CN103277061A - 一种液压坐封工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油气田油气水井开采设备技术领域，具体为一种液压坐封工具，其上剪切套通过剪切销钉挂接在芯轴上，上接头和上中心管分别与芯轴连接；上缸套与剪切套连接，剪切套设有剪切销孔，上活塞与上缸套连接；中间接头的上端与上中心管连接，中间接头的下端接下中心管；下缸套与上活塞连接；下活塞与连接缸套通过剪切销钉挂接，弹簧套于下中心管上端，连接缸套与下缸套连接，下活塞顶住弹簧，连接套与连接缸套连接后抵住下活塞，下接头与下中心管连接。本发明结构紧凑短小、通过性强，活塞面积大、坐封压力低，能反洗、不易积砂、同时能配合不压井带压施工，特别适合水平井施工。

Description

一种液压坐封工具

技术领域

本发明涉及油气田油气水井开采设备技术领域，具体为一种不投球的液压坐封工具。

背景技术

油井生产过程，为克服层间矛盾，最大程度提高采收率而采取多层分采措施，一般用到插管封隔器；水井注水时，特别是高压注水，为延长换封周期、提高封隔器管串持久耐高压能力，需要插管封隔器；气井生产及注气过程中，无论是注二氧化碳还是天然气回注，为保护上部套管免受高压，也用到插管封隔器。由于插管封隔器锚定可靠，坐封丢手简单，插管更换便捷，承压耐温性能可靠，因而在国内油气田大量使用，特别适合用于气井完井及超高压注水。

生产井的二次固井以及油气水井的调剖挤堵施工中，为保护上部套管免受高压，同时提高有效挤注量，防止挤注停泵后倒灌，杜绝灰浆上返凝固造成油管固在井筒内的事故，提高挤注施工的安全性，需要用到水泥承留器；油气井常规压裂试油等施工中，为对特定地层采取临时或永久性封堵措施，一般用桥塞来进行封堵。桥塞具有结构紧凑、密封可靠，工艺成熟，操作简便的特点。因水泥承留器及桥塞简单可靠的特性，目前该类工具已在国外得到广泛大量应用。

近几年来，国内外渐渐摸索水力喷砂射孔压裂完井工艺，该工艺逐步完善后在国内得到大量应用。工艺原理是将桥塞、液压坐封工具、水力喷砂器依次连接，用油管或连续油管输送入井，到预定位置后先投球打压坐封桥塞直至丢手，上提管柱让水力喷砂器对准设计地层，再投球打压打开水力喷砂器，地面泵液进行喷砂射孔，然后进行加砂压裂。一层施工完毕后，上提管柱后环空填砂，往上逐层射孔压裂。该工艺具有工艺简单，工作量小，施工方便，经济实惠特点，因而为国内外油田大量采用。

非常规油气开发工艺在欧美得到大量试验应用，其工艺技术日趋成熟。近两年来，非常规油气开发工艺引入国内后，得到大量探索性应用，根据页岩气储层开发的需要，一般使用复合桥塞对目的层进行有针对性的压裂施工。复合桥塞压裂具有工艺简单，操作便捷，施工周期短等特点，为国内外油气开发所大量使用。

 上述所有施工中，需要用到插管封隔器、常规桥塞、水泥承留器、复合桥塞等工具。国内外油气田大量使用这些井下工具都需要专用送井工具配套施工，该送井工具即液压坐封工具。目前国内外使用的液压坐封工具在实际使用过程中存在部分不足，一类在用液压坐封工具循环孔在活塞上面，施工过程中活塞缸内易积砂而发生堵塞，从而减低活塞实际液压力，造成下接工具无法丢手甚至无法坐封；另一类液压坐封工具虽然循环孔在二级活塞下，但由于结构受限活塞面积很小，打压坐封时对地面打压设备要求高，同时高压施工是也更危险；还有一类液压坐封工具循环孔在末级活塞下，增加活塞缸之后施工压力不高，但增加了工具本身的长度，入井过程中通过性相对较差。所有在用液压坐封工具都需要投球，当其上接喷射器类工具配合连续油管施工时，需要至少投两次球，由于连续油管内径较小，加上投两级球，因而上接工具基本没有设计空间。在不压井作业施工中，目前仅有一种循环孔在活塞上面的液压坐封工具可以配合带压施工，由于油管内壁不可避免地存在泥砂杂质，地面灌水时油管内壁杂质下沉，容易下部液压缸，造成入井工具无法丢手甚至坐封。水平井施工中，投球后往往需要小排量泵送。当水平段较长时，甚至在阶梯水平井中，即使泵送，有些时候球依然很难入座，给施工带来很大不便。

因此，普通常规在用的液压坐封工具渐渐不能适应大量现场施工，施工过程中存在很多潜在隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种对井筒环境、井筒介质要求更低，在实际施工中更具有实用性的不投球液压坐封工具。

