專利名稱:雙向座封懸掛封隔器及其制備方法及井筒環(huán)向封隔方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及油氣田完井分段改造技術(shù)領(lǐng)域,具體地說是一種雙向座封懸掛封隔器及其制備方法及井筒環(huán)向封隔方法。
背景技術(shù):
在油氣田生產(chǎn)過程中,直井或水平井的分段改造技術(shù)是高效開發(fā)低滲油氣藏,超低滲、特低滲、頁巖氣藏等非常規(guī)油氣藏的有效增產(chǎn)措施。由于直井多層系或水平井單層系但水平段長、非均質(zhì)性強(qiáng)等原因,進(jìn)行一次性的籠統(tǒng)酸化或壓裂針對性不強(qiáng),往往不能達(dá)到改造的目的。而采用裸眼封隔器進(jìn)行分段完井和改造,可以對各個(gè)產(chǎn)層采取針對性的改造措施,或增大用酸強(qiáng)度或增大加砂壓裂規(guī)模,從而真正實(shí)現(xiàn)各產(chǎn)層段均達(dá)到有效解除近井堵塞、溝通儲層的目的。封隔器是完井分段改造工藝中的工具之一,起到了將裸眼儲層與上部套管完全風(fēng)格開的關(guān)鍵作用,得到了大量應(yīng)用。在直井或水平井裸眼完井分段增產(chǎn)改造過程中,根據(jù)地質(zhì)改造要求,需要下入分段完井管柱串把裸眼儲層段分為若干段,在完井管柱串的相應(yīng)位置下入封隔器,同時(shí)在需要改造的對應(yīng)位置下入滑套(流體通過滑套進(jìn)入儲層),當(dāng)完井管柱串下至設(shè)計(jì)位置后,封隔器進(jìn)行封隔,即可實(shí)現(xiàn)分段壓裂或酸化增產(chǎn)作業(yè)。在直井或水平井裸眼完井分段增產(chǎn)改造過程中,根據(jù)地質(zhì)改造要求,需要下入分段完井管柱串把裸眼儲層段分為若干段,在完井管柱串的相應(yīng)位置下入封隔器,同時(shí)在需要改造的對應(yīng)位置下入滑套(流體通過滑套進(jìn)入儲層),當(dāng)完井管柱串下至設(shè)計(jì)位置后,憋壓座封封隔器,可實(shí)現(xiàn)分段壓裂或酸化增產(chǎn)作業(yè)。但現(xiàn)有的封隔器均具有不足?,F(xiàn)有的懸掛封隔器采用的是單向液壓缸配置,在工具動作時(shí),下部安裝的卡瓦先破裂,然后推動下部的錐體向上移動擠壓膠筒,再推動上部的錐體向上移,迫使上部的卡瓦破裂,這樣動作的風(fēng)險(xiǎn)是:1、膠筒膨脹后移動可能會損壞,不能有效密封承受高壓。2、上部的卡瓦不能破裂時(shí),導(dǎo)致管柱不能有效錨定。鑒于上述現(xiàn)有的封隔器均具有不足之處,本發(fā)明人積極加以研究和創(chuàng)新,以創(chuàng)設(shè)一種新型的雙向座封懸掛封隔器及其制備方法及井筒環(huán)向封隔方法,使其在完井分段改造技術(shù)領(lǐng)域更具實(shí)用性。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題,本發(fā)明提供了一種雙向座封懸掛封隔器,本發(fā)明的封隔器實(shí)現(xiàn)雙向座封,具有密封快速、密封時(shí)間久的特點(diǎn)。