CN202531096U - 水平井压裂用悬挂封隔器 - Google Patents

水平井压裂用悬挂封隔器 Download PDF

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韩永亮
詹鸿运
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Abstract

本实用新型涉及一种水平井压裂用悬挂封隔器,由液压丢手总成、反扣丢手总成、锚定总成、封隔油套环空的密封元件、倒齿马牙锁紧机构等部件组成。作业时,本悬挂封隔器下端悬挂压裂管柱,用钻杆连接悬挂封隔器将整个压裂管柱下到设计深度,当整个管柱下到设计深度后,管柱内憋压,实现悬挂封隔器座挂,双向卡瓦的设计保证悬挂封隔器在进行压裂施工时锚定牢固,耐高压的密封元件实现悬挂封隔器在压裂施工时密封可靠,液压丢手与倒扣丢手两种丢手方式,确保丢手顺利丢开,实现压裂管柱的顺利回接。

Description

水平井压裂用悬挂封隔器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及ー种水平井压裂用悬挂封隔器,主要用于油气田开发过程中的水平井压裂改造施工作业,属于油气井开发用的井筒作业工具。
背景技术
[0002]目前悬挂封隔器主要是用在直井固井或完井上,没有针对水平井压裂设计的悬挂封隔器,而现有的悬挂封隔器悬挂压裂管柱进行水平井压裂存 在以下不足:ー是现有悬挂封隔器卡瓦的锚定方式为单向卡瓦,只能承受管柱向下的拉力,而压裂施工时会对管柱产生一个上顶力,单向卡瓦的悬挂封隔器不能满足施工要求;ニ是现有的悬挂封隔器密封机构主要起到隔离作用,而压裂施工时密封机构将要承受高压,现有的悬挂封隔器密封机构不能满足高压作业要求;三是现有的悬挂封隔器,普遍只采用液压或机械ー种丢手方式,难以保证悬挂封隔器成功丢手。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供ー种水平井压裂用悬挂封隔器,克服现有悬挂封隔器在实施水平井压裂作业中的上述不足,通过新的结构设计,即采用双向卡瓦设计,实现悬挂压裂管柱,又可防止压裂施工时的上顶力,可以实现压裂施工时管柱的座挂要求;独特的密封机构设计可以保证压裂施工时密封机构的高压密封,为保证悬挂封隔器丢手顺利丢开,设计了液压和机械两种丢手方式,满足悬挂封隔器在锚定、密封机构承压及丢手方式多祥化的要求。
[0004] 本实用新型采用如下的技术方案,即ー种水平井压裂用悬挂封隔器,由上接头、内保护套、外套筒、反扣分瓣爪、丢手活塞、反扣体、连接套筒、中心管、丢手剪钉、上锥体、卡瓦套、双向锚定卡瓦、卡瓦弹簧、下锥体、上挡环、密封件、隔环、活塞连接体、下挡环、主活塞、剪钉、副活塞、外筒、倒齿马牙型锁环和下接头构成,其特征在于上接头下段的外壁上套装有外套筒,内保护套头部有台阶,上接头的下段的内壁与内保护套的头部外壁丝扣连接,内保护套头部以下外壁与上接头内壁的间隙装有反扣分瓣爪,反扣分瓣爪丝扣连接在上接头下端的内壁上,外套筒中段至下段的内壁扩径,外套筒扩径部分的内壁上部与连接套筒外壁丝扣连接,连接套筒的内壁上半部扩径,反扣体的外壁与连接套筒上半部扩径的内壁丝扣连接,紧贴内保护套的外壁中、下部装有丢手活塞,丢手活塞的上端探入内保护套外壁与反扣分瓣爪内壁的间隙中,丢手活塞底端有外凸的台阶面,丢手活塞底端内侧面与内保护套外侧面密封接触,丢手剪钉将丢手活塞固定在内保护套外壁的底端,丢手活塞的底端外侧面与中心管的内侧面密封接触,中心管顶部置于反扣体的底部,中心管置于外套筒内,中心管与连接套筒下半部的内壁丝扣连接,外套筒底部丝扣连接上锥体尾部外壁,上锥体内壁紧贴中心管外壁,上锥体下部设有双向锚定卡瓦,双向锚定卡瓦跟部内壁贴紧在中心管外壁上,卡瓦套套装在双向锚定卡瓦上锥体跟部和下锥体的跟部,下锥体内壁紧贴中心管外壁,