專利名稱：一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器的制作方法
技術領域：
本發明涉及油氣田裸眼水平井多段壓裂技術領域，特別涉及一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器。
背景技術：
裸眼水平井多層壓裂技術是一項先進的完井技術，是低壓、低滲透油氣藏開發的重要增產措施之一，它具有封堵效果好、井下工具少、作業針對性強、施工成本低等優點。裸眼完井可以更好地實現全水平段的泄油氣，該技術目前已在國外得到廣泛應用。水平裸眼井多級壓裂目前已經是北美頁巖氣壓裂開采主要技術手段。裸眼水平井多級壓裂技術一般采用裸眼封隔器分段封隔。根據頁巖氣儲層開發的需要，使用封隔器將水平井段分隔成若干段，水力壓裂施工時水平段最尾端滑套為壓力開啟式滑套，其它滑套通過投球打開，從水平段尾端第二級開始逐級投球，進行有針對性的壓裂施工。在裸眼壓裂完井管柱中，懸掛封隔器在懸掛整個尾管串的同時還要保證其在直井段套管內耐溫耐壓性能，達到懸掛尾管重量和密封的目的，同時懸掛封隔器需要保持最大內通徑以便盡可能多的通過壓裂球達到壓裂的層數最大化。而普通的封隔器的產品性能不能滿足懸掛尾管及密封大尺寸套管和保持最大內通徑的要求。為此，研制了適用于裸眼水平井完井管柱直井段新型的懸掛封隔器，使其在裸眼水平井分段壓裂改造中更具實用性。
發明內容
本發明的目的在于克服上述不足，提供一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其錨定性能可靠，保證封隔器耐高溫高壓，能可靠地密封大尺寸套管，最大內通徑能保證通過20個壓裂球達到壓裂層數最大化。為實現上述技術目的，本發明提供的方案是:一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，包括中心管和設置于中心管上的膠筒，其中，所述中心管的下端與下接頭螺紋連接，并且用緊盯銷釘固定；中心管和下接頭連成的整體從上到下依次裝有上導環、上卡瓦、上錐體、上外背圈、上內背圈、下內背圈、下外背圈、下錐體、下卡瓦、鎖環套、上活塞、劈環套、劈環、下活塞、上坐封套、下坐封套和下導環；所述上導環與中心管螺紋連接且用緊盯銷釘固定；所述上卡瓦和上錐體軸向套在中心管上，上卡瓦一端接觸上導環和中心管臺階，另一端與上錐體接觸，上錐體通過剪切銷釘固定在中心管上；所述中心管和膠筒之間設有承留環，該承留環在膠筒中部且與中心管用“O”型圈密封，膠筒兩端分別套入上內背圈、下內背圈、上外背圈、下外背圈構成膠筒總成，該膠筒總成套于中心管上，上外背圈與上錐體接觸，下錐體和下卡瓦軸向套在中心管上，下錐體一端與下外背圈接觸且通過剪切銷釘固定在中心管上；所述鎖環套通過鎖環與中心管連接，并由剪切銷釘與中心管固定，鎖環套上端面與下卡瓦端面接觸；所述上活塞與中心管之間通過“O”型圈滑動密封連接；所述劈環套與下活塞通過劈環固定在中心管上，下活塞通過“O”型圈密封中心管；所述上坐封套與上活塞螺紋連接，上坐封套、上活塞和下活塞均通過“O”型圈與中心管滑動密封連接；所述下坐封套與上坐封套螺紋連接，下坐封套與上坐封套、下接頭之間均為滑動密封連接；所述下導環與中心管螺紋連接且用緊盯銷釘固定。而且，所述中心管上具有徑向的第一傳壓孔和第二傳壓孔，第一傳壓孔位于上活塞和劈環套之間，第二傳壓孔位于上坐封套和下接頭之間。而且，所述中心管上端為馬牙扣內螺紋結構。而且，所述上錐體和上卡瓦錐面配合，下錐體和下卡瓦錐面配合。而且，所述膠筒總成的上內背圈和下內背圈之間設有上橡膠套擋圈和下橡膠套擋圈；所述膠筒總成的上外背圈和上內背圈構成軟金屬環背圈，所述膠筒總成的下外背圈和下內背圈構成軟金屬環背圈。