CN104213864B - 封隔器胶筒保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封隔器胶筒保护装置，安装在封隔器上胶筒的两端，由胶筒一端向外依次安装：内护碗、外护碗、锥体、滑块、滑槽座；其中，内护碗、外护碗上分别设有至少六条轴向割缝，外护碗的一面和内护碗叠加；外护碗的另一面和锥体紧贴，锥体的外壁带有外锥面，锥体的外锥面和滑块一侧内壁设有的内锥面配合安装；滑块的另一侧沿圆周设有至少十个导向头，滑槽座一侧圆周上带有对应数量的凹槽，导向头对应安装在凹槽中。本发明提供的技术方案克服了现有裸眼井分段压裂封隔器的不足，能有效的防止封隔器胶筒的肩突现象，提高胶筒的承压能力，满足封隔器在高压环境下的使用要求。并且结构简单、承压高、密封可靠，而且易于加工，成本较低。

Description

封隔器胶筒保护装置

技术领域

本发明涉及一种安装于多级增产作业中实现层间隔离的封隔器的两端、用于防止胶筒在封隔器坐封时发生肩突、保护胶筒使用性能的装置，具体地说是一种封隔器胶筒保护装置。

背景技术

裸眼完井是指套管下至生产层顶部进行固井，油层段全部裸露的完井方法。对于岩层坚硬致密、无含水夹层、无易坍塌夹层的油气层适宜采用裸眼完井，裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，油、气流入井内的阻力小，因而油层具有最大的渗流面积，其产能较高。

从上世纪80年代初期，行业内就开始采用裸眼完井，但是其井下工具还不完善，特别是裸眼井分段压裂封隔器。裸眼井分段压裂封隔器是一种用于封隔管柱与井眼之间以及管柱之间的环形空间的井下工具，而胶筒是裸眼井分段压裂封隔器中最关键的元件。在生产过程中，胶筒的上、下端承受的工作压差是一种交变载荷，工作压差形成的轴向压缩力远大于坐封载荷，胶筒将被进一步压缩，胶筒肩部将向承压座和套管之间的环隙流动，使胶筒肩部突出变形加剧，显著降低封隔器的密封性能。目前，油水井对封隔器的使用性能要求越来越高，如何防止胶筒产生肩突，提高胶筒的性能显得愈发重要。

目前采用的封隔器主要有两种：长胶筒扩张式封隔器和普通压缩式封隔器。这两种封隔器对于裸眼井分层压裂都存在一定的不足，长胶筒扩张式封隔器加工难度大、成本高、密封强度低；而普通压缩式封隔器则存在肩突现象，承压能力难以实现突破。

发明内容

针对现有封隔器存在的不足，本发明提供一种结构简单、性能可靠的封隔器胶筒保护装置以及裸眼井分段压裂封隔器来满足裸眼井分段压裂的需要。

为实现上述目的本发明采用的技术方案如下：设计一种封隔器胶筒保护装置，包括滑槽座、滑块、锥体、外护碗、内护碗，并安装在封隔器上胶筒的两端，由胶筒一端向外依次安装：内护碗、外护碗、锥体、滑块、滑槽座；其中，内护碗、外护碗上分别设有至少六条轴向割缝，外护碗的一面和内护碗叠加；外护碗的另一面和锥体紧贴，所述锥体的外壁带有外锥面，所述锥体的外锥面和滑块一侧内壁设有的内锥面配合安装；所述滑块的另一侧沿圆周设有至少十个导向头，滑槽座一侧圆周上带有对应数量的凹槽，所述导向头对应安装在所述凹槽中。

其中，所述滑槽座上的凹槽的两个侧面互相平行。

其中，所述滑块的内锥面与锥体的外锥面的配合角度一致。

其中，箍环 箍在所述滑块外壁设有的矩形槽内。

其中，内护碗和外护碗的割缝互相错开5°以上的角度。

本发明还提供一种裸眼井分段压裂封隔器，中心管的上端套于上接头的内部，所述上接头的内壁、中心管的外壁和上滑槽座上端的卡舌共同组成液压腔；

中心管的侧壁上设有贯通所述液压腔的传压孔；在传压孔下方的液压腔内设有可在所述液压腔内做轴向运动的活塞；中心管的下段包裹有胶筒，由胶筒上端由下至上依次安装：内护碗、外护碗、锥体、滑块和上滑槽座；其中上滑槽座上端的卡舌卡在上接头和中心管之间的液压腔内；

由胶筒下端由上至下依次安装：第二个内护碗、第二个外护碗、第二个锥体、第二个滑块和下滑槽座；其中下滑槽座和中心管通过螺纹连接。

其中，在活塞和上滑槽座的卡舌之间的液压腔内设有锁环和锁环套；其中所述锁环套的上端连接活塞的下端；在锁环套和中心管之间的空间内设有锁环。

其中，在所述液压腔内活塞行程的末端设有限位环，所述设有径向突出的限位斜台。

其中，所述锁环的内壁有单向止退锯齿螺纹。

和现有技术相比，本发明提供的技术方案克服了现有裸眼井分段压裂封隔器的不足，能有效的防止封隔器胶筒的肩突现象，提高胶筒的承压能力，满足封隔器在高压环境下的使用要求。并且结构简单、承压高、密封可靠，而且易于加工，成本较低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为滑槽座的结构示意图。

