液压座封永久式裸眼封隔器及裸眼完井封隔方法.pdf

1、10申请公布号CN103184848A43申请公布日20130703CN103184848ACN103184848A21申请号201110450022422申请日20111229E21B33/1220060171申请人安东石油技术（集团）有限公司地址100102北京市朝阳区东湖渠屏翠西路8号72发明人张鼎业王大勇张红李忠宝何归白锋74专利代理机构北京鼎佳达知识产权代理事务所普通合伙11348代理人王伟锋刘铁生54发明名称液压座封永久式裸眼封隔器及裸眼完井封隔方法57摘要本发明公开了一种液压座封永久式裸眼封隔器及裸眼完井封隔方法，其中封隔器包括具有轴向通孔的芯轴，芯轴的一端连接第一接头，另一端连

2、接第二接头，芯轴上自第一接头依次套接左推卡瓦、第一金属膨胀碗、第一辅胶筒压环、第一辅助胶筒、第一隔环、主胶筒、第二隔环、第二辅胶筒压环、第二辅助胶筒、第二金属膨胀碗、剪切环、活塞和止动环；芯轴上具有与左推卡瓦对应的第一传压孔及第一卡瓦；主胶筒与芯轴之间设有支撑环；活塞的外侧套有外筒，外筒的一端与第二接头连接，另一端与剪切环连接，芯轴上设有与活塞对应的第二卡瓦；芯轴上还具有第二传压孔，第二传压孔位于止动环与活塞之间。本发明的封隔器封隔快速、持久。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页10申请公布号CN1031

3、84848ACN103184848A1/1页21液压座封永久式裸眼封隔器，其特征在于，包括具有轴向通孔的芯轴，芯轴的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，芯轴上自第一接头至第二接头依次套接左推卡瓦、第一金属膨胀碗、第一辅胶筒压环、第一辅助胶筒、第一隔环、主胶筒、第二隔环、第二辅胶筒压环、第二辅助胶筒、第二金属膨胀碗、剪切环、活塞和止动环；其中左推卡瓦的一端位于第一接头与芯轴之间，且与第一接头和芯轴密封滑动连接，左推卡瓦与第一接头通过第一剪切销钉连接，左推卡瓦与第一接头和芯轴共同形成第一传压室，芯轴上具有连通第一传压室与芯轴内部的第一传压孔；左推卡瓦的内表面具有齿状卡瓦牙，芯轴上设有阻止左推卡瓦

4、向第一接头方向移动的具有卡瓦齿的第一卡瓦；主胶筒与芯轴之间设有支撑环，支撑环位于主胶筒的中部；在活塞的外侧套有外筒，外筒的一端与第二接头密封连接，外筒的另一端与剪切环通过第二剪切销钉连接，活塞与芯轴及外筒之间滑动密封连接，活塞的内壁上具有齿状卡瓦牙，芯轴上设有阻止活塞向第二接头方向移动的具有卡瓦齿的第二卡瓦；所述芯轴上还具有第二传压孔，所述第二传压孔位于止动环与活塞之间，所述止动环与外筒和芯轴轴向固定。2根据权利要求1所述的液压座封永久式裸眼封隔器，其特征在于，所述左推卡瓦与第一接头之间，及左推卡瓦与芯轴之间分别设置有第一O形密封圈进行密封。3根据权利要求1所述的液压座封永久式裸眼封隔器，其特

5、征在于，所述活塞与外筒及芯轴之间设有第二O形密封圈进行密封。4根据权利要求1所述的液压座封永久式裸眼封隔器，其特征在于，所述外筒与第二接头之间通过设置第三O形密封圈进行密封。5根据权利要求1所述的液压座封永久式裸眼封隔器，其特征在于，所述芯轴与第一接头及第二接头之间为螺纹连接。6根据权利要求1所述的液压座封永久式裸眼封隔器，其特征在于，所述第一接头为母接头，所述第二接头为公接头。7使用权利要求1至6所述的封隔器的裸眼完井封隔方法，其特征在于，包括如下步骤A将上述封隔器接入完井管柱，其中所述封隔器的第二接头通过油管连接带球座的井筒隔绝阀，第一接头与油管或钻杆连接；B将所述封隔器送至井下设计位置，

6、通过钻杆或油管投入座封球至井筒隔绝阀的球座上；C从油管或钻杆打压，压力通过芯轴上的第一传压孔和第二传压孔分别传递到左推卡瓦及活塞上，当压力达到剪切值后，第一剪切销钉和第二剪切销钉分别被剪断，左推卡瓦和活塞在压力在作用下分别沿轴向向芯轴的中部移动，最终压力传递至主胶筒的两侧，使主胶筒受压膨胀，最终形成密封封隔；D同时，左推卡瓦与第一卡瓦相互咬合，阻止左推卡瓦向第一接头方向移动，活塞与第二卡瓦互相咬合，阻止活塞向第二接头方向移动，从而阻止主胶筒回弹，形成持久封隔。权利要求书CN103184848A1/4页3液压座封永久式裸眼封隔器及裸眼完井封隔方法技术领域0001本发明涉及油田直井或水平井裸眼完井

