非節流坐封y344型壓裂封隔器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油鉆采機械設備，特別是一種非節流坐封Y344型壓裂封隔器。
【背景技術】
[0002]改革開放以來，國民經濟得到快速增長，“科技創新，自主創新”已成為目前國內工業發展的主流，我國工業正逐步向集約型、節能減排、低碳的方向發展。石油是我國現代工業發展的“血液”及經濟命脈，是一種重要的戰略資源，影響國家能源的穩定與安全。石油開采中，油井經過長期生產，儲層流體的有機質沉淀和出砂，必然造成井底附近的儲層孔隙的堵塞，造成孔隙度和滲透度下降，影響石油井的產量。因此在石油井開采后期，常采用壓裂酸化進行處理，以改變低產狀態。壓裂酸化施工管柱中需用封隔器來對相關地層進行上下封隔，來壓裂酸化相應油層。在多層壓裂管柱中，現在常采用擴張式K344封隔器，通過施工管柱內與油、套管之間存在的液壓差來坐封，此種坐封方式缺點在于要形成管柱內外壓差，就需要封隔器下方的噴砂器進行節流，限制了施工管柱噴砂量，犧牲了施工效率，并加劇噴砂器孔口磨損，增加地面栗壓設備的負荷。同時在下放管柱時易因井內壓力波動產生不必要坐封，發生磨擦損壞。為了解決上述問題，科研單位的科技人員不斷地研究與探索，研發新型的封隔器，雖然在技術上取得了一定的進展，但在實際運用中仍然存在著尚未克服的技術難題。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服以上不足，提供了非節流坐封Y344型壓裂封隔器。該封隔器內部有密封空氣腔和連通中心管的液壓腔，其空氣腔與液壓腔的內外徑保持相等。施工過程中，空氣腔和液壓腔之間存在的壓差，為膠筒的坐封提供動力。使其實現坐封條件，只與管柱內壓力相關，不受管柱內外壓差和管內液體流速、流量影響，所以不需噴砂器節流以提供坐封壓差，因而，該封隔器為噴砂器大排量噴砂提供了可能，使的整個施工管柱實現最大通徑的通砂量，因通徑的增大，降低了工具內部的磨擦阻力，減少了管柱中的每個組件的磨損，延長工具的使用壽命，提高了使用安全性，提高了工作效率和施工質量。
[0004]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:含有上接頭、膠筒、滑塊中心管、動力滑塊、彈簧中心管、彈簧、彈簧驅動外殼、液壓腔、空氣腔、密封圈，上接頭外依次設有三組膠筒與隔環，其末端接有滑塊中心管，滑塊中心管外設動力滑塊，下接彈簧中心管，由滑塊中心管、動力滑塊構成的密封腔稱為空氣腔，由動力滑塊、滑塊中心管、彈簧中心管構成的空腔為液壓腔，動力滑塊下接彈簧驅動外殼，在彈簧驅動外殼與彈簧中心管之間設有彈簧，滑塊中心管、彈簧中心管、動力滑塊之間設有三組密封圈，組成非節流坐封Y344型壓裂封隔器。
[0005]本發明采用的技術原理是:采用機械及氣動液壓原理設計而成，以空氣和水這兩種介質的物理性質的不同，即水的萬向導壓性能和低壓縮比，及空氣的高壓縮比物理特性。液體通過滑塊中心管上的割縫注入液壓腔，當中心管中液體增壓時，液壓腔與空氣腔之間產生壓差，空氣腔與彈簧受力壓縮，動力滑塊向空氣腔一側移動，同時推動膠筒，膠筒受到軸向力擠壓徑向膨脹，封閉油管和套管之間的環形空間，起到封隔作用；當中心管中液體泄壓時，動力滑塊受到彈簧和空氣腔的反向作用力強制復位，完成解封。
[0006]本發明的有益效果是:該封隔器采用空氣腔與液壓腔之間的壓差來形成坐封產生的優點有三個方面。一是，該封隔器使用簡單、方便，加壓即坐封，泄壓即解封。因坐封條件只與管柱內壓力相關，便于控制。此外設有的彈簧能增加空氣腔承壓能力，亦有泄壓后強制解封的功用，為工具管柱順利取出提供了保證。二是，可實現施工管柱排砂量最大化，該封隔器坐封不需噴砂器節流以提供坐封壓差，提高輸砂效率。三是，膠筒坐封效果好穩定，采用壓縮式坐封方式，在理論上效果就優于擴張式膠筒。預緊解封彈簧的運用，避免在下井過程中，井下壓力的波動導致膠筒出現不必要的坐封，而造成膠筒的損壞。另外，在滑塊中心管上設有限位臺階，避免井底壓差過大造成動力滑塊過量移動，防止膠筒被過量壓縮，造成疲勞失去彈性或破裂，影響坐封效果。
[0007]說明書附圖
[0008]下面是結合附圖和實施例對本發明進一步描述:
