CN102287159B - 一种自平衡式封隔器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自平衡式封隔器，属于油气田储层改造技术领域，其特征是：包括位于封隔器内的内中心管、外中心管，外中心管套在内中心管上，内中心管和外中心管之间形成第一环空，胶筒套在外中心管上，胶筒将封隔器分成上下段结构，胶筒的封隔段外径大，胶筒的封隔段两端向上下等直径延伸，等直径延伸段直径小于上下封隔段，胶筒的等直径延伸段通过上下胶筒坐将胶筒固定在外中心管上，内中心管上下端和上、下胶筒坐分别连接上接头和下接头，胶筒和外中心管之间形成第二环空，第二环空与上接头内的坐封导压孔连通；下接头径向方向向下有下环空压力导入孔。它克服了现有封隔器解封效果不好的的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种自平衡式封隔器，属于油气田储层改造技术领域，是油、气田多层分层压裂、酸化施工作业中重要的井下作业工具之一，特别是应用于探井、评价井、以及层间压差很大的井的双封选压施工的下封隔器，以及需要封隔器在压裂完成后快速解封的工艺管柱中。
背景技术
封隔器是油田压裂、酸化作业中最重要的一种常规工具。目前大量使用的K344型封隔器都没有胶筒上、下环空压力自平衡功能，当此封隔器用做下封隔器来使用的时候，在停泵后由于封隔器上、下地层存在一定压差，进而使封隔器内外也产生一定压差，导致压裂后封隔器解封速度减慢，若当此压差大于封隔器坐封压力时封隔器不解封，给现场施工带来了很大的难度和风险。特别是在需要封隔器在压裂完成后快速解封的工艺管柱中，常规的封隔器达不到要求。
发明内容
本发明要的目的是提供一种自平衡式封隔器及方法，以克服现有封隔器解封效果不好的的问题。
本发明的技术方案为：一种自平衡式封隔器，其特征是：包括位于封隔器内的内中心管、外中心管，外中心管套在内中心管上，内中心管和外中心管之间形成第一环空，胶筒套在外中心管上，胶筒将封隔器分成上下段结构，胶筒的封隔段外径大，胶筒的封隔段两端向上下等直径延伸，等直径延伸段直径小于上下封隔段，胶筒的等直径延伸段通过上下胶筒坐将胶筒固定在外中心管上，内中心管上下端和上、下胶筒坐分别连接上接头和下接头，胶筒和外中心管之间形成第二环空，第二环空与上接头内的坐封导压孔连通；下接头径向方向向下有下环空压力导入孔，内中心管径向向上方向与下环空压力导入孔相隔一段距离有间隙孔，下环空压力导入孔和间隙孔与阀体相通。
所述的阀体由内中心管和下接头之间的间隔构成，内中心管下端面和下接头内槽固定挡块，阀体内有活塞，活塞下端面与所述的间隙孔相通，活塞上端面与弹簧连接，活塞上端面与导压通道相通。
基于一种自平衡式封隔器的方法，包括上述的自平衡式封隔器，封隔器内部有胶筒上、下环空压力的连接通道，依次连接有上环空、上环空压力导入孔、导压通道、下环空压力导入孔、下环空；内中心管和外中心管之间的环空通道来组成封隔器胶筒上、下环空压力连接通道；利用活塞的上、下移动来封堵和开启下环空压力导入孔，进而来控制整个导压通道的开启与关闭。
所述的利用活塞的上、下移动来封堵和开启下环空压力导入孔，是通过向管柱内泵注液体时，在喷砂器等控制类工具的节流压差作用下，管柱内压力P2大于封隔器上环空压力P1，一方面管柱内高压P1通过坐封导压孔导入胶筒与外中心管之间的第二环空内，封隔器胶筒膨胀，使封隔器坐封；另一方面封隔器上环空压力P1通过上环空压力导入孔进入导压通道，作用于活塞上端面，管柱内部压力P2通过内中心管的尾部与挡块的上端面之间的间隙进入活塞下端面，活塞下端压力等于管柱内部压力P2；由于P2>P1，活塞克服弹簧的弹力上行，堵住下环空压力导入孔，关闭封隔器上、下环空的连接通道，当压裂结束后，没有了节流压差，使得P2=P1，活塞在弹簧的作用下向下移动，再次开启下环空压力导入孔，重新开启封隔器上、下环空压力导压通道，封隔器上、下环空的压力沟通，实现压力平衡，进而封隔器内外压力平衡，封隔器迅速解封。