双向锚定卡瓦由卡瓦弹簧和卡瓦套锁定,下锥体向下延长的尾段外壁与下部上挡环的内壁丝扣连接,下锥体尾部内壁扩径,在上挡环以下的中心管外套装活塞连接体,活塞连接体顶部伸入到中心管外壁与下锥体尾部内壁的间隙中,上挡环下部的活塞连接体外壁上套装有橡胶密封件,相邻的橡胶密封件之间装有隔环,底端橡胶密封件的下端装有下挡环,下挡环丝扣连接于活塞连接体下段的外壁上,主活塞内侧壁丝扣连接在活塞连接体尾部的外侧,主活塞有一台阶,主活塞的台阶面与活塞连接体的下端面相抵,主活塞的上端面与下挡环的底面相抵,主活塞的底部外侧装有副活塞,主活塞下部的中心管外壁上设有向外的凸台,中心管凸台处装有剪钉,剪钉将主活塞、副活塞固定在中心管的外壁上,中心管凸台以下的外壁上丝扣套装下接头,中心管尾部探出下接头以外,主活塞的外侧壁与外筒顶部的内壁丝扣连接,外筒向下延伸遮盖了主活塞和副活塞,外筒的末端装有倒齿马牙型锁环,倒齿马牙型锁环卡在下接头的外壁上,外筒以下被下接头覆盖的中心管壁上开有进液孔,中心管尾部末端开有连接丝扣。
[0005] 本实用新型的反扣分瓣爪头部与上接头下部贴合处由密封胶圈密封。
[0006] 本实用新型的主活塞台阶内壁与中心管外壁密封接触,主活塞下部外壁与外筒内壁密封接触。
[0007] 本实用新型的副活塞的内壁与下接头的外壁密封接触,副活塞的外壁与外筒的内壁密封接触。
[0008] 本实用新型在与水平井分段压裂管柱配合应用时,在封隔器下端悬挂压裂管柱,用钻杆将整个管柱下到设计深度后,管柱内憋压实现封隔器的座挂,封隔器座挂成功后,进行丢手作业,丢开封隔器丢手,起出送入管柱,然后下入回接管柱进行压裂施工,此时封隔器即起到悬挂压裂管柱的作用又可实现密封压裂施工层的作用。
[0009] 本实用新型的工作原理。作业时,将本实用新型的悬挂封隔器下端悬挂压裂管柱,用钻杆连接悬挂封隔器将整个压裂管柱下到设计深度,通过管柱憋压,压カ通过中心管上的进液孔A进入活塞腔内,推动主活塞上行剪断剪钉,主活塞剪断剪钉后继续向上运动推动下挡环压缩密封件使其扩张,实现密封机构的密封,主活塞上行压缩密封件的同时也带动活塞连接体向上运动,推动下锥体向上运动,挤压双向锚定卡瓦,使双向锚定卡瓦撑开,实现悬挂封隔器座挂;座挂成功后,进行悬挂封隔器丢手作业,当采用液压丢手方式时,管柱内憋压,丢手活塞上行剪断丢手剪钉,此时丢手活塞让出反扣分瓣爪回缩空间,提出上接头、内保护套、反扣分瓣爪、丢手活塞丢手部分;当需要采用机械丢手方式吋,即可采用反转反扣分瓣爪,旋转倒扣方式将丢手丢开,从而实现液压与机械两种丢手方式。
[0010] 锚定机构主要由双向锚定卡瓦、上锥体、下锥体、卡瓦弹簧及卡瓦套组成,卡瓦弹簧起到固定双向锚定卡瓦的作用,使其紧贴中心管,防止悬挂封隔器在下入过程中误座,下锥体为活动锥体,通过活塞连接体使下锥体运动,下锥体运动推动双向锚定卡瓦使其撑开,实现悬挂封隔器锚定。
[0011] 密封机构主要由密封件,上挡环、隔环及上、下挡环组成,密封件上、下两端依靠上挡环和下挡环固定,每个密封件之间依靠隔环分隔,主活塞推动挡环挤压密封件使其扩张实现封隔机构的密封。
[0012] 采用倒齿马牙型锁环实现锚定机构及密封机构的锁紧,当管柱内打压,压カ经中心管的进液孔A进入活塞的内腔中,推动主活塞使其剪断剪钉,主活塞剪断剪钉后继续上行,主活塞上行的同时带动外筒上行,外筒的运动将带动倒齿马牙型锁环向上运动使其锁紧在下接头上,实现锚定机构及密封机构的锁紧。
[0013] 本实用新型的结构独特,安全可靠,双向卡瓦设计可以保证悬挂封隔器悬挂压裂管柱进行压裂施工时整个管柱不会上下移动;耐高压的密封机构可以保证悬挂封隔器在进行压裂施工时依然有很好的密封效果;液压与机械两种丢手方式可以保证悬挂封隔器丢手顺利丢开。本水平井压裂用悬挂封隔器适用于水平井分段压裂施工的需要。
附图说明
[0014] 图I是本实用新型的结构示意图。
