CN204716190U - 大通径液压双卡瓦压裂封隔器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大通径液压双卡瓦压裂封隔器，其设计有两种硬度的三节压缩式胶筒组成的密封系统，上端为水力锚，下端为卡瓦，可承受双向压差。卡瓦充分收缩在锥体中，其外经小于锥体外径，以避免下井过程中磕碰套管。合理设计坐卡方式，打压坐封过程中上下活塞相对运动，分别撑开卡瓦和挤压胶筒，确保卡瓦在套管上的锚定力和充分压缩胶筒封隔套管，同时锁紧机构锁紧上下活塞保持坐封力，使卡瓦和胶筒坐封持久有效。本实用新型不仅可以有效对油气井进行分层并达到耐高温、承高压的需要，其大通径的特点还能降低压裂摩阻，提高压裂效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压裂用封隔器，尤其是一种大通径液压双卡瓦压裂封隔器。
背景技术
随着我国石油工业不断发展，压裂已经成了改造油气田产能的主要手段，而压裂用封隔器是压裂作业时重要一环。随着压裂技术的不断改进，对压裂用封隔器也提出了更高的要求。但目前压裂用封隔器多采用双中心管结构，其胶筒中心管套在封隔器中心管外面，受两个中心管内径和壁厚的限制，封隔器的內通径一般都比较小。此外还存在承压差小、坐封不牢固等问题。封隔器通径小不仅会使压裂摩阻增大，使效果打折扣，而且压裂后下测试用工具也会因通径的限制而产生了瓶颈；另外耐高温差、承压差小、坐封不牢固也直接制约着压裂工艺的发展。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种大通径液压双卡瓦压裂封隔器，其既能够满足深井、超深井压裂施工，实现封隔器大通径、耐高温、承高压的需要，又能实现降低压裂摩阻、提高坐封稳定性的目的。
为了解决上述技术问题，本实用新型包括中心管以及由上到下依次套装在中心管上的水力锚、胶筒、上活塞、油管短节、锥体、卡瓦、卡瓦座和压帽；
所述中心管包括螺纹连接的上中心管和下中心管；
所述水力锚固接在上中心管上，该水力锚中的锚爪能够在套管内高压液体的作用下紧紧的卡在套管内壁上；
所述胶筒包裹在胶筒中心管上，所述胶筒中心管套装在上中心管上，所述胶筒的数量为三个，上下两个胶筒为起辅助支撑和承压作用的支撑胶筒，中间的胶筒为用于密封油套环空的密封胶筒，相邻的两个胶筒之间通过隔环分开；
所述上活塞上端顶在胶筒底部，该上活塞下部与油管短节螺纹连接且该上活塞底端通过坐封销钉与一处于油管短节内并用于带动锥体下行的下活塞连接，所述下活塞与下中心管之间设有一用于限制上活塞移动的锁块，所述锁块在下活塞内壁的限制下被压缩在下中心管的凹槽内，所述下中心管上开有一内压孔，所述内压孔将下活塞的上部空间与下中心管内腔连通，且该内压孔还处于锁块下方，所述下活塞外壁上形成有倒齿，所述油管短节内壁下端设有一止退环，通过止退环与倒齿的配合使用下活塞仅能够相对止退环单向向下运动；
所述锥体与下活塞螺纹连接且两者还通过销钉紧固，该锥体下部形成有对卡瓦产生外张力的斜面；
所述卡瓦安装在卡瓦座上，该卡瓦座通过剪切环和压帽固定在下中心管上。
所述水力锚包括与上中心管固接的水力锚本体、挡板、锚爪和弹簧，所述挡板通过紧固螺丝固定在水力锚本体上，所述弹簧处于挡板和锚爪之间，所述锚爪在弹簧压紧作用下贴合在上中心管外壁上，所述上活塞上部贯穿设有一底压通道孔，所述胶筒中心管与上中心管之间形成有一底压通道，套管内的高压液体通过底压通道孔以及底压通道能够进入到锚爪和上中心管间的夹缝内。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的封隔器优化了其内部结构，增大内通径。封隔器设计有两种硬度的三节压缩式胶筒组成的密封系统，上端为水力锚，下端为卡瓦，可承受双向压差。卡瓦充分收缩在锥体中，其外经小于锥体外径，以避免下井过程中磕碰套管。合理设计坐卡方式，打压坐封过程中上下活塞相对运动，分别撑开卡瓦和挤压胶筒，确保卡瓦在套管上的锚定力和充分压缩胶筒封隔套管，同时锁紧机构锁紧上下活塞保持坐封力，使卡瓦和胶筒坐封持久有效。上提解封，操作简单。下放和回收时，卡瓦始终保持收紧状态，起下方便，安全可靠。
