CN104847301B - 裸眼封隔器 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种裸眼封隔器，包括：中心管，其一端连接有上接头，另一端连接有下接头；所述中心管的壁上设有透孔；胶筒单元，其包括连接所述上接头的第一胶筒及连接所述下接头的第二胶筒；液缸套，其具有液缸套第一端及液缸套第二端；第一活塞，其能向所述上接头移动以压缩所述第一胶筒；滑套，其具有滑套第一端及滑套第二端；锁紧件，其能使所述滑套仅能向所述上接头移动；与所述滑套第二端通过坐封销钉连接的第二活塞，其能向所述下接头移动以压缩所述第二胶筒；所述第二活塞与所述第一活塞之间设有压力空间，所述压力空间通过所述透孔与所述中心管的内部相连通。本申请提供的裸眼封隔器能够改善在压裂过程中容易出现胶筒密封失效的问题。

Description

裸眼封隔器

技术领域

本申请涉及油气井井筒作业的井下工具领域，尤其涉及一种裸眼封隔器。

背景技术

随着油田开发的不断深入，油田的开采难度也在不断增加。水平井裸眼分段压裂完井技术作为一种油田增产措施得到了广泛的应用。水平井裸眼分段压裂完井技术是通过将完井管柱和压裂管柱合并为一趟管柱一起下入井中，并采用裸眼封隔器、喷砂滑套以及坐封球座等工具一起下入井内，然后使用裸眼封隔器封隔水平段，实现对横向水平井段可选择性进行分段隔离，根据封隔段数进行分段压裂，进而实现水平井段的完全压裂作业。

实施水平井裸眼分段压裂完井技术过程中，采用裸眼封隔器对水平井段进行分段，形成若干井段以后可以对各个井段进行采取针对性的改造措施，最终达到增产的效果。可以看出，裸眼封隔器是整个水平井裸眼分段压裂完井技术中重要的工具之一，起到了封隔裸眼储层段的关键作用。

面对井下复杂的环境，裸眼封隔器的胶筒性能是决定能否有效封隔的重要因素之一。现有的裸眼封隔器多为单个胶筒，在实施水平井裸眼分段压裂完井技术的压裂过程中，所述胶筒需要单独承受来之其相邻两个水平井段的压力，进而对胶筒的性能要求较为严格，如果出现胶筒密封失效，就不能有效的对水平井段的储层进行封隔，进而影响生产。由于压裂过程中压裂压力十分巨大，现有的裸眼封隔器依靠其单个胶筒来承受相邻两个水平井段的压力，比较容易出现胶筒密封失效的问题。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本申请提供一种裸眼封隔器，以能够改善裸眼封隔器在压裂过程中容易出现胶筒密封失效的问题。

为达到上述目的，本申请提供一种裸眼封隔器，包括：

中心管，其一端连接有上接头，另一端连接有下接头；所述中心管的壁上设有透孔；

胶筒单元，其包括连接所述上接头的第一胶筒及连接所述下接头的第二胶筒；

套设于所述中心管外的液缸套，其能沿所述中心管的轴向滑动；所述液缸套具有相背对的液缸套第一端及液缸套第二端；

套设于所述中心管外且与所述中心管的外壁密封贴合的第一活塞，其能向所述上接头移动以压缩所述第一胶筒；

固定密封套设于所述第一活塞外且位于所述液缸套与所述中心管之间的滑套，其具有相背对的滑套第一端及滑套第二端；所述滑套与所述液缸套密封贴合；

与所述液缸套相连接的锁紧件，其能使所述滑套仅能向所述上接头移动；所述锁紧件能随所述液缸套一同移动；

与所述滑套第二端通过坐封销钉连接的第二活塞，其套设于所述中心管外且与所述中心管的外壁密封贴合；所述第二活塞与所述液缸套第二端固定密封连接，其能向所述下接头移动以压缩所述第二胶筒；所述第二活塞与所述第一活塞之间设有压力空间，所述压力空间通过所述透孔与所述中心管的内部相连通。

优选的，所述压力空间内设有套设于所述中心管外且与所述第二活塞固定连接的锁紧管，所述锁紧管的壁上设有将其贯穿的孔槽，所述孔槽内装有锁块；所述中心管临近所述透孔的部位设有能与所述锁块啮合的锯齿；所述锁块将部分或全部所述透孔遮挡；所述滑套在未坐封状态下使所述锁块与所述锯齿啮合。

优选的，所述锁紧件套设于所述滑套外，其内壁设有向所述上接头倾斜的第一扣齿；所述滑套第一端设有与所述第一扣齿相扣合第二扣齿；所述液缸套第一端的内壁设有容纳所述锁紧件的凹槽。