[0015] 图I中,上接头I、内保护套2、外套筒3、密封胶圈4、反扣分瓣爪5、丢手活塞6、反扣体7、连接套筒8、中心管9、丢手剪钉10、上锥体11、卡瓦套12、双向锚定卡瓦13、卡瓦弹簧14、下锥体15、上挡环16、橡胶密封件17、隔环18、活塞连接体19、下挡环20、主活塞21、剪钉22、附活塞23、外筒24、下接头25、倒齿马牙型锁环26、进液孔A。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图,对本实用新型的结构予以进一步说明,如图I所示,本实用新型的水平井压裂用悬挂封隔器,由上接头I、内保护套2、外套筒3、反扣分瓣爪5、丢手活塞6、反扣体7、连接套筒8、中心管9、丢手剪钉10、上锥体11、卡瓦套12、双向锚定卡瓦13、卡瓦弹簧14、下锥体15、上挡环16、橡胶密封件17、隔环18、活塞连接体19、下挡环20、主活塞21、剪钉22、副活塞23、外筒24、倒齿马牙型锁环26和下接头25构成,其特征在于上接头I下段的外壁上套装有外套筒3,内保护套2头部有台阶,上接头I的下段的内壁与内保护套2的头部外壁丝扣连接,内保护套2头部以下外壁与上接头I内壁的间隙装有反扣分瓣爪5,反扣分瓣爪5丝扣连接在上接头I下端的内壁上,外套筒3中段至下段的内壁扩径,外套筒3扩径部分的内壁上部与连接套筒8外壁丝扣连接,连接套筒8的内壁上半部扩径,反扣体7的外壁与连接套筒8上半部扩径的内壁丝扣连接,紧贴内保护套2的外壁的中、下部装有丢手活塞6,丢手活塞6的上端探入内保护套2外壁与反扣分瓣爪5内壁的间隙中,丢手活塞6底端有外凸的台阶面,丢手活塞6底端内侧面与内保护套2外侧面密封接触,丢手剪钉10将丢手活塞6固定在内保护套2外壁的底端,丢手活塞6的底端外侧面与中心管9的内侧面密封接触,中心管9顶部置于反扣体7的底部,中心管9置于外套筒3内,中心管9与连接套筒8下半部的内壁丝扣连接,外套筒3底部丝扣连接上锥体11尾部外壁,上锥体11内壁紧贴中心管外壁,上锥体11下部设有双向锚定卡瓦13,双向锚定卡瓦13跟部内壁贴紧在中心管9的外壁上,卡瓦套12套装在双向锚定卡瓦13的上锥体跟部和下锥体的跟部,下锥体15内壁紧贴中心管外壁,双向锚定卡瓦13由卡瓦弹簧14和卡瓦套12锁定,下锥体15向下延长的尾段外壁与下部上挡环16的内壁丝扣连接,下锥体15尾部内壁扩径,在上挡环16以下的中心管9外套装活塞连接体19,活塞连接体19顶部伸入到中心管9外壁与下锥体15尾部内壁的间隙中,上挡环16下部的活塞连接体19外壁上套装有橡胶密封件17,相邻的橡胶密封件17之间装有隔环18,底端橡胶密封件17的下端装有下挡环20,下挡环20丝扣连接于活塞连接体19下段的外壁上,主活塞21内侧壁丝扣连接在活塞连接体19尾部的外侧,主活塞21有一台阶,主活塞21的台阶面与活塞连接体19的下端面相抵,主活塞21的上端面与下挡环20的底面相抵,主活塞21的底部外侧装有副活塞23,主活塞21下部的中心管9外壁上设有向外的凸台,中心管9凸台处装有剪钉22,剪钉22将主活塞21、副活塞23固定在中心管9的外壁上,中心管9凸台以下的外壁上丝扣套装下接头25,中心管9尾部探出下接头25以外,主活塞21的外侧壁与外筒24顶部的内壁丝扣连接,外筒24向下延伸遮盖了主活塞和副活塞,外筒24的末端装有倒齿马牙型锁环26,倒齿马牙型锁环26卡在下接头25的外壁上,外筒24以下被下接头25覆盖的中心管9壁上开有进液孔A,中心管尾部末端开有连接丝扣。
[0017] 本实用新型上述的反扣分瓣爪头部与上接头下部贴合处由密封胶圈4将密封。
[0018] 本实用新型上述的主活塞21台阶内壁与中心管9外壁密封接触,主活塞21下部外壁与外筒24内壁密封接触。
[0019] 本实用新型所述的副活塞23的内壁与下接头25的外壁密封接触,副活塞23的外壁与外筒24的内壁密封接触。 [0020] 本实用新型的密封机构由三段橡胶密封件和两个隔环构成。