為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:雙向座封懸掛封隔器,包括中心管,中心管的一端連接第一接頭,另一端連接第二接頭,中心管上自第一接頭至第二接頭依次套有第一止動環(huán)、第一活塞、第一卡瓦、第一錐體、第一膠筒壓環(huán)、膠筒、第二膠筒壓環(huán)、第二錐體、第二卡瓦、第二活塞和第二止動環(huán),其中第一活塞的外側(cè)套有第一液壓缸,所述第一液壓缸的一端與第一接頭密封連接,第一液壓缸通過第一止動環(huán)與中心管軸向固定,第一活塞與第一液壓缸及中心管之間滑動密封連接,第一活塞與中心管之間設(shè)有第一剪切銷釘,第一活塞的內(nèi)表面具有齒狀卡瓦牙,中心管上固定有阻止第一活塞向第一接頭移動的第一鎖緊卡瓦,第一卡瓦與第一錐體之間通過銷釘固定,中心管與膠筒之間設(shè)有支撐環(huán),所述支撐環(huán)位于膠筒中部,第一膠筒壓環(huán)和第二膠筒壓環(huán)分別套住膠筒的兩端,第二活塞的外側(cè)套有第二液壓缸,所述第二液壓缸的一端與第二接頭密封連接,第二液壓缸通過第二止動環(huán)與中心管軸向固定,第二活塞與第二液壓缸及中心管之間滑動密封連接,第二活塞與中心管之間設(shè)有第二剪切銷釘,第二活塞的內(nèi)表面具有齒狀卡瓦牙,中心管上固定有阻止第二活塞向第二接頭移動的第二鎖緊卡瓦,所述中心管上具有徑向的第一傳壓孔和第二傳壓孔,第一傳壓孔位于第一止動環(huán)與第一活塞之間,第二傳壓孔位于第二止動環(huán)和第二活塞之間。進(jìn)一步,所述中心管的兩端分別具有止動臺階,分別阻止第一止動環(huán)和第二止動環(huán)向中心管中部移動。進(jìn)一步,所述第一錐體的錐面伸入第一卡瓦,所述第二錐體的錐面伸入第二卡瓦。進(jìn)一步,所述第二錐體的內(nèi)表面具有齒狀卡瓦牙,中心管上固定有阻止第二錐體向第二接頭移動的第三鎖緊卡瓦。進(jìn)一步,所述膠筒的兩端分別套有軟金屬環(huán)。進(jìn)一步,所述封隔器采用O形密封圈進(jìn)行密封。進(jìn)一步,所述第一接頭為母接頭,所述第二接頭為公接頭。進(jìn)一步,所述中心管與第一接頭及第二接頭之間為螺紋連接。本發(fā)明的另一目的為提供一種上述封隔器的制備方法,其技術(shù)方案如下:上述封隔器的制備方法,包括如下步驟:a.準(zhǔn)備好所需的部件;b.將支撐環(huán)裝入膠筒內(nèi),再將第一膠筒壓環(huán)和第二膠筒壓環(huán)分別套在膠筒的兩端,然后將上述組裝體套裝到中心管的中部;c.從中心管的兩端分別套入第一錐體、第二錐體,以及第一卡瓦和第二卡瓦,至第一卡瓦套住第一錐體的錐面,第二卡瓦套住第二錐體的錐面;d.在中心管上的對應(yīng)的凹槽內(nèi)分別裝入第一鎖緊卡瓦和第二鎖緊卡瓦,然后在中心管的兩端分別套入第一活塞和第二活塞;e.將第一止動環(huán)裝配到第一液壓缸內(nèi)的凹槽內(nèi),然后將第一液壓缸套入第一活塞,直至第一止動環(huán)達(dá)止動臺階被卡住為止;同樣,將第二止動環(huán)裝配到第二液壓缸內(nèi)的凹槽內(nèi),然后將第二液壓缸套入第二活塞,直至第二止動環(huán)達(dá)止動臺階被卡住為止;f.將第一接頭和第二接頭通過螺紋分別連接到中心管的兩端,然后使用第一剪切銷釘和第二剪切銷釘分別將第一活塞和第二活塞與中心管固定;其中,在組裝前,第一接頭上、第二節(jié)頭上、第一活塞的內(nèi)外表面和第二活塞的內(nèi)外表面分別裝配上O形密封圈。進(jìn)一步,步驟b中,所述膠筒的兩端先分別套上軟金屬環(huán),然后再將第一膠筒壓環(huán)和第二膠筒壓環(huán)分別套在膠筒的兩端。本發(fā)明的另一目的為提供一種使用上述封隔器的井筒環(huán)向封隔方法,本發(fā)明方法封隔快速,封隔時(shí)間久。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下:
使用上述封隔器的井筒環(huán)向封隔方法,包括如下步驟:a.將上述封隔器接入完井管柱,其中所述封隔器的第二接頭通過油管連接帶球座的井筒隔絕閥,第一接頭與油管或鉆桿連接;b.將所述封隔器送至井下設(shè)計(jì)位置,通過鉆桿或油管投入座封球至井筒隔絕閥的球座上;c.從油管或鉆桿打壓,壓力通過中心管上的第一傳壓孔和第二傳壓孔分別傳遞到第一活塞及第二活塞上,當(dāng)壓力達(dá)到剪切值后,第一剪切銷釘和第二剪切銷釘分別被剪斷,第一活塞及第二活塞在壓力在作用下分別沿軸向向中心管的中部移動,最終壓力傳遞至主膠筒的兩側(cè),使主膠筒受壓膨脹,最終形成密封封隔;d.同時(shí),第一活塞與第一鎖緊卡瓦相互咬合,阻止第一活塞向第一接頭方向移動,第二活塞與第二鎖緊卡瓦互相咬合,阻止第二活塞向第二接頭方向移動,從而阻止膠筒回彈,形成持久封隔。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的雙向座封懸掛封隔器配置了兩個(gè)液壓缸和兩個(gè)活塞,當(dāng)封隔器下入到設(shè)計(jì)位置后,通過管內(nèi)打壓,迫使兩個(gè)活塞剪斷銷釘同時(shí)相向移動,能夠保證實(shí)現(xiàn)兩個(gè)卡瓦破裂,可靠有效地錨定在套管上,同時(shí)擠壓密封膠筒,迫使膠筒在原地膨脹,實(shí)現(xiàn)環(huán)空密封,從施工可靠性來說,本發(fā)明大大提高了后期施工的可靠性,為一 口井的圓滿完工提供可靠保障。同時(shí),設(shè)計(jì)的帶有卡瓦牙的齒狀結(jié)構(gòu)使座封后的主膠筒不解封,承壓能力高;座封過程在瞬間完成,節(jié)約操作時(shí)間。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、可靠,經(jīng)過試驗(yàn)?zāi)軐λ骄蛑本阊蹆佣斡行Х飧?,保證各產(chǎn)層段安全實(shí)施作業(yè)。
圖1為發(fā)明的雙向座封懸掛封隔器的結(jié)構(gòu)半剖圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述,但不作為對本發(fā)明的限定。實(shí)施例1:圖1為發(fā)明的雙向座封懸掛封隔器的結(jié)構(gòu)半剖圖。如圖1所不,雙向座封懸掛封隔器,包括中心管2,中心管2的一端連接第一接頭1,另一端連接第二接頭20,中心管2上自第一接頭I至第二接頭20依次套有第一止動環(huán)21、第一活塞4、第一卡瓦7、第一錐體9、第一膠筒壓環(huán)10、膠筒12、第二膠筒壓環(huán)14、第二錐體15、第二卡瓦22、第二活塞16和第二止動環(huán)18,其中第一活塞4的外側(cè)套有第一液壓缸3,第一液壓缸3的一端與第一接頭I密封連接,第一液壓缸3通過第一止動環(huán)21與中心管2軸向固定,第一活塞4與第一液壓缸3及中心管2之間滑動密封連接,第一活塞4與中心管2之間設(shè)有第一剪切銷釘6,第一活塞4的內(nèi)表面具有齒狀卡瓦牙,中心管2上固定有阻止第一活4塞向第一接頭I移動的第一鎖緊卡瓦5,第一卡瓦7與第一錐體9之間通過銷釘8固定,中心管2與膠筒12之間設(shè)有支撐環(huán)13,支撐環(huán)13位于膠筒12中部,第一膠筒壓環(huán)10和第二膠筒壓環(huán)14分別套住膠筒12的兩端,第二活塞16的外側(cè)套有第二液壓缸19,第二液壓缸19的一端與第二接頭20密封連接,第二液壓缸19通過第二止動環(huán)18與中心管2軸向固定,第二活塞16與第二液壓缸20及中心管2之間滑動密封連接,第二活塞16與中心管2之間通過第二剪切銷釘23連接,第二活塞16的內(nèi)表面具有齒狀卡瓦牙,中心管2上固定有阻止第二活塞16向第二接頭20移動的第二鎖緊卡瓦17,中心管2上具有徑向的第一傳壓孔24和第二傳壓孔25,第一傳壓孔24位于第一止動環(huán)21與第一活塞4之間,第二傳壓孔25位于第二止動環(huán)18和第二活塞16之間。