CN108915631A - 一种组合式双胶筒裸眼封隔器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式双胶筒裸眼封隔器，包括上接头、上中心管、上缸套、中间接头、连接接头、下中心管、下缸套和活塞，所述上中心管的一端与上接头螺接，其另一端与中间接头螺接，该上中心管的外壁上设有上液流孔，所述中间接头外设有上缸套，中间接头的外壁上设有凹槽，凹槽内设有锁环，所述上中心管外壁上套设有截面近似梯形的上胶筒，上胶筒的两端均设有端胶筒、背圈和导环，其中一个导环与上接头螺接，另一个导环与上缸套螺接，所述上缸套螺接有截面近似T字型的锁环套，锁环套螺接有剪切套。既能够承受高压差，又能够适用于不规则裸眼段，能广泛的适用于裸眼井页岩气开发。
Description
技术领域
本发明属于油田设备技术领域，尤其涉及一种组合式双胶筒裸眼封隔器。
背景技术
伴随着科技的发展，较为清洁的油气资源逐渐替代煤炭资源，现在汽车，工业，国防，家庭等对油气资源需求量巨大。目前常规油气已经逐渐被非常规气代替，据探明，非常规油气资源存储量巨大，主要是一些致密的页岩气，煤层气等，都具有开发的可行性。但非常规油气储层都是具有低渗透的特征，现在大多是单井多层多级分段压裂技术，其中主要是裸眼封隔器分段压裂技术和快钻复合桥塞分段压裂技术。
常规的裸眼封隔器只有单独的压缩式或者是扩张式，其中压缩式裸眼封隔器承压高，而扩张式裸眼封隔器坐封范围广能更好的适应不规则的裸眼段。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种组合式双胶筒裸眼封隔器，既能够承受高压差，又能够适用于不规则裸眼段，能广泛的适用于裸眼井页岩气开发。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种组合式双胶筒裸眼封隔器，包括上接头、上中心管、上缸套、中间接头、连接接头、下中心管、下缸套和活塞，所述上中心管的一端与上接头螺接，其另一端与中间接头螺接，该上中心管的外壁上设有上液流孔，所述中间接头外设有上缸套，中间接头的外壁上设有凹槽，凹槽内设有锁环，所述上中心管外壁上套设有截面近似梯形的上胶筒，上胶筒的两端均设有端胶筒、背圈和导环，其中一个导环与上接头螺接，另一个导环与上缸套螺接，所述上缸套螺接有截面近似T字型的锁环套，锁环套螺接有剪切套，剪切套通过剪切销钉固定在连接接头上，连接接头一端与中间接头螺接，其另一端与下缸套、下中心管螺接，下缸套与下中心管之间形成空腔，该空腔内设有活塞，活塞一端连接有弹性件，弹性件另一端与下缸套连接，下缸套上设有用于流通液体的下液流孔，下中心管外壁上套设有下胶筒总成，下胶筒总成一端与下缸套连接，另一端连接有下端滑动接头。
在上述技术方案中，所述下胶筒总成包括从内到外设置的内胶筒、钢片、外胶筒，所述外胶筒的两端为收缩的斜面，且外胶筒的两端均设有护肩，其中一个护肩与下缸套连接，另一个护肩与下端滑动接头连接。
在上述技术方案中，所述端胶筒呈皮碗状，其硬度为邵氏硬度90度，上胶筒的硬度为邵氏硬度80度，组成90-80-90度的胶筒组合。
在上述技术方案中，所述背圈包括焊接在一起的内背圈和外背圈，内背圈和外背圈均设有交错布置的10-14个切口，且内背圈为光滑的铝制材质，外背圈为球铁材质。
在上述技术方案中，所述外背圈与端胶筒接触的一侧为开口为60°的碗状，其外侧的径向夹角为30°。
在上述技术方案中，所述导环靠近外背圈的一侧与径向的夹角为30°。
在上述技术方案中，所述锁环为直角梯形结构，且其外壁设有30°的锯齿螺纹，其斜面的倾斜角为20°。
在上述技术方案中，所述下液流孔处设有滤网和压紧滤网的压块。
在上述技术方案中，所述下端滑动接头上设有与下胶筒总成连通的NPT泄压孔，NPT泄压孔通过NPT螺纹堵头堵住。
在上述技术方案中，所述弹性件为弹簧。
本发明的有益效果是：将压缩式裸眼封隔器和扩张式裸眼封隔器整合在一起，单个封隔器双胶筒，但两个胶筒的坐封方式不同，一个是压缩式，一个是扩张式，使得封隔器既能够承受较大压差又能够坐封在不规则裸眼段，使封隔器同时具有承压高且坐封范围广的特点，突破了原来单个压缩式和扩张式裸眼封隔器的限制，使得裸眼封隔器更实用高效。
附图说明
图1为本发明的半剖面结构示意图。
