一种具有锚定功能的扩张式分层压裂封隔器的制作方法

1.本发明涉及一种分层压裂封隔器，尤其是一种具有锚定功能的扩张式分层压裂封隔器。


背景技术：

2.一般低孔低渗油气储层需要压裂改造才能获得产能。当油气井遇到套管变形时内径缩小的情况，常规尺寸的分层压裂工具如水力锚和k344封隔器将无法正常下入。特别是油气井缩径井段在储层上部时，合压将不能充分、有效进行储层改造，单井产量低。甚至有的油气井无法改造将面临无法求产，造成浪费投资的局面。
3.公开号cn202531093u公开了一种扩张式k344封隔器，是为实现其承压性能好、套管环空加压解封和保证作业成功率的目的而设计的，主要包括连接上、下接头的中心管，连接工作筒的硫化接头，连接上、下硫化接头的扩张胶筒，设在中心管与上工作筒间的密封活塞，设在中心管与下工作筒间的调压螺母、护套和密封套等。该封隔器采用橡胶单向密封坐封导压孔结构，能保证封隔器坐封后中心管泄压，封隔器不解封。与常规k344封隔器不同，该封隔器解封时需要套管环空加压，封隔器胶筒回弹，封隔器解封。该封隔器油管泄压不解封的特点适用于注水井多级注水，不适用于油井分层压裂，易造成压裂管柱砂埋，压后管柱无法起出。
4.对于套变井分层压裂封隔器而言，该封隔器结构上存在以下缺点：一、该封隔器不自带锚定功能，需要配套水力锚，常规尺寸水力锚无法通过套变井段，压裂管柱无法下至指定井深；二、封隔器胶筒为整体结构，采用两端固定的方式，扩张比一定，无补偿功能，不能起到有效封隔环空。在高压差下封隔器胶筒有可能被撕裂，造成封隔器失封，无法分压。三、封隔器座封需要的启动压力(即排量)大。
5.由于工程上或地层上的一些原因，油气开发过程中每年都存在一定数量的套变井。对于国内低孔低渗油气储层而言，研制一种小直径分层压裂封隔器实现套变井高效开发是一个亟待解决的难题。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是，提供了一种小直径高扩张比的具有锚定功能的扩张式分层压裂封隔器及其使用方法，解决套变井中常规尺寸分层压裂工具无法下入难题；实现套变井分层压裂，高效改造储层，提高单井产量。
7.为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有锚定功能的扩张式分层压裂封隔器，包括上接头、钢带座、上胶筒座、钢带、中心管、胶筒、下胶筒座、浮动头和下接头；钢带两端被压扎在钢带座上，胶筒分为内、外两层，硫化在钢带两侧，钢带座分别与上胶筒座和下胶筒座连接，连接面处均设有密封圈；上胶筒座连接在上接头外螺纹上，下胶筒座连接在浮动头的外螺纹上，连接面处均设有密封圈；浮动头穿在中心管上，配合面处设有密封圈；中心管的上端通过油管螺纹连接上接头，中心管的下端通过油管螺纹连接下接
头，中心管上还设有两组割缝进液孔ⅰ和割缝进液孔ⅱ。
8.所述中心管上的两组割缝进液孔ⅰ和割缝进液孔ⅱ，每组进液孔45
°
相位角均匀分布在中心管的圆周上，割缝宽度为0.2mm。
9.所述钢带材质采用不锈钢材料。
10.所述胶筒内侧硫化橡胶将两端的钢带座完全封盖住，外侧硫化橡胶较短，部分钢带裸露。
11.所述钢带座的外侧上设有防止钢带脱落的倒齿结构，钢带座的内侧设有防止内层硫化橡胶脱落的槽。
12.所述钢带两端被压扎钢带座上，钢带座通过螺纹分别与上胶筒座和下胶筒座连接，上胶筒座通过螺纹连接固定在上接头上，下胶筒座连接在浮动头外螺纹上，浮动头穿在中心管上，浮动头最小的内壁上设有胶圈槽，能够与中心管外壁形成动密封配合。