图3为滑块的结构示意图。

图4为外护碗的结构示意图。

图5为内护碗的结构示意图。

图6为裸眼井分段压裂封隔器的结构示意图。

图中：1为上接头，2为中心管，21为传压孔，3为密封组件，4为活塞，5为限位环，6为锁环，7为坐封剪钉，8为锁环套，9为上滑槽座，10为滑块，11为箍环，12为锥体，13为外护碗，14为内护碗，15为端胶筒，16为隔环，17为中胶筒，18为下滑槽座，19为滑槽座，20为割缝，101为导向头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。

参见图1，图1为本发明的结构示意图。使用时，将本发明安装在封隔器胶筒的两端。封隔器坐封时，在轴向载荷作用下，锥体12与滑槽座19产生相对运动，滑块10的导向头101在滑槽座19的凹槽内沿径向向外滑动，直至紧贴套管或裸眼井内壁。在滑块10沿径向向外滑动的过程中，箍环11被拉断，滑块10被释放；与此同时，封隔器胶筒轴向受到压缩而径向产生膨胀，使在胶筒与井筒之间产生足够的接触压力，密封油管和井筒之间的环形空间。内护碗因受胶筒的挤压而被撑开；外护碗13由于受内护碗的挤压而被撑开，最终外护碗13紧贴在沿圆周均匀分布的滑块10的内锥面上，内护碗紧贴在外护碗13的内表面上，阻挡胶筒肩部继续向外膨胀，避免胶筒肩突现象的发生，从而达到保护胶筒、提高封隔器耐压性能的目的。

其中，所述箍环11箍在滑块10外圆周上的矩形槽内，防止滑块10提前从滑槽座19的凹槽内滑脱。

其中，导向头101装在滑槽座19的凹槽内，并可以在凹槽内沿径向滑动。

图6为裸眼井分段压裂封隔器的结构示意图。包括上接头1、中心管2、活塞4、限位环5、锁环6、坐封剪钉7、锁环套8、上滑槽座9、滑块10、箍环11、锥体12、外护碗13和内护碗14等，中心管2的上端套于上接头1的内部，所述上接头1的内壁、中心管2的外壁和上滑槽座9上端的卡舌共同组成液压腔；中心管2的侧壁上设有贯通所述液压腔的传压孔21；在传压孔21下方的液压腔内设有可在所述液压腔内做轴向运动的活塞4；中心管2的下段包裹有胶筒，由胶筒上端由下至上依次安装：内护碗14、外护碗13、锥体12、滑块10和上滑槽座9；其中上滑槽座9上端的卡舌卡在上接头1和中心管2之间的液压腔内；由胶筒下端由上至下依次安装：第二个内护碗14、第二个外护碗13、第二个锥体12、第二个滑块10和下滑槽座18；其中下滑槽座18和中心管2通过螺纹连接。其中，在活塞4和上滑槽座9的卡舌之间的液压腔内设有锁环6和锁环套8；其中所述锁环套8的上端连接活塞4的下端；在锁环套8和中心管2之间的空间内设有锁环6。

其中，所述的胶筒依次由端胶筒15、隔环16、中胶筒17、第二件隔环16和第二件端胶筒15相连所组成,即采用了三片式胶筒组件。当然,胶筒组件也可以是一体式胶筒。

上述的上滑槽座9、滑块10、箍环11、锥体12、外护碗13、内护碗14共同组成上胶筒保护装置；第二个滑块10、第二个箍环11、第二个锥体12、第二个外护碗13、第二个内护碗14、下滑槽座18共同组成下胶筒保护装置。上胶筒保护装置、下胶筒保护装置对胶筒组件形成有效保护，提高封隔器承压能力。

其中，所述锥体12的外壁带有外锥面，所述外锥面和滑块10一侧的内壁设有的内锥面配合安装。

其中，所述滑块10的另一侧沿圆周设有至少十个导向头101，上滑槽座9和下滑槽座18一侧圆周上分别带有对应数量的凹槽，所述导向头101对应安装在所述凹槽中。

其中，内护碗14、外护碗13上分别设有至少六条轴向割缝20，外护碗13的一面和内护碗14叠加；外护碗13的另一面和锥体12紧贴。

其中，在所述液压腔内活塞4行程的末端设有限位环5，所述设有径向突出的限位斜台。

其中，所述锁环6的内壁有单向止退锯齿螺纹。

其中，其特征在于：内护碗14和外护碗13的割缝20互相错开5°以上的角度。

其中，所述滑块10的外壁设有的矩形槽，箍环11 箍在所述矩形槽内。

所述限位环5控制活塞4的行程，防止活塞4从液压腔中脱出从而造成泄漏；锁环6、锁环套8与中心管2组成锁定止退机构，坐封时锁环6、锁环套8与活塞4一起运动；锁环6上的棘齿结构使锁环6只能单向移动。坐封后锁环6依靠所述棘齿锁定在中心管2上以防止胶筒回弹，保证胶筒组件处于压缩密封状态。