为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种液压坐封工具，从上到下依次包括上接头、剪切接头、芯轴、上中心管、上缸套、上活塞、中间接头、下中心管、下缸套、弹簧、下活塞、连接缸套、连接套、下接头、O型圈、剪切销钉、紧定螺钉，其中所述剪切套通过剪切销钉挂接在芯轴上，上接头和上中心管分别与芯轴连接；上缸套与剪切套连接，剪切套设有剪切销孔，上活塞与上缸套连接；中间接头的上端与上中心管连接，中间接头的下端接下中心管；下缸套与上活塞连接；下活塞与连接缸套通过剪切销钉挂接，弹簧套于下中心管上端，连接缸套与下缸套连接，下活塞顶住弹簧，连接套与连接缸套连接后抵住下活塞，下接头与下中心管连接。

而且，所述上接头与芯轴是螺纹连接并有O形圈密封且用紧定螺钉固定防松，上中心管与芯轴是螺纹连接并用紧定螺钉防松，上缸套与剪切套是螺纹连接，上活塞与上缸套是螺纹连接且内外有O形圈密封，中间接头的上端与上中心管螺纹连接，中间接头的下端接下中心管并有O形圈密封且用紧定螺钉防松，下缸套与上活塞螺纹连接，下活塞与连接套之间设有O形圈密封，连接缸套与下缸套是螺纹连接，连接套与连接缸套是螺纹连接，下接头与下中心管是螺纹连接并有紧定螺钉防松。

而且，所述上中心管和下中心管具有相同的上下螺纹，且螺纹连接处均设有紧定螺钉；所述中间接头两端螺纹相同；所述连接缸套上下螺纹相同；所述上活塞两端螺纹相同。

而且，所述螺纹均为短齿梯型螺纹。

而且，所述上中心管和下中心管的上部均设有2~4处椭圆腰形细长进液孔，下中心管中部设2~4处反循环孔。

而且，所述上活塞上端设O形圈，下端设剪切销槽；所述下活塞内外设3个三系O形圈，该O形圈上下均设有保护背圈，且下活塞的外侧设剪切销槽。

而且，所述连接缸套设计6~10个剪切销孔；所述剪切套设有4~8个剪切销孔。

而且，所述连接套上端内设3~6处均布进液孔，其中部设3~6处均布连通孔。

本发明结构紧凑短小、通过性强，活塞面积大、坐封压力低，能反洗、不易积砂、同时能配合不压井带压施工，特别适合水平井施工。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明上半部分的放大图。

图3是本发明下半部分的放大图。

其中，1、上接头，2、O形圈，3、紧定螺钉，4、剪切套，5、剪切销钉，6、剪切销钉，7、上缸套，8、芯轴，9、O形圈，10、上活塞，11、O形圈，12、上中心管，13、O形圈，14、中间接头，15、连接缸套，16、弹簧，17、下中心管，18、下活塞，19、连接套，20、下接头，21、下缸套。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

本实施例提供一种液压坐封工具，主要包括上接头1、O形圈2、紧定螺钉3、剪切套4、剪切销钉5、剪切销钉6、上缸套7、芯轴8、O形圈9、上活塞10、O形圈11、上中心管12、O形圈13、中间接头14、连接缸套15、弹簧16、下中心管17、下活塞18、连接套19、下接头20、下缸套21。

芯轴8的下端装入O形圈9，剪切套4由芯轴8的上端套入并装好剪切销钉5。上接头1的下端装入O形圈2后通过螺纹与芯轴8连接，并且用紧定螺钉3固定防松。上中心管12通过螺纹与芯轴8连接，并且用紧定螺钉3固定防松。上活塞10装入O形圈9、11后与上缸套7螺纹连接，然后由上中心管下端套入，上缸套7与剪切套4螺纹连接后上活塞10顶住芯轴8下端。中间接头14装入O形圈9、13后与上中心管12螺纹连接，并通过紧定螺钉3固定防松。下中心管17与中间接头14螺纹连接并且用紧定螺钉3固定防松。下缸套21装入O形圈9与上活塞螺纹连接后下缸套21顶住中间接头14。弹簧16套在下中心管17上。下活塞18装入O形圈9、11后塞入连接缸套15内，视施工要求需装入剪切销钉6时则装上，常规施工无需安装剪切销钉6。连接缸套15与连接套19螺纹连接后从下中心管12下端塞入，并与下缸套21螺纹连接，此时弹簧16受压缩，连接套19顶住下活塞18。下接头20与下中心管17螺纹连接，并且用紧定螺钉3固定防松。

进一步，所述上接头1和芯轴8短齿梯型螺纹连接，具有紧定螺钉紧固，便于拆装及防松；所述剪切套4设6~10个（最好是8个）剪切销孔，抗冲击载荷大同时便于调整启动坐封压力；所述剪切套4与芯轴8通过剪切销挂接并与上缸套7短齿梯型螺纹连接，剪切销装在上缸套7内，防止刮蹭。

进一步，所述上中心管12、连接缸套15上下螺纹均为短齿梯型螺纹，规格大小完全一样；上活塞10两端螺纹均为短齿梯型螺纹，规格大小完全一样，上端设O形圈9、11，下端设剪切销槽，通用性强，便于多级活塞缸套串用。

