循环堵塞器及其使用方法

申请号 CN201410454875.9 申请日 2014-09-10 公开(公告)号 CN104265231A 公开(公告)日 2015-01-07
申请人 中国石油化工股份有限公司; 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司采油工艺研究院; 发明人 董建国; 李敢; 李海荣; 伊西峰; 刘永顺; 吕玮; 孙骞; 李明; 卢雅兰; 赵小龙; 孙志勇;
摘要 本 发明 是循环堵塞器及其使用方法,用于油田井下分 层压 裂等。该工具包括滑动套(3)和固定套(4),滑动套(3)装在固定套(4)内,滑动套(3)内有球(2),在滑动套(3)外周设 密封圈 (7),在滑动套(3)的 侧壁 设内循环孔(6);固定套(4)侧壁设循环孔(9)和(10),固定套(4)下端是密封面(11),密封圈(7)与密封面(11)相配合。其使用方法是:首先在井下安装包括循环堵塞器的压裂管柱、坐封封隔器、 喷砂 射孔器、加砂压裂 地层 ;压裂出现砂堵时,通过油套环空反循环洗井。在堵塞状态下由于设置了循环通道,当压裂施工中一旦出现压裂砂堵时,不用上提管柱即可进行反循环洗井,能够及时解除砂堵。
权利要求

1.循环堵塞器,包括滑动套(3)和固定套(4),所述的固定套(4)的内孔呈两端细中间粗的管状,在其上端形成内台阶(5),所述的滑动套(3)外壁有外台阶(8),所述的内台阶(5)与外台阶(8)相配合,滑动套(3)装在固定套(4)内并可在固定套(4)内上下滑动,所述的滑动套(3)内孔上端有圆锥形内台阶,球(2)坐在所述圆锥形内台阶上;于球(2)以上位置挡板(1),挡板(1)上设筛孔,挡板(1)与滑动套(3)通过螺纹联接;其特征在于,滑动套(3)整体呈杯状,在滑动套(3)的杯底部位的外周设密封圈槽,在密封圈槽内安装密封圈(7),在滑动套(3)的侧壁于外台阶(8)以下部位设内循环孔(6);固定套(4)侧壁设上循环孔(9)和下循环孔(10),固定套(4)下端缩径内孔部分是密封面(11),密封圈(7)与密封面(11)相配合。
2.根据权利要求1所述的循环堵塞器,其特征在于,所述滑动套(3)包括上接头(21)和内套(25); 上接头(21)内外都呈阶梯形的管状,上接头(21)内孔有圆锥形内台阶,球(2)坐在所述圆锥形内台阶上;于球(2)以上位置设挡板(1),挡板(1)上设筛孔,挡板(1)与上接头(21)通过螺纹联接;内套(25)呈杯状且联接在上接头(21)的下端,于内套(25)侧壁上设内循环孔(6),于内套(25)杯底部位外周设密封圈槽,在所述密封圈槽内安装密封圈(7),内套(25)与上接头(21)在连接部位形成外台阶(8);所述固定套(4)包括压帽(24)、外套(27)和密封套(29);压帽(24)和密封套(29)分别连接在外套(27)的上下两端,压帽(24)下端形成内台阶(5),内台阶(5)与外台阶(8)相配合,外套(27)侧壁设上循环孔(9)和下循环孔(10),密封套(29)内孔有密封面(11),密封圈(7)与密封面(11)相配合。
3.根据权利要求2所述的循环堵塞器,其特征在于,所述的密封套(29)包括下接头(33)和衬套(32),衬套(32)通过螺纹安装在下接头(33)内,衬套(32)的内孔有密封面(11),密封面(11)与密封圈(7)相配合。
4.根据权利要求1所述的循环堵塞器,其特征在于,所述滑动套(3)包括接箍(41)和滑管(45);接箍(41)内孔有圆锥形内台阶,球(2)坐在所述圆锥形内台阶上;于球(2)以上位置设挡板(1),挡板(1)上设筛孔,挡板(1)与接箍(41)通过螺纹联接;滑管(45)呈杯状且联接在接箍(41)的下端,于滑管(45)侧壁上设内循环孔(6),于滑管(45)杯底部位外周设密封圈槽,在所述密封圈槽内安装密封圈(7),滑管(45)外壁有外台阶(8);所述固定套(4)包括压帽(24)、外套(27)和密封套(29);压帽(24)和密封套(29)分别连接在外套(27)的上下两端,压帽(24)下端形成内台阶(5),内台阶(5)与外台阶(8)相配合,外套(27)侧壁设上循环孔(9)和下循环孔(10),密封套(29)内孔有密封面(11),密封圈(7)与密封面(11)相配合。
5.根据权利要求4所述的循环堵塞器,其特征在于,所述的密封套(29)包括下接头(33)和衬套(32),衬套(32)通过螺纹安装在下接头(33)内,衬套(32)的内孔有密封面(11),密封面(11)与密封圈(7)相配合。
6.循环堵塞器的使用方法:
a、使用包括循环堵塞器的压裂管柱,分层压裂管柱依次连接喷砂射孔器、循环堵塞器、Y211型封隔器,井下工具安装在井下压裂位置;
b、下压管柱坐封Y211型封隔器;
c、油管加砂通过喷砂射孔器对套管和油层射孔;
d、通过油套环空加砂压裂地层
e、(压裂地层出现砂堵时)通过油套环空反循环洗井;
f、上提油管,继续通过油套环空反循环洗井;
g、把井下工具上提至下一个压裂位置并重复上述步骤。