本發(fā)明的封隔器采用O形密封圈27進(jìn)行密封,如第一接頭與第一液壓缸之間、第一活塞與第一液壓缸及中心管之間、第二接頭與第二液壓缸之間、第二活塞與第二液壓缸及中心管之間均通過設(shè)置O形密封圈27進(jìn)行密封。具體設(shè)置方式可參閱圖1。中心管2的兩端分別具有止動臺階(見圖中與第一止動21環(huán)及第二止動環(huán)18接觸部),分別阻止第一止動環(huán)21和第二止動環(huán)18向中心管中部移動。第二錐體15的錐面伸入第二卡瓦22內(nèi),第一錐體9的錐面伸入第一卡瓦7內(nèi)。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)卡瓦破裂,可靠有效地錨定在套管上。第二錐體15的內(nèi)表面具有齒狀卡瓦牙,中心管2上固定有阻止第二錐體15向第二接頭20移動的第三鎖緊卡瓦26。膠筒12的兩端分別套有軟金屬環(huán)11。保證了第一膠筒壓環(huán)10和第二膠筒壓環(huán)14能穩(wěn)定地壓住膠筒12的兩端。第一接頭I為母接頭,第二接頭20為公接頭。中心管2與第一接頭I及第二接頭20之間為螺紋連接。上述封隔器的制備方法,包括如下步驟:a.準(zhǔn)備好所需的部件;b.將支撐環(huán)裝入膠筒內(nèi),再將第一膠筒壓環(huán)和第二膠筒壓環(huán)分別套在膠筒的兩端,然后將上述組裝體套裝到中心管的中部;c.從中心管的兩端分別套入第一錐體、第二錐體,以及第一卡瓦和第二卡瓦,至第一卡瓦套住第一錐體的錐面,第二卡瓦套住第二錐體的錐面;d.在中心管上的對應(yīng)的凹槽內(nèi)分別裝入第一鎖緊卡瓦和第二鎖緊卡瓦,然后在中心管的兩端分別套入第一活塞和第二活塞;e.將第一止動環(huán)裝配到第一液壓缸內(nèi)的凹槽內(nèi),然后將第一液壓缸套入第一活塞,直至第一止動環(huán)達(dá)止動臺階被卡住為止;同樣,將第二止動環(huán)裝配到第二液壓缸內(nèi)的凹槽內(nèi),然后將第二液壓缸套入第二活塞,直至第二止動環(huán)達(dá)止動臺階被卡住為止;f.將第一接頭和第二接頭通過螺紋分別連接到中心管的兩端,然后使用第一剪切銷釘和第二剪切銷釘分別將第一活塞和第二活塞與中心管固定;其中,在組裝前,第一接頭上、第二節(jié)頭上、第一活塞的內(nèi)外表面和第二活塞的內(nèi)外表面分別裝配上O形密封圈。進(jìn)一步,步驟b中,所述膠筒的兩端先分別套上軟金屬環(huán),然后再將第一膠筒壓環(huán)和第二膠筒壓環(huán)分別套在膠筒的兩端。使用上述封隔器的井筒環(huán)向封隔方法,包括如下步驟:a.將上述封隔器接入完井管柱,其中所述封隔器的第二接頭通過油管連接帶球座的井筒隔絕閥,第一接頭與油管或鉆桿連接;b.將所述封隔器送至井下設(shè)計(jì)位置,通過鉆桿或油管投入座封球至井筒隔絕閥的球座上;c.從油管或鉆桿打壓,壓力通過中心管上的第一傳壓孔和第二傳壓孔分別傳遞到第一活塞及第二活塞上,當(dāng)壓力達(dá)到剪切值后,第一剪切銷釘和第二剪切銷釘分別被剪斷,第一活塞及第二活塞在壓力在作用下分別沿軸向向中心管的中部移動,最終壓力傳遞至主膠筒的兩側(cè),使主膠筒受壓膨脹,最終形成密封封隔;d.