而且，所述膠筒的中間部位設置膠筒承留環，該膠筒承留環的內孔中間設有“O”型圈，其支撐膠筒心部利于膠筒膨脹。膠筒承留環是鑄鐵材質。而且，所述中心管上與鎖環套接觸的部分設有引導鎖環套上行的鋸齒狀螺紋，且只能上行，不能下行。而且，所述鎖環采用單切口的內外齒結構，鎖環套通過剪切銷釘固定在鎖環的切口槽內。鎖環伴隨鎖環套傳遞壓力，上行且將壓力鎖定在中心管上。而且，所述劈環為開口 C環或2片C環組成。而且，所述上坐封套、上活塞和下活塞與中心管滑動密封連接的“O”型圈兩端具有“O”型圈背圈，可達到良好滑動密封的性能。該“O”型圈背圈是聚四氟乙烯材質。本發明的裸眼完井管柱用懸掛封隔器設置了兩個液壓缸和兩個活塞，當封隔器下入到設計層位后，通過管內打壓，驅動兩級活塞剪斷鎖環套上剪切銷釘同時上行，擠壓密封膠筒，撐破卡瓦咬合套管，鎖環鎖緊壓力，實現可靠錨定和密封。該工具保證封隔器耐高溫高壓，可靠密封大尺寸套管，最大內通徑能保證通過20個壓裂球達到壓裂層數最大化。
圖1是本發明的結構示意圖。圖2是圖1中A部分放大圖。圖3是圖1中B部分放大圖。圖4是圖1中C部分放大圖。其中，1、中心管，2、上導環，3、第一緊盯銷釘，4、上卡瓦，5、上錐體，6、第一剪切銷釘，7、上外背圈，8、上內背圈，9、上橡膠套擋圈，10、膠筒承留環，11、第一“O”型圈，12、膠筒，13、下橡膠套擋圈，14、下內背圈，15、下外背圈，16、下錐體，17、下卡瓦，18、鎖環，19、第二緊盯銷釘，20、鎖環套，21、第二剪切銷釘，22、上活塞，23、第二“O”型圈，24、第三“O”型圈，25、“O”型圈背圈，26、劈環套，27、劈環，28、下活塞，29、上坐封套，30、第三緊盯銷釘，31、下坐封套，32、下導環，33、下接頭，34、第一傳壓孔，35、第二傳壓孔。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
本實施例提供一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，包括中心管I和設置于中心管I上的膠筒12，如圖1所示，所述中心管I的下端與下接頭33螺紋連接，并且用緊盯銷釘固定防松；中心管I和下接頭33連成的整體從上到下依次裝有上導環2、上卡瓦4、上錐體5、上外背圈7、上內背圈8、下內背圈14、下外背圈15、下錐體16、下卡瓦17、鎖環套20、上活塞22、劈環套26、劈環27、下活塞28、上坐封套29、下坐封套31和下導環32 ;所述上導環2與中心管I螺紋連接且用第一緊盯銷釘3固定防松；所述上卡瓦4和上錐體5軸向套在中心管I上，上卡瓦4 一端接觸上導環2和中心管臺階，另一端與上錐體5接觸，上錐體5通過第一剪切銷釘6固定在中心管I上；所述中心管I和膠筒12之間設有承留環10，該承留環10在膠筒12中部且與中心管I用第一 “O”型圈11密封，膠筒12兩端分別套入上內背圈8、下內背圈14、上外背圈7、下外背圈15構成膠筒總成，該膠筒總成套于中心管I上，上外背圈7與上錐體5接觸，下錐體16和下卡瓦17軸向套在中心管I上，下錐體16 —端與下外背圈15接觸且通過第一剪切銷釘6固定在中心管I上；所述鎖環套20通過鎖環18與中心管I連接，并由第二剪切銷釘21與中心管I固定防轉，鎖環套20上端面與下卡瓦17端面接觸；所述上活塞22與中心管I之間通過第二“O”型圈23滑動密封連接；所述劈環套26與下活塞28通過劈環27固定在中心管I上，下活塞28通過第二 “O”型圈23密封中心管I ;所述上坐封套29與上活塞22螺紋連接，上坐封套29、上活塞22和下活塞28均與中心管I通過第二 “O”型圈23滑動密封連接；所述下坐封套31與上坐封套29螺紋連接，下坐封套31與上坐封套29、下接頭33之間均通過第三“O”型圈24與滑動密封連接；所述下導環32與中心管I螺紋連接且用第三緊盯銷釘30固定防松。