CN107780876A - 一种水平井轨道式胶筒封隔器和封隔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水平井轨道式胶筒封隔器和封隔方法，包括中心管，中心管上下端分别螺纹连接着上接头和下接头，中心管上自上而下依次套有调节环、胶筒、胶筒限位套、锥体、扶正摩擦块，扶正摩擦块上设有轨道销钉，中心管下端外壁上设有短轨道槽和长轨道槽，胶筒硫化固定在调节环和胶筒限位套之间。胶筒两端为硬材质、中间为软材质。本发明提供的这种水平井轨道式胶筒封隔器，依靠套管内壁对摩擦块的摩擦力，使得摩擦块在长短轨道换向，下压管柱胶筒受压扩张座封，实现水平段封隔。通过长短轨道换向座封机构设计，使得胶筒强制座封，设计软胶筒密封，胶筒密封更加可靠，受压释放后回弹自动恢复原位。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种水平井轨道式胶筒封隔器。
背景技术
对于套管完井方式的水平井产液剖面测试，目前多采用压缩式Y441、Y445封隔器作为封隔工具，依靠油管内憋压坐封，上提管柱解封，目前通常使用的没有强制解封机构，由于压缩式胶筒的回弹性不足以克服下端活塞及其它部件的阻力，不能解封的几率较大。同时常规K344型封隔器油管内憋压坐封，泄掉油管内压力胶筒即收回，无法应用于水平井机械采油过程中井下封隔。
发明内容
本发明的目的是克服现有用于水平井的封隔器存在的解封困难的问题。
为此，本发明提供了一种水平井轨道式胶筒封隔器，包括中心管，中心管上下端分别螺纹连接着上接头和下接头，中心管上自上而下依次套有调节环、胶筒、胶筒限位套、锥体、扶正摩擦块，调节环上端与上接头压紧相连，胶筒下端与胶筒限位套压紧连接，扶正摩擦块上设有轨道销钉，中心管下端外壁上设有短轨道槽和长轨道槽，所述胶筒硫化固定在调节环和胶筒限位套之间。
所述胶筒两端为硬材质、中间为软材质，胶筒4两端的硬度为60HS，中间部分的硬度45HS。
所述胶筒的自然外径是110mm，坐封后的最大外径为134mm。
所述封隔器在坐封和解封过程中，轨道销钉在短轨道槽和长轨道槽之间滑动。
所述封隔器的坐封和解封力均为200～300KN。
首先将封隔器连接在管柱上下入井内，此时轨道销钉位于短轨道槽上死点，扶正摩擦块与套管存在一个摩擦力，锥体与扶正摩擦块不接触，胶筒处于不受压状态，保证管柱能够顺利下入井内；下到测试位置坐封时上提下放管柱，轨道销钉换到长轨道槽，扶正摩擦块与套管内壁存在摩擦力不动，而随管柱下放扶正摩擦块挤压锥体，胶筒受压扩张，扶正摩擦块的轨道销钉进入长轨道槽上死点，实现封隔器作用；解封时上提管柱，轨道销钉进入短轨道槽，扶正摩擦块脱离挤压锥体，胶筒受压释放回收。
本发明的有益效果：本发明提供的这种水平井轨道式胶筒封隔器，依靠套管内壁对摩擦块的摩擦力，使得摩擦块在长短轨道换向，下压管柱胶筒受压扩张座封，实现水平段封隔。通过长短轨道换向座封机构设计，使得胶筒强制座封，设计软胶筒密封，胶筒密封更加可靠，受压释放后回弹自动恢复原位。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是水平井轨道式胶筒封隔器结构示意图。
附图标记说明：1.上接头；2.调节环；3.长轨道槽；4.胶筒；5.下接头；6.胶筒限位套；7.锥体；8.扶正摩擦块；9.中心管；10.轨道销钉；11.短轨道槽。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了如图1所示的一种水平井轨道式胶筒封隔器，包括中心管9，中心管9上下端分别螺纹连接着上接头1和下接头5，中心管9上自上而下依次套有调节环2、胶筒4、胶筒限位套6、锥体7、扶正摩擦块8，调节环2上端与上接头1压紧相连，胶筒4下端与胶筒限位套6压紧连接，扶正摩擦块8上设有轨道销钉10，中心管9下端外壁上设有短轨道槽11和长轨道槽3，所述胶筒4硫化固定在调节环2和胶筒限位套6之间。
水平井轨道式胶筒封隔器的工作过程和原理如下：
首先将封隔器按设计要求连接在管柱上下入井内，此时轨道销钉10位于短轨道槽11上死点，扶正摩擦块8与套管存在一个摩擦力，锥体7与扶正摩擦块8不接触，胶筒4处于不受压状态，保证管柱能够顺利下入井内；下到测试位置坐封时上提下放管柱，轨道销钉10换到长轨道槽3，扶正摩擦块8与套管内壁存在摩擦力不动，而随管柱下放扶正摩擦块8挤压锥体7，胶筒4受压扩张，扶正摩擦块8的轨道销钉10进入长轨道槽3上死点，实现封隔器作用；解封时上提管柱，轨道销钉10进入短轨道槽11，扶正摩擦块8脱离挤压锥体7，胶筒4受压释放回收。
