101与第三活塞3108之间设置有第八密封圈3109，且在固定活塞3111与第二锁套3115之间设置有第九密封圈3110。

下面简要说明本装置的工作原理：

在压裂施工时，使用液体坐封，通过变径球座及液压导管的x型通道，使得通道半径比常规通道半径空间大。此封隔器通过液体坐封，液体提供压力通过液压导管坐封多级胶筒。本实施例可以控制液体来控制封隔器坐封。本实施例通过单流凡尔减小液体对封隔器的液击效应，封隔器保护装置保护封隔器不被磨损，并且利用上下钢碗加固保护封隔器。封隔器坐封时，变径球座受压后变成适合特定位置的球座，此球座与施工方案有关，其通过压力控制。锁环套锁定球座。完成封隔器坐封及球座变径后，滑套整体打开形成压裂通道，进行喷砂压裂。由于此工艺进行喷砂压裂，所以流量监测仪进行对砂浓度的监测，压力监测仪用来监测封隔器是否坐封失效。最后可溶性球也在压裂施工中被溶解。

上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而作出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。