优选的，所述锁紧件套设于所述滑套外，其内壁设有向所述上接头倾斜的第三扣齿，其外壁设有第四扣齿；所述滑套第一端设有与所述第三扣齿相扣合的第五扣齿；所述液缸套第一端设有与所述第四扣齿相扣合的第六扣齿，所述第四扣齿能够禁止所述第六扣齿产生相对运动。

优选的，所述第一胶筒包括连接所述上接头的第一胶筒压帽、第一胶筒件；所述第一胶筒压帽将所述第一胶筒件压紧在所述中心管上；所述第二胶筒包括连接所述下接头的第二胶筒压帽、第二胶筒件；所述第二胶筒压帽将所述第二胶筒件压紧在所述中心管上。

优选的，所述第一胶筒件与所述第二胶筒件均包括主胶筒及设于主胶筒两侧的辅胶筒；所述主胶筒与所述辅胶筒之间设有隔环，所述辅胶筒外套设有金属保护环，所述主胶筒上设有金属垫环。

优选的，所述第一胶筒压帽与所述上接头通过螺纹连接，所述第二胶筒压帽与所述下接头通过螺纹连接。

优选的，所述第一胶筒压帽与所述上接头还通过第一防转销钉连接，所述第二胶筒压帽与所述下接头还通过第二防转销钉连接。

优选的，所述滑套第一端与所述第一活塞通过螺纹连接，且，所述滑套与所述第一活塞之间设有密封圈。

优选的，所述第二活塞与所述锁紧管及所述液缸套第二端通过螺纹连接，且，所述第二活塞与所述液缸套第二端之间设有密封圈。

通过以上描述可以看出，本申请所提供的技术方案通过设有所述第一胶筒及所述第二胶筒，并设有能将所述第一胶筒及所述第二胶筒压缩坐封的所述第一活塞及所述第二活塞，使得在坐封后的压裂过程中所述第一胶筒与所述第二胶筒可以分别承受来之相邻水平井段的压力，进而不容易出现密封失效的状况，所以采用本申请所提供的裸眼封隔器能够改善裸眼封隔器在压裂过程中容易出现胶筒密封失效的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一种实施方式所提供的裸眼封隔器结构示意图；

图2是图1所示裸眼封隔器的滑套的第五扣齿结构示意图；

图3是图1所示裸眼封隔器的液缸套的第六扣齿结构示意图；

图4是图1所述裸眼封隔器的锁紧件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本申请一种实施方式提供一种裸眼封隔器，包括：中心管1，其一端连接有上接头11，另一端连接有下接头12；所述中心管1的壁上设有透孔13；胶筒单元，其包括连接所述上接头11的第一胶筒2及连接所述下接头12的第二胶筒3；套设于所述中心管1外的液缸套6，其能沿所述中心管1的轴向滑动；所述液缸套6具有相背对的液缸套第一端61及液缸套第二端62；套设于所述中心管1外且与所述中心管1的外壁密封贴合的第一活塞4，其能向所述上接头11移动以压缩所述第一胶筒2；固定密封套设于所述第一活塞4外且位于所述液缸套6与所述中心管1之间的滑套5，其具有相背对的滑套第一端51及滑套第二端52；所述滑套5与所述液缸套6密封贴合；与所述液缸套6相连接的锁紧件9，其能使所述滑套5仅能向所述上接头11移动；所述锁紧件9能随所述液缸套6一同移动；与所述滑套第二端52通过坐封销钉10连接的第二活塞7，其套设于所述中心管1外且与所述中心管1的外壁密封贴合；所述第二活塞7与所述液缸套第二端62固定密封连接，其能向所述下接头12移动以压缩所述第二胶筒3；所述第二活塞7与所述第一活塞4之间设有压力空间，所述压力空间通过所述透孔13与所述中心管1的内部相连通。

使用上述裸眼封隔器时，所述裸眼封隔器通过所述上接头11及所述下接头12使其两侧分别连接扶正器，然后下入井内到设计位置，再进行打压工作。液压经所述中心管1穿过所述透孔13进入到所述压力空间，进而液压作用于所述第一活塞4及所述第二活塞7并推动所述第一活塞4及所述第二活塞7作背向移动，所述第一活塞4向所述上接头11移动进而将所述第一胶筒2压缩，所述第二活塞7向所述下接头12移动进而将所述第二胶筒3压缩。同时，由于存在所述锁紧件9，所述锁紧件9将所述第一活塞4及所述第二活塞7互相锁紧，进而使所述第一活塞4及所述第二活塞7保持将所述第一胶筒2及所述第二胶筒3的压缩状态。随着打压的继续进行直至将所述胶筒单元完全压缩，进而完成坐封。

