CN104373075A - 压裂封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压裂封隔器，包括：上接头，其下端设有密封盘根；中心管，其上端连接在上接头上，中心管上套设有上缸套、锚定机构和胶筒中心管，锚定机构的上端与上缸套相连，其下端与胶筒中心管相连，胶筒中心管通过中心管剪切销钉连接在中心管上，胶筒中心管上套设有胶筒和皮碗总成，胶筒夹设在锚定机构与皮碗总成之间；下接头，其上端连接在中心管的下端，下接头的外侧通过外套剪切销钉套设连接有外套，外套的上端连接有锥体，锥体与皮碗总成相配合，下接头的内侧通过球座剪切销钉穿设连接有球座。本发明的压裂封隔器，结构简单，操作施工方便，不需机械坐封，能够满足常规压裂施工工艺的要求。

Description

压裂封隔器

技术领域

本发明有关于一种压裂封隔器，尤其有关于一种油田开发压裂工具领域中用于单层压裂的投球液压皮碗式压裂封隔器。

背景技术

随着近年来压裂施工工艺技术的不断突破发展，现有的常规单层压裂封隔器已经在辽河油田广泛使用，辽河油田现有的常规单层压裂封隔器主要有旋转管柱机械坐封压裂封隔器和投球液压坐封封隔器两种。

上述两种封隔器在使用过程中暴露出了一些各自的缺点，其中，旋转管柱机械坐封压裂封隔器虽然在施工过程中比较稳定，不容易出现问题，但在施工前封隔器的坐封上，需要技术人员在现场进行一系列的复杂操作指导，如果操作不好容易造成封隔器的失效，如果遇到复杂的井眼轨迹，封隔器坐封时油管管柱的压重不容易传递到封隔器上，封隔器不容易坐封；而投球液压式封隔器虽然操作比较简单，其只需在压裂前投球坐封封隔器即可，但是，该封隔器在下井的过程中，由于皮碗的直径较大，皮碗不能得到很好的保护，其保护性较差，很容易造成皮碗的刮蹭，损坏皮碗，造成封隔器的失效。

因此，有必要提供一种新的压裂封隔器，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种压裂封隔器，其结构简单，操作施工方便，不需机械坐封，能够满足常规压裂施工工艺的要求。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种压裂封隔器，所述压裂封隔器包括：

上接头，其下端设有密封盘根；

中心管，其上端连接在所述上接头上，所述中心管上套设有上缸套、锚定机构和胶筒中心管，所述锚定机构的上端与所述上缸套相连，其下端与所述胶筒中心管相连，所述胶筒中心管通过中心管剪切销钉连接在所述中心管上，所述胶筒中心管上套设有胶筒和皮碗总成，所述胶筒夹设在所述锚定机构与所述皮碗总成之间；

下接头，其上端连接在所述中心管的下端，所述下接头的外侧通过外套剪切销钉套设连接有外套，所述外套的上端连接有锥体，所述锥体与所述皮碗总成相配合，所述下接头的内侧通过球座剪切销钉穿设连接有球座。

在优选的实施方式中，所述上接头的上端连接有反洗阀，所述反洗阀上开设有反洗孔，所述反洗阀内穿设有与所述反洗孔相对的滑套，所述滑套通过反洗剪切销钉连接在所述反洗阀上。

在优选的实施方式中，所述下接头的下端连接有球篮篮管，所述球篮篮管的下端连接有丝堵，所述球篮篮管上开设有槽孔。

在优选的实施方式中，所述皮碗总成包括皮碗套筒、皮碗和皮碗护套，所述皮碗套筒套设在所述胶筒中心管上，所述皮碗套设在所述皮碗套筒上，所述皮碗护套的上端套设连接在所述皮碗套筒上，其下端套设在所述皮碗的外侧。

在优选的实施方式中，所述皮碗套筒上套设连接有钢碗，所述钢碗夹设在所述胶筒与所述皮碗护套之间。

在优选的实施方式中，所述锚定机构包括锚固套，所述锚固套的外侧连接有压板，所述压板与所述中心管之间夹设有压缩弹簧，所述压缩弹簧内穿设有锚定爪

在优选的实施方式中，所述下接头与所述外套之间夹设有护套，所述护套上套设有止退环，所述止退环的外侧设有止退齿，所述外套的内侧设有卡槽，所述止退齿与所述卡槽相配合。

在优选的实施方式中，所述下接头上套设连接有防撞环，所述外套的下端顶抵在所述防撞环上。

在优选的实施方式中，所述胶筒中心管、所述锚定机构分别与所述中心管之间形成有过流通道，所述胶筒中心管上开设有通孔，所述锥体上开设有锥体通孔，所述通孔、所述锥体通孔与所述过流通道相互连通。