进一步，所述上中心管12上下螺纹类型、规格大小完全一样，上端用紧定螺钉防松；上部设椭圆腰形细长进液孔两处，保证抗拉强度同时增大过流面积。

进一步，所述中间接头14两端螺纹类型、规格大小完全一样，上下设紧定螺钉防松，通用性强，装配时不会上下颠倒。

进一步，所述下中心管17上下螺纹完全一样，加工方便，其上部设进液孔与上中心管12一样，中部设反循环洗井通道。

进一步，所述下活塞18上设3个三系O形圈，O形圈上下均设有保护背圈；其外侧设剪切销槽，所述下活塞18与弹簧16一起集坐封和反循环功能于一体。

进一步，所述连接缸套15设计6~10个（最好是8个）个剪切销孔，不压井带压作业施工中依据井筒内压力调整剪切销钉数量，完全装满时可满足井筒内50MPa压力带压施工。

进一步，所述连接套19上端内设3~6（最好是4个）处均布进液孔，作为油套连通反洗通道，同时起扶正作用；连接套19中部设3~6（最好是4个）处均布连通孔，防止下接坐封接头包与坐封套间环空间隙过小而引起循环不畅，同时与坐封套上连通孔一起形成循环通道，防止入井过程中坐封套内积砂。

本发明设置了两个液压缸和两个活塞，结构紧凑短小，通过性强。当特殊井况要求坐封压力极低时，可直接在中间接头14下串联上中心管12、上活塞、中间接头14及上缸套7，增加一级活塞缸之后从而降低施工压力。剪切套4内6~10个（最好是8个）剪切销孔，可合理调整初始坐封压力，提高工具的防顿钻溜钻能力，降低工具意外提前坐封几率。下活塞18集成反循环功能，反洗井时充当反循环阀，打压坐封时充当坐封活塞；常规施工中不装剪切销，施工期间油套连通，可反洗保证活塞腔内不会堵死；带压施工中，根据井筒内压力调整下活塞18上销钉个数，入井过程中油套不通保证施工顺利进行，工具到位后可打套压反洗，保证坐封时液压缸不被堵死。施工中无需投球，特别适合水平井施工以及配合连续油管施工。连接套19上特殊的循环孔设计，施工中坐封工具内腔及其下接坐封接头包内腔、入井工具上部都不会积砂，对钻井泥浆、井筒内介质、油管内壁洁净度要求不高。整体上提高对各种恶劣井况各类施工的普遍适应性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种液压坐封工具，从上到下依次包括上接头、剪切接头、芯轴、上中心管、上缸套、上活塞、中间接头、下中心管、下缸套、弹簧、下活塞、连接缸套、连接套、下接头、O型圈、剪切销钉、紧定螺钉，其特征在于：所述剪切套通过剪切销钉挂接在芯轴上，上接头和上中心管分别与芯轴连接；上缸套与剪切套连接，剪切套设有剪切销孔，上活塞与上缸套连接；中间接头的上端与上中心管连接，中间接头的下端接下中心管；下缸套与上活塞连接；下活塞与连接缸套通过剪切销钉挂接，弹簧套于下中心管上端，连接缸套与下缸套连接，下活塞顶住弹簧，连接套与连接缸套连接后抵住下活塞，下接头与下中心管连接。

2.根据权利要求1所述的一种液压坐封工具，其特征在于：所述上接头与芯轴是螺纹连接并有O形圈密封且用紧定螺钉固定防松，上中心管与芯轴是螺纹连接并用紧定螺钉防松，上缸套与剪切套是螺纹连接，上活塞与上缸套是螺纹连接且内外有O形圈密封，中间接头的上端与上中心管螺纹连接，中间接头的下端接下中心管并有O形圈密封且用紧定螺钉防松，下缸套与上活塞螺纹连接，下活塞与连接套之间设有O形圈密封，连接缸套与下缸套是螺纹连接，连接套与连接缸套是螺纹连接，下接头与下中心管是螺纹连接并有紧定螺钉防松。

3.根据权利要求1或2所述的一种液压坐封工具，其特征在于：所述上中心管和下中心管具有相同的上下螺纹，且螺纹连接处均设有紧定螺钉；所述中间接头两端螺纹相同；所述连接缸套上下螺纹相同；所述上活塞两端螺纹相同。

4.根据权利要求3所述的一种液压坐封工具，其特征在于：所述螺纹均为短齿梯型螺纹。

5.根据权利要求1所述的一种液压坐封工具，其特征在于：所述上中心管和下中心管的上部均设有2~4处椭圆腰形细长进液孔，下中心管中部设2~4处反循环孔。

6.根据权利要求1所述的一种液压坐封工具，其特征在于：所述上活塞上端设O形圈，下端设剪切销槽；所述下活塞内外设3个三系O形圈，该O形圈上下均设有保护背圈，且下活塞的外侧设剪切销槽。

7.根据权利要求1所述的一种液压坐封工具，其特征在于：所述连接缸套设计6~10个剪切销孔；所述剪切套设有4~8个剪切销孔。

8.根据权利要求1所述的一种液压坐封工具，其特征在于：所述连接套上端内设3~6处均布进液孔，其中部设3~6处均布连通孔。

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