13.本发明的有益效果是：
14.1、扩张式分层压裂封隔器外径小，能够通过套管变形缩径井段，顺利下至设计井深，从而能够满足套变井分层压裂的需求。
15.2、封隔器钢带采用高弹性、残余变形量小的不锈钢材质，能够满足高扩张比要求的同时，也方便了压后管柱的起出。
16.3、封隔器采用下端“浮动”补偿结构，大大提高封隔器扩张比，让裸露的钢带和外侧硫化橡胶能够与套管内壁完全贴合，提高了封隔器承压能力。
17.4、封隔器钢带裸露部分以及外侧橡胶，压裂时与套管内壁完全贴合，起到锚定管柱，防止管柱蠕动和封隔器失封的作用，解决了常规尺寸水力锚无法通过套变井段的难题。
18.5、封隔器中心管上的进液孔采用割缝设计，能够有效防止压裂时压裂砂进入封隔器的腔囊内，降低了封隔器压后泄压无法解封的风险。
19.6、封隔器的进液孔设计为两组，起到平衡封隔器内外压差的作用，能够有效防止封隔器下入时误座封。
附图说明
20.图1是本发明具有锚定功能的扩张式分层压裂封隔器的结构剖视图。
21.图2是本发明具有锚定功能的扩张式分层压裂封隔器的钢带座的结构剖视图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.如图1所示，本发明的具有锚定功能的扩张式分层压裂封隔器，包括上接头1、钢带座4、上胶筒座5、钢带6、中心管7、胶筒8、下胶筒座9、浮动头10和下接头12；钢带6两端被压扎在钢带座4上，胶筒8分为内、外两层，硫化在钢带6两侧，钢带座4分别与上胶筒座5和下胶筒座9连接，连接面处均设有密封圈3；上胶筒座5连接在上接头1外螺纹上，下胶筒座9连接在浮动头10的外螺纹上，连接面处均设有密封圈2；浮动头10穿在中心管7上，配合面处设有密封圈11；中心管7的上端通过油管螺纹连接上接头1，中心管7的下端通过油管螺纹连接下接头12，中心管7上还设有两组割缝进液孔ⅰ和割缝进液孔ⅱ。
26.所述中心管7上的两组割缝进液孔ⅰ和割缝进液孔ⅱ，每组进液孔45
°
相位角均匀分布在中心管7的圆周上，割缝宽度为0.2mm。
27.所述钢带6材质采用不锈钢材料。
28.所述胶筒8内侧硫化橡胶将两端的钢带座4完全封盖住，外侧硫化橡胶较短，部分钢带裸露。
29.如图2所示，所述钢带座4的外侧上设有防止钢带6脱落的倒齿结构，钢带座4的内侧设有防止内层硫化橡胶脱落的槽。
30.所述钢带6两端被压扎钢带座4上，钢带座4通过螺纹分别与上胶筒座5和下胶筒座9连接，上胶筒座5通过螺纹连接固定在上接头1上，下胶筒座9连接在浮动头10外螺纹上，浮动头10穿在中心管7上，浮动头10最小的内壁上设有胶圈槽，能够与中心管7外壁形成动密封配合。
31.实施例1
32.如图1所示，所述中心管7采用了标准2 3/8
‑
p110平式油管，中心管7两端通过2 3/8tbg油管螺纹分别与上接头1和下接头12连接。
33.本发明的分层压裂封隔器，由于中心管采用了标准2 3/8
‑
p110平式油管，中心管在满足密封性和耐冲蚀要求的同时，使得封隔器的外径在设计时做到尽可能的小，让封隔器能够通过套管变形缩径井段，顺利下至设计井深，从而满足套变井分层压裂的需求。
34.实施例2
35.如图1所示，所述钢带6两端被压扎在钢带座4上，钢带6材质采用一种高弹性、残余变形量小的不锈钢材料。
36.本发明的分层压裂封隔器，由于钢带采用高弹性、残余变形量小的不锈钢材质，能够满足高扩张比要求的同时，也方便了压后管柱的起出。
