[發(fā)明專(zhuān)利]一種柔性自密封防肩突壓縮式封隔器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510475014.3
• 申請(qǐng)日: 2015-08-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105114027B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李治淼;邢海燕;劉嘉誠(chéng);羅敏;劉巨保;徐斯塬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北石油大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21B33/128
• 分類(lèi)號(hào): E21B33/128
• 代理公司: 大慶知文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司23115
• 代理人: 張海霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種油田注水、堵水、壓裂作業(yè)中，用于分隔地層的封隔器。

背景技術(shù)

常用壓縮式封隔器的零部件主要包括中心管、膠筒組（包括一只中膠筒、兩只邊膠筒）、三級(jí)活塞套等，封隔器通過(guò)螺紋連接到井下管柱上，下至預(yù)定井深后，由地面泵組將液體泵入管柱內(nèi)，流體經(jīng)中心管上的孔道進(jìn)入活塞套內(nèi)使其上行，膠筒受到軸向壓縮后發(fā)生徑向擴(kuò)張變形，將中心管和套管內(nèi)壁之間的環(huán)形間隙封堵。流體壓力愈大，膠筒與套管和中心管之間產(chǎn)生接觸壓力愈大，當(dāng)接觸壓力高于流體壓力時(shí)，封隔器實(shí)現(xiàn)座封，流體進(jìn)入封隔器所分隔的地層空間，為油井分層采油、堵水、注水注氣等工藝提供保障。

隨著油田開(kāi)采進(jìn)入中后期，深井壓裂與大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂勢(shì)在必行，超深井、大排量的需求導(dǎo)致壓裂作業(yè)壓力的升高，常規(guī)封隔器座封壓力等級(jí)低，從而易發(fā)生座封失效。現(xiàn)有的膠筒剛度較大，若要提高常規(guī)壓縮式封隔器的座封能力，唯有增大壓縮膠筒的軸向動(dòng)力，即增加活塞缸套的級(jí)數(shù)，這樣才能提供足夠大的徑向接觸壓力，從而完成封隔地層的任務(wù)。現(xiàn)有的封隔器為三級(jí)活塞缸，再增加活塞缸級(jí)數(shù)會(huì)導(dǎo)致封隔器整體長(zhǎng)度大幅度增加，從而帶來(lái)下井時(shí)通過(guò)能力差以及壓力波動(dòng)而發(fā)生封隔器蠕動(dòng)的問(wèn)題。

封隔器鋼體與套管間有一定間隙，當(dāng)軸向壓力過(guò)大時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生膠筒“肩突”現(xiàn)象，從而引起膠筒強(qiáng)度超過(guò)其抗撕裂強(qiáng)度損壞而失效。目前針對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行的防突結(jié)構(gòu)改進(jìn)就是在膠筒的端部安放某種阻擋環(huán)、支撐件、限制裝置和保護(hù)件等，用以阻止和限制封隔器座封時(shí)膠筒朝油套環(huán)形空間“突出”或“流動(dòng)”，從而提高和保持接觸應(yīng)力，以獲得良好的密封性。目前在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際投入使用的“防突”結(jié)構(gòu)較少，主要有銅碗固化型和鋼網(wǎng)或鋼帶固化型兩種。但是隨著壓力增加，膠筒的護(hù)肩發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，受損嚴(yán)重，導(dǎo)致膠筒與護(hù)肩之間剝落，刺傷膠筒。這也反應(yīng)了現(xiàn)在應(yīng)用的護(hù)肩在低壓力情況下能起到一定的保護(hù)作用，但是隨著壓力的增加，普通的防突裝置已經(jīng)不能滿(mǎn)足井下作業(yè)需要，所以，耐高壓的防突裝置的研究勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種柔性自密封防肩突壓縮式封隔器，該封隔器設(shè)置的耐高壓防肩突結(jié)構(gòu)可有效保護(hù)承壓膠筒，同時(shí)避免因井底壓力波動(dòng)而發(fā)生封隔器竄動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，保障封隔器有效座封；另外，本發(fā)明封隔器還增加了提高其密封性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而提高封隔器的耐壓能力，滿(mǎn)足深井壓裂與大規(guī)模縫網(wǎng)壓裂的需求。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種柔性自密封防肩突壓縮式封隔器，包括上接頭、上擋環(huán)、傳動(dòng)缸體、中心管、彈簧、防護(hù)罩、承壓膠筒、中膠筒、施壓膠筒、活塞套、下?lián)醐h(huán)及下接頭，上接頭的內(nèi)螺紋與中心管的外螺紋連接，中心管上分別設(shè)置上液孔及下液孔，上液孔及下液孔處的中心管外分別設(shè)置過(guò)濾套，中心管的下端螺紋連接下接頭，上接頭的外螺紋與上擋環(huán)的內(nèi)螺紋連接，上擋環(huán)的下方螺紋連接傳動(dòng)缸體，其特征在于：所述傳動(dòng)缸體的下端沿周向均設(shè)若干卡爪，傳動(dòng)缸體下方的中心管上設(shè)有凸臺(tái)，傳動(dòng)缸體與中心管凸臺(tái)之間設(shè)有彈簧，凸臺(tái)下方中心管上依次套有承壓膠筒、中膠筒及施壓膠筒，相鄰兩膠筒之間設(shè)置隔環(huán)，中心管凸臺(tái)外設(shè)置臺(tái)肩，臺(tái)肩與承壓膠筒之間放置有防護(hù)罩，施壓膠筒下方的中心管外套有活塞套，活塞套與下接頭之間還螺紋連接下?lián)醐h(huán)。

優(yōu)選所述中膠筒內(nèi)設(shè)置沿其基體周向的環(huán)形空腔，環(huán)形空腔內(nèi)充入液體。

優(yōu)選所述施壓膠筒的下端口內(nèi)為錐面，下端面上設(shè)置密封唇；且封隔器還包括壓縮塞，所述壓縮塞的基體上部為錐狀，下部為圓柱狀，壓縮塞的錐狀部插入到施壓膠筒的下端口內(nèi)，壓縮塞的基體表面設(shè)置若干條環(huán)形流道及縱向流道。

本發(fā)明的有益效果：

1、具有可靠的防肩突設(shè)計(jì)

本發(fā)明的防肩突結(jié)構(gòu)主要由傳動(dòng)缸體、彈簧及防護(hù)罩三個(gè)零件構(gòu)成，傳動(dòng)缸體上的卡爪沿著彈簧擋圈外表面向下爬，當(dāng)卡爪完全打開(kāi)時(shí)，正好頂在防護(hù)罩上，其卡爪外表面與井壁完全接觸，保證其不能繼續(xù)擴(kuò)張，當(dāng)泄壓時(shí)，彈簧便支撐起卡爪回收，封隔器解封。此設(shè)計(jì)一是有效的保護(hù)了承壓膠筒，避免發(fā)生膠筒肩突現(xiàn)象，二是將封隔器卡緊在套管壁上，避免因井底壓力波動(dòng)而發(fā)生封隔器竄動(dòng)，保障封隔器有效座封；

2、具有自密封性能

本發(fā)明封隔器上的施壓膠筒采用了密封唇設(shè)計(jì)，隨著流體壓力的提高，三個(gè)膠筒的基體與套管壁的接觸壓力會(huì)增加，在流體作用下，施壓膠筒的密封唇與套管壁的接觸壓力也隨之提高，具有自密封性；

3、具有壓力轉(zhuǎn)換功能，提高座封性能