CN103184850B - 双向座封悬挂封隔器及其制备方法及井筒环向封隔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向座封悬挂封隔器及其制备方法及井筒环向封隔方法，其中封隔器包括中心管，中心管的两端分别连接第一接头和第二接头，中心管上自第一接头依次套有第一止动环、第一活塞、第一卡瓦、第一锥体、第一胶筒压环、胶筒、第二胶筒压环、第二锥体、第二卡瓦、第二活塞和第二止动环，第一活塞的外侧套有与第一接头连接的第一液压缸，中心管上固定有阻止第一活塞向第一接头移动的第一锁紧卡瓦，中心管与胶筒之间设有支撑环，第二活塞的外侧套有以第二接头连接的第二液压缸，中心管上固定有阻止第二活塞向第二接头移动的第二锁紧卡瓦，中心管上具有分别与第一活塞和第二活塞对应的第一传压孔和第二传压孔。本发明的封隔器锚定可靠。

Description

双向座封悬挂封隔器及其制备方法及井筒环向封隔方法

技术领域

本发明涉及油气田完井分段改造技术领域，具体地说是一种双向座封悬挂封隔器及其制备方法及井筒环向封隔方法。

背景技术

在油气田生产过程中，直井或水平井的分段改造技术是高效开发低渗油气藏，超低渗、特低渗、页岩气藏等非常规油气藏的有效增产措施。由于直井多层系或水平井单层系但水平段长、非均质性强等原因，进行一次性的笼统酸化或压裂针对性不强，往往不能达到改造的目的。而采用裸眼封隔器进行分段完井和改造，可以对各个产层采取针对性的改造措施，或增大用酸强度或增大加砂压裂规模，从而真正实现各产层段均达到有效解除近井堵塞、沟通储层的目的。封隔器是完井分段改造工艺中的工具之一，起到了将裸眼储层与上部套管完全风格开的关键作用，得到了大量应用。在直井或水平井裸眼完井分段增产改造过程中，根据地质改造要求，需要下入分段完井管柱串把裸眼储层段分为若干段，在完井管柱串的相应位置下入封隔器，同时在需要改造的对应位置下入滑套(流体通过滑套进入储层)，当完井管柱串下至设计位置后，封隔器进行封隔，即可实现分段压裂或酸化增产作业。

在直井或水平井裸眼完井分段增产改造过程中，根据地质改造要求，需要下入分段完井管柱串把裸眼储层段分为若干段，在完井管柱串的相应位置下入封隔器，同时在需要改造的对应位置下入滑套(流体通过滑套进入储层)，当完井管柱串下至设计位置后，憋压座封封隔器，可实现分段压裂或酸化增产作业。但现有的封隔器均具有不足。现有的悬挂封隔器采用的是单向液压缸配置，在工具动作时，下部安装的卡瓦先破裂，然后推动下部的锥体向上移动挤压胶筒，再推动上部的锥体向上移，迫使上部的卡瓦破裂，这样动作的风险是：1、胶筒膨胀后移动可能会损坏，不能有效密封承受高压。2、上部的卡瓦不能破裂时，导致管柱不能有效锚定。

鉴于上述现有的封隔器均具有不足之处，本发明人积极加以研究和创新，以创设一种新型的双向座封悬挂封隔器及其制备方法及井筒环向封隔方法，使其在完井分段改造技术领域更具实用性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种双向座封悬挂封隔器，本发明的封隔器实现双向座封，具有密封快速、密封时间久的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

双向座封悬挂封隔器，包括中心管，中心管的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，中心管上自第一接头至第二接头依次套有第一止动环、第一活塞、第一卡瓦、第一锥体、第一胶筒压环、胶筒、第二胶筒压环、第二锥体、第二卡瓦、第二活塞和第二止动环，其中第一活塞的外侧套有第一液压缸，所述第一液压缸的一端与第一接头密封连接，第一液压缸通过第一止动环与中心管轴向固定，第一活塞与第一液压缸及中心管之间滑动密封连接，第一活塞与中心管之间设有第一剪切销钉，第一活塞的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管上固定有阻止第一活塞向第一接头移动的第一锁紧卡瓦，第一卡瓦与第一锥体之间通过销钉固定，中心管与胶筒之间设有支撑环，所述支撑环位于胶筒中部，第一胶筒压环和第二胶筒压环分别套住胶筒的两端，第二活塞的外侧套有第二液压缸，所述第二液压缸的一端与第二接头密封连接，第二液压缸通过第二止动环与中心管轴向固定，第二活塞与第二液压缸及中心管之间滑动密封连接，第二活塞与中心管之间设有第二剪切销钉，第二活塞的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管上固定有阻止第二活塞向第二接头移动的第二锁紧卡瓦，所述中心管上具有径向的第一传压孔和第二传压孔，第一传压孔位于第一止动环与第一活塞之间，第二传压孔位于第二止动环和第二活塞之间。