在优选的实施方式中，所述下接头、所述锥体以及所述外套之间形成有过流环空，所述中心管上开设有过流孔，所述过流孔与所述过流环空相连通。

本发明的压裂封隔器的特点及优点是：该压裂封隔器工作时随管柱下井，到达预定位置，投球打压，推动活塞，使皮碗坐封涨开贴合套管，并且推动上缸套与密封盘根密封，使锚定机构锚定在套管上，继续打压，打掉球座，压力液的压力传导给皮碗，推动皮碗继续涨开与套管完全贴合，并压缩胶筒，实现坐封并进行压裂。解封前进行反洗，上提中心管进行解封。该压裂封隔器既保护了皮碗，又无需现场上提旋转管柱坐封的复杂操作，其设计新颖、使用方便，并满足常规压裂工艺，是一种新型的封隔器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的压裂封隔器的半剖视图。

具体实施方式

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。

如图1所示，本发明提供一种压裂封隔器，其包括上接头1、中心管2和下接头3，其中：上接头1的下端设有密封盘根11；中心管2的上端连接在所述上接头1上，所述中心管2上套设有上缸套21、锚定机构22和胶筒中心管23，所述锚定机构22的上端与所述上缸套21相连，其下端与所述胶筒中心管23相连，所述胶筒中心管23通过中心管剪切销钉24连接在所述中心管2上，所述胶筒中心管23上套设有胶筒25和皮碗总成26，所述胶筒25夹设在所述锚定机构22与所述皮碗总成26之间；下接头3的上端连接在所述中心管2的下端，所述下接头3的外侧通过外套剪切销钉31套设连接有外套32，所述外套32的上端连接有锥体33，所述锥体33与所述皮碗总成26相配合，所述下接头3的内侧通过球座剪切销钉34穿设连接有球座35。

具体是，上接头1的上端用于与井下工具相连，其下端面上开设有密封槽；密封盘根11大体呈环形，其截面呈梯形，该密封盘根11密封设置在上接头1的密封槽中，在本发明中，上接头1的下端外侧螺纹连接有压帽12，该压帽12的下端卡设在密封盘根11的外缘上，以防止密封盘根11脱落。

中心管2大体呈圆柱筒形，其上端外侧螺纹连接在上接头1的下端内侧，中心管2与上接头1之间设有密封圈10，在本发明中，中心管2的下部开设有过流孔27。

锚定机构22套设在中心管2上，在本发明中，该锚定机构22包括锚固套221，所述锚固套221的外侧连接有压板222，所述压板222与所述中心管2之间夹设有压缩弹簧223，所述压缩弹簧223内穿设有锚定爪(图中未示出)，该压缩弹簧223位于中心管2与压板222之间，锚固套221套设在中心管2上，其与中心管2之间形成有过流通道224。上缸套21套设在中心管2上，其下端内侧螺纹连接在锚定机构22的锚固套221的上端外侧，在本实施例中，上缸套21的上端与锚定机构22的锚固套221之间密封有活塞28，活塞28套设在中心管2上并与中心管2之间形成过流通道281，该上缸套21的上端面形成与密封盘根11的相对接触面配合的斜面形状。胶筒中心管23套设在中心管2上，其与中心管2之间形成有过流通道231，其上端外侧螺纹连接在锚定机构22的锚固套221的下端内侧，胶筒中心管23的下部通过中心管剪切销钉24连接在中心管2上，胶筒中心管23的下端位于中心管2的过流孔27的上方，胶筒中心管23上开设有通孔232，该通孔232与过流通道231、过流通道224和过流通道281相连通。

胶筒25大体呈圆柱筒形，其套设在胶筒中心管23上，胶筒25的上端顶抵在锚定机构22的锚固套221的下端。皮碗总成26套设在胶筒中心管23上，其位于胶筒25的下端，在本发明中，皮碗总成26包括皮碗套筒261、皮碗262和皮碗护套263，皮碗套筒261套设在胶筒中心管23上，其上端顶抵在胶筒25的下端，其下端位于胶筒中心管23的通孔232上方，皮碗262套设在皮碗套筒261上，皮碗262与皮碗套筒261之间形成有截面呈锥形的环空，皮碗护套263的上端套设连接在皮碗套筒261上，其下端套设在皮碗262的外侧，该皮碗护套263可有效保护皮碗262，防止该压裂封隔器在下井的过程中，皮碗262被套管壁刮蹭，损坏皮碗262的情况发生；另外，在本发明中，胶筒25的直径大于皮碗262的直径，其可进一步避免皮碗262被套管壁刮蹭的风险。进一步的，皮碗套筒261上还套设连接有钢碗264，该钢碗264夹设在胶筒25与皮碗护套263之间，该钢碗264的直径大于皮碗262的直径，其也起到避免皮碗262被套管壁刮蹭的风险。