37.实施例3
38.在实施例2的基础上，所述胶筒8分为内、外两层，硫化在钢带6两侧。内侧硫化橡胶将两端的钢带座4完全封盖住，外侧硫化橡胶较短，部分钢带裸露；所述钢带座4通过螺纹分别与上胶筒座5和下胶筒座9连接，上胶筒座5通过螺纹连接固定在上接头1上，下胶筒座9连接在浮动头10外螺纹上，浮动头10穿在中心管7上，浮动头10最小的内壁上设有胶圈槽，能
够与中心管7外壁形成动密封配合，形成“下浮动”补偿结构。
39.本发明的分层压裂封隔器，由于封隔器采用下端“浮动”补偿结构，大大提高封隔器扩张比，让裸露的钢带和外侧硫化橡胶能够与套管内壁完全贴合，提高了封隔器承压能力。
40.实施例4
41.在实施例3的基础上，所述钢带6的裸露部分和胶筒8的外侧橡胶能够与套管内壁完全贴合。
42.本发明的分层压裂封隔器，压裂时随着注入排量的提升，钢带裸露部分以及外侧橡胶与套管内壁完成贴合，提高了接触力，起到锚定管柱，防止管柱蠕动和封隔器失封的作用，解决了常规尺寸水力锚无法通过套变井段的难题。
43.实施例5
44.如图1所示，所述中心管7上设有两组割缝进液孔ⅰ和ⅱ，每组进液孔45
°
相位角均匀分布在中心管7的圆周上，割缝宽度为0.2mm。
45.本发明的分层压裂封隔器，由于进液孔采用割缝设计，能够有效防止压裂时压裂砂进入封隔器的腔囊内，降低了封隔器压后泄压无法解封的风险。
46.实施例6
47.在实施例5的基础上，所述中心管7上设有两组割缝进液孔ⅰ和ⅱ。
48.本发明的分层压裂封隔器，由于进液孔设计为两组，起到平衡封隔器内外压差的作用，能够有效防止封隔器下入时误座封。
49.实施例7
50.本发明的分层压裂封隔器使用方法：将封隔器以及投球滑套随压裂油管下入，通过套变井段，下至设计井深。下至指定位置后地面压裂泵车开泵，压裂液从k344封隔器(即本发明的封隔器，下同)的割缝进液孔ⅰ和ⅱ进入封隔器的腔囊内，在节流压力作用下管柱中的k344封隔器开始座封。随着压注入排量的提升，封隔器钢带6的裸露部分和胶筒8的外侧橡胶与套管内壁完全贴合，进行压裂层的层间封隔。第一层施工结束后，从井口投入与第二层投球滑套匹配的球，球落入投球滑套内的球座后憋压打开投球滑套，进行第二层压裂施工。再按上述步骤，直至所有压裂层施工结束。
51.特别是封隔器钢带6的裸露部分与套管内壁贴合后起到锚定管柱作用，防止压裂时管柱蠕动和保护封隔器，有效解决常规尺寸水力锚无法通过套变井段的难题。另外，封隔器浮动头10穿在中心管7上，浮动头10最小内壁与中心管7外壁形成动密封配合，随着注入排量的增大，浮动头10会沿中心管7向中线运动，“下浮动”补偿形式将大大提高封隔器的扩张比，有效解决“小直径封大环空”的难题。同时，封隔器座封需要的启动压力(即排量)小。封隔器胶筒8采用高弹性钢带材料，进一步增强了封隔器的承压能力。中心管7的进液孔采用割缝方式，割缝宽度为0.2mm，能够有效防止压裂砂进入封隔器的腔囊内，便于封隔器泄压解封。
52.气井压后可以直接采用压裂管柱进行生产。而油井压后，投产前需将井内压裂管柱起出，下入采油管柱。由于钢带6采用残余变形量小材质，同时，封隔器设计上采用上端固定，封隔器解封后易于从套变井段内起出。
53.本发明的分层压裂封隔器，具有直径小、高扩张比、自带锚定功能和承压性能好的
特点，能够满足套变井分层压裂改造的需求。
54.综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。