進一步的，上述中心管I上具有徑向的第一傳壓孔34和第二傳壓孔35，第一傳壓孔34位于上活塞22和劈環套26之間，第二傳壓孔35位于上坐封套29和下接頭33之間。進一步的，上述中心管I上端為馬牙扣內螺紋結構，便于懸掛封隔器的送入和轉為生產管柱的回接。進一步的，上述上錐體5和上卡瓦4錐面配合，下錐體16和下卡瓦17錐面配合。進一步的，上述膠筒總成的上內背圈8和下內背圈14之間設有上橡膠套擋圈9和下橡膠套擋圈13。進一步的，上述膠筒總成的上外背圈7和上內背圈8構成軟金屬環背圈；所述膠筒總成的下外背圈15和下內背圈14構成軟金屬環背圈。進一步的，上述膠筒12中間部位設置由鑄鐵材質制作的膠筒承留環10，膠筒承留環10內孔中間設有第一“O”型圈11，其支撐膠筒心部利于膠筒膨脹。進一步的，上述中心管I上與鎖環套20接觸的部分設有引導鎖環套20上行的鋸齒狀螺紋，且只允許鎖環套20上行。進一步的，上述鎖環18采用單切口的內外齒結構，鎖環套20通過第二緊盯銷釘19固定在鎖環18的切口槽內，防止鎖環套20上行過程中，鎖環18在鎖環套20內轉動。鎖環18伴隨鎖環套20傳遞壓力，上行且將壓力鎖定在中心管I上。進一步的，上述劈環27為開口 C環或2片C環組成，用于固定下活塞28。進一步的，上述第三“O”型圈24兩端具有由聚四氟乙烯制作的“O”型圈背圈25。第三“O”型圈24兩端配有“O”型圈背圈25能達到良好滑動密封的性能。本發明的工作原理為:利用配套的插管或球座在封隔器內孔處形成密封，從油管內打壓，液體通過懸掛封隔器的第一傳壓口和第二傳壓口在上活塞22和上坐封套29上產生軸向向上的推力，作用于鎖環套20，達到啟動壓力剪斷鎖環套20上第二剪切銷釘21帶動鎖環18 —起上行，上行擠壓下卡瓦17，下卡瓦17將力傳遞給下錐體16，到達一定力值剪斷下錐體16上第一剪切銷釘6，下錐體16上行擠壓膠筒12和上錐體5，到達一定力值剪斷上錐體5上的第一剪切銷釘6，下錐體16上行擠壓上卡瓦4，上卡瓦4破裂咬合套管，膠筒12繼續膨脹，下卡瓦17繼續上行，上行一定程度后，膠筒12膨脹密封套管，下卡瓦17咬合套管，完成坐封；同時封隔器內部的鎖環18鎖住坐封力，維持卡瓦和膠套的座封。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進或變形，這些改進或變形也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，包括中心管和設置于中心管上的膠筒，其特征在于:所述中心管的下端與下接頭螺紋連接，并且用緊盯銷釘固定；中心管和下接頭連成的整體從上到下依次裝有上導環、上卡瓦、上錐體、上外背圈、上內背圈、下內背圈、下外背圈、下錐體、下卡瓦、鎖環套、上活塞、劈環套、劈環、下活塞、上坐封套、下坐封套和下導環；所述上導環與中心管螺紋連接且用緊盯銷釘固定；所述上卡瓦和上錐體軸向套在中心管上，上卡瓦一端接觸上導環和中心管臺階，另一端與上錐體接觸，上錐體通過剪切銷釘固定在中心管上；所述中心管和膠筒之間設有承留環，該承留環在膠筒中部且與中心管用“O”型圈密封，膠筒兩端分別套入上內背圈、下內背圈、上外背圈、下外背圈構成膠筒總成，該膠筒總成套于中心管上，上外背圈與上錐體接觸，下錐體和下卡瓦軸向套在中心管上，下錐體一端與下外背圈接觸且通過剪切銷釘固定在中心管上；所述鎖環套通過鎖環與中心管連接，并由剪切銷釘與中心管固定，鎖環套上端面與下卡瓦端面接觸；所述上活塞與中心管之間通過“O”型圈滑動密封連接；所述劈環套與下活塞通過劈環固定在中心管上，下活塞通過“O”型圈密封中心管；所述上坐封套與上活塞螺紋連接，上坐封套、上活塞和下活塞均通過“O”型圈與中心管滑動密封連接；所述下坐封套與上坐封套螺紋連接，下坐封套與上坐封套、下接頭之間均為滑動密封連接；所述下導環與中心管螺紋連接且用緊盯銷釘固定。