通过以上描述可以看出，本实施方式所提供的技术方案通过设有所述第一胶筒2及所述第二胶筒3，并设有能将所述第一胶筒2及所述第二胶筒3压缩坐封的所述第一活塞4及所述第二活塞7，使得在坐封后的压裂过程中所述第一胶筒2与所述第二胶筒3可以分别承受来之相邻水平井段的压力，进而不容易出现密封失效的状况，所以采用本实施方式所提供的裸眼封隔器能够改善裸眼封隔器在压裂过程中容易出现胶筒密封失效的问题。

同时，在所述裸眼封隔器同时具有所述第一胶筒2及所述第二胶筒3，并在所述第一胶筒2及所述第二胶筒3均完全坐封的情况下，若其中所述第一胶筒2或所述第二胶筒3出现密封失效问题，其另一个还可以继续将储层分隔，进而可以起到双重保险，所述本实施方式所提供的裸眼封隔器还可以有效保证整个裸眼封隔器的正常持续工作。

请继续参阅图1，所述中心管1为纵长延伸的管体，其两端通过油管扣分别连接所述上接头11及所述下接头12，并通过所述上接头11及所述下接头12能够连接扶正器等井下工具。所述中心管1可以供所述第一活塞4、所述第二活塞7及所述液缸套6沿其轴向滑动，进而将所述第一胶筒2及所述第二胶筒3压缩。

所述胶筒单元整体套设在所述中心管1外，其可被压缩并凸起进而坐封在预设位置。所述胶筒单元包括所述第一胶筒2及所述第二胶筒3。所述第一胶筒2连接所述上接头11，所述第二胶筒3连接所述下接头12，所述第一胶筒2及所述第二胶筒3可分别承受来之相邻水平井段的压裂压力，进而保证所述第一胶筒2及所述第二胶筒3的封隔效果不被破坏，进而难以产生失效问题。

具体的，如图1所示，所述第一胶筒2可以包括连接所述上接头11的第一胶筒压帽21、第一胶筒件22。所述第一胶筒压帽21将所述第一胶筒件22压紧在所述中心管1上，其整体套设在所述第一胶筒件22外。所述第一胶筒压帽21与所述上接头11通过螺纹连接，通过所述第一胶筒压帽21可以在装配时调节所述胶筒的松紧度。为了防止在工具下入过程中所述第一胶筒压帽21发生转动以使得所述第一胶筒2松紧度发生改变，所述第一胶筒压帽21与所述上接头11还可以通过第一防转销钉211连接。

所述第二胶筒3可以包括连接所述下接头12的第二胶筒压帽31、第二胶筒件32。所述第二胶筒压帽31将所述第二胶筒件32压紧在所述中心管1上，其整体套设在所述第二胶筒件32外。所述第二胶筒压帽31与所述下接头12通过螺纹连接，通过所述第二胶筒压帽31可以在装配时调节所述胶筒的松紧度。为了防止在工具下入过程中所述第二胶筒压帽31发生转动以使得所述第二胶筒3松紧度发生改变，所述第二胶筒压帽31与所述下接头12还通过第二防转销钉311连接。

进一步的，所述第一胶筒件22与所述第二胶筒件32均可以包括主胶筒221及设于主胶筒221两侧的辅胶筒222。所述主胶筒221与所述辅胶筒222之间设有隔环223，所述辅胶筒222外套设有金属保护环224，所述主胶筒221内设有金属垫环225。

所述第一活塞4套设于所述中心管1外，其为整个裸眼封隔器的动力机构。如图1所示，所述第一胶筒2位于所述第一活塞4与所述第一胶筒压帽21之间，所述第一胶筒压帽21固定于所述上接头11上，进而通过所述第一活塞4的移动可以压缩所述第一胶筒2以完成坐封。所述第一活塞4与所述中心管1的外壁密封贴合，以防止所述压力空间内的压力泄漏。具体的，所述第一活塞4与所述中心管1之间可以设有密封圈，进而在所述第一活塞4移动中所述密封圈可以保证所述第一活塞4与所述中心管1的密封状态，当然，也可以采取其他密封措施，本申请并不以此为限。