说明书全文

循环堵塞器及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及石油开采作业如压裂或酸化作业中使用的井下工具,特别是涉及一种具有可洗井功能的循环堵塞器及其使用方法。

背景技术

[0002] 为了保证作业效果,对于多油层低渗透砂岩油藏、长井段平井、大段灰岩地层等,常常需要进行分层段压裂或分层段酸压,目前可采用的工艺包括连续油管分段喷砂射孔套管压裂或酸压工艺。在这一工艺中,为了防止井下沉砂卡封隔器,需要使用一种即能在压裂时堵塞封隔器管柱通道,又能在完成一段压裂后进行反洗井并对封隔器冲洗的井下工具。
[0003] 中国专利,专利名称:用于连续油管多层压裂作业的平衡,专利号:201110379994.9,公开了一种可以实现该功能的井下工具。但该工具在使用中存在险,当压裂施工时中心管滑入密封管内将孔封闭,压裂施工中一旦出现压裂砂堵等紧急情况时,需要上提管柱进行循环洗井,这样可能会导致压裂封隔器被砂埋,管柱砂卡,不能及时解除砂堵,从而造成无法继续进行后续压裂施工。

发明内容

[0004] 为解决上述技术问题,发明了循环堵塞器,该循环堵塞器即能在压裂时堵塞封隔器管柱通道,又能在出现压裂砂堵等紧急情况时不动管柱进行反循环洗井。
[0005] 本发明采用了如下的技术方案:循环堵塞器,包括滑动套和固定套,所述的固定套的内孔呈两端细中间粗的管状,在其上端形成内台阶,所述的滑动套外壁有外台阶,所述的内台阶与外台阶相配合,滑动套装在固定套内并可在固定套内上下滑动,所述的滑动套内孔上端有圆锥形内台阶,球坐在所述圆锥形内台阶上;于球以上位置挡板,挡板上设筛孔,挡板与滑动套通过螺纹联接;滑动套整体呈杯状,在滑动套的杯底部位的外周设密封圈槽,在密封圈槽内安装密封圈,在滑动套的侧壁于外台阶以下部位设内循环孔;固定套侧壁设上循环孔和下循环孔,固定套下端缩径内孔部分是密封面,密封圈与密封面相配合。
[0006] 优选实施例一,所述滑动套包括上接头和内套; 上接头内外都呈阶梯形的管状,上接头内孔有圆锥形内台阶,球坐在所述圆锥形内台阶上;于球以上位置设挡板,挡板上设筛孔,挡板与上接头通过螺纹联接;内套呈杯状且联接在上接头的下端,于内套侧壁上设内循环孔,于内套杯底部位外周设密封圈槽,在所述密封圈槽内安装密封圈,内套与上接头在连接部位形成外台阶;所述固定套包括压帽、外套和密封套;压帽和密封套分别连接在外套的上下两端,压帽下端形成内台阶,内台阶与外台阶相配合,外套侧壁设上循环孔和下循环孔,密封套内孔有密封面,密封圈与密封面相配合。
[0007] 优选实施例二,所述滑动套包括接箍和滑管;接箍内孔有圆锥形内台阶,球坐在所述圆锥形内台阶上;于球以上位置设挡板,挡板上设筛孔,挡板与接箍通过螺纹联接;滑管呈杯状且联接在接箍的下端,于滑管侧壁上设内循环孔,于滑管杯底部位外周设密封圈槽,在所述密封圈槽内安装密封圈,滑管外壁有外台阶;所述固定套包括压帽、外套和密封套;压帽和密封套分别连接在外套的上下两端,压帽下端形成内台阶,内台阶与外台阶相配合,外套侧壁设上循环孔和下循环孔,密封套内孔有密封面,密封圈与密封面相配合。
[0008] 所述的密封套还可以包括下接头和衬套,衬套通过螺纹安装在下接头内,衬套的内孔有密封面,密封面与密封圈相配合。
[0009] 循环堵塞器的使用方法是:a、使用包括本发明的循环堵塞器的压裂管柱,分层压裂管柱依次连接喷砂射孔器、循环堵塞器、Y211型封隔器,井下工具安装在井下压裂位置。
[0010] b、下压管柱坐封Y211型封隔器。
[0011] c、油管加砂通过喷砂射孔器对套管和油层射孔。
[0012] d、通过油套环空加砂压裂地层。
[0013] e、(压裂地层出现砂堵时)通过油套环空反循环洗井。
[0014] f、上提油管,继续通过油套环空反循环洗井。
[0015] g、把井下工具上提至下一个压裂位置并重复上述步骤。
[0016] 与现有技术相比,本发明的有益效果是,当循环堵塞器处于堵塞状态时,由于在密封面以上部位设置了循环通道,沟通了油管内外,当压裂施工中一旦出现压裂砂堵等紧急情况时,不用上提管柱即可进行反循环洗井,从而防止压裂封隔器被砂埋和管柱砂卡,能够及时解除砂堵,保证继续进行后续压裂施工。附图说明
[0017] 前面简单地描述了本发明,接下来参考描述本发明的以下具体实施例的图纸进一步、详细地叙述本发明。这些图纸只描述了该发明的一些典型的实施例,因此不能认为是限制本发明的范围。在这些图纸中:图1是循环堵塞器原理结构示意图。
[0018] 图2是循环堵塞器优选实施例一的半剖结构示意图。
[0019] 图3是带衬套的循环堵塞器的半剖结构示意图。
[0020] 图4是循环堵塞器优选实施例二的半剖结构示意图。
[0021] 图5是循环堵塞器处于堵塞状态时的结构示意图。