附图说明
图1为本实用新型大通径液压双卡瓦压裂封隔器的结构示意图；
图2为图1中A处的放大结构示意图；
图3为图1中B处的放大结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
参见图1至图3，本实用新型包括中心管以及由上到下依次套装在中心管上的水力锚、胶筒5、上活塞8、油管短节、锥体12、卡瓦13、卡瓦座14和压帽16。
所述中心管包括螺纹连接的上中心管1和下中心管17。
所述胶筒5包裹在胶筒中心管6上，所述胶筒中心管6套装在上中心管1上，所述胶筒5的数量为三个，上下两个胶筒为起辅助支撑和承压作用的支撑胶筒，中间的胶筒为用于密封油套环空的密封胶筒，相邻的两个胶筒之间通过隔环4分开。
所述上活塞8上端顶在胶筒5底部，该上活塞8下部与油管短节螺纹连接且该上活塞8底端通过坐封销钉34与一处于油管短节内并用于带动锥体12下行的下活塞9连接，所述下活塞9与下中心管17之间设有一用于限制上活塞8移动的锁块32，所述锁块32在下活塞9内壁的限制下被压缩在下中心管17的凹槽内，所述下中心管17上开有一内压孔33，所述内压孔33将下活塞9的上部空间与下中心管17内腔连通，且该内压孔33还处于锁块32下方，所述下活塞9外壁上形成有倒齿，所述油管短节内壁下端设有一止退环10，通过止退环10与倒齿的配合使用下活塞9仅能够相对止退环10单向向下运动。
所述锥体12与下活塞9螺纹连接且两者还通过销钉11紧固，该锥体12下部形成有对卡瓦13产生外张力的斜面。
所述卡瓦13安装在卡瓦座14上，该卡瓦座14通过剪切环15和压帽16固定在下中心管17上。
所述水力锚固接在上中心管1上，水力锚与上中心管1之间通过O型密封圈3实现密封，该水力锚中的锚爪24能够在套管内高压液体的作用下紧紧的卡在套管内壁上；所述水力锚包括与上中心管1固接的水力锚本体2、挡板22、锚爪24和弹簧25，所述挡板22通过紧固螺丝21固定在水力锚本体2上，所述弹簧25处于挡板22和锚爪24之间，所述锚爪24在弹簧25压紧作用下贴合在上中心管1外壁上，锚爪24与水力锚本体2之间通过O型密封圈23实现密封；所述上活塞8上部贯穿设有一底压通道孔，所述胶筒中心管6与上中心管1之间形成有一底压通道，套管内的高压液体通过底压通道孔以及底压通道7能够进入到锚爪24和上中心管1间的夹缝内。
本实用新型大通径液压双卡瓦压裂封隔器的坐封与解封过程如下：
一、坐封
图1中，坐封时，高压液体通过油管进入到本实用新型的封隔器内部，经过图3中内压孔33推动上活塞8和下活塞9运动，当封隔器内部压力达到8-10MPa时，剪切图3中的坐封销钉34，同时释放锁块32，其中下活塞9与下中心管17靠O型密封圈35密封，上活塞8与下中心管17靠O型密封圈31密封。在高压液体作用下，下活塞9推动锥体12向下运动，锥体12的斜面对卡瓦13产生外张力，卡瓦13卡住套管内壁锚定封隔器，防止封隔器向上串动。其中下活塞9上面有倒齿，止退环10确保了下活塞9只能单向运动。下活塞9与锥体12是螺纹连接，为了保证两者连接的紧密不脱扣还特别设计有销钉11紧固，卡瓦座14和压帽16是螺纹连接，通过压帽16的锁紧剪切环15能够将和卡瓦座14和下中心管17固定在一起。
