CN109098684A - 扩张式底封拖动压裂封隔器及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种扩张式底封拖动压裂封隔器，上接头螺纹密封连接中心管，在中心管的外圆周密封活动连接进液套筒，在中心管上设有进液孔，在中心管与进液套筒之间设有进液通道，进液套筒上设有泄压孔，进液套筒内圆周且位于泄压孔两侧设有密封圈，中心管的外圆周上设有环形台，环形台上设有通孔，并连通前后的进液通道，泄压孔两侧的密封圈与环形台的外圆周密封连接；进液套筒的末端连接进液封隔装置；锚定装置的上端外圆周与进液封隔装置密封滑动连接；中心管与进液封隔装置末端所形成滑动腔，在中心管下端设有复位进液孔与滑动腔相通。该封隔器能够减少反复坐封和解封作业，降低反复作业对油管的损伤，缩短作业时间，降低作业成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种扩张式底封拖动压裂封隔器及其施工方法，用于石油、天然气、煤层气井的封隔。
背景技术
目前市场上用于底封拖动式压裂施工工艺的封隔器均采用国外或国内的压缩式封隔器为密封原件，如：Y541封隔器、RTTS系列封隔器、Y211封隔器等。采用此类压缩式封隔器施工时，工具的坐封、解封均采用下放或上提施工管柱为操作手段，此类操作增加了井口操作流程，增加作业时间，增高作业成本；同时，针对连续油管作业施工时，反复的上体、下放施工管柱会对管柱造成未知损伤，简短了连续油管的作业寿命；同时，压缩式工具在下钻或起钻过程中，可能会产生封隔器的意外坐封导致无法继续施工或造成卡井事故，给压裂施工带来了作业风险。同时，国外进口工具价格高，再次提高了作业成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种扩张式底封拖动压裂封隔器，该封隔器能够减少反复坐封和解封作业，降低反复作业对油管的损伤，缩短作业时间，降低作业成本，同时，扩张式底封拖动压裂封隔器在下钻及起钻过程中不会出现误坐封，确保施工管柱顺利下钻及起钻。
为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种扩张式底封拖动压裂封隔器，上接头螺纹密封连接中心管，在中心管的外圆周密封活动连接进液套筒，在中心管上设有进液孔，在中心管与进液套筒之间设有进液通道，进液套筒上设有泄压孔，进液套筒内圆周且位于泄压孔两侧设有密封圈，中心管的外圆周上设有环形台，环形台上设有通孔，并连通前后的进液通道，泄压孔两侧的密封圈与环形台的外圆周密封连接；进液套筒的末端连接进液封隔装置，进液封隔装置远离上接头端与中心管的外圆周密封连接；中心管的末端螺纹连接锚定装置，锚定装置的上端外圆周与进液封隔装置密封滑动连接；中心管与进液封隔装置末端所形成滑动腔，在中心管下端设有复位进液孔，复位进液孔与滑动腔相通。
所述的进液封隔装置是由扩张式胶筒和锚定装置组成，其中扩张式胶筒的一端与进液套筒的一端螺纹密封连接，扩张式胶筒的另一端与锚定装置螺纹连接，锚定装置的末端与尾部的锚定装置之间形成滑动腔。
所述的锚定装置的结构为，在锚定胶筒座的外圆周圆周均布若干个锚爪，锚爪的外表面设有长条槽，每个锚爪长条槽处设有定位条，定位条与锚定胶筒座连接，在每个锚爪内设有凹槽，凹槽内设有复位弹簧，复位弹簧一端支撑在凹槽内，另一端支撑在定位条上。
所述的进液孔处设有进液单向阀，进液单向阀与进液套管螺纹连接，进液单向阀一端为金属材质，且内外表面分别与中心管和进液套筒密封连接，进液单向阀的另一端为橡胶材质，且位于进液孔处。
