一种封隔器 |
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| 申请号 | CN201611052803.7 | 申请日 | 2016-11-24 | 公开(公告)号 | CN106761535A | 公开(公告)日 | 2017-05-31 |
| 申请人 | 中国石油大学(北京); | 发明人 | 张遂安; 孙延明; 夏立满; 张晓冬; 王千玮; 李婷; 赵威; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种封隔器，包括：接头；封隔机构，所述封隔机构包括上封隔胶筒、下封隔胶筒，上封隔胶筒以及下封隔胶筒均套设在中心管上，上封隔胶筒与下封隔胶筒之间设置有导向机构，导向机构内形成有导向室，导向机构两端均连接有中心管；限位机构与下封隔胶筒的下部连接，限位机构包括扶正器，扶正器内穿设有轨迹管且扶正器与轨迹管固定连接，轨迹管内穿设有中心管，轨迹管上设置有轨迹通槽，中心管上设置有滑动 块 。导向室设置有导向孔，柔性 钻柱 和连续油管由竖直方向转变为 水 平方向，可实现径向井钻井，通过上提下放封隔器，实现封隔器坐封和解封，不仅操作简单，坐封可靠，还可以减少压裂液由于流通通道骤变而产生的压 力 损失，提高压裂 质量 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种封隔器，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种封隔器技术领域[0001] 本发明涉及油田油气井压裂技术领域，尤其涉及一种用于径向井压裂封隔器。 背景技术[0002] 径向井钻井技术是一种新的水平井钻井技术，它的曲率半径仅0.3m，比常规水平井的曲率半径更短，故也称“超短半径水平井”。该技术的工作原理是在设计施工的目的层段内，通过高压喷射管经转向器在该井段内以0.3m的曲率半径由垂直转向水平深处，其上的喷嘴随高压喷管前进的同时，喷出高压流体，以旋转射流的方式进行破碎岩石，从而形成直径约为90mm的径向水平井眼。径向井水平孔直径小，因此径向井常应用于煤层气、页岩气的开发过程中以解决井壁稳定性差的问题。但由于井眼直径小，常规油气压裂使用的管无法应用到径向井压裂，目前径向井压裂作业常借助于封隔器封隔套管，再通过油管向产层高压泵入压裂液。 [0003] 提高径向井水平孔中流体的压力，但是由于井眼过小，在高压液体进入水平段的时候产生较大损耗，压裂效果并不明显，且现有径向井钻井压裂施工作业程序繁琐，因此，如何提出一种封隔器，能够适用于径向井压裂，是本领域技术人员需要解决的技术问题。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提出一种封隔器，能够适用于径向井压裂，实现径向井钻井压裂一体化，且高压液体进入水平段时能量损失小，压裂效果明显。为达此目的，本发明采用以下技术方案： [0005] 提供一种封隔器，包括： [0006] 接头； [0007] 封隔机构，所述封隔机构包括上封隔胶筒、下封隔胶筒，所述上封隔胶筒以及下封隔胶筒均套设在中心管上，所述上封隔胶筒与所述下封隔胶筒之间设置有 [0008] 导向机构，所述导向机构内形成有导向室，所述导向室内设置有柔性钻柱和连续油管通道，所述导向机构两端均连接有中心管； [0009] 限位机构，所述限位机构与所述下封隔胶筒的下部连接，所述限位机构包括扶正器，所述扶正器内穿设有轨迹管且所述扶正器与所述轨迹管固定连接，所述轨迹管内穿设有中心管，所述轨迹管上设置有轨迹通槽，所述中心管上设置有能够沿所述轨迹通槽旋转、上提、下拉的滑动块。 [0010] 在油田生产过程中，该封隔器连接到管柱，封隔器放至井下时，滑动块位于轨迹通槽最上端，当封隔器下至预定深度处，上提管柱，封隔器准备坐封，之后下方管柱并施加推力，滑动块导向头在轨迹通槽内滑动至该轨迹通槽的最下端，此时扶正器与套管壁相互抵接卡紧，继续下推管柱，上、下封隔胶筒被压缩，使上、下封隔胶筒直径变大，封隔油套环形空间完成坐封，作业完成后，上提管柱，封隔器的中心管随之上行，轨迹管随扶正器保持不动，当管柱向上的提拉力大于扶正器与套管壁之间的摩擦力时，封隔胶筒受到向上的拉力大于套管壁的摩擦力，封隔胶筒整体被向上拉，进而使封隔胶筒推力撤销复原。通过上提下放封隔器，能够实现封隔器的坐封和解封，不仅操作简单，坐封可靠。 [0011] 导向室侧壁上设置有导向孔，进而柔性钻柱和连续油管由竖直方向转变为水平方向，可以实现径向井钻井，通过上提下放封隔器，能够实现封隔器的坐封和解封，不仅操作简单，坐封可靠，是一种新型的应用于径向井钻井压裂一体化的作业工具柔性钻柱和连续油管不但可以减少作业流程，还可以减少压裂液由于流通通道骤变而产生的压力损失，提高压裂质量。 [0012] 作为优选，所述轨迹通槽包括下长槽、旋转槽和上短槽，所述旋转槽分别与所述下长槽、上短槽连接，且所述上短槽位于所述下长槽的正上方，所述旋转槽沿所述轨迹管侧壁周向设置。 [0013] 上短槽位于下长槽的正上方，进而能够使导向孔旋转360°重新回到原始方向，保证与径向压裂点对齐，实现径向压裂。 [0014] 作为优选，所述扶正器包括扶正体，所述扶正体周向均布有摩擦块，所述轨迹管穿设过扶正体且所述摩擦块与所述轨迹管之间设置有弹簧，所述弹簧分别与所述摩擦块、扶正体抵接。 [0015] 弹簧分别与摩擦块、扶正体抵接，能够保证封隔器在套管内与套管壁相互抵接，弹簧能够被压缩，保证封隔器与套管内壁抵接的同时使摩擦块与套管内壁能够分离发生相对移动。 [0016] 作为优选，所述扶正器还包括扶正器顶套以及扶正体底套，所述扶正器通过固定螺丝固定于轨迹管外。 [0017] 扶正器通过固定螺丝固定在轨迹管外，能够使扶正器在向上移动时带动轨迹管移动，进而保证封隔器整体向上移动。 [0018] 作为优选，所述滑动块为销钉，所述销钉设置于所述轨迹通槽内。 [0019] 滑动块为销钉，能够便于取材，无需特殊定制，进一步节省成本。 [0021] 上接头与中心管、下接头与轨迹管之间采用螺纹连接，能够便于拆换零部件，同时螺纹连接能够将上接头与中心管、下接头与轨迹管之间紧固、密封连接。 [0022] 作为优选，所述上封隔胶筒、下封隔胶筒的数量均为两个，两个所述上封隔胶筒之间设置有上密封圈以及上隔环，所述上封隔胶筒与所述上接头直接设置有上隔环，两个所述下封隔胶筒之间设置有下密封圈以及下隔环。 [0023] 上封隔胶筒与下封隔胶筒数量为两个，能够保证封隔器被卡在套管内，同时设置密封圈以及隔环的目的是保证封隔胶筒的密封性能，又保证封隔胶筒的抗高压性能。 [0024] 作为优选，所述导向机构上端与所述上封隔胶筒连接，所述导向机构下端与所述下封隔胶筒连接，所述导向机构与所述上封隔胶筒、下封隔胶筒之间设置有限位套。 [0025] 作为优选，所述导向机构两端分别与所述中心管螺纹连接。 [0027] 图1是本发明提供的封隔器的正视图； [0028] 图2是本发明提供的封隔器的侧视图； [0029] 图3是图2中轨迹通槽的局部放大图。 [0030] 图中： [0031] 1、上接头；2、上隔环；3、上封隔胶筒；4、上密封圈；5、上中心管；6、下中心管；7、固定螺丝；8、柔性钻柱和连续油管通道；9、轨迹管；10、轨迹通槽；101、下长槽；102、旋转槽；103、上短槽；11、扶正器顶套；12、扶正体底套；13、限位套；14、下封隔胶筒；15、下密封圈； 16、下隔环；17、滑动块；18、弹簧；19、摩擦块；20、扶正体；21、下接头；22、轨迹管顶套；23、导向机构上接头；24、导向机构下接头；25、导向室；26、导向孔。 具体实施方式[0032] 为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。 [0033] 如图1、2所示，本实施例中公开了一种用于径向井压裂的封隔器，能够使高压液体进入水平段时能量损失小，压裂效果明显。 [0034] 该封隔器包括：接头；封隔机构，其中封隔机构包括上封隔胶筒3、下封隔胶筒14，所述上封隔胶筒3以及下封隔胶筒14均套设在中心管上，且上封隔胶筒3以及下封隔胶筒14不能随意的在中心管上移动，即上封隔胶筒3以及下封隔胶筒14不能轴向移动，但是能够发生径向变形，即封胶筒中部发生膨胀导致直径变大；所述上封隔胶筒3与所述下封隔胶筒14之间设置有导向机构，该导向机构能够使柔性钻柱和连续油管由垂直转为水平，所述导向机构内形成有导向室25，所述导向室25内设置有柔性钻柱和连续油管通道8，导向室25侧壁上设置有导向孔26，柔性钻柱和连续油管通道8与导向孔26连通，柔性钻柱和连续油管伸入导向机构的一端伸出导向孔26，所述导向机构两端均连接有中心管，且导向机构两端分别为导向机构上接头23、导向机构下接头24，导向机构上接头23、导向机构下接头24分别与中心管螺纹连接； [0035] 限位机构，所述限位机构与所述下封隔胶筒14的下部连接，所述限位机构包括扶正器，所述扶正器内穿设有轨迹管9且所述扶正器与所述轨迹管9固定连接，所述轨迹管9内穿设有中心管，所述轨迹管9上设置有轨迹通槽10，所述中心管上设置有能够沿所述轨迹通槽10旋转、上提、下拉的滑动块17。