CN214196259U - 一种干热岩开发耐高温压裂封隔器 - Google Patents
一种干热岩开发耐高温压裂封隔器 Download PDFInfo
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Abstract
一种干热岩开发耐高温压裂封隔器，包括中心管和外管；该外管包括胶筒及与该胶筒上下两端连接的固定筒；该外管上端设有上接头，该上接头包括第一圆筒部、第一凸起部和第二圆筒部；该中心管上端与该第二圆筒部固定连接，该外管上部的固定筒与该第二圆筒部固定连接；该外管下端设有浮动头，该浮动头包括第三圆筒部、第二凸起部和第四圆筒部；该外管下部的固定筒与该第三圆筒部的外侧通过螺纹固定连接，该中心管、外管、第二圆筒部和第三圆筒部之间形成密封空间，该中心管设有与该密封空间连通的通气孔；该中心管下端设有下接头，该下接头包括第五圆筒部和第六圆筒部；该中心管下端与该第五圆筒部内侧之间通过螺纹连接。
Description
技术领域
本实用新型属于地热开发机械技术领域，特别是一种干热岩开发耐高温压裂封隔器。
背景技术
干热岩是一种新兴的地热能源，岩性通常为花岗岩。干热岩的开发需要建立增强型地热系统，即多井间的循环系统，通过在干热岩高温有利部位进行钻井完井后，进行水力压裂实现热储建造，进而利用注采水，将深部的地热能带到地面，进行热电转换，而被直接利用。
干热岩的开发手段与石油开发有相似之处。但是基于干热岩开发的特点，普通的采油压裂封隔器不能满足干热岩资源开发的需要，主要体现在：普通压裂封隔器在增强型地热系统注采水产生的高温流体的工况下难以长时间承受较高的工作压力，造成压裂作业施工无法连续完成；过小的封隔器不满足能干热岩压裂的需求，同时也限制了异常情况下使用连续油管等工具进行作业及故障处理等工序的实施；现有的压裂封隔器使用不够方便，工具不利于解封，且容易引发施工事故。
实用新型内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种干热岩开发耐高温压裂封隔器，其在干热岩开发过程中能方便压裂施工、深井测试作业，能够满足干热岩试验性开发的压裂施工、生产测试以及作业需求。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：
一种干热岩开发耐高温压裂封隔器，包括中心管和外管，该中心管位于该外管内部，且二者的轴线重合；该外管包括胶筒及与该胶筒上下两端连接的固定筒，该胶筒和该固定筒的外径相同；
该外管上端设有上接头，该上接头包括上部的第一圆筒部、中部的第一凸起部和下部的第二圆筒部；该第二圆筒部内外两侧分别设有内螺纹和外螺纹，该中心管上端与该第二圆筒部的内螺纹固定连接，该外管上部的固定筒与该第二圆筒部的外螺纹固定连接，并与该第一凸起部下表面抵顶；
该外管下端设有浮动头，该浮动头套设于该中心管上；该浮动头包括上部的第三圆筒部、中部的第二凸起部和下部的第四圆筒部；该第三圆筒部、第二凸起部、第四圆筒部的内侧与该中心管外侧紧贴；该外管下部的固定筒与该第三圆筒部的外侧通过螺纹固定连接，并与该第二凸起部上表面抵顶；该第四圆筒部内侧与该中心管外侧之间设有第一密封圈；
该中心管、外管、第二圆筒部和第三圆筒部之间形成密封空间，该中心管设有与该密封空间连通的通气孔；
该中心管下端设有下接头，该下接头包括上部的第五圆筒部和下部的第六圆筒部；该中心管下端与该第五圆筒部内侧之间通过螺纹连接。
进一步的，所述外管上部的固定筒上端与所述第二圆筒部外侧设有第二密封圈，所述外管下部的固定筒下端与所述第三圆筒部外侧设有第三密封圈。
进一步的，所述中心管和外管使用材料耐温级别达210℃，性能级别为PR1，规范级别为PSL2，材料级别为DD。
进一步的，所述胶筒长度为300mm。
进一步的，所述中心管内径为76mm，所述外管的外径为148mm。
进一步的，所述第一圆筒部、第二圆筒部、第六圆筒部内表面锥度为1:16。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型通过对压裂封隔器的耐温性能进行改进，可以使压裂封隔器在高温下以一定的额定压力工作，适应干热岩资源开发的需要；
(2)本实用新型对工具外通径和胶筒安装方式进行了优化设计，提高了封隔器坐封能力和下入的防刮能力，可满足7〞套管井压裂、高温地热深井井内作业的需要；
(3)本实用新型将胶筒长度进行了优化设计，可以满足水力条件下扩张坐封要求，同时减少了在斜井、定向井中使用的风险，增加了施工的可靠性和安全性；
(4)本实用新型封隔器的内通径较大，可以满足特殊情况下油管及工具进行下步作业的需求。
附图说明
图1是本实用新型干热岩开发耐高温压裂封隔器的结构示意图。
图2是本实用新型干热岩开发耐高温压裂封隔器的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
如图1、图2所示，本实用新型提供一种干热岩开发耐高温压裂封隔器，包括中心管1和外管2，该中心管1位于该外管2内部，且二者的轴线重合。该外管2包括胶筒21及与该胶筒21上下两端连接的固定筒22，该胶筒21和该固定筒22的外径相同。