进一步，所述中心管的两端分别具有止动台阶，分别阻止第一止动环和第二止动环向中心管中部移动。

进一步，所述第一锥体的锥面伸入第一卡瓦，所述第二锥体的锥面伸入第二卡瓦。

进一步，所述第二锥体的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管上固定有阻止第二锥体向第二接头移动的第三锁紧卡瓦。

进一步，所述胶筒的两端分别套有软金属环。

进一步，所述封隔器采用O形密封圈进行密封。

进一步，所述第一接头为母接头，所述第二接头为公接头。

进一步，所述中心管与第一接头及第二接头之间为螺纹连接。

本发明的另一目的为提供一种上述封隔器的制备方法，其技术方案如下：

上述封隔器的制备方法，包括如下步骤：

a.准备好所需的部件；

b.将支撑环装入胶筒内，再将第一胶筒压环和第二胶筒压环分别套在胶筒的两端，然后将上述组装体套装到中心管的中部；

c.从中心管的两端分别套入第一锥体、第二锥体，以及第一卡瓦和第二卡瓦，至第一卡瓦套住第一锥体的锥面，第二卡瓦套住第二锥体的锥面；

d.在中心管上的对应的凹槽内分别装入第一锁紧卡瓦和第二锁紧卡瓦，然后在中心管的两端分别套入第一活塞和第二活塞；

e.将第一止动环装配到第一液压缸内的凹槽内，然后将第一液压缸套入第一活塞，直至第一止动环达止动台阶被卡住为止；同样，将第二止动环装配到第二液压缸内的凹槽内，然后将第二液压缸套入第二活塞，直至第二止动环达止动台阶被卡住为止；

f.将第一接头和第二接头通过螺纹分别连接到中心管的两端，然后使用第一剪切销钉和第二剪切销钉分别将第一活塞和第二活塞与中心管固定；

其中，在组装前，第一接头上、第二节头上、第一活塞的内外表面和第二活塞的内外表面分别装配上O形密封圈。

进一步，步骤b中，所述胶筒的两端先分别套上软金属环，然后再将第一胶筒压环和第二胶筒压环分别套在胶筒的两端。

本发明的另一目的为提供一种使用上述封隔器的井筒环向封隔方法，本发明方法封隔快速，封隔时间久。

实现上述目的的技术方案如下：

使用上述封隔器的井筒环向封隔方法，包括如下步骤：

a.将上述封隔器接入完井管柱，其中所述封隔器的第二接头通过油管连接带球座的井筒隔绝阀，第一接头与油管或钻杆连接；

b.将所述封隔器送至井下设计位置，通过钻杆或油管投入座封球至井筒隔绝阀的球座上；

c.从油管或钻杆打压，压力通过中心管上的第一传压孔和第二传压孔分别传递到第一活塞及第二活塞上，当压力达到剪切值后，第一剪切销钉和第二剪切销钉分别被剪断，第一活塞及第二活塞在压力在作用下分别沿轴向向中心管的中部移动，最终压力传递至主胶筒的两侧，使主胶筒受压膨胀，最终形成密封封隔；

d.同时，第一活塞与第一锁紧卡瓦相互咬合，阻止第一活塞向第一接头方向移动，第二活塞与第二锁紧卡瓦互相咬合，阻止第二活塞向第二接头方向移动，从而阻止胶筒回弹，形成持久封隔。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明的双向座封悬挂封隔器配置了两个液压缸和两个活塞，当封隔器下入到设计位置后，通过管内打压，迫使两个活塞剪断销钉同时相向移动，能够保证实现两个卡瓦破裂，可靠有效地锚定在套管上，同时挤压密封胶筒，迫使胶筒在原地膨胀，实现环空密封，从施工可靠性来说，本发明大大提高了后期施工的可靠性，为一口井的圆满完工提供可靠保障。同时，设计的带有卡瓦牙的齿状结构使座封后的主胶筒不解封，承压能力高；座封过程在瞬间完成，节约操作时间。结构设计巧妙、可靠，经过试验能对水平井或直井裸眼储层段有效封隔，保证各产层段安全实施作业。

