CN104500015A - 油气井用分段压裂酸化可控坐封封隔器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油气井用分段压裂酸化可控坐封封隔器，中心管的外部上端连接有上接头，中心管的外部下端连接有缸套，下接头连接在中心管外部且位于中心管和缸套之间；下接头上开有扩径腔和传压孔，缸套、中心管和下接头组成液压缸，传压孔的一端与扩径腔连通，另一端连通至液压缸；变径球座安装在控制套顶端的环形槽内，变径球座和控制套安装在下接头内且变径球座位于中心管的底端，变径球座和控制套通过剪钉固定在下接头内，胶筒连接在中心管上且位于缸套和上接头之间。本发明结构简单，操作方便，性能可靠。能分开控制油气井中各封隔器的启动，使得分段压裂酸化施工中各封隔器均能施加平衡压力。

Description

油气井用分段压裂酸化可控坐封封隔器
技术领域
本发明涉及石油天然气工业井下工具的制造技术领域，确切地说涉及一种油气井用分段压裂酸化可控坐封封隔器。
背景技术
分段压裂酸化技术是指对同一油气井中的多个储层井段分别进行压裂酸化的一种增产改造技术。在分段压裂酸化作业的油气井中同时下入多套封隔器，将各施工井段分隔开，分别对各井段进行增产改造作业。
公开号为CN103306658A，公开日为2013年9月18日的中国专利文献公开了一种逐级坐封多级分段压裂管柱及其使用方法，压裂管柱包括多个封隔器和压裂滑套，每个封隔器对应一个压裂滑套，成对配套使用的封隔器坐封传压通道通过传压管连接在压裂滑套的传压孔上。使用方法：1）组装压裂管柱；2）将压裂管柱下井，使每一级压裂管柱的滑套泄流通道与储层段位置对应；3）投放启动钥匙，打开滑套内筒，露出传压孔，封隔器坐封；打压验封；4）油管内压力继续打开滑套内筒，露出滑套泄流通道，实施压裂施工；5）按从下往上的坐封、压裂顺序，重复步骤3）、4），将各级压裂管柱的压裂滑套进行逐级开启，开启每一级，进行相应级次封隔器的坐封和验封，并进行相应级次的压裂施工，直到完成最后一级压裂施工。
但以上述专利文献为代表的分段压裂酸化封隔器无法控制启动，施工前需将各封隔器同时坐封，使得施工中油套管环空平衡压力只能加至顶部封隔器。在异常高压井中，无法施加平衡压力的下部封隔器管柱可能出现超压而导致封隔器失封或管柱断裂，中断施工。因此，有必要设计一种可以控制其启动坐封的封隔器用于油气井分段压裂酸化施工作业。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种油气井用分段压裂酸化可控坐封封隔器，本发明结构简单，操作方便，性能可靠。能分开控制油气井中各封隔器的启动，使得分段压裂酸化施工中各封隔器均能施加平衡压力。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种油气井用分段压裂酸化可控坐封封隔器，其特征在于：包括上接头、中心管、胶筒、缸套、下接头、开启球、变径球座、控制套和剪钉，所述中心管的外部上端连接有所述上接头，中心管的外部下端连接有所述缸套，下接头连接在中心管外部且位于中心管和缸套之间；所述下接头上开有扩径腔和传压孔，缸套、中心管和下接头组成液压缸，传压孔的一端与扩径腔连通，另一端连通至所述液压缸；所述变径球座安装在控制套顶端的环形槽内，变径球座和控制套安装在下接头内且变径球座位于中心管的底端，变径球座和控制套通过剪钉固定在所述下接头内，扩径腔位于剪钉的上方；所述胶筒连接在中心管上且位于缸套和上接头之间；开启球与所述变径球座配合。
所述变径球座的纵截面为梯形，梯形的下底与所述扩径腔配合。
在所述上接头和中心管之间，缸套和中心管之间，下接头和中心管之间，控制套和下接头之间，下接头和缸套之间分别设置有密封圈。
与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
1、启动本发明前，控制套将下接头上的传压孔密封住，通过剪钉将控制套固定在下接头内腔中。缸套、中心管和下接头组成液压缸，缸套上部中心管外套装有胶筒，胶筒上部与中心管通过螺纹连接有上接头。需要启动本发明时，从井口投入开启球坐于变径球座上，通过憋液压剪断剪钉，控制套、变径球座和开启球一起下移，当变径球座移动到与扩径腔对正时，变径球座扩大，开启球下落，此时，下接头内的传压孔露出，压力传到液压缸，缸套上行推动压缩胶筒，胶筒压缩扩径贴紧套管内壁，封隔施工井段。这样的技术方案结构简单，操作方便，性能可靠。分开控制油气井中各封隔器的启动，使得分段压裂酸化施工中各封隔器均能施加平衡压力。
2、本发明中，所述变径球座的纵截面为梯形，梯形的下底与所述扩径腔配合，这样的结构方式，当变径球座随着控制套下滑到正对扩径腔时，梯形的下底能刚好缩进扩径腔内，从而使梯形的上底围绕形成的内径变大，使得开启球能顺利下落，从而使下接头的传压孔露出，将压力传递到液压缸内。
3、本发明中，在所述上接头和中心管之间，缸套和中心管之间，下接头和中心管之间，控制套和下接头之间，下接头和缸套之间分别设置有密封圈，能进一步增强密封性能。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2变径球座横截面示意图。
图中标记：
1、上接头，2、中心管，3、胶筒，4、密封圈，5、缸套， 6、下接头，7、开启球，8、变径球座，9、控制套，10、扩径腔，11、剪钉。
具体实施方式
实施例1
本发明由上接头1、中心管2、胶筒3、密封圈4、缸套5、下接头6、开启球7、变径球座8、控制套9、扩径腔10和剪钉11构成。
下接头6设有扩径腔10和传压孔，控制套9两端安装有密封圈，控制套9顶部安装有变径球座8，启动本发明前，控制套9将下接头6上的传压孔密封住，并通过剪钉11将控制套9固定在下接头6内腔中。缸套5、中心管2和下接头6组成液压缸，缸套5以上中心管2外套装有胶筒3，胶筒3上部与中心管2通过螺纹连接上接头1。开启球7不需安装，在分段压裂酸化施工中需要时，从井口投入开启球7。
实施例2
本发明按照下面顺序装配，首先按要求将密封圈4分别安装在上接头1、中心管2、缸套5、下接头6和控制套9的环形密封槽内，变径球座8安装在控制套9顶端的环形槽内，再用专用安装套筒箍做变径球座8，如图2所示，变径球座可做成多瓣哈弧式结构，将密封圈4、变径球座8和控制套9一并安装在下接头6内，使控制套9上的剪钉安装槽与下接头6上的剪钉安装螺纹孔对齐，然后，剪钉11通过螺纹连接安装在下接头6上，剪钉11末端进入控制套9上的剪钉安装槽内，将变径球座8和控制套9固定在下接头6内。再将安装有密封圈4的缸套5套装入下接头6外部，胶筒3安装在缸套5上端，套装在中心管2外部。最后上接头1通过螺纹与中心管2连接。
实施例3
现场使用时，用油管将本发明送入油气井内指定位置，需要启动时，从井口向油管内投入开启球7，开启球7坐落于变径球座8上，向油管内打压，压力升至一定值时，剪断剪钉11，控制套5、变径球座8和开启球7一同下移，当变径球座8移动到与扩径腔10正对时，变径球座8散开，内径增大，开启球7通过变径球座8下落。同时，下接头6上的传压孔外露，压力通过传压孔传至由缸套5、中心管2和下接头6组成液压缸内，推动缸套5上行，压缩胀大胶筒3，使胶筒3贴紧套管，完成密封封隔。