所述滑套5固定套设于所述第一活塞4外，具体的，所述滑套第一端51与所述第一活塞4通过螺纹连接，且，所述滑套5与所述第一活塞4之间设有密封圈。进一度，所述密封圈可以相对于所述滑套第一端51与所述第一活塞4螺纹连接处远离所述上接头11。所述滑套5设于所述第一活塞4与所述液缸套6之间，其与所述液缸套6之间同样为密封贴合状态，具体的，所述滑套5与所述液缸套6之间也可以设有所述密封圈。所述滑套第二端52通过所述坐封销钉10与所述第二活塞7连接，所述坐封销钉10为一剪切销钉，在所述压力空间内的液压大于其剪切压力时，所述坐封销钉10被所述滑套5剪断，进而所述第一活塞4拉动所述滑套5移动并将所述第一胶筒2压缩。

为保证所述第一胶筒2坐封后将其锁紧，所述滑套5与所述液缸套6之间设有所述锁紧件9，所述锁紧件9整体为一开口圆环，进而具有一定的外径缩小恢复能力。所述锁紧件9与所述液缸套6连接在一起，并可随所述液缸套6沿所述中心管1的轴向滑动。所述锁紧件9能使得所述滑套5仅能向所述上接头11移动。

具体的，在本申请一个较佳的实施方式中，所述锁紧件9可以套设于所述滑套5外，其内壁设有向所述上接头11倾斜的第一扣齿。所述滑套第一端51设有与所述第一扣齿相扣合第二扣齿。所述液缸套第一端61的内壁设有容纳所述锁紧件9的凹槽。可以看出，由于所述锁紧件9位于所述液缸套6的所述凹槽内，进而其可以随所述液缸套6移动。同时，由于锁紧件9具有所述第一扣齿，进而使得所述滑套5只有在向所述上接头11移动时，所述第二扣齿才能顺着所述第一扣齿的齿向移动，使得所述锁紧件9缩小一定的外径，进而所述第一扣齿与所述第二扣齿才会产生相对运动。否则，所述第二扣齿在所述第一扣齿的作用下无法后退。

进一步的，请参阅图2、图3以及图4，在本申请另一个较佳的实施方式中，所述锁紧件9可以套设于所述滑套5外，如图4所示，所述锁紧件的内壁可以设有向所述上接头11倾斜的第三扣齿91，其外壁可以设有第四扣齿92。如图2所示，所述滑套第一端51设有与所述第三扣齿91相扣合的第五扣齿511。如图3所示，所述液缸套第一端61设有与所述第四扣齿92相扣合的第六扣齿611。所述第四扣齿92能够禁止所述第六扣齿611产生相对运动。所述第四扣齿92的齿向并无要求，其相对于所述第一扣齿具有较大的齿深，进而所述第四扣齿92与所述第六扣齿611扣合后，无论所述锁紧件9如何缩小外径，所述第六扣齿611均与所述第四扣齿92保持扣合状态，进而无法产生相对运动。

所述液缸套6套设于所述中心管1外，其整体为管状。所述液缸套6可以随所述第二活塞7一同运动，同时，其为所述第一活塞4维持所述第一胶筒2压缩提供反作用力。所述液缸套6与所述中心管1之间的环空设有所述滑套5，且，所述第一活塞4及所述第二活塞7的部分也伸入所述液缸套6与所述中心管1之间的环空。具体的，所述压力空间也位于所述液缸套6与所述中心管1之间的环空内。

所述第二活塞7套设于所述中心管1外，其同样为所述裸眼封隔器的动力机构，其为所述压缩所述第二胶筒3提供压力。如图2所示，所述第二胶筒3位于所述第二活塞7与所述第二胶筒压帽31之间，所述第二活塞7向所述下接头12移动时所述第二活塞7将所述第二胶筒3压缩以完成坐封。所述第二活塞7与所述中心管1的外壁密封贴合，且与所述液缸套第二端62固定密封连接，进而保证所述压力空间内的压力不被泄漏。具体的，所述第二活塞7与所述中心管1的外壁之间设有密封圈，所述第二活塞7与所述液缸套第二端62为螺纹连接，并同样设有密封圈。所述第二活塞7向所述下接头12移动时，所述第二活塞7拉动所述液缸套6一起移动，同时，所述液缸套6拉动所述锁紧件9移动，在所述压力空间内液压的作用下，所述第二活塞7及所述滑套5可以不动或继续压缩所述第一胶筒2。

请继续参阅图1，在本申请一个可行的实施方式中，所述压力空间内可以设有套设于所述中心管1外且与所述第二活塞7固定连接的锁紧管8。所述锁紧管8的壁上设有将其贯穿的孔槽。所述孔槽内装有锁块81。所述中心管1临近所述透孔13的部位设有能与所述锁块81啮合的锯齿。所述锁块81将部分或全部所述透孔13遮挡。所述滑套5在未坐封状态下使所述锁块81与所述锯齿啮合。所述锁块81可以正对所述透孔13且与所述锯齿啮合，但并未将所述透孔13封堵。如图1所示，所述锁块81位于所述孔槽内，一侧与所述锯齿啮合，另一侧顶抵所述滑套5。所述锁块81可以在所述孔槽内沿所述中心管1径向移动，在所述滑套5移动后所述锁块81可被液压顶开。