附图说明

图1为发明的双向座封悬挂封隔器的结构半剖图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例1：

图1为发明的双向座封悬挂封隔器的结构半剖图。如图1所示，双向座封悬挂封隔器，包括中心管2，中心管2的一端连接第一接头1，另一端连接第二接头20，中心管2上自第一接头1至第二接头20依次套有第一止动环21、第一活塞4、第一卡瓦7、第一锥体9、第一胶筒压环10、胶筒12、第二胶筒压环14、第二锥体15、第二卡瓦22、第二活塞16和第二止动环18，其中第一活塞4的外侧套有第一液压缸3，第一液压缸3的一端与第一接头1密封连接，第一液压缸3通过第一止动环21与中心管2轴向固定，第一活塞4与第一液压缸3及中心管2之间滑动密封连接，第一活塞4与中心管2之间设有第一剪切销钉6，第一活塞4的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管2上固定有阻止第一活4塞向第一接头1移动的第一锁紧卡瓦5，第一卡瓦7与第一锥体9之间通过销钉8固定，中心管2与胶筒12之间设有支撑环13，支撑环13位于胶筒12中部，第一胶筒压环10和第二胶筒压环14分别套住胶筒12的两端，第二活塞16的外侧套有第二液压缸19，第二液压缸19的一端与第二接头20密封连接，第二液压缸19通过第二止动环18与中心管2轴向固定，第二活塞16与第二液压缸20及中心管2之间滑动密封连接，第二活塞16与中心管2之间通过第二剪切销钉23连接，第二活塞16的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管2上固定有阻止第二活塞16向第二接头20移动的第二锁紧卡瓦17，中心管2上具有径向的第一传压孔24和第二传压孔25，第一传压孔24位于第一止动环21与第一活塞4之间，第二传压孔25位于第二止动环18和第二活塞16之间。本发明的封隔器采用O形密封圈27进行密封，如第一接头与第一液压缸之间、第一活塞与第一液压缸及中心管之间、第二接头与第二液压缸之间、第二活塞与第二液压缸及中心管之间均通过设置O形密封圈27进行密封。具体设置方式可参阅图1。中心管2的两端分别具有止动台阶(见图中与第一止动21环及第二止动环18接触部)，分别阻止第一止动环21和第二止动环18向中心管中部移动。第二锥体15的锥面伸入第二卡瓦22内，第一锥体9的锥面伸入第一卡瓦7内。实现两个卡瓦破裂，可靠有效地锚定在套管上。第二锥体15的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管2上固定有阻止第二锥体15向第二接头20移动的第三锁紧卡瓦26。胶筒12的两端分别套有软金属环11。保证了第一胶筒压环10和第二胶筒压环14能稳定地压住胶筒12的两端。第一接头1为母接头，第二接头20为公接头。中心管2与第一接头1及第二接头20之间为螺纹连接。

上述封隔器的制备方法，包括如下步骤：

a.准备好所需的部件；

b.将支撑环装入胶筒内，再将第一胶筒压环和第二胶筒压环分别套在胶筒的两端，然后将上述组装体套装到中心管的中部；

c.从中心管的两端分别套入第一锥体、第二锥体，以及第一卡瓦和第二卡瓦，至第一卡瓦套住第一锥体的锥面，第二卡瓦套住第二锥体的锥面；

d.在中心管上的对应的凹槽内分别装入第一锁紧卡瓦和第二锁紧卡瓦，然后在中心管的两端分别套入第一活塞和第二活塞；

e.将第一止动环装配到第一液压缸内的凹槽内，然后将第一液压缸套入第一活塞，直至第一止动环达止动台阶被卡住为止；同样，将第二止动环装配到第二液压缸内的凹槽内，然后将第二液压缸套入第二活塞，直至第二止动环达止动台阶被卡住为止；

f.将第一接头和第二接头通过螺纹分别连接到中心管的两端，然后使用第一剪切销钉和第二剪切销钉分别将第一活塞和第二活塞与中心管固定；

其中，在组装前，第一接头上、第二节头上、第一活塞的内外表面和第二活塞的内外表面分别装配上O形密封圈。

进一步，步骤b中，所述胶筒的两端先分别套上软金属环，然后再将第一胶筒压环和第二胶筒压环分别套在胶筒的两端。

使用上述封隔器的井筒环向封隔方法，包括如下步骤：

a.将上述封隔器接入完井管柱，其中所述封隔器的第二接头通过油管连接带球座的井筒隔绝阀，第一接头与油管或钻杆连接；

b.将所述封隔器送至井下设计位置，通过钻杆或油管投入座封球至井筒隔绝阀的球座上；

c.从油管或钻杆打压，压力通过中心管上的第一传压孔和第二传压孔分别传递到第一活塞及第二活塞上，当压力达到剪切值后，第一剪切销钉和第二剪切销钉分别被剪断，第一活塞及第二活塞在压力在作用下分别沿轴向向中心管的中部移动，最终压力传递至主胶筒的两侧，使主胶筒受压膨胀，最终形成密封封隔；