同時(shí),第一活塞與第一鎖緊卡瓦相互咬合,阻止第一活塞向第一接頭方向移動,第二活塞與第二鎖緊卡瓦互相咬合,阻止第二活塞向第二接頭方向移動,從而阻止膠筒回彈,形成持久封隔。以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例,不用于限制本發(fā)明,本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi),對本發(fā)明做出各種修改或等同替換,這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.雙向座封懸掛封隔器,其特征在于,包括中心管,中心管的一端連接第一接頭,另一端連接第二接頭,中心管上自第一接頭至第二接頭依次套有第一止動環(huán)、第一活塞、第一卡瓦、第一錐體、第一膠筒壓環(huán)、膠筒、第二膠筒壓環(huán)、第二錐體、第二卡瓦、第二活塞和第二止動環(huán),其中第一活塞的外側(cè)套有第一液壓缸,所述第一液壓缸的一端與第一接頭密封連接,第一液壓缸通過第一止動環(huán)與中心管軸向固定,第一活塞與第一液壓缸及中心管之間滑動密封連接,第一活塞與中心管之間設(shè)有第一剪切銷釘,第一活塞的內(nèi)表面具有齒狀卡瓦牙,中心管上固定有阻止第一活塞向第一接頭移動的第一鎖緊卡瓦,第一卡瓦與第一錐體之間通過銷釘固定,中心管與膠筒之間設(shè)有支撐環(huán),所述支撐環(huán)位于膠筒中部,第一膠筒壓環(huán)和第二膠筒壓環(huán)分別套住膠筒的兩端,第二活塞的外側(cè)套有第二液壓缸,所述第二液壓缸的一端與第二接頭密封連接,第二液壓缸通過第二止動環(huán)與中心管軸向固定,第二活塞與第二液壓缸及中心管之間滑動密封連接,第二活塞與中心管之間設(shè)有第二剪切銷釘,第二活塞的內(nèi)表面具有齒狀卡瓦牙,中心管上固定有阻止第二活塞向第二接頭移動的第二鎖緊卡瓦,所述中心管上具有徑向的第一傳壓孔和第二傳壓孔,第一傳壓孔位于第一止動環(huán)與第一活塞之間,第二傳壓孔位于第二止動環(huán)和第二活塞之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向座封懸掛封隔器,其特征在于,所述中心管的兩端分別具有止動臺階,分別阻止第一止動環(huán)和第二止動環(huán)向中心管中部移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向座封懸掛封隔器,其特征在于,所述第一錐體的錐面伸入第一卡瓦,所述第二錐體的錐面 伸入第二卡瓦。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向座封懸掛封隔器,其特征在于,所述第二錐體的內(nèi)表面具有齒狀卡瓦牙,中心管上固定有阻止第二錐體向第二接頭移動的第三鎖緊卡瓦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向座封懸掛封隔器,其特征在于,所述膠筒的兩端分別套有軟金屬環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向座封懸掛封隔器,其特征在于,所述封隔器采用O形密封圈進(jìn)行密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向座封懸掛封隔器,其特征在于,所述第一接頭為母接頭,所述第二接頭為公接頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向座封懸掛封隔器,其特征在于,所述中心管與第一接頭及第二接頭之間為螺紋連接。
