CN113882831A - 一种新型封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型封隔器，新型封隔器安装在套管内，新型封隔器包括上中心管，上中心管的外侧由上至下依次套装有上胶筒驱动环和上胶筒，上中心管的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下中心管，下中心管的外侧由上至下依次套装有下胶筒驱动环和下胶筒，下中心管的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下接头，且下接头的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下堵头。该种新型封隔器，通过采用二组或二组以上的独立工作胶筒，每组胶筒不再共用一个动力源部分，而是独立配套专用的动力组件，形成二组性能有针对性，性能存在差异的动力配合下的胶筒坐封组，可以实现深井，较高压力下的坐封要求。

Description

一种新型封隔器

技术领域

本发明涉及用于油气井用井下压裂工具，具体为一种新型封隔器。

背景技术

封隔器是一种使用较为广泛的井下工具，其中用于压裂酸化的封隔器常用的有K344式封隔器、Y211封隔器，这二种封隔器，随着使用的目的与工艺要求的变化，其缺点越来越显得明显，很难适应更加复杂的施工工艺。K344需要节流才能坐封，在施工过程中也需要保持节流，存在能量浪费。因其停泵后会解封，所以不能同时用于，对井口、套管、工具串的更加仔细的合格验证；Y211工具坐封后可以对井口、套管、工具串进行仔细的合格达标验证，但其需通过机械动作实施解封，在地层吐砂较为严重的井况，对机械部分的干扰较明显，极易造成砂卡，安全风险较大。

现有封隔器常采用一动力腔结合一只胶筒或三只胶筒组合的胶筒组，这种单个动力组件对应单个坐封胶筒组件，一旦出现胶筒局部疲劳或损伤，胶筒组会整体损伤，立刻失效，尤其是在施工过程中，安全隐患较大，使用寿命较短，且极不适应越来越多的深井压裂中的更高的耐压要求。因此我们对此做出改进，提出一种新型封隔器。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种新型封隔器，所述新型封隔器安装在套管内，所述新型封隔器包括上中心管，所述上中心管的外侧由上至下依次套装有上胶筒驱动环和上胶筒，所述上中心管的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下中心管，所述下中心管的外侧由上至下依次套装有下胶筒驱动环和下胶筒，所述下中心管的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下接头，且所述下接头的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下堵头，所述上中心管和下中心管均为上半段粗下半段细的台阶管，且所述上中心管和下中心管的下半段顶端均开设有多组进液孔，所述上胶筒驱动环和下胶筒驱动环的内部均设置有进液腔室，且所述进液腔室分别与多组进液孔相互接通。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上中心管和下中心管的内部均设置有动力腔，且所述上中心管动力腔的容积大于下中心管动力腔的容积。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上胶筒驱动环的上下两端内壁分别与上中心管的上半段和下半段的外壁相互贴合，所述下胶筒驱动环的上下两端内壁分别与下中心管的上半段和下半段的外壁相互贴合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上中心管和下中心管的上半段的底端外侧均设置有行程限位槽，所述上胶筒驱动环和下胶筒驱动环的顶端外壁均安装有行程限位销，且所述行程限位销的一端均分别与行程限位槽相互滑动卡合。

作为本发明的一种优选技术方案，所述上中心管的顶端设有上接头，所述上接头的顶端设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有喷砂器，且所述喷砂器的顶端通过螺纹连接有油管。

本发明的有益效果是：

1、本发明的新型封隔器，采用双动力腔、双独立胶筒组，当上胶筒能承受常规的30-35Mpa的油、套管间的环空压力时，两组实行串联组装，实行梯级分担，能实现70Mpa的净压差，能满足于深井的越来越高的承压要求；通过采用二组或二组以上的独立工作胶筒，每组胶筒不再共用一个动力源部分，而是独立配套专用的动力组件，形成二组性能有针对性，性能存在差异的动力配合下的胶筒坐封组，可以实现深井，较高压力下的坐封要求；