7、分段改造技术领域，具体地说是一种液压座封永久式裸眼封隔器及裸眼完井封隔方法。背景技术0002在油田生产过程中，直井或水平井的分段改造技术是高效开发低渗油气藏，超低渗、特低渗、页岩气藏等非常规油气藏的有效增产措施。由于直井多层系或水平井单层系但水平段长、非均质性强等原因，进行一次性的笼统酸化或压裂针对性不强，往往不能达到改造的目的。而采用裸眼封隔器进行分段完井和改造，可以对各个产层采取针对性的改造措施，或增大用酸强度或增大加砂压裂规模，从而真正实现各产层段均达到有效解除近井堵塞、沟通储层的目的。裸眼封隔器是裸眼完井分段改造工艺中的工具之一，起到了封隔裸眼储层段的关键作业，得到了大量应用。在直井或

8、水平井裸眼完井分段增产改造过程中，根据地质改造要求，需要下入分段完井管柱串把裸眼储层段分为若干段，在完井管柱串的相应位置下入裸眼封隔器，同时在需要改造的对应位置下入滑套流体通过滑套进入储层，当完井管柱串下至设计位置后，封隔器进行封隔，即可实现分段压裂或酸化增产作业。0003在直井或水平井裸眼完井分段增产改造过程中，根据地质改造要求，需要下入分段完井管柱串把裸眼储层段分为若干段，在完井管柱串的相应位置下入裸眼封隔器，同时在需要改造的对应位置下入滑套流体通过滑套进入储层，当完井管柱串下至设计位置后，憋压座封封隔器，依次投球打开滑套即可实现分段压裂或酸化增产作业。但现有的封隔器均具有不足。其中，扩张

9、式封隔器其密封性因与胶筒内外压差有关而受到限制，普遍承压差能力较低。遇液膨胀封隔器第一，因其胶筒遇液后自动缓慢膨胀，在下入过程若有等停作业，产生中途遇液膨胀的风险；第二，密封性与井下流体类型、流体多少有关系，工具入井后需要给予时间使其充分膨胀，故施工周期长。0004鉴于上述现有的封隔器均具有不足之处，本发明人积极加以研究和创新，以创设一种新型的液压座封永久式裸眼封隔器及裸眼完井封隔方法，使其在裸眼完井分段改造技术领域更具实用性。发明内容0005为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种液压座封永久式裸眼封隔器，本发明的封隔器具有密封快速、密封时间久的特点。0006为了解决上述技术问题，

10、本发明采用了如下技术方案0007液压座封永久式裸眼封隔器，包括具有轴向通孔的芯轴，芯轴的一端连接第一接头，另一端连接第二接头，芯轴上自第一接头至第二接头依次套接左推卡瓦、第一金属膨胀碗、第一辅胶筒压环、第一辅助胶筒、第一隔环、主胶筒、第二隔环、第二辅胶筒压环、第二辅助胶筒、第二金属膨胀碗、剪切环、活塞和止动环；其中左推卡瓦的一端位于第一接头与芯轴之间，且与第一接头和芯轴密封滑动连接，左推卡瓦与第一接头通过第一剪切销钉连接，说明书CN103184848A2/4页4左推卡瓦与第一接头和芯轴共同形成第一传压室，芯轴上具有连通第一传压室与芯轴内部的第一传压孔；左推卡瓦的内表面具有齿状卡瓦牙，芯轴上设有

11、阻止左推卡瓦向第一接头方向移动的具有卡瓦齿的第一卡瓦；主胶筒与芯轴之间设有支撑环，支撑环位于主胶筒的中部；在活塞的外侧套有外筒，外筒的一端与第二接头密封连接，外筒的另一端与剪切环通过第二剪切销钉连接，活塞与芯轴及外筒之间滑动密封连接，活塞的内壁上具有齿状卡瓦牙，芯轴上设有阻止活塞向第二接头方向移动的具有卡瓦齿的第二卡瓦；所述芯轴上还具有第二传压孔，所述第二传压孔位于止动环与活塞之间，所述止动环与外筒和芯轴轴向固定。0008进一步，所述左推卡瓦与第一接头之间，及左推卡瓦与芯轴之间分别设置有第一O形密封圈进行密封。0009进一步，所述活塞与外筒及芯轴之间设有第二O形密封圈进行密封。0010进一步，