d.同时，第一活塞与第一锁紧卡瓦相互咬合，阻止第一活塞向第一接头方向移动，第二活塞与第二锁紧卡瓦互相咬合，阻止第二活塞向第二接头方向移动，从而阻止胶筒回弹，形成持久封隔。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.双向座封悬挂封隔器，其特征在于，包括中心管，中心管的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，中心管上自第一接头至第二接头依次套有第一止动环、第一活塞、第一卡瓦、第一锥体、第一胶筒压环、胶筒、第二胶筒压环、第二锥体、第二卡瓦、第二活塞和第二止动环，其中第一活塞的外侧套有第一液压缸，所述第一液压缸的一端与第一接头密封连接，第一液压缸通过第一止动环与中心管轴向固定，第一活塞与第一液压缸及中心管之间滑动密封连接，第一活塞与中心管之间设有第一剪切销钉，第一活塞的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管上固定有阻止第一活塞向第一接头移动的第一锁紧卡瓦，第一卡瓦与第一锥体之间通过销钉固定，中心管与胶筒之间设有支撑环，所述支撑环位于胶筒中部，第一胶筒压环和第二胶筒压环分别套住胶筒的两端，第二活塞的外侧套有第二液压缸，所述第二液压缸的一端与第二接头密封连接，第二液压缸通过第二止动环与中心管轴向固定，第二活塞与第二液压缸及中心管之间滑动密封连接，第二活塞与中心管之间设有第二剪切销钉，第二活塞的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管上固定有阻止第二活塞向第二接头移动的第二锁紧卡瓦，所述中心管上具有径向的第一传压孔和第二传压孔，第一传压孔位于第一止动环与第一活塞之间，第二传压孔位于第二止动环和第二活塞之间。

2.根据权利要求1所述的双向座封悬挂封隔器，其特征在于，所述中心管的两端分别具有止动台阶，分别阻止第一止动环和第二止动环向中心管中部移动。

3.根据权利要求1所述的双向座封悬挂封隔器，其特征在于，所述第一锥体的锥面伸入第一卡瓦，所述第二锥体的锥面伸入第二卡瓦。

4.根据权利要求1所述的双向座封悬挂封隔器，其特征在于，所述第二锥体的内表面具有齿状卡瓦牙，中心管上固定有阻止第二锥体向第二接头移动的第三锁紧卡瓦。

5.根据权利要求1所述的双向座封悬挂封隔器，其特征在于，所述胶筒的两端分别套有软金属环。

6.根据权利要求1所述的双向座封悬挂封隔器，其特征在于，所述封隔器采用O形密封圈进行密封。

7.根据权利要求1所述的双向座封悬挂封隔器，其特征在于，所述第一接头为母接头，所述第二接头为公接头。

8.根据权利要求1所述的双向座封悬挂封隔器，其特征在于，所述中心管与第一接头及第二接头之间为螺纹连接。

9.权利要求1-8任一项所述的封隔器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.准备好所需的部件；

b.将支撑环装入胶筒内，再将第一胶筒压环和第二胶筒压环分别套在胶筒的两端，然后将上述组装到一起的支撑环、胶筒、第一胶筒压环和第二胶筒压环套装到中心管的中部；

c.从中心管的两端分别套入第一锥体、第二锥体，以及第一卡瓦和第二卡瓦，至第一卡瓦套住第一锥体的锥面，第二卡瓦套住第二锥体的锥面；

d.在中心管上的对应的凹槽内分别装入第一锁紧卡瓦和第二锁紧卡瓦，然后在中心管的两端分别套入第一活塞和第二活塞；

e.将第一止动环装配到第一液压缸内的凹槽内，然后将第一液压缸套入第一活塞，直至第一止动环达止动台阶被卡住为止；同样，将第二止动环装配到第二液压缸内的凹槽内，然后将第二液压缸套入第二活塞，直至第二止动环达止动台阶被卡住为止；

f.将第一接头和第二接头通过螺纹分别连接到中心管的两端，然后使用第一剪切销钉和第二剪切销钉分别将第一活塞和第二活塞与中心管固定；

其中，在组装前，第一接头上、第二节头上、第一活塞的内外表面和第二活塞的内外表面分别装配上O形密封圈。

10.使用权利要求1-8任一项所述的封隔器的井筒环向封隔方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.将上述封隔器接入完井管柱，其中所述封隔器的第二接头通过油管连接带球座的井筒隔绝阀，第一接头与油管或钻杆连接；

b.将所述封隔器送至井下设计位置，通过钻杆或油管投入座封球至井筒隔绝阀的球座上；

c.从油管或钻杆打压，压力通过中心管上的第一传压孔和第二传压孔分别传递到第一活塞及第二活塞上，当压力达到剪切值后，第一剪切销钉和第二剪切销钉分别被剪断，第一活塞及第二活塞在压力在作用下分别沿轴向向中心管的中部移动，最终压力传递至主胶筒的两侧，使主胶筒受压膨胀，最终形成密封封隔；

d.同时，第一活塞与第一锁紧卡瓦相互咬合，阻止第一活塞向第一接头方向移动，第二活塞与第二锁紧卡瓦互相咬合，阻止第二活塞向第二接头方向移动，从而阻止胶筒回弹，形成持久封隔。