9.權(quán)利要求1-8所述的封隔器的制備方法,其特征在于,包括如下步驟: a.準(zhǔn)備好所需的部件; b.將支撐環(huán)裝入膠筒內(nèi),再將第一膠筒壓環(huán)和第二膠筒壓環(huán)分別套在膠筒的兩端,然后將上述組裝體套裝到中心管的中部; c.從中心管的兩端分別套入第一錐體、第二錐體,以及第一卡瓦和第二卡瓦,至第一卡瓦套住第一錐體的錐面,第二卡瓦套住第二錐體的錐面; d.在中心管上的對應(yīng)的凹槽內(nèi)分別裝入第一鎖緊卡瓦和第二鎖緊卡瓦,然后在中心管的兩端分別套入第一活塞和第二活塞; e.將第一止動環(huán)裝配到第一液壓缸內(nèi)的凹槽內(nèi),然后將第一液壓缸套入第一活塞,直至第一止動環(huán)達(dá)止動臺階被卡住為止;同樣,將第二止動環(huán)裝配到第二液壓缸內(nèi)的凹槽內(nèi),然后將第二液壓缸套入第二活塞,直至第二止動環(huán)達(dá)止動臺階被卡住為止;f.將第一接頭和第二接頭通過螺紋分別連接到中心管的兩端,然后使用第一剪切銷釘和第二剪切銷釘分別將第一活塞和第二活塞與中心管固定; 其中,在組裝前,第一接頭上、第二節(jié)頭上、第一活塞的內(nèi)外表面和第二活塞的內(nèi)外表面分別裝配上O形密封圈。
10.使用權(quán)利要求1-8所述的封隔器的井筒環(huán)向封隔方法,其特征在于,包括如下步驟: a.將上述封隔器接入完井管柱,其中所述封隔器的第二接頭通過油管連接帶球座的井筒隔絕閥,第一接頭與油管或鉆桿連接; b.將所述封隔器送至井下設(shè)計(jì)位置,通過鉆桿或油管投入座封球至井筒隔絕閥的球座上; c.從油管或鉆桿打壓,壓力通過中心管上的第一傳壓孔和第二傳壓孔分別傳遞到第一活塞及第二活塞上,當(dāng)壓力達(dá)到剪切值后,第一剪切銷釘和第二剪切銷釘分別被剪斷,第一活塞及第二活塞在壓力在作用下分別沿軸向向中心管的中部移動,最終壓力傳遞至主膠筒的兩側(cè),使主膠筒受壓膨脹,最終形成密封封隔; d.同時(shí),第一活塞與第一鎖緊卡瓦相互咬合,阻止第一活塞向第一接頭方向移動,第二活塞與第二鎖緊卡瓦互相咬合,阻止第二活塞向第二接頭方向移動,從而阻止膠筒回彈,形成持久封隔。`
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙向座封懸掛封隔器及其制備方法及井筒環(huán)向封隔方法,其中封隔器包括中心管,中心管的兩端分別連接第一接頭和第二接頭,中心管上自第一接頭依次套有第一止動環(huán)、第一活塞、第一卡瓦、第一錐體、第一膠筒壓環(huán)、膠筒、第二膠筒壓環(huán)、第二錐體、第二卡瓦、第二活塞和第二止動環(huán),第一活塞的外側(cè)套有與第一接頭連接的第一液壓缸,中心管上固定有阻止第一活塞向第一接頭移動的第一鎖緊卡瓦,中心管與膠筒之間設(shè)有支撐環(huán),第二活塞的外側(cè)套有以第二接頭連接的第二液壓缸,中心管上固定有阻止第二活塞向第二接頭移動的第二鎖緊卡瓦,中心管上具有分別與第一活塞和第二活塞對應(yīng)的第一傳壓孔和第二傳壓孔。本發(fā)明的封隔器錨定可靠。
文檔編號E21B33/127GK103184850SQ20111044997
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者張鼎業(yè), 李忠寶, 張紅, 王大勇, 何歸, 白鋒 申請人:安東石油技術(shù)(集團(tuán))有限公司