上述滑动块17为销钉，所述销钉设置于所述轨迹通槽10内。该销钉固定在中心管上，能够随中心管的移动而在轨迹通槽10内滑动。 [0036] 该限位机构能够实现封隔器在套管内预设位置固定，上封隔胶筒与下封隔胶筒在套管内下入到预定位置时，上封隔胶筒与下封隔胶筒受到挤压产生径向方向上的变形，中部发生碰撞径向变大，进而能够封隔油套环形空间。 [0037] 由于限位机构的径向最大长度略大于套管的直径，因此，封隔器在进入套管内时会发生卡在非预设位置而不能继续向下深入，需要人为重新上提封隔器再向下送封隔器，而设置轨迹管9则能够解决上述问题，当封隔器卡在非预设位置时，先上提封隔器，进而能够使滑动块17被上提，然后旋转封隔器能够使封隔器整体旋转并向上脱离套管。 [0038] 轨迹管9上端还设置有轨迹管顶套22，轨迹管顶套22位于下隔环16与扶正器顶套11之间用于限制下隔环16与扶正器顶套11的位置。 [0039] 上述轨迹通槽10包括下长槽101、旋转槽102和上短槽103(参考图2)，所述旋转槽102分别与所述下长槽101、上短槽103连接，且所述上短槽103位于所述下长槽101的正上方，所述旋转槽102沿所述轨迹管9侧壁周向设置。上短槽103位于下长槽101的正上方，能够保证滑动块17在旋转槽102旋转360°，进而能够保证导向孔在旋转后仍然处于初始位置，使连续油管位置、方向不会发生偏移等变化，保证压裂点位置正确。 [0040] 上述扶正器包括扶正体20，所述扶正体20周向均布有摩擦块19，所述轨迹管9穿设过扶正体20且所述摩擦块19与所述轨迹管9之间设置有弹簧18，所述弹簧18分别与所述摩擦块19、扶正体20抵接。所述扶正器还包括扶正器顶套11以及扶正体底套12，所述扶正器通过固定螺丝固定与轨迹管9外。 [0041] 所述接头包括上接头1与下接头21，所述上接头1与所述中心管、所述下接头21与所述轨迹管9均通过螺纹连接。更为具体地，上接头1与上中心管5螺纹连接，下接头21与轨迹管9螺纹连接。上述中心管包括上中心管5和下中心管6，其中上中心管5穿过上封隔胶筒3与上接头1相连接，下中心管6则穿过下封隔胶筒14在轨迹管9内滑动，导向机构上接头23与上中心管5螺纹连接，导向机构下接头24与下中心管6螺纹连接。 [0042] 所述上封隔胶筒3、下封隔胶筒14的数量均为两个，两个所述上封隔胶筒3之间设置有上密封圈4，所述上封隔胶筒3与所述上接头1直接设置有上隔环2，两个所述下封隔胶筒14之间设置有下密封圈15以及下隔环16。该结构能够保证封隔胶筒的密封性。 [0043] 所述导向机构上端与所述上封隔胶筒3连接，所述导向机构下端与所述下封隔胶筒14连接，所述导向机构与所述上封隔胶筒3、下封隔胶筒14之间设置有限位套13。 [0044] 在油田生产过程中，通过将该封隔器连接到管柱，首先将该封隔器从套管下入到预定位置，连续油管下端连接柔性钻柱，柔性钻柱通过导向室25的导向孔25由垂直转为水平，在液体静压推进以及高压流体破碎的作用下实现自进式钻进。待完成钻进、洗井等工序后，上提管柱旋转一周后再次下放管柱，扶正器依靠弹簧18的弹力造成扶正体20与套管壁的摩擦力，扶正体20上镶嵌的摩擦块19可以增加摩擦力，滑动块17从上短槽103的下死点沿着轨迹通槽10运动至下长槽的上死点的位置。之后沿着下长槽101运动至下死点，在此运动过程中，上接头1、上隔环2、导向室25、下隔环16向下运动，扶正器由于摩擦力的作用保持不动，因而压缩上封隔胶筒3、下封隔胶筒14，使封隔胶筒直径变大，封隔油套环形空间。 [0045] 封隔油套环形空间形成后，油管通过导向室25由垂直转为水平，向水平孔中泵注压裂液，当水平孔中流体的压力高于岩石破裂压力时，岩石被压开，形成裂缝。压裂完成后，上提管柱，上街头1、上隔环2、导向室25、下隔环16 向上运动，上中心管5、下中心管6随之上行，滑动块17沿下长槽101运动至上死点，同时扶正器由于摩擦力，产生一个向下的力，能够使封隔胶筒上下均受到拉力，从而封隔胶筒恢复形变，套管解封。 |
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