[0009]圖1是非節流坐封Y344型壓裂封隔器的正視圖；
[0010]圖2是非節流坐封Y344型壓裂封隔器的全剖視圖。
[0011]圖1、2中:1上接頭、2膠筒、3滑塊中心管、4動力滑塊、5彈簧中心管、6彈簧、7彈簧驅動外殼、8液壓腔、9空氣腔、10密封圈。
【具體實施方式】
[0012]圖1、2中，含有上接頭1、膠筒2、滑塊中心管3、動力滑塊4、彈簧中心管5、彈簧6、彈簧驅動外殼7、液壓腔8、空氣腔9、密封圈10，上接頭I外依次設有三組膠筒2與隔環，其末端接有滑塊中心管3，滑塊中心管3外設動力滑塊4，下接彈簧中心管5，由滑塊中心管5、動力滑塊4構成的密封腔稱為空氣腔9，由動力滑塊4、滑塊中心管3、彈簧中心管5構成的空腔為液壓腔8，動力滑塊下接彈簧驅動外殼，在彈簧驅動外殼7與彈簧中心管5之間設有彈簧6，三組密封圈10設于滑塊中心管3、彈簧中心管5、動力滑塊4之間，組成非節流坐封Y344型壓裂封隔器。
[0013]該封隔器采用機械及氣動液壓原理設計而成，以空氣和水這兩種介質的物理性質的不同，即水的萬向導壓性能和低壓縮比，以及空氣膨脹性能，液體通過滑塊中心管3上的割縫布滿液壓腔，當中心管中液體增壓時，液壓腔8與空氣腔9之間產生壓差，空氣腔9與彈簧6受力壓縮，動力滑塊4向空氣腔一側移動，同時推動膠筒2，膠筒2受到軸向力擠壓徑向膨脹，封閉油管和套管之間的環形空間，起到封隔作用；當中心管中液體泄壓時，動力滑塊4受到彈簧6和空氣腔9的反向作用力強制復位，完成解封。
[0014]在結構設計上該封隔器坐封條件為通過空氣腔與液壓腔之間的壓差來形成坐封，如K344封隔器的節流坐封，K344坐封需通過噴砂器噴砂口的面積控制，產生限流，而產生油、套管間的壓差，再實現坐封，先天性無法實現排砂量最大化；如Y341封隔器機械坐封，Y341結構中的輔助坐封部件，在上提解封時需較大的力，存在無法解封的風險，如在多層管柱中使用，其所需解封力相當大，無法解封的風險劇增，一般不在多層壓裂管柱中采用。同時預緊解封彈簧的運用，避免在下井過程中，井下壓力的波動導致膠筒出現不必要的坐封，而造成膠筒的損壞。另外，在滑塊中心管上設有限位臺階，避免井底壓差過大造成動力滑塊過量移動，防止膠筒被過量壓縮，造成疲勞失去彈性或破裂，影響坐封效果。
[0015]在試驗使用中節流封隔器施工管柱進入地層流量最多6立方米/分鐘；使用本封隔器，進入地層液體可達10立方米/分鐘以上的排量，同時含砂液體在通過噴砂器進入地層時的流速只有原速度的3/5，減輕對施工管柱的破壞和噴砂口的磨損，降低了安全隱患，提高設備可靠性和工作效率。
【主權項】
1.非節流坐封Y344型壓裂封隔器，含有上接頭、膠筒、滑塊中心管、動力滑塊、彈簧中心管、彈簧、彈簧驅動外殼、液壓腔、空氣腔、密封圈，其特征是:上接頭外依次設有三組膠筒與隔環，其末端接有滑塊中心管，滑塊中心管外設動力滑塊，下接彈簧中心管，由滑塊中心管、動力滑塊構成的密封腔稱為空氣腔，由動力滑塊、滑塊中心管、彈簧中心管構成的空腔為液壓腔，動力滑塊下接彈簧驅動頭，在彈簧驅動頭與彈簧中心管之間設有彈簧，滑塊中心管、彈簧中心管、動力滑塊之間設有三組密封圈。
【專利摘要】非節流坐封Y344型壓裂封隔器，含有上接頭、膠筒、滑塊中心管、動力滑塊、彈簧中心管、彈簧、彈簧驅動外殼、液壓腔、空氣腔、密封圈，密封空氣腔和連通中心管的液壓腔，它們的內、外徑保持相等，以保證相互作用力的面積相同。施工過程中，空氣腔和液壓腔之間存在壓差，其壓差是實現膠筒坐封的動力源。它的坐封方式，只與管柱內壓力相關，不受管柱內外壓差和管柱內液體流量、流速影響，不需噴砂器節流以實現坐封。因此，該封隔器能為噴砂器大排量噴砂提供了可能。當封隔器自身實現最大通徑的通砂量，因通徑的增大，降低了工具內部含砂液體流速，減輕了管柱中的組件的磨損，延長工具的使用壽命，提高了使用安全性，提高了工作效率和施工質量。
【IPC分類】E21B33/128, E21B43/26
【公開號】CN105625980
【申請號】CN201510259178
【發明人】王書海
【申請人】鹽城市暢海精密機械有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年5月16日