CN114320215B - 一种带有伸缩节的液压式内增压封隔器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有伸缩节的液压式内增压封隔器，以解决目前的压裂工具装置，射孔段的上下密封位置不可调节导致施工不便的技术问题。该封隔器包括液压封隔组件和伸缩组件；液压封隔组件包括第二中心管和外筒，用于实现油井压裂段上部的密封；伸缩组件包括缸筒外管和伸缩活塞管；缸筒外管与外筒下端固定；伸缩活塞管的顶端固定有第二活塞，第二活塞位于缸筒外管与伸缩活塞管之间且第二活塞与缸筒外管内腔滑动配合；缸筒外管下端的内侧面设置有导向套，第二活塞随伸缩活塞管滑动到最大距离时可与导向套抵接；缸筒外管的下端设置有多个沿轴向延伸的泄压割缝，泄压割缝位于缸筒外管靠近导向套位置，泄压割缝沿径向贯通缸筒外管。

Description

一种带有伸缩节的液压式内增压封隔器

技术领域

本发明涉及油井拖动压裂装置，具体涉及一种带有伸缩节的液压式内增压封隔器。

背景技术

在油田对老井进行重复拖动压裂施工中，为了满足用一趟管柱对有不同射孔长度的地层套管进行分段压裂，所配备的压裂工具串，上下封卡点之间的长度就必须满足长度可调的施工要求。目前的压裂工具装置并不能实现封卡距可调节的要求，导致压裂施工不便。

发明内容

本发明的目的在于解决目前的压裂工具装置，射孔段的上下密封位置不可调节导致施工不便的技术问题，提出一种带有伸缩节的液压式内增压封隔器。

本发明的技术方案为：

一种带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特殊之处在于：包括液压封隔组件和连接于液压封隔组件下的伸缩组件；

所述液压封隔组件包括第二中心管和外筒，液压封隔组件用于实现油井压裂段上部的密封；

所述伸缩组件包括缸筒外管、设置在缸筒外管内的伸缩活塞管；

所述伸缩组件的缸筒外管与所述外筒下端固定；

所述伸缩活塞管的顶端固定有第二活塞，第二活塞位于缸筒外管与伸缩活塞管之间且第二活塞与缸筒外管内腔侧壁滑动配合；

所述缸筒外管下端的内侧面设置有导向套，所述伸缩活塞管与导向套的内侧壁滑动配合，第二活塞随伸缩活塞管滑动到最大距离时可与导向套抵接；

所述缸筒外管的下端设置有多个沿轴向延伸的泄压割缝，泄压割缝位于缸筒外管靠近导向套位置，所述泄压割缝沿径向贯通缸筒外管；

所述第二中心管与所述伸缩活塞管相通；

所述第二中心管的上端具有用于与液压卡瓦连接的第二上接头；伸缩组件的下端具有用于与底封封隔器的上接头连接的螺纹。

进一步地，所述泄压割缝的宽度小于油气井中压裂用砂或陶粒的颗粒直径。

进一步地，所述第二活塞通过螺纹连接在伸缩活塞管上部外侧。

进一步地，所述液压封隔组件还包括套设在所述第二中心管外侧的第一密封胶套、第一活塞；

所述第一密封胶套沿轴向设置在所述第二上接头与所述外筒之间，所述第一活塞设置在外筒的与第二中心管之间且上端伸出外筒与第一密封胶套抵接。

进一步地，还包括设置在所述液压封隔组件和伸缩组件之间的节流组件；

所述节流组件包括节流套筒、设置在节流套筒的下部内侧且与第二活塞磁性相吸的磁性座、及设置在磁性座内侧的节流嘴，节流嘴具有节流孔，节流孔的径向切面直径小于第二中心管的径向切面直径，且节流孔连通第二中心管和伸缩活塞管；

所述节流套筒沿轴向设置在外筒与缸筒外管之间。

进一步地，所述节流套筒的上段伸入外筒和第二中心管之间，下段伸入缸筒外管和与磁性底座之间，中段向外突出并且与外筒和缸筒外管抵接；

所述节流套筒具有第四流道；所述第四流道设置在节流套筒的上段，且沿节流套筒轴向延伸并向上贯穿节流套筒；所述节流套筒上段端部与第一活塞的下端具有间隙，所述间隙与第四流道相通；