下接头3的上端内侧螺纹连接在中心管2的下端外侧，在本发明中，下接头3的下端通过球篮接箍41螺纹连接有球篮篮管4，球篮篮管4的下端螺纹连接有丝堵5，该球篮篮管4上开设有槽孔42。外套32密封套设在下接头3的外侧，其与下接头3之间通过外套剪切销钉31连接在一起，外套32的上端内侧螺纹连接有锥体33，锥体33与外套32之间设有密封圈10，锥体33的上端内侧与皮碗总成26的皮碗套筒261外壁相接触，锥体33上开设有锥体通孔331，该锥体通孔331与胶筒中心管23上的通孔232相连通，锥体33的下端内侧密封抵接在位于过流孔27上方的中心管2外壁上，从而在锥体33、下接头3和外套32之间形成有过流环空271，中心管2的过流孔27与该过流环空271相连通。球座35穿设在下接头3内，其通过球座剪切销钉34密封连接在下接头3上。

在本发明中，下接头3与外套32之间夹设有护套36，护套36通过护套剪切销钉361密封连接在下接头3上，护套36上套设有止退环37，该止退环37的外侧设有多个止退齿，外套32的内侧壁设有多个卡槽，止退环37的止退齿与外套32的卡槽相配合。进一步的，下接头3上套设连接有防撞环38，外套32的下端顶抵在防撞环38上。

该压裂封隔器坐封的过程如下：首先，将该压裂封隔器随井下工具下到井内指定位置，从井口投球，球行进至球座35后，封堵住球座35内孔，此时，向中心管2管内注液打压，由于球座35处被球堵死，压力液通过中心管2下端的过流孔27流入锥体33、下接头3和外套32之间形成的过流环空271内，压力液的压力传递作用于锥体33，使锥体33向上运动，并带动外套32向上运动，外套32与下接头3之间的外套剪切销钉31被剪断，随着锥体33和外套32的向上运动，锥体33的下端顶抵胶筒中心管23，使胶筒中心管23向上运动，继而使胶筒中心管23与中心管2之间连接的中心管剪切销钉24被剪断，此时，锥体33的上端稍稍插入皮碗262与皮碗套筒261之间的锥形环空，使皮碗262径向向外涨开，胶筒中心管23推动皮碗总成26、钢碗264、胶筒25、锚定机构22、活塞28和上缸套21一同向上运动，进而使上缸套21的上端密封顶抵在密封盘根11上；此时继续向中心管2内打压，当压力达到15MPa时，球座35与下接头3之间的球座剪切销钉34被剪断，球与球座35一同向下落至球篮篮管4内，压力液通过球篮篮管4上开设的槽孔42传递至套管，套管内的压力液从锥体33的锥体通孔331流入，并自胶筒中心管23的通孔232处进入过流通道231、过流通道224和过流通道281内，此时，由于上缸套21与密封盘根11之间密封接触，压力液的压力不会外泄，从而压力液的压力作用到锚定机构22，使锚定机构22的锚定爪被顶开，锚定爪嵌入套管壁内，压缩弹簧223被压缩，实现压裂封隔器的锚定；之后，持续向中心管2内加压，压力液通过锥体33的锥体通孔331进入皮碗262与皮碗套筒261之间形成的锥形环空内，从而推动皮碗总成26的皮碗262继续涨开与套管完全贴合，皮碗总成26向上运动，进而压缩胶筒25，从而实现该压裂封隔器的坐封。由于外套32与止退环37通过止退齿与卡槽的配合，可实现外套32的单向运动，同时止退环37通过护套36限位，故该压裂封隔器可以实现持续坐封。

该压裂封隔器反洗的过程如下：该压裂封隔器解封前，从压裂封隔器上端的套管打压，压力使密封盘根11和上缸套21之间的密封面打开，压力液从过流通道281、过流通道224和过流通道231经胶筒中心管23的通孔232、锥体33的锥体通孔331、球篮篮管4的槽孔42流入中心管2并传递至地面，实现该压裂封隔器的反洗。同时，由于反洗过程中，中心管2内外压基本相同，使该压裂封隔器的压力卸去，其锚定机构22在压缩弹簧223的作用下解除锚定，胶筒25收缩，为压裂封隔器的解封做准备。