本发明的技术效果为：由于在封隔器内部设计有封隔器胶筒上、下环空压力的连接通道。在压裂施工前，此通道处于开启状态，当向管柱内泵注液体时，在喷砂器等控制类工具的节流压差作用下关闭此通道。当压裂结束后，没有了节流压差，此通道重新开启。重新沟通封隔器上、下环空的压力，实现封隔器内外压力平衡，封隔器迅速解封。本发明应用于双封选压、多层分压管柱的下封隔器时，能够实现快速解封，减小砂卡的风险。
附图说明
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明：
图1为实施例的非压裂施工状态图，导压通道开启；
图2为实施例的压裂施工状态图，导压通道关闭。
附图标记如下：
1、上接头；2、内中心管；3、外中心管；4、胶筒坐5、胶筒；6、下接头；7、弹簧；8、活塞；9、挡块；10、坐封导压孔；11、上环空压力导入孔；12、导压通道；13、下环空压力导入孔。
具体实施方式
图1一种自平衡式封隔器，包括位于封隔器内的内中心管2、外中心管3，外中心管3套在内中心管2上，内中心管2和外中心管3之间形成第一环空，胶筒5套在外中心管3上，胶筒5将封隔器分成上下段结构，胶筒5的封隔段外径大，胶筒5的封隔段两端向上下等直径延伸，等直径延伸段直径小于上下封隔段，胶筒5的等直径延伸段通过上下胶筒坐4将胶筒5固定在外中心管3上，内中心管2上下端和上、下胶筒坐4分别连接上接头1和下接头6，胶筒5和外中心管3之间形成第二环空，第二环空与上接头1内的坐封导压孔10连通。
下接头6径向方向向下有下环空压力导入孔13，内中心管2径向向上方向与下环空压力导入孔13相隔一段距离有间隙孔，下环空压力导入孔13和间隙孔与阀体相通。阀体由内中心管2和下接头6之间的间隔构成，内中心管2下端面和下接头6内槽固定挡块9，阀体内有活塞8，活塞8下端面与所述的间隙孔相通，活塞8上端面与弹簧7连接，活塞8上端面与导压通道12相通，本发明中，活塞8上端面靠弹簧7一侧的压力为P1，活塞8下端面靠挡块9一侧的压力为P2。P1也称为封隔器上环空压力，P2称管柱内部压力。
下接头6上设有将下环空的压力导入导压通道12的下环空压力导入孔13，上接头1上设有将上环空的压力导入导压通道12的上环空压力导入孔11，上接头1内部设有用于坐封封隔器的坐封导压孔10，活塞8的移动可启闭下环空压力导入孔13。
将自平衡式封隔器连同管柱一起下入到预定位置，在压裂施工前，封隔器上、下环空压力导压通道处于开启状态（即上环空-上环空压力导入孔11-导压通道12-下环空压力导入孔13-下环空相通），如图1所示。
当向管柱内泵注液体时，在喷砂器等控制类工具的节流压差作用下，管柱内压力P2大于封隔器上环空压力P1，一方面管柱内高压P1通过坐封导压孔10导入胶筒5与外中心管3之间的第二环空内，封隔器胶筒5膨胀，使封隔器坐封；另一方面封隔器上环空压力P1通过上环空压力导入孔11进入导压通道12，作用于活塞8上端面，管柱内部压力P2通过内中心管2的尾部与挡块9的上端面之间的间隙进入活塞8下端面，活塞8下端压力等于管柱内部压力P2。由于P2>P1，活塞8克服弹簧7的弹力上行，堵住下环空压力导入孔13，关闭封隔器上、下环空的连接通道，如图2所示。当压裂结束后，没有了节流压差，使得P2=P1，活塞8在弹簧7的作用下向下移动，再次开启下环空压力导入孔13，重新开启封隔器上、下环空压力导压通道12，如图1所示。封隔器上、下环空的压力沟通，实现压力平衡，进而封隔器内外压力平衡，封隔器迅速解封。
