CN213087956U - 一种扩张式压裂封隔器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩张式压裂封隔器，该扩张式压裂封隔器包括上接头、中心管、与中心管通过螺纹连接的下接头，在中心管外部套装有胶筒，胶筒的两端分别与胶筒上固定外套和胶筒下活动外套连接，胶筒的内径大于中心管的外径，从而在胶筒内壁与中心管外壁之间形成环形坐封液体通道，在中心管上部的管壁上设有进液孔，在上接头与胶筒上外套之间设有坐封结束后将进液孔封闭，使胶筒保持扩张状态的进液孔封闭机构，胶筒下活动外套的内壁与中心管外壁滑动密封配合，在中心管的下部设有由胶筒下活动外套控制开关的出液孔。该扩张式压裂封隔器坐封后胶筒内保持恒定压力，坐封后胶筒状态不再受油管压力影响，坐封的可靠性好。

Description

一种扩张式压裂封隔器

技术领域

本实用新型涉及一种油田井下对油层压裂作业时所使用封隔器，尤其是一种液压坐封、上提管柱解封的扩张式压裂封隔器。

背景技术

油井在进行压裂作业时需要使用压裂封隔器对油层进行封隔。申请号为2019219285241的实用新型专利公开了一种油井压裂用封隔器，该封隔器包括中心管，在中心管的上端通过螺纹连接有上接头，在中心管的下端通过螺纹连接有下接头，在上接头上装有胶筒上固定外套，在下接头上装有胶筒下活动外套，在中心管外部套装有胶筒，胶筒的两端分别与胶筒上固定外套和胶筒下活动外套连接，胶筒的内径大于中心管的外径，从而在胶筒内壁与中心管外壁之间形成环形坐封液体通道，在中心管下部的管壁上设有苦干进液孔，所述胶筒上固定外套通过螺纹与上接头连接，胶筒下活动外套套装在下接头上并与下接头滑动密封配合，在中心管与下接头之间设有使中心管内的压力液体进入环形坐封液体通道的环形腔室，在胶筒下活动外套的下端设有挡圈，在下接头与胶筒下活动外套密封段的下方设有阻止挡圈向上接头方向移动的限位环台，该油井压裂用封隔器在坐封过程中既可以防止胶筒被过度拉伸而降低强度，又可以保证胶筒与套管的接触密封长度。由于这种封隔器的进液口没有封闭结构，当这种结构的封隔器用于压裂作业时，油管停止打压后胶筒就会收缩、自动解封，因此，在压裂后期的憋压阶段，还需要持续对油管打压、使封隔器保持坐封状态；当这种封隔器用于分层压裂时，由于各层压裂时油管的压力不同，因此，在对某一层采用高压压裂时，油管内持续高压，容易造成胶筒破裂，导致管柱失效。此外，这种封隔器在承受上套压力时，容易发生胶筒下活动外套受压下滑的现象，导致封隔器意外解封，坐封的可靠性较差。这种封隔器存在胶筒反复受压的问题，每压一层，胶筒就膨胀回弹一次。

实用新型内容

实用新型要解决的技术问题是：提供一种扩张式压裂封隔器，该扩张式压裂封隔器坐封后胶筒内保持恒定压力，坐封后胶筒状态不再受油管压力影响，坐封的可靠性好。

解决技术问题所采取的技术方案：一种扩张式压裂封隔器，包括上接头、中心管、与中心管通过螺纹连接的下接头，在中心管外部套装有胶筒，胶筒的两端分别与胶筒上固定外套和胶筒下活动外套连接，胶筒的内径大于中心管的外径，从而在胶筒内壁与中心管外壁之间形成环形坐封液体通道，在中心管上部的管壁上设有进液孔，在上接头与胶筒上外套之间设有坐封结束后将进液孔封闭，使胶筒保持扩张状态的进液孔封闭机构，胶筒下活动外套的内壁与中心管外壁滑动密封配合，在中心管的下部设有由胶筒下活动外套控制开关的出液孔。

作为本实用新型的进一步改进方案：所述进液孔封闭机构包括与上接头连接的卡簧外套、与胶筒上固定外套连接的外套，在上接头与中心管之间还设有打压后可以向下滑动、将中心管上的进液孔封闭的坐封活塞，坐封活塞的外壁上段与卡簧外套内壁滑动密封配合，坐封活塞的外壁下段与中心管内壁滑动密封配合，在坐封活塞与卡簧外套配合段的外壁设有卡簧，在卡簧外套的内壁设有与卡簧相配合的环形齿槽，在坐封活塞与卡簧外套之间设有坐封剪钉。

作为本实用新型的进一步改进方案：所述进液孔封闭机构还包括钢球锁紧机构，所述钢球锁紧机构包括设置在坐封活塞与外套之间的钢球套，钢球套与坐封活塞的外壁中段滑动配合，钢球套上端与卡簧外套通过螺纹连接、钢球套下端与中心管通过螺纹连接，在钢球套上设有钢球容置孔，在钢球容置孔内装有直径大于钢球套厚度的钢球，在外套的内壁设有防止钢球套在坐封过程中与外套产生轴向滑动的钢球坐封锁槽，在坐封活塞的外壁设有防止钢球套在解封过程中与坐封活塞产生轴向滑动的钢球解封销槽，在钢球套与外套之间设有解封剪钉。