2.根據權利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述中心管上具有徑向的第一傳壓孔和第二傳壓孔，第一傳壓孔位于上活塞和劈環套之間，第二傳壓孔位于上坐封套和下接頭之間。
3.根據權利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述中心管上端為馬牙扣內螺紋結構。
4.根據權利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述上錐體和上卡瓦錐面配合，下錐體和下卡瓦錐面配合。
5.根據權利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述膠筒總成的上內背圈和下內背圈之間設有上橡膠套擋圈和下橡膠套擋圈；所述膠筒總成的上外背圈和上內背圈構成軟金屬環背圈，所述膠筒總成的下外背圈和下內背圈構成軟金屬環背圈。
6.根據權利要求1或5所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述膠筒的中間部位設置膠筒承留環，該膠筒承留環的內孔中間設有“O”型圈，膠筒承留環是鑄鐵材質。
7.根據權利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述中心管上與鎖環套接觸的部分設有引導鎖環套上行的鋸齒狀螺紋。
8.根據權利要求7所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述鎖環采用單切口的內外齒結構，鎖環套通過剪切銷釘固定在鎖環的切口槽內。
9.根據權利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述劈環為開口 C環或2片C環組成。
10.根據權利要求1所述的一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，其特征在于:所述上坐封套、上活塞和下活塞與中心管滑動密封連接的“O”型圈兩端具有“O”型圈背圈，該“O”型圈背圈是聚四氟乙烯材質。
全文摘要
本發明涉及油氣田裸眼水平井多段壓裂技術領域，特別涉及一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器。本發明提供一種裸眼完井管柱用懸掛封隔器，包括中心管、上導環、緊盯銷釘、上卡瓦、上錐體、剪切銷釘、外背圈、內背圈、上橡膠套擋圈、膠筒承留環、膠筒、上橡膠套擋圈、下錐體、下卡瓦、鎖環、鎖環套、上活塞、“O”型圈、劈環套、劈環、下活塞、上坐封套、下坐封套、下導環和下接頭組成。本發明主要應用于裸眼水平井多層壓裂中，具有錨定性能可靠，保證封隔器耐高溫高壓，可靠密封大尺寸套管，最大內通徑能保證通過20個壓裂球達到壓裂層數最大化。
文檔編號E21B33/126GK103195389SQ201310137198
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月19日 優先權日2013年4月19日
發明者陳方利, 譚蓮香, 鄒剛, 盧剛, 高紅平, 周豐 申請人:四機賽瓦石油鉆采設備有限公司