2、本发明的新型封隔器，开始通过油管起压，在一定的内外压差下实现了坐封，坐封后，因油管与套管内都存在的压力，保持着胶筒在油、套管的环形空间具有一定的上下压差，实现辅助坐封，使用效果好，并节约能源，缓解工具内部结构上的使用强度，大大延长工具的使用寿命。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明一种新型封隔器的剖视结构示意图；

图2是本发明一种新型封隔器的图1中A结构放大示意图；

图3是本发明一种新型封隔器的上中心管与上胶筒驱动环安装示意图。

图中：1、套管；2、上中心管；3、下中心管；4、上接头；5、下接头；6、油管；7、上胶筒驱动环；8、下胶筒驱动环；9、上胶筒；10、下胶筒；11、喷砂器；12、下堵头；13、行程限位销；14、进液孔；15、进液腔室。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-3所示，本发明一种新型封隔器，所述新型封隔器安装在套管1内，所述新型封隔器包括上中心管2，所述上中心管2的外侧由上至下依次套装有上胶筒驱动环7和上胶筒9，所述上中心管2的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下中心管3，所述下中心管3的外侧由上至下依次套装有下胶筒驱动环8和下胶筒10，所述下中心管3的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下接头5，且所述下接头5的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下堵头12，所述上中心管2和下中心管3均为上半段粗下半段细的台阶管，且所述上中心管2和下中心管3的下半段顶端均开设有多组进液孔14，所述上胶筒驱动环7和下胶筒驱动环8的内部均设置有进液腔室15，且所述进液腔室15分别与多组进液孔14相互接通。

其中，上中心管2和下中心管3的内部均设置有动力腔，且所述上中心管2动力腔的容积大于下中心管3动力腔的容积，通过上下两个动力腔容积的不同，来实现上胶筒9先坐封，下胶筒10后坐封，上动力腔容积相对大，下级动力腔容积相对小，当泵车提排量，在油管6内相同压力情况下，上动力腔提供更大动力，使上胶筒组首先坐封。因一组胶筒组的耐压差值约为30-35Mpa左右，上一级胶筒会产生渗漏，如果上胶筒9上部压力值为60Mpa，上胶筒9下部存在25-30Mpa的支撑力，才能达到平衡，否则会持续不断地向下渗漏。因设有二级独立的坐封机构，因其也能承受30-35Mpa左右的上下压差，所以，在二级坐封胶筒的上部能存在30-35Mpa的带压水体，而这部分带水体，又为上一级胶筒组提供了30-35Mpa左右的压力支持，使得上一级胶筒能支撑住60-70Mpa的带压水体，使高压水体在二层坐封的胶筒组的阻拦下，不再向下渗漏，而达到完全坐封，同时保护了胶筒，免受渗漏造的冲刷形成的伤害，大大延长了使用寿命，提高了使用效率。

其中，上胶筒驱动环7的上下两端内壁分别与上中心管2的上半段和下半段的外壁相互贴合，所述下胶筒驱动环8的上下两端内壁分别与下中心管3的上半段和下半段的外壁相互贴合。

其中，上中心管2和下中心管3的上半段的底端外侧均设置有行程限位槽，所述上胶筒驱动环7和下胶筒驱动环8的顶端外壁均安装有行程限位销13，且所述行程限位销13的一端均分别与行程限位槽相互滑动卡合。

其中，上中心管2的顶端设有上接头4，所述上接头4的顶端设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有喷砂器11，且所述喷砂器11的顶端通过螺纹连接有油管6。

实施例2

本发明的新型封隔器在使用时，需保证油管6、套管1环形空间的压裂液流动方向与上胶筒驱动环7和下胶筒驱动环8的运动方向相同，通过使用套管1中压裂液中的动能，实现辅助坐封，并能达到不需要额外的机械组件提供动力，对已密封的胶筒组提供一个同方向的力，能进一步增加有效坐封力，使胶筒坐封更严实，(若胶筒驱动环运动方向与压裂流动方向相反，则会大大减弱胶筒坐封性能)，加大了密封性能，严密防渗漏；