实施例2：
在实施例1的基础上，所述胶筒4两端为硬材质、中间为软材质，胶筒4两端的硬度为60HS，中间部分的硬度45HS。胶筒两端为硬胶筒、中间部分为软胶筒，设计软硬胶筒结合密封，使胶筒密封更加可靠，受压释放后回弹自动恢复原位。胶筒4硫化固定在调节环2和胶筒限位套6之间，调节环2和胶筒限位套6替代了现有胶筒封隔器的上胶筒座和下胶筒座，使得胶筒封隔器结构更简单，而密封效果更加明显，胶筒在受压释放后了迅速自动恢复原位。
实施例3：
在实施例1的基础上，所述胶筒4的自然外径是110mm，坐封后的最大外径为134mm，适用于51/2″套管内径，上下接头两端螺纹均为27/8TBG（in）。封隔器长度1600mm，刚体最大外径114mm，胶筒长度不小于600mm；封隔器在坐封和解封过程中，轨道销钉10在短轨道槽11和长轨道槽3之间滑动。所述封隔器的坐封和解封力均为200～300KN。
水平井段对层间压力差异不是很高，对封隔器的密封性要求不高（2兆帕以下），为保证多个封隔器在水平井段能够下得去、起得出，封得住，采用套管内壁对摩擦块的摩擦力，使得摩擦块在长短轨道换向，软胶筒受压扩张座封，实现水平段封隔，解封力也与之与摩擦块的摩擦力相关。单只封隔器坐封、解封力约200～300公斤力。可以实现多段压裂水平井多个层段封隔生产，解决了目前常规封隔器结构和工作原理限制造成解封力、坐封力大，无法多个组合应用的问题。
实施例4：
本实施例提供了一种水平井轨道式胶筒封隔器的封隔方法，首先将封隔器按设计要求连接在管柱上下入井内，此时轨道销钉10位于短轨道槽11上死点，扶正摩擦块8与套管存在一个摩擦力，锥体7与扶正摩擦块8不接触，胶筒4处于不受压状态，保证管柱能够顺利下入井内；下到测试位置坐封时上提下放管柱，轨道销钉10换到长轨道槽3，扶正摩擦块8与套管内壁存在摩擦力不动，而随管柱下放扶正摩擦块8挤压锥体7，胶筒4受压扩张，扶正摩擦块8的轨道销钉10进入长轨道槽3上死点，实现封隔器作用；解封时上提管柱，轨道销钉10进入短轨道槽11，扶正摩擦块8脱离挤压锥体7，胶筒4受压释放回收。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (6)
1.一种水平井轨道式胶筒封隔器，包括中心管（9），中心管（9）上下端分别螺纹连接着上接头（1）和下接头（5），中心管（9）上自上而下依次套有调节环（2）、胶筒（4）、胶筒限位套（6）、锥体（7）、扶正摩擦块（8），调节环（2）上端与上接头（1）压紧相连，其特征在于：胶筒（4）下端与胶筒限位套（6）压紧连接，扶正摩擦块（8）上设有轨道销钉（10），中心管（9）下端外壁上设有短轨道槽（11）和长轨道槽（3），所述胶筒（4）硫化固定在调节环（2）和胶筒限位套（6）之间。
2.如权利要求1所述的水平井轨道式胶筒封隔器，其特征在于：所述胶筒（4）两端为硬材质、中间为软材质，胶筒（4）两端的硬度为60HS，中间部分的硬度45HS。
3.如权利要求1或2所述的水平井轨道式胶筒封隔器，其特征在于：所述胶筒（4）的自然外径是110mm，坐封后的最大外径为134mm。
4.如权利要求1所述的水平井轨道式胶筒封隔器，其特征在于：所述封隔器在坐封和解封过程中，轨道销钉（10）在短轨道槽（11）和长轨道槽（3）之间滑动。
5.如权利要求1所述的水平井轨道式胶筒封隔器，其特征在于：所述封隔器的坐封和解封力均为200～300KN。
6.一种水平井轨道式胶筒封隔器的封隔方法，其特征在于：首先将封隔器连接在管柱上下入井内，此时轨道销钉（10）位于短轨道槽（11）上死点，扶正摩擦块（8）与套管存在一个摩擦力，锥体（7）与扶正摩擦块（8）不接触，胶筒（4）处于不受压状态，保证管柱能够顺利下入井内；下到测试位置坐封时上提下放管柱，轨道销钉（10）换到长轨道槽（3），扶正摩擦块（8）与套管内壁存在摩擦力不动，而随管柱下放扶正摩擦块（8）挤压锥体（7），胶筒（4）受压扩张，扶正摩擦块（8）的轨道销钉（10）进入长轨道槽（3）上死点，实现封隔器作用；解封时上提管柱，轨道销钉（10）进入短轨道槽（11），扶正摩擦块（8）脱离挤压锥体（7），胶筒（4）受压释放回收。
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