所述的中心管的内壁上设有进液孔防砂管，在进液孔防砂管上设有圆周均布的细小长条槽，细小长条槽位置与进液孔的位置对应。
采用扩张式底封拖动压裂封隔器进行操作的工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）坐封：液体由中心管内部进入，通过进液孔进入，并经过进液单向阀和进液通道进入到进液封隔装置，进液封隔装置在液压的作用膨胀实现坐封，由于压力进入到进液通道内的液体在进液单向阀的作用下不能返回，故进液封隔装置始终处于坐封、锚定状态；同时尾部的锚定装置在油管内压力作用下使油管与套管不产生位移；至此，封隔器坐封已全部完成；
2）解封：首先将油管压力放空或使油管压力与套管压力平衡后，尾部的锚定装置没有液压的推动下会自动回收；油管上提前，进液封隔装置仍处于坐封、锚定状态；上提油管时，工具的上接头、中心管、锚定装置随油管上提，其他部位由进液封隔装置控制，被锚定在套管内，不随油管移动，因此，中心管与进液单向阀、进液套筒产生位移，中心管上的进液孔处于密封状态，进液套筒上的泄压孔处于开启状态，胶筒内部的液体由泄压孔外泄，液体泄出后，进液封隔装置解除锚定，封隔器解封完成；
3）再坐封：工具上提至预施工层段后，油管内注入液体，此时中心管上的进液孔为密封状态，因此，进液封隔装置并未启动；液体推动锚定装置完成油管锚定，同时，液体通过中心管下部的复位进液孔进入滑动腔，液压迫使进液套筒和进液封隔装置复位，恢复至工具初始状态，中心管上的进液孔开启，进液套筒上的泄压孔关闭，进液封隔装置重新坐封、锚定，完成封隔器再次坐封。
该扩张式底封拖动压裂封隔器采用尾端设置锚定装置，不仅增加坐封的稳定性能，同时在为再坐封时提供可复位的腔体，保证了整体的再坐封的功能。同时在适当位置设置进液孔实现坐封，设置泄压孔实现解封。
进液封隔装置采用扩张式胶筒和锚定装置两种锚定结构，保证了锚定的稳定性。
锚定装置采用锚爪结构，提高锚定性能，同时解封效率高。
进液孔处设置单向阀，防止进入进液通道的液体逆流排出，从而保证进液封隔装置始终处于锚定状态。
所述的中心管的内壁上设有进液孔防砂管，防止液体内砂砾进入到工具内，影响工具的正常工作，导致工具完全失效。
采用扩张式底封拖动压裂封隔器进行操作的工艺能够实现封隔器反复坐封、解封和再坐封的功能，降低反复作业对油管的损伤，缩短作业时间，降低作业成本。同时，扩张式底封拖动压裂封隔器在下钻及起钻过程中不会出现误坐封，确保施工管柱顺利下钻及起钻。
附图说明
图1为扩张式底封拖动压裂封隔器的结构示意图。
图2为图1的Ⅰ处放大图。
图3为图1的Ⅱ处放大图。
图4为图1的Ⅲ处放大图。
图5为图1的Ⅳ处放大图。
图6为扩张式底封拖动压裂封隔器坐封状态示意图。
图7为扩张式底封拖动压裂封隔器解封状态示意图。
具体实施方式
如图1至图5所示，一种扩张式底封拖动压裂封隔器，上接头1螺纹密封连接中心管2，在中心管2的外圆周密封活动连接进液套筒3，在中心管2上设有进液孔8，在中心管2与进液套筒3之间设有进液通道，进液套筒3上设有泄压孔9，进液套筒3内圆周且位于泄压孔9两侧设有密封圈，中心管2的外圆周上设有环形台5，环形台5上设有通孔，并连通前后的进液通道，泄压孔9两侧的密封圈与环形台5的外圆周密封连接；进液套筒3的末端连接进液封隔装置，进液封隔装置远离上接头1端与中心管2的外圆周密封连接；中心管2的末端螺纹连接锚定装置6，锚定装置6的上端外圆周与进液封隔装置密封滑动连接；中心管2与进液封隔装置末端所形成滑动腔16，在中心管2下端设有复位进液孔10，复位进液孔10与滑动腔16相通。