双动力腔实行串联独立安装，要求上胶筒驱动环7与下胶筒驱动环8的运动方向相同，若二组动力腔运动方向相反，只有一组动力腔作用明显，另一组失去存在的意义，达不到耐更高压，也达不到将二工作组的梯级压力进行分担，将不能承受深井的更高压力，如果少一组胶筒的作用，整体胶筒组的使用寿命则会变短，同时效率会大大折扣。

现有技术中的通用液压式封隔器，在加压与泄压过程中，能实现坐封与解封的两个步骤；而本发明能满足正常的坐封、解封过程，在期中还能实现增加一个停泵验封的环节，具体如下：

1、实现坐封：当泵车通过油管6供水加压时，两个胶筒驱动环提供驱动力，使各自对应的胶筒组实现坐封，本胶筒组的内外通过喷砂器11的喷射孔内外相通，需提供一定的内外压差才能实现快速坐封，坐封后，胶筒组在油、套管1的环形空间的上、下部就一直存在压差，这个压差能使胶筒受到一个压力，严格地密封着油与套管1的环形空间；

2、停泵验封(可以检验全管线密封状态)：在只要油管6中不泄压、不放喷，即使停泵，胶筒组在油与套管1的环形空间的上下压差就不会消失，当井中压力高于一个具体的值，根据胶筒性能设定的坐封一般压力值，胶筒始终呈现坐封状态，此时，可以静态检查压裂机组、管汇、井口、套管及工具串是否有渗漏，确定是否存在安全隐患；

3、实现解封：当泵车不再向油管6内注液，提供动力，同时，泵车也不再经套管1向地层内注液时，油与套管1的环形空间作用于胶筒的向下的力会消失，胶筒会在自身的弹性变形后蓄积的势能作用下，有回弹复位趋势，当井中压力逐步扩散到地层中，或油管6、套管1进行放喷，使井压力小于胶筒坐封的基本力值，胶筒会在自身的弹性变形后蓄积的势能作用下，达到解封状态。

最后应说明的是：在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种新型封隔器，所述新型封隔器安装在套管(1)内，其特征在于，所述新型封隔器包括上中心管(2)，所述上中心管(2)的外侧由上至下依次套装有上胶筒驱动环(7)和上胶筒(9)，所述上中心管(2)的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下中心管(3)，所述下中心管(3)的外侧由上至下依次套装有下胶筒驱动环(8)和下胶筒(10)，所述下中心管(3)的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下接头(5)，且所述下接头(5)的底端外侧设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有下堵头(12)，所述上中心管(2)和下中心管(3)均为上半段粗下半段细的台阶管，且所述上中心管(2)和下中心管(3)的下半段顶端均开设有多组进液孔(14)，所述上胶筒驱动环(7)和下胶筒驱动环(8)的内部均设置有进液腔室(15)，且所述进液腔室(15)分别与多组进液孔(14)相互接通。

2.根据权利要求1所述的一种新型封隔器，其特征在于，所述上中心管(2)和下中心管(3)的内部均设置有动力腔，且所述上中心管(2)动力腔的容积大于下中心管(3)动力腔的容积。

3.根据权利要求1所述的一种新型封隔器，其特征在于，所述上胶筒驱动环(7)的上下两端内壁分别与上中心管(2)的上半段和下半段的外壁相互贴合，所述下胶筒驱动环(8)的上下两端内壁分别与下中心管(3)的上半段和下半段的外壁相互贴合。

4.根据权利要求1所述的一种新型封隔器，其特征在于，所述上中心管(2)和下中心管(3)的上半段的底端外侧均设置有行程限位槽，所述上胶筒驱动环(7)和下胶筒驱动环(8)的顶端外壁均安装有行程限位销(13)，且所述行程限位销(13)的一端均分别与行程限位槽相互滑动卡合。

5.根据权利要求1所述的一种新型封隔器，其特征在于，所述上中心管(2)的顶端设有上接头(4)，所述上接头(4)的顶端设有连接螺纹，并通过连接螺纹连接有喷砂器(11)，且所述喷砂器(11)的顶端通过螺纹连接有油管(6)。

Images