在第二中心管的下部嵌设有节流套，所述节流套侧壁上设置有多个第三流道，第三流道沿径向贯通节流套；在节流套和节流套筒的中段之间设置有第二环槽，且第二环槽与所述第三流道及第四流道相通；

所述第四流道与第二环槽、多个第三流道构成相通的液压通道。

进一步地，所述第三流道为向远离节流嘴方向轴向延伸的节流割缝，所述节流割缝的宽度小于油井中压裂用砂或陶粒的颗粒直径。

进一步地，所述节流嘴采用耐冲蚀材料。

进一步地，所述第一密封胶套的外侧面和内侧面均设置有多个第一环槽。

进一步地，所述第一密封胶套的上端和下端设置有弹簧钢丝。

本发明的有益效果：

本发明通过在带有伸缩节的液压式内增压封隔器上设置伸缩组件，使下井时压裂工具串总长度缩短，有利于工具入井避免卡滞，到达需要的深度后，调节伸缩活塞管的长度使液压式内增压封隔器的密封位置在压裂施工射孔段的上方，与不同类型的底封封隔器配合使用形成封卡距可调、双封单卡压裂工具串，满足对不同射孔长度的油气井进行一趟管柱多层拖动压裂要求。

附图说明

图1为本发明实施例中带有伸缩节的液压式内增压封隔器缩回状态的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中B处的局部放大图；

图4为本发明实施例中带有伸缩节的液压式内增压封隔器伸出状态的结构示意图。

附图标记如下：

21-第二上接头，22-第一密封胶套，221-弹簧钢丝，222-第一环槽，23-第一活塞，24-外筒，25-第二中心管，26-磁性座，27-节流嘴，28-第二活塞，29-伸缩活塞管，210-缸筒外管，2101-泄压割缝，211-导向套，212-液压通道，213-节流套筒，241-外筒上段，242-外筒中段，243-外筒下段，2121-第四流道，2122-第二环槽，2123-第三流道。

具体实施方式

参照图1至图4，带有伸缩节的液压式内增压封隔器包括液压封隔组件、节流组件和伸缩组件。

所述液压封隔组件用于实现油井压裂段上部的套管环空密封，包括第二上接头21、第一密封胶套22、第一活塞23、第二中心管25、外筒24和节流套筒213；第二上接头21的上端加工有油管母扣，第二上接头21的下端连接第二中心管25，第二中心管25的外部由上至下依次套装第一密封胶套22、第一活塞23和外筒24；第一密封胶套22设置在第二上接头21与外筒24之间，第一活塞23的上端伸出外筒24与第一密封胶套22抵接，第一活塞23的下端伸入外筒24与第二中心管25之间；

节流套筒213设置在外筒24与缸筒外管210之间，节流套筒213的上段伸入外筒24和第二中心管25之间，节流套筒213的中段与外筒24相抵接；

节流套筒213具有第四流道2121；该第四流道2121设置在节流套筒213伸入外筒24和第二中心管25之间的上段，且沿节流套筒213轴向延伸并轴向贯穿节流套筒213；节流套筒213上段端部与第一活塞23的下端具有间隙，该间隙与第四流道相通。

在第二中心管25的下部设置有第三流道2123，第三流道2123沿径向贯通第二中心管25且沿第二中心管25的轴向延伸并周向均布；在第二中心管25和节流套筒213之间设置有第二环槽2122，且第二环槽2122与第三流道2123相通。可以理解的是，可以在第二中心管25的下部嵌设有节流套，并在节流套上设置有多个第三流道2123，第三流道2123沿径向贯通节流套，在节流套和节流套筒213之间设置有第二环槽2122；设置节流套可以方便在使用过程中，高压液体作用造成第三流道2123损坏的情况下，方便更换节流套而不必要对整个第二中心管25进行更换维修。