所述的进液封隔装置是由扩张式胶筒4和锚定装置6组成，其中扩张式胶筒4的一端与进液套筒3的一端螺纹密封连接，扩张式胶筒4的另一端与锚定装置6螺纹连接，锚定装置6的末端与尾部的锚定装置6之间形成滑动腔16。
所述的锚定装置6的结构为，在锚定胶筒座11的外圆周圆周均布若干个锚爪12，锚爪的外表面设有长条槽，每个锚爪12长条槽处设有定位条13，定位条13与锚定胶筒座11连接，在每个锚爪12内设有凹槽，凹槽内设有复位弹簧14，复位弹簧14一端支撑在凹槽内，另一端支撑在定位条13上。
所述的进液孔8处设有进液单向阀7，进液单向阀7与进液套管3螺纹连接，进液单向阀7一端为金属材质，且内表面和外表面分别与中心管2和进液套筒3密封连接，进液单向阀7的另一端为橡胶材质，且位于进液孔8处。
所述的中心管2的内壁上设有进液孔防砂管15，在进液孔防砂管15上设有圆周均布的细小长条槽，细小长条槽位置与进液孔8的位置对应。
采用扩张式底封拖动压裂封隔器进行操作的工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）坐封：液体由中心管2内部进入，通过进液孔8进入，并经过进液单向阀7和进液通道进入到进液封隔装置，进液封隔装置在液压的作用膨胀实现坐封，由于压力进入到进液通道内的液体在进液单向阀7的作用下不能返回，故进液封隔装置始终处于坐封、锚定状态；同时尾部的锚定装置在油管内压力作用下使油管与套管不产生位移。至此，封隔器坐封已全部完成，如图6所示；
2）解封：封隔器解封采用上提解封方式，解封时，首先将油管压力放空或使油管压力与套管压力平衡后，尾部的锚定装置6没有液压的推动下会自动回收；油管上提前，进液封隔装置仍处于坐封、锚定状态；上提油管时，工具的上接头1、中心管2、锚定装置6随油管上提，其他部位由进液封隔装置控制，被锚定在套管内，不随油管移动，因此，中心管2与进液单向阀7、进液套筒3产生位移，中心管上的进液孔8处于密封状态，进液套筒3上的泄压孔9处于开启状态，胶筒内部的液体由泄压孔9外泄，液体泄出后，进液封隔装置解除锚定，封隔器解封完成，如图7所示；
3）再坐封：工具上提至预施工层段后，油管内注入液体，此时中心管2上的进液孔8为密封状态，因此，进液封隔装置并未启动；液体推动锚定装置6完成油管锚定，同时，液体通过中心管2下部的复位进液孔10进入滑动腔，液压迫使进液套筒3和进液封隔装置复位，恢复至工具初始状态，中心管2上的进液孔8开启，进液套筒上的泄压孔9关闭，进液封隔装置重新坐封、锚定，完成封隔器再次坐封。
本申请的扩张式底封拖动压裂封隔器，采用液压式坐封、上体解封的工作原理，减少了坐封、解封过程中所需要的反复坐封、解封作业，降低反复作业对油管的损伤，缩短作业时间，降低作业成本。扩张式底封拖动压裂封隔器在下钻及起钻过程中不会出现误坐封，确保施工管柱顺利下钻及起钻，且可反复坐封20次以上。同时，此款工具价格仅为国外同用途工具价格的40%，大大节省了作业成本。
Claims (6)
1.一种扩张式底封拖动压裂封隔器，其特征在于：上接头（1）螺纹密封连接中心管（2），在中心管（2）的外圆周密封活动连接进液套筒（3），在中心管（2）上设有进液孔（8），在中心管（2）与进液套筒（3）之间设有进液通道，进液套筒（3）上设有泄压孔（9），进液套筒（3）内圆周且位于泄压孔（9）两侧设有密封圈，中心管（2）的外圆周上设有环形台（5），环形台（5）上设有通孔，并连通前后的进液通道，泄压孔（9）两侧的密封圈与环形台（5）的外圆周密封连接；进液套筒（3）的末端连接进液封隔装置，进液封隔装置远离上接头（1）端与中心管（2）的外圆周密封连接；中心管（2）的末端螺纹连接锚定装置（6），锚定装置（6）的上端外圆周与进液封隔装置密封滑动连接；中心管（2）与进液封隔装置末端所形成滑动腔（16），在中心管（2）下端设有复位进液孔（10），复位进液孔（10）与滑动腔（16）相通。