图2为图1中锁环的结构示意图。
图3为图1中滤网与压块的结构示意图。
图4为图1中背圈的结构示意图。
其中：1、上接头，2、导环，3、上胶筒，4、上中心管，5、上缸套，6、中间接头，7、锁环，8、锁环套，9、剪切套，10、剪切销钉，11、连接接头，12、滤网，13、下活塞，14、弹簧，15、下缸套，16、护肩，17、外胶筒，18、钢片，19、内胶筒，20、下中心管，21、NPT螺纹堵头，22、下端活动接头，23、背圈，231、内背圈，232、外背圈，24、端胶筒，25、压块。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种组合式双胶筒裸眼封隔器，包括上接头1、上中心管4、上缸套5、中间接头6、连接接头11、下中心管20、下缸套15和活塞13，所述上中心管4的一端与上接头1螺接，其另一端与中间接头6螺接，该上中心管4的外壁上设有上液流孔，所述中间接头6外设有上缸套5，中间接头6的外壁上设有凹槽，凹槽内设有锁环7，所述上中心管4外壁上套设有截面近似梯形的上胶筒3，上胶筒3的两端均设有端胶筒24、背圈23和导环2，其中一个导环2与上接头1螺接，另一个导环2与上缸套5螺接，所述上缸套5螺接有截面近似T字型的锁环套8，锁环套8螺接有剪切套9，剪切套9通过剪切销钉10固定在连接接头11上，使得封隔器在入井过程中上缸套5推不动上胶筒3，是一种防中途坐封的安全装置连接接头一端与中间接头螺接，剪切套9另一端与下缸套15、下中心管20螺接，下缸套15与下中心管20之间形成空腔，该空腔内设有活塞13，活塞13一端连接有弹簧14，弹簧14另一端与下缸套15连接，下缸套15上设有用于流通液体的下液流孔，下中心管20外壁上套设有下胶筒总成，下胶筒总成一端与下缸套15连接，另一端连接有下端滑动接头22。活塞13和弹簧14在无液压时弹簧14是将下活塞压在关闭状态，即弹簧14初始是压缩状态，给活塞13一个初始推力，使得活塞13处于关闭状态。
在上述技术方案中，所述下胶筒总成包括从内到外设置的内胶筒19、钢片18、外胶筒17，所述外胶筒17的两端为收缩的斜面，且外胶筒17的两端均设有护肩16，其中一个护肩16与下缸套15连接，另一个护肩16与下端滑动接头22连接。
在上述技术方案中，所述端胶筒14呈皮碗状，其硬度为邵氏硬度90度，上胶筒3的硬度为邵氏硬度80度，组成90-80-90度的胶筒组合，可以有效的保护上胶筒3的膨胀。
如图4所示，所述背圈23包括焊接在一起的内背圈231和外背圈232，内背圈231和外背圈231均设有交错布置的10-14个切口，且内背圈231为光滑的铝制材质，外背圈232为球铁材质。
在上述技术方案中，所述外背圈与端胶筒24接触的一侧为开口为60°的碗状，其外侧的径向夹角为30°，能够保护外背圈不被压溃。
在上述技术方案中，所述导环2靠近外背圈的一侧与径向的夹角为30°。
如图2所示，所述锁环7为直角梯形结构，且其外壁设有30°的锯齿螺纹，其斜面的倾斜角为20°，斜面与中间接头6上的斜面配合，锁环上的30°锯齿螺纹与锁环套8上的30°锯齿螺纹啮合，能够锁住封隔器的坐封状态。
如图3所示，所述下液流孔处设有滤网12和压紧滤网12的压块25。滤网12能够过滤进入活塞13内的液体，使得活塞13处的密封机构能够清洁且高效的运作。压块25通过焊接的方式与下中心管20连接。
液流通过下液流孔到下活塞13处，当液流压力大于弹簧14压活塞的力时，活塞13会被液体压力推开，液流就会通过活塞13进入到下缸套15和下胶筒总成内部，将下胶筒总成充满液体进而坐封下胶筒总成。
进一步的，下胶筒总成膨胀坐封时，其在轴向上的长度会缩短，下胶筒总成下端的护肩16就会带动下端滑动接头22在下中心管20上滑动。
在上述技术方案中，所述下端滑动接头22上设有与下胶筒总成连通的NPT泄压孔，NPT泄压孔通过NPT螺纹堵头21堵住，便于装配扩张式胶筒，装配时向里面注入液体，使得扩张式的胶筒内的空气完全排出。
使用时，可根据如下步骤进行。
1、必要的检验，下井前检验几个比较重要的部位，如上胶筒3和端胶筒24及背圈23要低于两边的导环，剪切销钉10要确保上进了剪切槽；外胶筒外径要小于两护肩16的外径，下端滑动接头22上的NPT堵塞21需要上紧，确认无误后方可连接到管柱上入井。