可以看出，在所述裸眼封隔器下入井内的下入过程中，井内可能出现压力波动等情况，由于存在所述锁紧管8及所述锁块81的情况下，使得所述第一胶筒2与所述第二胶筒3不会出现提前坐封的情况。同时，由于所述锁块81的存在，所述第二活塞7必须在所述滑套5上行一段距离后才可进行移动，进而保证了整个裸眼封隔器坐封的顺利进行。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种裸眼封隔器，其特征在于，包括：

中心管，其一端连接有上接头，另一端连接有下接头；所述中心管的壁上设有透孔；

胶筒单元，其包括连接所述上接头的第一胶筒及连接所述下接头的第二胶筒；

套设于所述中心管外的液缸套，其能沿所述中心管的轴向滑动；所述液缸套具有相背对的液缸套第一端及液缸套第二端；

套设于所述中心管外且与所述中心管的外壁密封贴合的第一活塞，其能向所述上接头移动以压缩所述第一胶筒；

固定密封套设于所述第一活塞外且位于所述液缸套与所述中心管之间的滑套，其具有相背对的滑套第一端及滑套第二端；所述滑套与所述液缸套密封贴合；

与所述液缸套相连接的锁紧件，其能使所述滑套仅能向所述上接头移动；所述锁紧件能随所述液缸套一同移动；

与所述滑套第二端通过坐封销钉连接的第二活塞，其套设于所述中心管外且与所述中心管的外壁密封贴合；所述第二活塞与所述液缸套第二端固定密封连接，其能向所述下接头移动以压缩所述第二胶筒；所述第二活塞与所述第一活塞之间设有压力空间，所述压力空间通过所述透孔与所述中心管的内部相连通；所述压力空间内设有套设于所述中心管外且与所述第二活塞固定连接的锁紧管，所述锁紧管的壁上设有将其贯穿的孔槽，所述孔槽内装有锁块；所述中心管临近所述透孔的部位设有能与所述锁块啮合的锯齿；所述锁块将部分或全部所述透孔遮挡；所述滑套在未坐封状态下使所述锁块与所述锯齿啮合。

2.如权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于：所述锁紧件套设于所述滑套外，其内壁设有向所述上接头倾斜的第一扣齿；所述滑套第一端设有与所述第一扣齿相扣合第二扣齿；所述液缸套第一端的内壁设有容纳所述锁紧件的凹槽。

3.如权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于：所述锁紧件套设于所述滑套外，其内壁设有向所述上接头倾斜的第三扣齿，其外壁设有第四扣齿；所述滑套第一端设有与所述第三扣齿相扣合的第五扣齿；所述液缸套第一端设有与所述第四扣齿相扣合的第六扣齿，所述第四扣齿能够禁止所述第六扣齿产生相对运动。

4.如权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于：所述第一胶筒包括连接所述上接头的第一胶筒压帽、第一胶筒件；所述第一胶筒压帽将所述第一胶筒件压紧在所述中心管上；所述第二胶筒包括连接所述下接头的第二胶筒压帽、第二胶筒件；所述第二胶筒压帽将所述第二胶筒件压紧在所述中心管上。

5.如权利要求4所述的裸眼封隔器，其特征在于：所述第一胶筒件与所述第二胶筒件均包括主胶筒及设于主胶筒两侧的辅胶筒；所述主胶筒与所述辅胶筒之间设有隔环，所述辅胶筒外套设有金属保护环，所述主胶筒上设有金属垫环。

6.如权利要求4所述的裸眼封隔器，其特征在于：所述第一胶筒压帽与所述上接头通过螺纹连接，所述第二胶筒压帽与所述下接头通过螺纹连接。

7.如权利要求6所述的裸眼封隔器，其特征在于：所述第一胶筒压帽与所述上接头还通过第一防转销钉连接，所述第二胶筒压帽与所述下接头还通过第二防转销钉连接。

8.如权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于：所述滑套第一端与所述第一活塞通过螺纹连接，且，所述滑套与所述第一活塞之间设有密封圈。

9.如权利要求1所述的裸眼封隔器，其特征在于：所述第二活塞与所述锁紧管及所述液缸套第二端通过螺纹连接，且，所述第二活塞与所述液缸套第二端之间设有密封圈。