第四流道2121、第二环槽2122和多个第三流道2123构成相通的液压通道212，第二中心管25内的高压液体通过液压通道212向第一活塞23施加推力，驱动第一密封胶套22压缩使第一密封胶套22发生弹性变化向外突出与套管密接实现密封。

第一密封胶套22的两端设有弹簧钢丝221，弹簧钢丝221可以保护第一密封胶套22在压缩状态下两端的变形状况，避免第一密封胶套22两端破裂而失效；第一密封胶套22的外圆柱面和内壁面上设有多个第一环槽222。

节流组件包括磁性座26和节流嘴27，磁性座26连接在节流套筒213的下段内侧，靠近磁性座26内侧面设有节流嘴27，节流嘴27的具有节流孔，节流孔的径向切面的面积小于第二中心管25的径向切面的面积，在节流孔的上下两端形成压差；为了防止节流嘴27被冲蚀损坏，节流嘴27采用耐冲蚀材料制成。

伸缩组件包括缸筒外管210、伸缩活塞管29、第二活塞28和导向套211，缸筒外管210的上端连接在节流套筒213的下段外侧并与节流套筒213的中段相抵接，下端内侧连接导向套211，缸筒外管210内设有伸缩活塞管29，伸缩活塞管29的上端通过螺纹固定连接第二活塞28，第二活塞28与缸筒外管210内腔滑动配合。

缸筒外管210内通过第二活塞28滑动连接有伸缩活塞管29，第二活塞28的外径与缸筒外管210的内径相适配，伸缩活塞管29与缸筒外管210内侧的导向套211密封配合，伸缩活塞管29上下运动时，第二活塞28能够沿缸筒外管210轴向滑动；工作时伸出状态下，伸缩活塞管29的下端伸出缸筒外管210，且伸缩活塞管29的下端加工有油管公扣。

外筒24包括外筒上段241、外筒中段242和外筒下段243，且外筒上段241的内径大于外筒中段242；第一活塞23位于外筒上段241内，且第一活塞23的上端伸出外筒上段241的上端后与密封胶筒222抵接；外筒中段242与第一活塞23之间具有间隙，该间隙与液压通道212相通；外筒下段243的内侧与节流套筒213相接。

缸筒外管210的下端通过导向套211与伸缩活塞管29密封连接，缸筒外管210的侧壁上设有沿轴向延伸且沿径向贯通的多个泄压割缝2101，泄压割缝2101设置在缸筒外管210靠近导向套211的位置，且沿缸筒外管210的周向均布。

本实施例提供的带有伸缩节的液压式内增压封隔器工作过程为：

带有伸缩节的液压式内增压封隔器上部连接油管，下部连接导压喷砂器(或水力喷射器)，导压喷砂器(或水力喷射器)，再连接不同类型的轨道式底封封隔器，形成双封单卡组合工具串；该工具串入井后，由于轨道式底封封隔器扶正体总成中含有摩擦块，工具入井后，伸缩活塞管29被压缩缩回到缸筒外管210内，可使整个工具串长度缩小，有利于入井。

工具串下放到指定位置后，结合地层数据确定射孔段长度，准确保证工具串下封卡点位于射孔段的下部，伸缩组件的伸缩活塞管29伸长后上封点位于射孔段的上部，保证上、下封点完全覆盖射孔段。

工具串下放到指定位置后，上提、下放管柱，使轨道式底封封隔器座封座卡，然后上提管柱确保伸缩活塞管29伸出长度满足要求。地面压裂设备给管柱内供给压裂液，压裂液通过带有伸缩节的液压式内增压封隔器节流口时，形成节流压差，节流口上部压裂液沿着带有伸缩节的液压式内增压封隔器内液压通道212进入到节流套筒213上段端部与第一活塞23的下端之间的间隙，推动活塞上移，压缩第一密封胶套22，密封带有伸缩节的液压式内增压封隔器的第二中心管25和套管之间的环空。到此，形成双封单卡压裂密封段。

Claims (9)

1.一种带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特征在于：包括液压封隔组件和连接于液压封隔组件下的伸缩组件；