2、入井，将封隔器连接在相应的油(套)管上，用油(套)管传输入井，注意下放速度
3、坐封步骤，下放管柱到位后投球打压，到预定打压压力后，压力推动上缸套5，上缸套5连接锁环套8和剪切套9，当推力大于剪切销钉10的剪切力值后，上缸套5连接锁环套8和剪切套9上行挤压上胶筒3，此时锁环套8会和锁环7接触，且用特殊的锯齿螺纹锁紧，且此螺纹不能直接退齿，所以上胶筒3的压紧坐封状态就会被锁定，与此同时，液流通过滤网12推动活塞13进入到下缸套15和下胶筒总成，下胶筒总成内部就会充满液体且鼓胀贴紧到裸眼井壁，泄压后弹簧14就会推动活塞将膨胀式胶筒内的液体锁在下胶筒总成的内部，使扩张式胶筒一直处于坐封状态。
4、压裂施工，压裂施工时油管内的压力高时，液流还会推动压上缸套和下活塞，使得压缩式胶筒和扩张式胶筒进行二次坐封。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种组合式双胶筒裸眼封隔器，包括上接头、上中心管、上缸套、中间接头、连接接头、下中心管、下缸套和活塞，其特征是：所述上中心管的一端与上接头螺接，其另一端与中间接头螺接，该上中心管的外壁上设有上液流孔，所述中间接头外设有上缸套，中间接头的外壁上设有凹槽，凹槽内设有锁环，所述上中心管外壁上套设有截面近似梯形的上胶筒，上胶筒的两端均设有端胶筒、背圈和导环，其中一个导环与上接头螺接，另一个导环与上缸套螺接，所述上缸套螺接有截面近似T字型的锁环套，锁环套螺接有剪切套，剪切套通过剪切销钉固定在连接接头上，连接接头一端与中间接头螺接，其另一端与下缸套、下中心管螺接，下缸套与下中心管之间形成空腔，该空腔内设有活塞，活塞一端连接有弹性件，弹性件另一端与下缸套连接，下缸套上设有用于流通液体的下液流孔，下中心管外壁上套设有下胶筒总成，下胶筒总成一端与下缸套连接，另一端连接有下端滑动接头。
2.根据权利要求1所述的组合式双胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述下胶筒总成包括从内到外设置的内胶筒、钢片、外胶筒，所述外胶筒的两端为收缩的斜面，且外胶筒的两端均设有护肩，其中一个护肩与下缸套连接，另一个护肩与下端滑动接头连接。
3.根据权利要求1所述的组合式双胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述端胶筒呈皮碗状，其硬度为邵氏硬度90度，上胶筒的硬度为邵氏硬度80度，组成90-80-90度的胶筒组合。
4.根据权利要求1所述的组合式双胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述背圈包括焊接在一起的内背圈和外背圈，内背圈和外背圈均设有交错布置的10-14个切口，且内背圈为光滑的铝制材质，外背圈为球铁材质。
5.根据权利要求4所述的组合式双胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述外背圈与端胶筒接触的一侧为开口为60°的碗状，其外侧的径向夹角为30°。
6.根据权利要求4所述的组合式双胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述导环靠近外背圈的一侧与径向的夹角为30°。
7.根据权利要求1所述的组合式双胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述锁环为直角梯形结构，且其外壁设有30°的锯齿螺纹，其斜面的倾斜角为20°。
8.根据权利要求1所述的组合式双胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述下液流孔处设有滤网和压紧滤网的压块。
9.根据权利要求1所述的组合式双胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述下端滑动接头上设有与下胶筒总成连通的NPT泄压孔，NPT泄压孔通过NPT螺纹堵头堵住。
10.根据权利要求1所述的组合式双胶筒裸眼封隔器，其特征是：所述弹性件为弹簧。
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