该压裂封隔器解封的过程如下：上提中心管2，下接头3与护套36之间的剪切销钉361被剪断，此时，继续上提中心管2，密封盘根11与上缸套21分离，胶筒25收缩，即可实现压裂封隔器的解封。

本发明的压裂封隔器，工作时随管柱下井，到达预定位置，投球打压，推动活塞28，使皮碗262坐封涨开贴合套管，并且推动上缸套21与密封盘根11密封，使锚定机构22锚定在套管上，继续打压，打掉球座35，压力液的压力传导给皮碗262，推动皮碗262继续涨开与套管完全贴合，并压缩胶筒25，实现坐封并进行压裂。解封前进行反洗，上提中心管2进行解封。该压裂封隔器既保护了皮碗，又无需现场上提旋转管柱坐封的复杂操作，其设计新颖、使用方便，并满足常规压裂工艺，是一种新型的封隔器。

根据本发明的一个实施方式，所述上接头3的上端连接有反洗阀6，所述反洗阀6上开设有反洗孔61，所述反洗阀6内穿设有与所述反洗孔61相对的滑套62，所述滑套62通过反洗剪切销钉63连接在所述反洗阀6上。当上述压裂封隔器的反洗过程不成功时，则使套管内的压力液从反洗阀6的反洗孔61处流入，剪断反洗剪切销钉63，推动滑套62向上运动，实现反洗。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种压裂封隔器，其特征在于，所述压裂封隔器包括：

上接头，其下端设有密封盘根；

中心管，其上端连接在所述上接头上，所述中心管上套设有上缸套、锚定机构和胶筒中心管，所述锚定机构的上端与所述上缸套相连，其下端与所述胶筒中心管相连，所述胶筒中心管通过中心管剪切销钉连接在所述中心管上，所述胶筒中心管上套设有胶筒和皮碗总成，所述胶筒夹设在所述锚定机构与所述皮碗总成之间；

下接头，其上端连接在所述中心管的下端，所述下接头的外侧通过外套剪切销钉套设连接有外套，所述外套的上端连接有锥体，所述锥体与所述皮碗总成相配合，所述下接头的内侧通过球座剪切销钉穿设连接有球座。

2.如权利要求1所述的压裂封隔器，其特征在于，所述上接头的上端连接有反洗阀，所述反洗阀上开设有反洗孔，所述反洗阀内穿设有与所述反洗孔相对的滑套，所述滑套通过反洗剪切销钉连接在所述反洗阀上。

3.如权利要求1所述的压裂封隔器，其特征在于，所述下接头的下端连接有球篮篮管，所述球篮篮管的下端连接有丝堵，所述球篮篮管上开设有槽孔。

4.如权利要求1所述的压裂封隔器，其特征在于，所述皮碗总成包括皮碗套筒、皮碗和皮碗护套，所述皮碗套筒套设在所述胶筒中心管上，所述皮碗套设在所述皮碗套筒上，所述皮碗护套的上端套设连接在所述皮碗套筒上，其下端套设在所述皮碗的外侧。

5.如权利要求4所述的压裂封隔器，其特征在于，所述皮碗套筒上套设连接有钢碗，所述钢碗夹设在所述胶筒与所述皮碗护套之间。

6.如权利要求1所述的压裂封隔器，其特征在于，所述锚定机构包括锚固套，所述锚固套的外侧连接有压板，所述压板与所述中心管之间夹设有压缩弹簧，所述压缩弹簧内穿设有锚定爪。

7.如权利要求1所述的压裂封隔器，其特征在于，所述下接头与所述外套之间夹设有护套，所述护套上套设有止退环，所述止退环的外侧设有止退齿，所述外套的内侧设有卡槽，所述止退齿与所述卡槽相配合。

8.如权利要求1所述的压裂封隔器，其特征在于，所述下接头上套设连接有防撞环，所述外套的下端顶抵在所述防撞环上。

9.如权利要求1所述的压裂封隔器，其特征在于，所述胶筒中心管、所述锚定机构分别与所述中心管之间形成有过流通道，所述胶筒中心管上开设有通孔，所述锥体上开设有锥体通孔，所述通孔、所述锥体通孔与所述过流通道相互连通。

10.如权利要求1所述的压裂封隔器，其特征在于，所述下接头、所述锥体以及所述外套之间形成有过流环空，所述中心管上开设有过流孔，所述过流孔与所述过流环空相连通。