具体实施方式

[0022] 见图1 循环堵塞器原理结构示意图。循环堵塞器,包括滑动套3和固定套4,所述的固定套4的内孔呈两端细中间粗的管状,在其上端形成内台阶5,所述的滑动套3外壁有外台阶8,所述的内台阶5与外台阶8相配合,滑动套3装在固定套4内并可在固定套4内上下滑动,所述的滑动套3内孔上端有圆锥形内台阶,球2坐在所述圆锥形内台阶上;于球2以上位置设挡板1,挡板1上设筛孔,挡板1与滑动套3通过螺纹联接;滑动套3整体呈杯状,也就是说滑动套3有一个上开口的沉孔,在滑动套3的杯底部位的外周设密封圈槽,在密封圈槽内安装密封圈7,在滑动套3的侧壁于外台阶8以下部位设内循环孔6;固定套
4侧壁设上循环孔9和下循环孔10,固定套4下端缩径内孔部分是密封面11,密封圈7与密封面11相配合。见图5循环堵塞器处于堵塞状态时的结构示意图,滑动套3下行后,密封圈7进入固定套4下端的缩径内孔部分,密封圈7与密封面11相配合而密封并堵塞该通道,当循环堵塞器下接封隔器时,封隔器的内通道就被堵塞了。
[0023] 压裂时,首先通过油管加压推动滑动套3下行使密封圈7进入固定套4,密封圈7与密封面11相配合而密封并堵塞该通道,如图5所示状态,压裂过程中一旦出现压裂砂堵时,直接从环空进行反循环洗井,洗井液从上循环孔9和下循环孔10中进入,经内循环孔6进入滑动套3内孔上行,推开球2继续上行,实现不动管柱进行反循环洗井的功能。当下层的压裂完工后,上提滑动套3到如图1所示的状态,此时反洗井,循环液可以从循环堵塞器的下部和侧面进入本工具,把残留在本工具内部的砂子冲洗干净,从而保证上层压裂时工具的可靠密封。
[0024] 见图2循环堵塞器优选实施例一的半剖结构示意图。循环堵塞器的滑动套3包括上接头21和内套25; 上接头21内外都呈阶梯形的管状,上接头21内孔有圆锥形内台阶,球2坐在所述圆锥形内台阶上;于球2以上位置设挡板1,挡板1上设筛孔,挡板1与上接头21通过螺纹联接;内套25呈杯状且联接在上接头21的下端,于内套25侧壁上设内循环孔
6,于内套25杯底部位外周设密封圈槽,在所述密封圈槽内安装密封圈7,内套25与上接头
21在连接部位形成外台阶8;所述固定套4包括压帽24、外套27和密封套29;压帽24和密封套29分别连接在外套27的上下两端,压帽24下端形成内台阶5,内台阶5与外台阶8相配合,外套27侧壁设上循环孔9和下循环孔10,密封套29内孔有密封面11,密封圈7与密封面11相配合。
