CN204327035U - 一种压裂用耐高压封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压裂用耐高压封隔器，其包括本体、环绕在本体的上端的外壁上的胶筒、环绕在本体上并对称式位于胶筒两端的防突环组，各防突环组包括第一防突环和与第一防突环配合式接触的第二防突环，其中，在第二防突环和胶筒之间设有保护套，保护套包括与第二防突环的斜面相配合的倾斜的第一部分，以及与第一部分一体化连接并包围胶筒的端部的筒形的第二部分。通过设置保护套避免了在封隔器坐封过程中涨开的第二防突环的狭缝两端对胶筒造成破坏。

Description

一种压裂用耐高压封隔器

技术领域

本实用新型属于石油井下工具技术领域，具体涉及一种压裂用耐高压封隔器。

背景技术

水平井封隔器完井分段压裂技术是近年来油气井工程技术领域发展迅猛的一项新型的完井技术，是低压、低渗透等非常规油气资源开采的主要增产措施之一。该技术可有针对性地对产层进行分段压裂，扩大油气产层的泄油面积，提高油气采收率。而封隔器完井分段压裂工具作为实现水平井裸眼段增产改造技术的核心载体，其性能和质量的优劣直接影响到压裂施工后的增产成效。

在封隔器完井分段压裂技术中经常应用三种封隔器，分别是压缩式封隔器、遇油/水自膨胀封隔器、扩张式封隔器。而在实际应用中，压缩式封隔器应用数量最多，并且应用比例呈逐年上升趋势。压缩式封隔器利用管柱内液压通过液缸转化为轴向载荷压缩胶筒组件，使之径向膨胀，挤压井壁，封隔井壁与封隔器间环空，形成封闭层段。

但是压缩式封隔器在应用于压裂作业时，尤其是封隔器应用于封高压压裂作业时，在涨开的防突环挤压胶筒过程中，防突环断裂处胶筒容易发生破裂，造成封隔器无法长时间有效封压。

实用新型内容

针对上述的问题，本实用新型旨在提供一种压裂用耐高压封隔器。封隔器能在封压过程中，防止防突环断裂处的胶筒破裂，保证长期有效封压。尤其是保证封高压时的隔器的稳定性和安全性。

根据本实用新型的压裂用耐高压封隔器，其包括：

本体，

环绕在本体的上端的外壁上的胶筒，

环绕在本体上并对称式位于胶筒两端的防突环组，各防突环组包括第一防突环和与第一防突环配合式接触的第二防突环，

其中，在第二防突环和胶筒之间设有保护套，保护套包括与第二防突环的斜面相配合的倾斜的第一部分，以及与第一部分一体化连接并包围胶筒的端部的筒形的第二部分。

由于在第一防突环和第二防突环上均设置有将其周向断开的狭缝。在封压过程中，尤其是封高压过程中，涨开的第二防突环的狭缝两端挤压胶筒，容易使胶筒破裂。通过设置保护套，从而隔离了第二防突环与胶筒，在封隔器坐封过程中，保护套避免了涨开的第二防突环的狭缝两端对胶筒造成破坏，从而保护了胶筒。并且保护套的结构简单，容易制造。

在一个实施例中，在保护套内设有第三防突环，第三防突环的斜面与第一部分相接合，第三防突环的端面与胶筒的端面相接合。通过这种设置，使第三防突环保护了胶筒的端部，并起到了支撑保护套的作用。

在一个实施例中，还包括与本体固定连接的下接头、环绕式设置在下接头外壁上的液缸、与液缸的上端固定连接的锁紧套，以及设置在锁紧套上游的隔离套，其中，锁紧套环绕在本体的下端的外壁上，隔离套环绕在本体的外壁上。在封隔过程中，高压液体推动液缸向上运动，从而推动锁紧套向上运动，再通过隔离套传递向上的运动，并最终能使胶筒膨胀坐封。

在一个实施例中，封隔器还包括设置在本体外壁上的锁紧机构，其具有：

环绕在本体的外壁上并与处于下端的第一防突环接触的锥套，其包含锥套本体和从锥套本体轴向延伸出来的锥爪，锥爪的自由端的外壁构造有直径由固定端向自由端方向逐渐减小的第一锥面，

环绕在本体的外壁上并接触式设置在锥套下端的卡瓦，其外壁上设置有卡瓦齿，和

与本体固定连接的外筒，其上端环绕在锥套的外壁上，并构造有与锥爪间隔式匹配的内凸块，其下端包围卡瓦并环绕式设置于卡瓦的下端的隔离套的外壁上。通过这种设置，胶筒在坐封过程中，卡瓦上移，随着压力增加，卡瓦破裂，破裂后的卡瓦沿锥套上移，挂在外筒的内壁上，防止胶筒外挤力造成锥套后退，保证了封隔器的封压性能。从而使得封隔器在封压过程中能有效防退以满足压裂过程中的耐高压需求。