Claims (3)

1.一种油气井用分段压裂酸化可控坐封封隔器，其特征在于：包括上接头（1）、中心管（2）、胶筒（3）、缸套（5）、下接头（6）、开启球（7）、变径球座（8）、控制套（9）和剪钉（11），所述中心管（2）的外部上端连接有所述上接头（1），中心管（2）的外部下端连接有所述缸套（5），下接头（6）连接在中心管（2）外部且位于中心管（2）和缸套（5）之间；所述下接头（6）上开有扩径腔（10）和传压孔，缸套（5）、中心管（2）和下接头（6）组成液压缸，传压孔的一端与扩径腔（10）连通，另一端连通至所述液压缸；所述变径球座（8）安装在控制套（9）顶端的环形槽内，变径球座（8）和控制套（9）安装在下接头（6）内且变径球座（8）位于中心管（2）的底端，变径球座（8）和控制套（9）通过剪钉（11）固定在所述下接头（6）内，扩径腔（10）位于剪钉（11）的上方；所述胶筒（3）连接在中心管（2）上且位于缸套（5）和上接头（1）之间；开启球（7）与所述变径球座（8）配合。
2.根据权利要求1所述的油气井用分段压裂酸化可控坐封封隔器，其特征在于：所述变径球座（8）的纵截面为梯形，梯形的下底与所述扩径腔（10）配合。
3.根据权利要求1或2所述的油气井用分段压裂酸化可控坐封封隔器，其特征在于：在所述上接头（1）和中心管（2）之间，缸套（5）和中心管（2）之间，下接头（6）和中心管（2）之间，控制套（9）和下接头（6）之间，下接头（6）和缸套（5）之间分别设置有密封圈（4）。
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