2.如权利要求1所述的扩张式底封拖动压裂封隔器，其特征在于：所述的进液封隔装置是由扩张式胶筒（4）和锚定装置（6）组成，其中扩张式胶筒（4）的一端与进液套筒（3）的一端螺纹密封连接，扩张式胶筒（4）的另一端与锚定装置（6）螺纹连接，锚定装置（6）的末端与尾部的锚定装置（6）之间形成滑动腔（16）。
3.如权利要求2所述的扩张式底封拖动压裂封隔器，其特征在于：所述的锚定装置（6）的结构为，在锚定胶筒座（11）的外圆周圆周均布若干个锚爪（12），锚爪的外表面设有长条槽，每个锚爪（12）长条槽处设有定位条（13），定位条（13）与锚定胶筒座（11）连接，在每个锚爪（12）内设有凹槽，凹槽内设有复位弹簧（14），复位弹簧（14）一端支撑在凹槽内，另一端支撑在定位条（13）上。
4.如权利要求1所述的扩张式底封拖动压裂封隔器，其特征在于：所述的进液孔（8）处设有进液单向阀（7），进液单向阀（7）与进液套管（3）螺纹连接，进液单向阀（7）一端为金属材质，且内外表面分别与中心管（2）和进液套筒（3）密封连接，进液单向阀（7）的另一端为橡胶材质，且位于进液孔（8）处。
5.如权利要求1所述的扩张式底封拖动压裂封隔器，其特征在于：所述的中心管（2）的内壁上设有进液孔防砂管（15），在进液孔防砂管（15）上设有圆周均布的细小长条槽，细小长条槽位置与进液孔（8）的位置对应。
6.采用权利要求1所述的扩张式底封拖动压裂封隔器进行操作的工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）坐封：液体由中心管（2）内部进入，通过进液孔（8）进入，并经过进液单向阀（7）和进液通道进入到进液封隔装置，进液封隔装置在液压的作用膨胀实现坐封，由于压力进入到进液通道内的液体在进液单向阀（7）的作用下不能返回，故进液封隔装置始终处于坐封、锚定状态；同时尾部的锚定装置在油管内压力作用下使油管与套管不产生位移；至此，封隔器坐封已全部完成；
2）解封：首先将油管压力放空或使油管压力与套管压力平衡后，尾部的锚定装置（6）没有液压的推动下会自动回收；油管上提前，进液封隔装置仍处于坐封、锚定状态；上提油管时，工具的上接头（1）、中心管（2）、锚定装置（6）随油管上提，其他部位由进液封隔装置控制，被锚定在套管内，不随油管移动，因此，中心管（2）与进液单向阀（7）、进液套筒（3）产生位移，中心管上的进液孔（8）处于密封状态，进液套筒（3）上的泄压孔（9）处于开启状态，胶筒内部的液体由泄压孔（9）外泄，液体泄出后，进液封隔装置解除锚定，封隔器解封完成；
3）再坐封：工具上提至预施工层段后，油管内注入液体，此时中心管（2）上的进液孔（8）为密封状态，因此，进液封隔装置并未启动；液体推动锚定装置（6）完成油管锚定，同时，液体通过中心管（2）下部的复位进液孔（10）进入滑动腔，液压迫使进液套筒（3）和进液封隔装置复位，恢复至工具初始状态，中心管（2）上的进液孔（8）开启，进液套筒上的泄压孔（9）关闭，进液封隔装置重新坐封、锚定，完成封隔器再次坐封。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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