Claims (5)

1. ー种水平井压裂用悬挂封隔器,由上接头(I)、内保护套(2)、外套筒(3)、反扣分瓣爪(5)、丢手活塞(6)、反扣体(7)、连接套筒(8)、中心管(9)、丢手剪钉(10)、上锥体(11)、卡瓦套(12)、双向锚定卡瓦(13)、卡瓦弹簧(14)、下锥体(15)、上挡环(16)、橡胶密封件(17)、隔环(18)、活塞连接体(19)、下挡环(20)、主活塞(21)、剪钉(22)、副活塞(23)、外筒(24)、倒齿马牙型锁环(26)和下接头(25)构成,其特征在于上接头(I)下段的外壁上套装有外套筒(3),内保护套(2)头部有台阶,上接头(I)的下段的内壁与内保护套(2)的头部外壁丝扣连接,内保护套(2)头部以下外壁与上接头(I)内壁的间隙装有反扣分瓣爪(5),反扣分瓣爪(5)丝扣连接在上接头(I)下端的内壁上,外套筒(3)中段至下段的内壁扩径,外套筒(3)扩径部分的内壁上部与连接套筒(8)外壁丝扣连接,连接套筒(8)的内壁上半部扩径,反扣体(7)的外壁与连接套筒(8)上半部扩径的内壁丝扣连接,紧贴内保护套(2)的外壁的中、下部装有丢手活塞出),丢手活塞出)的上端探入内保护套(2)外壁与反扣分瓣爪(5)内壁的间隙中,丢手活塞(6)底端有外凸的台阶面,丢手活塞(6)底端内侧面与内保护套(2)外侧面密封接触,丢手剪钉(10)将丢手活塞(6)固定在内保护套(2)外壁的底端,丢手活塞出)的底端外侧面与中心管(9)的内侧面密封接触,中心管(9)顶部置于反扣体(7)的底部,中心管(9)置于外套筒(3)内,中心管(9)与连接套筒(8)下半部的内壁丝扣连接,外套筒(3)底部丝扣连接上锥体(11)尾部外壁,上锥体(11)内壁紧贴中心管外壁,上锥体(11)下部设有双向锚定卡瓦(13),双向锚定卡瓦(13)跟部内壁贴紧在中心管(9)的外壁上,卡瓦套(12)套装在双向锚定卡瓦(13)的上锥体(11)跟部和下锥体(15)的跟部,下锥体(15)内壁紧贴中心管(9)外壁,双向锚定卡瓦(13)由卡瓦弹簧(14)和卡瓦套(12)锁定,下锥体(15)向下延长的尾段外壁与下部上挡环(16)的内壁丝扣连接,下锥体(15)尾部内壁扩径,在上挡环(16)以下的中心管(9)外套装活塞连接体(19),活塞连接体(19)顶部伸入到中心管(9)外壁与下锥体(15)尾部内壁的间隙中,上挡环(16)下部的活塞连接体(19)外壁上套装有橡胶密封件(17),相邻的橡胶密封件(17)之间装有隔环(18),底端橡胶密封件(17)的下端装有下挡环(20),下挡环(20)丝扣连接于活塞连接体(19)下段的外壁上,主活塞(21)内侧壁丝扣连接在活塞连接体(19)尾部的外侧,主活塞(21)有一台阶,主活塞(21)的台阶面与活塞连接体(19)的下端面相抵,主活塞(21)的上端面与下挡环(20)的底面相抵,主活塞(21)的底部外侧装有副活塞(23),主活塞(21)下部的中心管(9)外壁上设有向外的凸台,中心管(9)凸台处装有剪钉(22),剪钉(22)将主活塞(21)、副活塞(23)固定在中心管(9)的外壁上,中心管(9)凸台以下的外壁上丝扣套装下接头(25),中心管(9)尾部探出下接头(25)以外,主活塞(21)的外侧壁与外筒(24)顶部的内壁丝扣连接,外筒(24)向下延伸遮盖了主活塞和副活塞,外筒(24)的末端装有倒齿马牙型锁环(26),倒齿马牙型锁环(26)卡在下接头(25)的外壁上,外筒(24)以下被下接头(25)覆盖的中心管(9)壁上开有进液孔A,中心管尾部末端开有连接丝扣。
2.如权利要求I所述的水平井压裂用悬挂封隔器,其特征在于所述的反扣分瓣爪(5)头部与上接头(I)下部贴合处由密封胶圈(4)密封。
3.如权利要求I所述的水平井压裂用悬挂封隔器,其特征在于所述主活塞(21)台阶内壁与中心管(9)外壁密封接触,主活塞(21)下部外壁与外筒(24)内壁密封接触。
4 如权利要求I所述的水平井压裂用悬挂封隔器,其特征在于所述的副活塞(23)的内壁与下接头(25)的外壁密封接触,副活塞(23)的外壁与外筒(24)的内壁密封接触。
5.如权利要求I所述的水平井压裂用悬挂封隔器,其特征在于所述的橡胶密封件(17)为三段,隔环(18)为两个。
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