本发明具有如下特点：
特征一：封隔器内部设计有胶筒上、下环空压力的连接通道，依次连接有上环空、上环空压力导入孔11、导压通道12、下环空压力导入孔13、下环空。
特征二：在外中心管3中间特意添加内中心管2。靠内中心管2和外中心管3之间的环空通道来组成封隔器胶筒上、下环空压力连接通道。
特征三：利用活塞8的上、下移动来封堵和开启下环空压力导入口13，进而来控制整个导压通道的开启与关闭。
特征四：通过上环空压力导入孔11、导压通道12将上环空的压力P1作用在活塞8上部，管柱内部的压力P2通过内中心管2与挡块9的间隙作用在活塞8下部。
特征五：利用喷砂器等控制类工具的节流压差来控制导压通道的关闭与开启。当进行压裂施工时，由于喷砂器等控制类工具的节流作用下使P2>P1，活塞8上移，堵住下环空压力导入口13，关闭导压通道如图2所示；当停止压裂施工时，没有了节流作用使P2=P1，活塞在弹簧7的作用下下移，开启下环空压力导入口13，进而开启导压通道如图1所示。
Claims (1)
1.一种自平衡式封隔器的方法，其特征是：利用活塞（8）的上、下移动来封堵和开启下环空压力导入孔（13），进而来控制整个第一环空的开启与关闭；所述的利用活塞（8）的上、下移动来封堵和开启下环空压力导入孔（13），是通过向管柱内泵注液体时，在喷砂器控制类工具的节流压差作用下，管柱内压力P2大于封隔器上环空压力P1，一方面管柱内压力P2通过坐封导压孔（10）导入胶筒（5）与外中心管（3）之间的第二环空内，封隔器胶筒（5）膨胀，使封隔器坐封；另一方面封隔器上环空压力P1通过上环空压力导入孔（11）进入第一环空（12），作用于活塞（8）上端面，管柱内压力P2通过内中心管（2）的尾部与挡块（9）的上端面之间的间隙进入活塞（8）下端面，活塞（8）下端压力等于管柱内压力P2；由于P2>P1，活塞（8）克服弹簧（7）的弹力上行，堵住下环空压力导入孔（13），关闭封隔器上、下环空的连接通道，当压裂结束后，没有了节流压差，使得P2=P1，活塞（8）在弹簧（7）的作用下向下移动，再次开启下环空压力导入孔（13），重新开启第一环空（12），封隔器上、下环空的压力沟通，实现压力平衡，进而封隔器内外压力平衡，封隔器迅速解封；
该封隔器，包括位于封隔器内的内中心管（2）、外中心管（3），外中心管（3）套在内中心管（2）上，内中心管（2）和外中心管（3）之间形成第一环空，胶筒（5）套在外中心管（3）上，胶筒（5）将封隔器分成上下段结构，胶筒（5）的封隔段外径大，胶筒（5）的封隔段两端向上下等直径延伸，上下等直径延伸段直径小于封隔段，胶筒（5）的等直径延伸段通过上下胶筒座（4）将胶筒（5）固定在外中心管（3）上，内中心管（2）上下端和上、下胶座（4）分别连接上接头（1）和下接头（6），胶筒（5）和外中心管（3）之间形成第二环空，第二环空与上接头（1）内的坐封导压孔（10）连通；下接头（6）下端径向方向有下环空压力导入孔（13），内中心管（2）径向向上方向与下环空压力导入孔（13）相隔一段距离有间隙孔，下环空压力导入孔（13）和间隙孔与阀体相通；所述的阀体由内中心管（2）和下接头（6）之间的间隔构成，内中心管（2）下端面和下接头（6）内槽固定挡块（9），阀体内有活塞（8），活塞（8）下端面与所述的间隙孔相通，活塞（8）上端面与弹簧（7）连接，活塞（8）上端面与第一环空（12）相通。
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