使用时，将本发明安装在压裂管柱的设计位置。当裸眼井分段压裂封隔器坐封时，用液体向压裂管柱内加压。液体通过中心管2上的传压孔21进入由上接头1的内壁和中心管2的外壁组成的液压腔内，由液压推动活塞4向下移动：活塞依次推动锁环6、锁环套8、上滑槽座9、滑块10、箍环11、锥体12、外护碗13、内护碗14向下移动；在轴向载荷的作用下，由第二个滑槽座9、第二个滑块10、第二个箍环11、第二个锥体12、第二个外护碗13、第二个内护碗14和下滑槽座18组成的下胶筒保护装置开始动作：

锥体12或第二个锥体12与滑槽座9产生相对运动，滑块10沿径向向外滑动，箍环11被拉断，滑块10被释放，继续滑动直至紧贴套管或裸眼井内壁。与此同时，端胶筒15、中胶筒17和第二件端胶筒15在轴向受到压缩，而在径向膨胀并密封裸眼环空；内护碗14受胶筒挤压而被撑开，外护碗13受内护碗14的挤压被撑开，最终外护碗13紧贴在沿圆周均匀分布的滑块10的内锥面上，内护碗14紧贴在外护碗5的内表面上，阻挡了端胶筒15肩部向外膨胀，有效提高裸眼井分段压裂封隔器的承压性能。

作为优选，所述箍环11采用铝材。

以上所述的仅为本发明的较佳可行实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种封隔器胶筒保护装置，包括滑槽座(19)、滑块(10)、锥体(12)、外护碗(13)、内护碗(14)，并安装在封隔器上胶筒的两端，其特征在于：

由胶筒一端向外依次安装：内护碗(14)、外护碗(13)、锥体(12)、滑块(10)、滑槽座(19)；

其中，内护碗(14)、外护碗(13)上分别设有至少六条轴向割缝（20），外护碗(13)的一面和内护碗(14) 叠加；外护碗(13)的另一面和锥体(12)紧贴，所述锥体(12)的外壁带有外锥面，所述锥体(12)的外锥面和滑块(10)一侧内壁设有的内锥面配合安装；

所述滑块(10)的另一侧沿圆周设有至少十个导向头(101)，滑槽座(19)一侧圆周上带有对应数量的凹槽（21），所述导向头(101)对应安装在所述凹槽（21）中。

2.如权利要求1所述的封隔器胶筒保护装置，其特征在于：所述滑槽座（19）上的凹槽（21）的两个侧面互相平行。

3.如权利要求1所述的封隔器胶筒保护装置，其特征在于：所述滑块（10）的内锥面与锥体（12）的外锥面的配合角度一致。

4.如权利要求1所述的封隔器胶筒保护装置，其特征在于：箍环(11) 箍在所述滑块(10)外壁设有的矩形槽内。

5.如权利要求1所述的封隔器胶筒保护装置，其特征在于：内护碗(14)和外护碗(13)的割缝（20）互相错开5°以上的角度。

6.一种裸眼井分段压裂封隔器，其特征在于： 中心管（2）的上端套于上接头（1）的内部，所述上接头（1）的内壁、中心管（2）的外壁和上滑槽座（9）上端的卡舌共同组成液压腔；

中心管（2）的侧壁上设有贯通所述液压腔的传压孔（21）；在传压孔（21）下方的液压腔内设有在所述液压腔内做轴向运动的活塞（4）；中心管（2）的下段包裹有胶筒，由胶筒上端由下至上依次安装：内护碗（14）、外护碗（13）、锥体（12）、滑块（10）和上滑槽座（9）；其中上滑槽座（9）上端的卡舌卡在上接头（1）和中心管（2）之间的液压腔内；

由胶筒下端由上至下依次安装：第二个内护碗（14）、第二个外护碗（13）、第二个锥体（12）、第二个滑块（10）和下滑槽座（18）；其中下滑槽座（18）和中心管（2）通过螺纹连接。

7.如权利要求6所述的裸眼井分段压裂封隔器，其特征在于：在活塞（4）和上滑槽座（9）的卡舌之间的液压腔内设有锁环（6）和锁环套（8）；其中所述锁环套（8）的上端连接活塞（4）的下端；在锁环套（8）和中心管（2）之间的空间内设有锁环（6）。

8.如权利要求7所述的裸眼井分段压裂封隔器，其特征在于：所述锁环（6）的内壁有单向止退锯齿螺纹。