优选地，在卡瓦的周向外壁上设置轴向的槽。进一步优选地，槽为6个，并在卡瓦的周向均匀布置。更进一步优选地，卡瓦的内壁上具有与第一锥面配合的第二锥面。通过设置，利用应力集中原理，在胶筒坐封过程中，使卡瓦沿槽的位置处破裂，破裂后的卡瓦沿锥套上移，并挂在外筒的内壁上，从而防止坐封的胶筒回退，进一步提高了封隔器的封压性能。同时，其结构简单，易于实现。

在一个实施例中，在胶筒轴向中心处的胶筒和本体之间设置隔离环。通过这种设置，胶筒在坐封过程中，中心位置处最突出，保证坐封的稳定性。

在一个实施例中，通过第一保护剪钉将隔离套连接在本体上。通过这种设置防止在管串下入过程中，由于摩擦所造成的提前坐封。

在一个实施例中，通过第二保护剪钉将锥套连接在本体上。通过这种设置防止在管串下入过程中，由于摩擦所造成的提前坐封。

本申请中，用于“上”“下”以压裂用耐高压封隔器的实际工作方向为参考。本申请中，“高压”指不小于70MPa的压力。

与现有技术相比，本实用新型包括如下优点。通过设置保护套避免第二防突环的狭缝两端对胶筒的破坏，保护了胶筒。同时，锁紧机构有效保证了胶筒坐封后不回退。因此，采用上述结构的封隔器密封能力更好，工作可靠性更强，并适用于高压压裂作业。还有此封隔器自身结构简单，制造成本低。

附图说明

下面将结合附图来对本实用新型的优选实施例进行详细地描述。在图中：

图1显示了根据本实用新型的压裂用耐高压封隔器的结构图；

图2显示了来自图1的B处的放大图；

图3显示了来自图1的A-A剖视图；

图4为显示了锥套的立体图；

图5为显示了卡瓦的立体图；

图6为显示了外筒的立体图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

在下文中将介绍根据本实用新型的优选实施例。

图1显示了根据本实用新型的压裂用耐高压封隔器100的结构图。如图1所示，封隔器100包括本体1、环绕在本体1的上端的外壁上的胶筒4、环绕在本体1上并对称式位于胶筒4两端的防突环组2。如图2所示，每个防突环组2包括第一防突环21、与第一防突环21配合式接触的第二防突环22。在第二防突环22和胶筒4之间设置能保护胶筒的保护套24。

如图2所示，保护套24包括与第二防突环22的斜面相配合的倾斜的第一部分241，以及与第一部分241一体化连接的包围在胶筒4的端部的第二部分242。第二防突环22具有轴向裂缝(图中未示出)，在胶筒4封压过程中，尤其是封高压(压力不小于70MPa)时，第二防突环22涨开，涨开的第二防突环22挤压保护套24，而不是直接作用在胶筒4上。由此，通过上述结构避免了第二防突环22的狭缝的两端容易使胶筒4发生破裂，造成封隔器100无法长时间进行封压的问题。同时，封隔器100坐封过程中，保护套24始终处包住胶筒4的两端的状态，从而有助于防止胶筒4的两端径向向外突出，提高胶筒4工作安全性和稳定性。例如，保护套24可由紫铜板冲压而成。

如图2所示，为支撑保护套24，在保护套24内设置第三防突环23。第三防突环23的斜面与第一部分241相接合，第三防突环23的端面与胶筒4的端面相接合。由此，第三防突环23起到了保护胶筒4的端部，同时起到了支撑保护套24的作用。第三防突环23大体构造为楔形结构。并且第一防突环21和第二防突环22也大体构造为楔形结构，并相互配合。优选地，第一防突环21和第二防突环22可由黄铜或者2Cr13制造。

如图1所示，封隔器100包括设置在本体1的下端并与之固定连接的下接头20，在下接头20的外壁上固定设置挡环19。在档环19和下端的防突环组2之间由下到上依次设置了液缸17、与液缸17固定连接的锁紧套15、与锁紧套15接触的卡簧组件90、与卡簧组件90接触的隔离套10，以及与隔离套10接触的锁紧机构80。其中，液缸17环绕式套接在下接头20的外壁上，锁紧套15、卡簧组件90和隔离套10均环绕式套接在本体1的外壁上。

卡簧组件90包括卡簧12和卡簧套13，由于卡簧套13内侧的齿(图中未示出)与卡簧12连接时有部分间隙。在胶筒4坐封，尤其是高压坐封时，卡簧套13会小距离回退，从而若封隔器100只设置卡簧组件90则无法封隔高压。因此封隔器100还包括锁紧机构80，用于防止在封压过程中卡簧套13回退而造成的胶筒4回弹，保证封隔器100的封压性能。