[0025] 当井下循环液中带砂子等磨蚀物时,图2中的密封套29的密封面11在循环洗井过程中就容易被磨蚀而密封失效,为了解决这一问题,在密封套29内安装一个易更换的衬套就可解决这一问题。见图3带衬套的循环堵塞器的半剖结构示意图所示,密封套29包括下接头33和衬套32,衬套32通过螺纹安装在下接头33内,衬套32的内孔有密封面11,密封面11与密封圈7相配合。为了防止螺纹漏失,可以连接部安装密封圈31,当然也可以采用密封螺纹而不用密封圈。
[0026] 见图4循环堵塞器优选实施例二的半剖结构示意图。循环堵塞器的滑动套3包括接箍41和滑管45;接箍41内孔有圆锥形内台阶,球2坐在所述圆锥形内台阶上;于球2以上位置设挡板1,挡板1上设筛孔,挡板1与接箍41通过螺纹联接;滑管45呈杯状且联接在接箍41的下端,于滑管45侧壁上设内循环孔6,于滑管45杯底部位外周设密封圈槽,在所述密封圈槽内安装密封圈7,滑管45外壁有外台阶8;所述固定套4包括压帽24、外套27和密封套29;压帽24和密封套29分别连接在外套27的上下两端,压帽24下端形成内台阶5,内台阶5与外台阶8相配合,外套27侧壁设上循环孔9和下循环孔10,密封套29内孔有密封面11,密封圈7与密封面11相配合。
[0027] 同样地,为了解决优选实施例二中密封套29的磨蚀问题,在密封套29内也可以安装一个易更换的衬套,见图3带衬套的循环堵塞器的半剖结构示意图所示,密封套29包括下接头33和衬套32,衬套32通过螺纹安装在下接头33内,衬套32的内孔有密封面11,密封面11与密封圈7相配合。为了防止螺纹漏失,可以连接部安装密封圈31,当然也可以采用密封螺纹而不用密封圈;为了安装衬套,还可以在衬套的下面设一个螺纹连接的压帽来压紧衬套,而衬套上并不设螺纹。
[0028] 本发明的循环堵塞器的使用方法是:a、使用包括本发明的循环堵塞器的压裂管柱,分层压裂管柱依次连接喷砂射孔器、循环堵塞器、Y211型封隔器,井下工具安装在井下压裂位置。
[0029] b、下压管柱坐封Y211型封隔器。
[0030] c、油管加砂通过喷砂射孔器对套管和油层射孔。
[0031] d、通过油套环空加砂压裂地层。
[0032] e、(压裂地层出现砂堵时)通过油套环空反循环洗井。
[0033] f、上提油管,继续通过油套环空反循环洗井。
[0034] g、把井下工具上提至下一个压裂位置并重复上述步骤。
[0035] 本文所述的实施例仅仅为典型实施例,但不仅限于这些实施例,本领域的技术人员可以在不偏离本发明的精神和启示下做出修改。本文所公开的方案可能存在很多变更、组合和修改,且都在本发明的范围内,因此,保护范围不仅限于上文的说明,而是根据权利要求来定义,保护范围包括权利要求的标的的所有等价物。
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