所述液压封隔组件包括第二中心管(25)和外筒(24)，液压封隔组件用于实现油井压裂段上部的密封；

所述伸缩组件包括缸筒外管(210)、设置在缸筒外管(210)内的伸缩活塞管(29)；

所述伸缩组件的缸筒外管(210)与所述外筒(24)下端固定；

所述伸缩活塞管(29)的顶端固定有第二活塞(28)，第二活塞(28)与缸筒外管(210)内腔侧壁滑动配合；

所述缸筒外管(210)下端的内侧面设置有导向套(211)，所述伸缩活塞管(29)与导向套(211)的内侧壁滑动配合，第二活塞(28)随伸缩活塞管(29)滑动到最大距离时可与导向套(211)抵接；

所述缸筒外管(210)的下端设置有多个沿轴向延伸的泄压割缝(2101)，泄压割缝(2101)位于缸筒外管(210)靠近导向套(211)位置，所述泄压割缝(2101)沿径向贯通缸筒外管(210)；

所述第二中心管(25)与所述伸缩活塞管(29)相通；

所述第二中心管(25)的上端具有用于与液压卡瓦连接的第二上接头(21)；伸缩组件的下端具有用于与底封封隔器的上接头连接的螺纹；

还包括设置在所述液压封隔组件和伸缩组件之间的节流组件；

所述节流组件包括节流套筒(213)、设置在节流套筒(213)的下部内侧且与第二活塞(28)磁性相吸的磁性座(26)、及设置在磁性座(26)内侧的节流嘴(27)，节流嘴(27)具有节流孔，节流孔的径向切面直径小于第二中心管(25)的径向切面直径，且节流孔连通第二中心管(25)和伸缩活塞管(29)；

所述节流套筒(213)沿轴向设置在外筒(24)与缸筒外管(210)之间。

2.根据权利要求1所述的带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特征在于：所述泄压割缝(2101)的宽度小于油气井中压裂用砂或陶粒的颗粒直径。

3.根据权利要求2所述的带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特征在于：所述第二活塞(28)通过螺纹连接在伸缩活塞管(29)上部外侧。

4.根据权利要求3所述的带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特征在于：所述液压封隔组件还包括套设在所述第二中心管(25)外侧的第一密封胶套(22)、第一活塞(23)；

所述第一密封胶套(22)沿轴向设置在所述第二上接头(21)与所述外筒(24)之间，所述第一活塞(23)设置在外筒(24)与第二中心管(25)之间且上端伸出外筒(24)与第一密封胶套(22)抵接。

5.根据权利要求4所述的带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特征在于：

所述节流套筒(213)的上段伸入外筒(24)和第二中心管(25)之间，下段伸入缸筒外管(210)与磁性座(26)之间，中段向外突出并且与外筒(24)和缸筒外管(210)抵接；

所述节流套筒(213)具有第四流道(2121)；所述第四流道(2121)设置在节流套筒(213)的上段，且沿节流套筒(213)轴向延伸并向上贯穿节流套筒(213)；所述节流套筒(213)上段端部与第一活塞(23)的下端具有间隙，所述间隙与第四流道(2121)相通；

在第二中心管(25)的下部嵌设有节流套，所述节流套侧壁上设置有多个第三流道(2123)，第三流道(2123)沿径向贯通节流套；在节流套和节流套筒(213)的中段之间设置有第二环槽(2122)，且第二环槽(2122)与所述第三流道(2123)及第四流道(2121)相通。

6.根据权利要求5所述的带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特征在于：所述第三流道(2123)为向远离节流嘴(27)方向轴向延伸的节流割缝，所述节流割缝的宽度小于油井中压裂用砂或陶粒的颗粒直径。

7.根据权利要求6所述的带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特征在于：所述节流嘴(27)采用耐冲蚀材料。

8.根据权利要求7所述的带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特征在于：所述第一密封胶套(22)的外侧面和内侧面均设置有多个第一环槽(222)。

9.根据权利要求8所述的带有伸缩节的液压式内增压封隔器，其特征在于：所述第一密封胶套(22)的上端和下端设置有弹簧钢丝(221)。