如图1所示，锁紧机构80包括锥套6、外筒7和卡瓦8。如图4所示，锥套6具有锥套本体61和从锥套本体61轴向延伸出来的锥爪62。锥爪62的自由端的外壁设置有从固定端到自由端方向直径逐渐减小的第一锥面63。如图5所示，卡瓦8为筒状结构，并在其外壁上设置有卡瓦齿81，还在周向外壁上设置轴向的槽82。优选地，槽82为6个，并在卡瓦8的周向均匀布置。卡瓦8的上端内壁上具有与第一锥面63配合的第二锥面83。如图6所示，外筒7的上端构造有与锥爪62间隔式匹配的内凸块71。如图1和图3所示，锥套6环绕在本体1的外壁上，锥套本体61位于上端，且锥套本体61的上端面与防突环组2斜面接触。锥套6的锥爪62延伸向下与外筒7的内凸块71间隔式匹配。外筒7在内凸块71部分与本体1固定连接，而外筒7的下端环绕在隔离套10上。卡瓦7位于外筒7与本体1形成的空间内并环绕在本体1的外壁上，其上下两端分别与锥套6和隔离套10相接触。胶筒4在坐封过程中，卡瓦8由隔离套10推动使第二锥面83与第一锥面63配合并上移，随着压力增加，卡瓦8破裂，破裂后的卡瓦8沿锥套6继续上移，挂在外筒7的内壁上，从而防止胶筒4在外挤力作用下造成的回弹，保证了封隔器100的封压性能。

如图1所示，为了保证胶筒4在坐封过程中，中心位置处最突出，保证坐封的稳定性。在胶筒4轴向中心处的胶筒4和本体1之间设置隔离环3。

为了防止在管串下入过程中，由于摩擦所造成的提前坐封。将隔离套10通过第一保护剪钉9连接在本体1上。并且将锥套6通过第二保护剪钉5连接在本体1上。

完井作业时，将封隔器100下入到设计位置后并憋压，液体通过本体1的传压孔25进入液缸17，推动液缸17，从而推动锁紧套15，以剪断坐封剪钉14，并推动卡簧套13，继续憋压推动隔离套10并剪断第一保护剪钉9，继续憋压推动卡瓦8上移挂在外筒7的内壁上，压力作用下剪断第二保护剪钉5，继续憋压挤压胶筒4，胶筒4膨胀坐封。

由此，采用防突环组2和锁紧机构80的封隔器100，有效地保护胶筒4的同时保证胶筒4坐封后不回弹，实现胶筒4的长久密封，大大提高了封隔器100的密封能力和可靠性。

以上仅为本实用新型的优选实施方式，但本实用新型保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种压裂用耐高压封隔器，其特征在于，包括：

本体，

环绕在所述本体的上端的外壁上的胶筒，

环绕在所述本体上并对称式位于所述胶筒两端的防突环组，各防突环组包括第一防突环和与所述第一防突环配合式接触的第二防突环，

其中，在所述第二防突环和所述胶筒之间设有保护套，所述保护套包括与所述第二防突环的斜面相配合的倾斜的第一部分，以及与所述第一部分一体化连接并包围所述胶筒的端部的筒形的第二部分。

2.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，在所述保护套内设有第三防突环，所述第三防突环的斜面与所述第一部分相接合，所述第三防突环的端面与所述胶筒的端面相接合。

3.根据权利要求1或2所述的封隔器，其特征在于，还包括与所述本体固定连接的下接头、环绕式设置在所述下接头外壁上的液缸、与所述液缸的上端固定连接的锁紧套，以及设置在所述锁紧套上游的隔离套，其中，所述锁紧套环绕在所述本体的下端的外壁上，所述隔离套环绕在所述本体的外壁上。

4.根据权利要求3所述的封隔器，其特征在于，还包括设置在所述本体外壁上的锁紧机构，其具有：

环绕在所述本体的外壁上并与处于下端的所述第一防突环接触的锥套，其包含锥套本体和从所述锥套本体轴向延伸出来的锥爪，所述锥爪的自由端的外壁构造有直径由固定端向自由端方向逐渐减小的第一锥面，

环绕在所述本体的外壁上并设置在所述锥套下端的卡瓦，其外壁上设置有卡瓦齿，和

与所述本体固定连接的外筒，其上端环绕在所述锥套的外壁上，并构造有与所述锥爪间隔式匹配的内凸块，其下端包围所述卡瓦并环绕式设置于所述卡瓦的下端的隔离套的外壁上。

5.根据权利要求4所述的封隔器，其特征在于，在所述卡瓦的周向外壁上设置轴向的槽。

6.根据权利要求5所述的封隔器，其特征在于，所述槽为6个，并在所述 卡瓦的周向均匀布置。

7.根据权利要求4所述的封隔器，其特征在于，所述卡瓦的上端内壁上具有与所述第一锥面配合的第二锥面。

8.根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，在所述胶筒轴向中心处设置能隔离所述胶筒和所述本体的隔离环。

9.根据权利要求3所述的封隔器，其特征在于，通过第一保护剪钉将所述隔离套连接在所述本体上。

10.根据权利要求4所述的封隔器，其特征在于，通过第二保护剪钉将所述锥套连接在所述本体上。