作为本实用新型的进一步改进方案：在下接头与胶筒下活动外套之间设有阻止坐封过程中胶筒下活动外套向下滑动的平衡机构。

作为本实用新型的进一步改进方案：所述平衡机构包括设置在下接头与胶筒下活动外套之间的底端外套，底端外套上端与胶筒下活动外套通过螺纹连接，底端外套下端内壁与下接头外壁滑动密封配合，从而在底端外套与中心管间形成平衡液缸，在中心管上开有与平衡液缸下端连通的平衡液孔，在平衡液缸内设有打压时可以对胶筒下活动外套施加向上推力的平衡活塞。

有益效果：本实用新型的扩张式压裂封隔器，由于采用了在上接头与胶筒上外套之间设有坐封结束后将进液孔封闭，使胶筒保持扩张状态的进液孔封闭机构，胶筒下活动外套的内壁与中心管外壁滑动密封配合，在中心管的下部设有由胶筒下活动外套控制开关的出液孔的技术特征，使本实用新型的扩张式压裂封隔器坐封后在环形坐封液体通道内形成密封空间，使胶筒内保持恒定压力，因此，坐封后的胶筒状态不再受油管压力影响，油管停止打压封隔器不会自动解封，油管加压作业封隔器胶筒也不会破裂，封隔器坐封的可靠性更高，可以满足分层压裂管柱的使用要求。由于采用了所述进液孔封闭机构包括与上接头连接的卡簧外套、与胶筒上固定外套连接的外套，在上接头与中心管之间还设有打压后可以向下滑动、将中心管上的进液孔封闭的坐封活塞，坐封活塞的外壁上段与卡簧外套内壁滑动密封配合，坐封活塞的外壁下段与中心管内壁滑动密封配合，在坐封活塞与卡簧外套配合段的外壁设有卡簧，在卡簧外套的内壁设有与卡簧相配合的环形齿槽，在坐封活塞与卡簧外套之间设有坐封剪钉的技术特征，封隔器坐封后用卡簧将坐封活塞锁定，防止进液孔被打开，进一步提高了本实用新型的扩张式压裂封隔器坐封的可靠性。由于采用了所述进液孔封闭机构还包括钢球锁紧机构的技术特征，利用钢球锁紧机构来有选择地控制外套与中心管、坐封活塞与中心管之间的锁定关系，使本实用新型的扩张式压裂封隔器结构更简单，坐封和解封的成功率更高。由于采用了在下接头与胶筒下活动外套之间设有阻止坐封过程中胶筒下活动外套向下滑动的平衡机构的技术特征，防止坐封过程中胶筒下活动外套在压力作用下向下滑动、使胶筒坐封压力受限的弊端，使本实用新型的扩张式压裂封隔器可以承受更大的坐封压力，坐封效果更好。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的扩张式压裂封隔器作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的扩张式压裂封隔器的轴向剖面结构图；

图2是本实用新型的扩张式压裂封隔器的坐封状态轴向剖面结构图；

图3是本实用新型的扩张式压裂封隔器的解封状态轴向剖面结构图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的扩张式压裂封隔器，包括上接头1、中心管12、与中心管通过螺纹连接的下接头20，在中心管外部套装有胶筒13，胶筒的两端分别与胶筒上固定外套11和胶筒下活动外套14连接，胶筒的内径大于中心管的外径，从而在胶筒内壁与中心管外壁之间形成环形坐封液体通道，在中心管上部的管壁上设有多个进液孔21，在上接头与胶筒上外套之间设有坐封结束后将进液孔封闭，使胶筒保持扩张状态的进液孔封闭机构，胶筒下活动外套的内壁与中心管外壁滑动密封配合，在中心管的下部设有由胶筒下活动外套控制开关的多个出液孔15，在下接头与胶筒下活动外套之间设有阻止坐封过程中胶筒下活动外套向下滑动的平衡机构。

所述进液孔封闭机构包括与上接头连接的卡簧外套2、与胶筒上固定外套连接的外套10，在上接头与中心管之间还设有打压后可以向下滑动、将中心管上的进液孔封闭的坐封活塞3，坐封活塞的外壁上段与卡簧外套内壁滑动密封配合，坐封活塞的外壁下段与中心管内壁滑动密封配合，在坐封活塞与卡簧外套配合段的外壁设有卡簧5，在卡簧外套的内壁设有与卡簧相配合的环形齿槽6，在坐封活塞与卡簧外套之间设有坐封剪钉4。