该外管2上端设有上接头3，该上接头3包括上部的第一圆筒部31、中部的第一凸起部32和下部的第二圆筒部33。该第二圆筒部33内外两侧分别设有内螺纹和外螺纹，该中心管1上端与该第二圆筒部33的内螺纹固定连接，该外管2上部的固定筒22与该第二圆筒部33的外螺纹固定连接，并与该第一凸起部32下表面抵顶。
该外管2下端设有浮动头4，该浮动头4套设于该中心管1上，能在中心管1上滑动，以适应胶筒21体积变化时外管2的移动。该浮动头4包括上部的第三圆筒部41、中部的第二凸起部42和下部的第四圆筒部43。该第三圆筒部41、第二凸起部42、第四圆筒部43的内侧与该中心管1外侧紧贴。该外管2下部的固定筒22与该第三圆筒部41的外侧通过螺纹固定连接，并与该第二凸起部42上表面抵顶。为了提高密封性能，该第四圆筒部43内侧与该中心管1外侧之间设有第一密封圈11，该外管2上部的固定筒22上端与该第二圆筒部33外侧设有第二密封圈12，该外管2下部的固定筒22下端与该第三圆筒部41外侧设有第三密封圈13。
该中心管1、外管2、第二圆筒部33和第三圆筒部41之间形成密封空间A，该中心管1设有与该密封空间A连通的通气孔14。
该中心管1下端设有下接头5，该下接头5包括上部的第五圆筒部51和下部的第六圆筒部52。该中心管1下端与该第五圆筒部51内侧之间通过螺纹连接。
本实用新型在使用时，通过与安全接头、喷枪、节流工具等配合使用干热岩井的压裂施工，通过下入井内预定深度后进行地面打压，中心管压力升高后，通过通气孔促使胶筒膨胀实现封隔作业。
本实用新型是针对干热岩地热资源开发的生产实际，为实现干热岩压裂、地热注采生产井井筒处理、工艺测试、参数获取、注水开发等施工过程而设计的一种专用压裂封隔器。本实用新型通过采用高级别耐温材料，在高温下具备一定的承压能力，可以满足干热岩注水开发高温长周期连续压裂的工况；耐高温胶筒材料、结构等采用了优化设计及强化处理，可以实现高温地层环境，可以满足井下分隔作业的需求。
本实用新型的该中心管1和外管2使用材料耐温级别达210℃，性能级别为PR1，规范级别为PSL2，材料级别为DD，大幅提高了额定工作温度以及在高温下的额定工作压力，可在4000米深井、80MPa工作压差下进行使用。优选的，该胶筒21长度为300mm，将胶筒21长度进行了优化设计，满足水力条件下扩张坐封要求，同时减少了在斜井、定向井中使用的风险。该中心管1内径为76mm，该外管的外径为148mm。该第一圆筒部31、第二圆筒部33、第六圆筒部52内表面锥度为1:16。本实用新型对工具外管和胶筒安装方式进行了优化设计，该胶筒21和该固定筒22的外径相同，提高了封隔器坐封能力和下入的防刮能力，可满足7〞套管井压裂，干热岩高温地热深井井内作业的需要；本实用新型封隔器的内通径较大，可以满足特殊情况下油管及工具进行下步作业的需求。
上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (6)
1.一种干热岩开发耐高温压裂封隔器，其特征在于，包括中心管和外管，该中心管位于该外管内部，且二者的轴线重合；该外管包括胶筒及与该胶筒上下两端连接的固定筒，该胶筒和该固定筒的外径相同；
该外管上端设有上接头，该上接头包括上部的第一圆筒部、中部的第一凸起部和下部的第二圆筒部；该第二圆筒部内外两侧分别设有内螺纹和外螺纹，该中心管上端与该第二圆筒部的内螺纹固定连接，该外管上部的固定筒与该第二圆筒部的外螺纹固定连接，并与该第一凸起部下表面抵顶；
该外管下端设有浮动头，该浮动头套设于该中心管上；该浮动头包括上部的第三圆筒部、中部的第二凸起部和下部的第四圆筒部；该第三圆筒部、第二凸起部、第四圆筒部的内侧与该中心管外侧紧贴；该外管下部的固定筒与该第三圆筒部的外侧通过螺纹固定连接，并与该第二凸起部上表面抵顶；该第四圆筒部内侧与该中心管外侧之间设有第一密封圈；
该中心管、外管、第二圆筒部和第三圆筒部之间形成密封空间，该中心管设有与该密封空间连通的通气孔；
该中心管下端设有下接头，该下接头包括上部的第五圆筒部和下部的第六圆筒部；该中心管下端与该第五圆筒部内侧之间通过螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的干热岩开发耐高温压裂封隔器，其特征在于：所述外管上部的固定筒上端与所述第二圆筒部外侧设有第二密封圈，所述外管下部的固定筒下端与所述第三圆筒部外侧设有第三密封圈。
3.根据权利要求1或2所述的干热岩开发耐高温压裂封隔器，其特征在于：所述中心管和外管使用材料耐温级别达210℃，性能级别为PR1，规范级别为PSL2，材料级别为DD。
4.根据权利要求1或2所述的干热岩开发耐高温压裂封隔器，其特征在于：所述胶筒长度为300mm。
5.根据权利要求1或2所述的干热岩开发耐高温压裂封隔器，其特征在于：所述中心管内径为76mm，所述外管的外径为148mm。
6.根据权利要求1或2所述的干热岩开发耐高温压裂封隔器，其特征在于：所述第一圆筒部、第二圆筒部、第六圆筒部内表面锥度为1:16。
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