当卡瓦13卡住套管内壁，下活塞9无法继续下行时。图3中锁块32在高压液体作用下从下中心管17凹槽内弹出。高压液体推动上活塞8上行并压缩胶筒5，同时上活塞8带动油管短节上的止退环10上行，锁紧上下活塞保持坐封力。本实用新型的封隔器的胶筒5为三个，相邻两个胶桶均由隔环4分开，上下两胶筒为支撑胶筒，起辅助支撑和承压作用，中间的胶筒为密封胶筒，起主要的密封油套环空作用。
水力锚是靠底水压力坐卡，高压液体通过底压通道孔以及底压通道7进入上中心管1与锚爪24间的夹缝内，推动图2中锚爪24向外凸出，锚爪24在高压液体的作用下紧紧的卡住套管内壁，防止封隔器向上串动。
二、解封
解封时，放空油管内压力，使油套压力平衡。图2中锚爪24在弹簧25的弹力作用下收回，恢复至下井状态。弹簧25安装在锚爪24和挡板22之间，挡板22通过紧固螺丝21固定在水力锚本体2上。
上提油管拉动上中心管1并带动下中心管17上行，剪断剪切环15，同时带动锥体12上行，解除卡瓦13的外张力，卡瓦13、卡瓦座14和压帽16在重力的作用下滑到本实用新型的封隔器底部，胶筒5在自身弹力的作用下恢复原状，此时，封隔器解封完成。
综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本实用新型的范围之内。
Claims (2)
1.一种大通径液压双卡瓦压裂封隔器，其特征在于：包括中心管以及由上到下依次套装在中心管上的水力锚、胶筒(5)、上活塞(8)、油管短节、锥体(12)、卡瓦(13)、卡瓦座(14)和压帽(16)；
所述中心管包括螺纹连接的上中心管(1)和下中心管(17)；
所述水力锚固接在上中心管(1)上，该水力锚中的锚爪(24)能够在套管内高压液体的作用下紧紧的卡在套管内壁上；
所述胶筒(5)包裹在胶筒中心管(6)上，所述胶筒中心管(6)套装在上中心管(1)上，所述胶筒(5)的数量为三个，上下两个胶筒为起辅助支撑和承压作用的支撑胶筒，中间的胶筒为用于密封油套环空的密封胶筒，相邻的两个胶筒之间通过隔环(4)分开；
所述上活塞(8)上端顶在胶筒(5)底部，该上活塞(8)下部与油管短节螺纹连接且该上活塞(8)底端通过坐封销钉(34)与一处于油管短节内并用于带动锥体(12)下行的下活塞(9)连接，所述下活塞(9)与下中心管(17)之间设有一用于限制上活塞(8)移动的锁块(32)，所述锁块(32)在下活塞(9)内壁的限制下被压缩在下中心管(17)的凹槽内，所述下中心管(17)上开有一内压孔(33)，所述内压孔(33)将下活塞(9)的上部空间与下中心管(17)内腔连通，且该内压孔(33)还处于锁块(32)下方，所述下活塞(9)外壁上形成有倒齿，所述油管短节内壁下端设有一止退环(10)，通过止退环(10)与倒齿的配合使用下活塞(9)仅能够相对止退环(10)单向向下运动；
所述锥体(12)与下活塞(9)螺纹连接且两者还通过销钉(11)紧固，该锥体(12)下部形成有对卡瓦(13)产生外张力的斜面；
所述卡瓦(13)安装在卡瓦座(14)上，该卡瓦座(14)通过剪切环(15)和压帽(16)固定在下中心管(17)上。
2.按照权利要求1所述的大通径液压双卡瓦压裂封隔器，其特征在于：所述水力锚包括与上中心管(1)固接的水力锚本体(2)、挡板(22)、锚爪(24)和弹簧(25)，所述挡板(22)通过紧固螺丝(21)固定在水力锚本体(2)上，所述弹簧(25)处于挡板(22)和锚爪(24)之间，所述锚爪(24)在弹簧(25)压紧作用下贴合在上中心管(1)外壁上，所述上活塞(8)上部贯穿设有一底压通道孔，所述胶筒中心管(6)与上中心管(1)之间形成有一底压通道，套管内的高压液体通过底压通道孔以及底压通道(7)能够进入到锚爪(24)和上中心管(1)间的夹缝内。
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