所述进液孔封闭机构还包括钢球锁紧机构，所述钢球锁紧机构包括设置在坐封活塞与外套之间的钢球套8，钢球套与坐封活塞的外壁中段滑动配合，钢球套上端与卡簧外套通过螺纹连接、钢球套下端与中心管通过螺纹连接，在钢球套上设有3-4个等角度排列的钢球容置孔，在钢球容置孔内装有直径大于钢球套厚度的钢球9，在外套的内壁设有防止钢球套在坐封过程中与外套产生轴向滑动的钢球坐封锁槽，在坐封活塞的外壁设有防止钢球套在解封过程中与坐封活塞产生轴向滑动的钢球解封销槽22，在钢球套与外套之间设有解封剪钉7。

所述平衡机构包括设置在下接头与胶筒下活动外套之间的底端外套19，底端外套上端与胶筒下活动外套通过螺纹连接，底端外套下端内壁与下接头外壁滑动密封配合，从而在底端外套与中心管间形成平衡液缸16，在中心管上开有与平衡液缸下端连通的平衡液孔18，在平衡液缸内设有打压时可以对胶筒下活动外套施加向上推力的平衡活塞17。

如图2所示，本实用新型的扩张式压裂封隔器的坐封时从油管内打压，打压水从进液孔进入到环形坐封液体通道，使胶筒膨胀扩张，将油管与套管之间的环形空间封闭，钢球套与外套通过钢球锁定，继续打压，将坐封剪钉打断，坐封活塞下滑，将进液口封闭，当钢球与钢球坐封锁槽、钢球解封锁槽在同一截面上时，坐封活塞与卡簧外套通过卡簧锁定，完成坐封。此时，在胶筒内形成封闭腔，油管内的压力将不再会对胶筒状态产生影响。

如图3所示，本实用新型的扩张式压裂封隔器的解封时上提管柱，钢球失去坐封活塞的支撑、钢球套与外套通过钢球锁定失效，解封剪钉打断，钢球将钢球套与坐封活塞锁定，卡簧外套、钢球套、坐封活塞、中心管一同向上移动，使胶筒下活动外套对中心管下部的出液口的封闭失效，胶筒内的液体由出液口流出，胶筒收缩，封隔器解封。本实用新型的扩张式压裂封隔器也可以通过在油管与套管之间的环空打压，强制胶筒和胶筒下活动外套向下运动，使胶筒下活动外套对中心管下部的出液口的封闭失效，胶筒内的液体由出液口流出，胶筒收缩，封隔器解封。

Claims (5)

1.一种扩张式压裂封隔器，包括上接头、中心管、与中心管通过螺纹连接的下接头，在中心管外部套装有胶筒，胶筒的两端分别与胶筒上固定外套和胶筒下活动外套连接，胶筒的内径大于中心管的外径，从而在胶筒内壁与中心管外壁之间形成环形坐封液体通道，在中心管上部的管壁上设有进液孔，其特征是：在上接头与胶筒上外套之间设有坐封结束后将进液孔封闭，使胶筒保持扩张状态的进液孔封闭机构，胶筒下活动外套的内壁与中心管外壁滑动密封配合，在中心管的下部设有由胶筒下活动外套控制开关的出液孔。

2.根据权利要求1所述的扩张式压裂封隔器，其特征是：所述进液孔封闭机构包括与上接头连接的卡簧外套、与胶筒上固定外套连接的外套，在上接头与中心管之间还设有打压后可以向下滑动、将中心管上的进液孔封闭的坐封活塞，坐封活塞的外壁上段与卡簧外套内壁滑动密封配合，坐封活塞的外壁下段与中心管内壁滑动密封配合，在坐封活塞与卡簧外套配合段的外壁设有卡簧，在卡簧外套的内壁设有与卡簧相配合的环形齿槽，在坐封活塞与卡簧外套之间设有坐封剪钉。

3.根据权利要求2所述的扩张式压裂封隔器，其特征是：所述进液孔封闭机构还包括钢球锁紧机构，所述钢球锁紧机构包括设置在坐封活塞与外套之间的钢球套，钢球套与坐封活塞的外壁中段滑动配合，钢球套上端与卡簧外套通过螺纹连接、钢球套下端与中心管通过螺纹连接，在钢球套上设有钢球容置孔，在钢球容置孔内装有直径大于钢球套厚度的钢球，在外套的内壁设有防止钢球套在坐封过程中与外套产生轴向滑动的钢球坐封锁槽，在坐封活塞的外壁设有防止钢球套在解封过程中与坐封活塞产生轴向滑动的钢球解封销槽，在钢球套与外套之间设有解封剪钉。

4.根据权利要求1至3任一项所述的扩张式压裂封隔器，其特征是：在下接头与胶筒下活动外套之间设有阻止坐封过程中胶筒下活动外套向下滑动的平衡机构。

5.根据权利要求4所述的扩张式压裂封隔器，其特征是：所述平衡机构包括设置在下接头与胶筒下活动外套之间的底端外套，底端外套上端与胶筒下活动外套通过螺纹连接，底端外套下端内壁与下接头外壁滑动密封配合，从而在底端外套与中心管间形成平衡液缸，在中心管上开有与平衡液缸下端连通的平衡液孔，在平衡液缸内设有打压时可以对胶筒下活动外套施加向上推力的平衡活塞。

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