12、所述外筒与第二接头之间通过设置第三O形密封圈进行密封。0011进一步，所述芯轴与第一接头及第二接头之间为螺纹连接。0012本发明的另一目的为提供一种使用上述封隔器的裸眼完井封隔方法，本发明方法封隔快速，封隔时间久。0013实现上述目的的技术方案如下0014使用上述封隔器的裸眼完井封隔方法，包括如下步骤0015A将上述封隔器接入完井管柱，其中所述封隔器的第二接头通过油管连接带球座的井筒隔绝阀，第一接头与油管或钻杆连接；0016B将所述封隔器送至井下设计位置，通过钻杆或油管投入座封球至井筒隔绝阀的球座上；0017C从油管或钻杆打压，压力通过芯轴上的第一传压孔和第二传压孔分别传递到左推卡瓦及活塞上，

13、当压力达到剪切值后，第一剪切销钉和第二剪切销钉分别被剪断，左推卡瓦和活塞在压力在作用下分别沿轴向向芯轴的中部移动，最终压力传递至主胶筒的两侧，使主胶筒受压膨胀，最终形成密封封隔；0018D同时，左推卡瓦与第一卡瓦相互咬合，阻止左推卡瓦向第一接头方向移动，活塞与第二卡瓦互相咬合，阻止活塞向第二接头方向移动，从而阻止主胶筒回弹，形成持久封隔。0019与现有技术相比，本发明的有益效果在于0020本发明的液压座封永久式裸眼封隔器通过第一传压孔和第二传压孔传递液压，进而推动套在芯轴上的左推卡瓦与活塞剪断各自的剪切销钉并向中部移动，产生的机械挤压力最终使位于中部的胶筒膨胀密封裸眼储层段。同时，设计的带有卡

14、瓦牙的齿状结构使座封后的主胶筒不解封，承压能力高；座封过程在瞬间完成，节约操作时间。结构设计巧妙、可靠，经过试验能对水平井或直井裸眼储层段有效封隔，保证各产层段安全实施作业。附图说明0021图1为发明的液压座封永久式裸眼封隔器的结构半剖图。具体实施方式说明书CN103184848A3/4页50022下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。0023实施例10024图1为发明的液压座封永久式裸眼封隔器的结构半剖图。如图1所示，液压座封永久式裸眼封隔器，包括具有轴向通孔的芯轴17，芯轴17的一端连接第一接头1，另一端连接第二接头18，芯轴17上自第一接头1至第二接头

15、18依次套接左推卡瓦3、第一金属膨胀碗5、第一辅胶筒压环19、第一辅助胶筒6、第一隔环7、主胶筒9、第二隔环20、第二辅助胶筒21、第二辅胶筒压环10、第二金属膨胀碗11、剪切环12、活塞14和止动环15；其中左推卡瓦3的一端位于第一接头1与芯轴17之间，且与第一接头1和芯轴17密封滑动连接，左推卡瓦3与第一接头1通过第一剪切销钉2连接，左推卡瓦3与第一接头1和芯轴17共同形成第一传压室22，芯轴17上具有连通第一传压室22与芯轴17内部的第一传压孔23；左推卡瓦3的内表面具有齿状卡瓦牙24，芯轴17上设有阻止左推卡瓦3向第一接头1方向移动的具有卡瓦齿的第一卡瓦4；主胶筒9与芯轴17之间设有支

16、撑环8，支撑环8位于主胶筒9的中部；在活塞14的外侧套有外筒16，外筒16的一端与第二接头18密封连接，外筒16的另一端与剪切环12通过第二剪切销钉13连接，活塞14与芯轴17及外筒16之间滑动密封连接，活塞14的内壁上具有齿状卡瓦牙25，芯轴17上设有阻止活塞14向第二接头18方向移动的具有卡瓦齿的第二卡瓦26；芯轴17上还具有第二传压孔27，第二传压孔位27于止动环15与活塞14之间，止动环15与外筒16和芯轴17轴向固定。左推卡瓦3与第一接头1之间，及左推卡瓦3与芯轴17之间分别设置有第一O形密封圈28进行密封。活塞14与外筒16及芯轴17之间分别设有第二O形密封圈29进行密封。外筒16

17、与第二接头18之间通过设置第三O形密封圈30进行密封。芯轴17与第一接头1及第二接头18之间为螺纹连接。第一接头1母接头，第二接头18为公接头。0025实施例20026本实施例为本发明的使用上述封隔器的裸眼完井封隔方法，涉及封隔器部分请参考图1及上述描述。本实施例具体如下使用上述封隔器的裸眼完井封隔方法，包括如下步骤0027A将上述封隔器接入完井管柱，其中所述封隔器的第二接头通过油管连接带球座的井筒隔绝阀，第一接头与油管或钻杆连接；0028B将所述封隔器送至井下设计位置，通过钻杆或油管投入座封球至井筒隔绝阀的球座上；0029C从油管或钻杆打压，压力通过芯轴17上的第一传压孔23和第二传压孔27

18、分别传递到左推卡瓦3及活塞14上，当压力达到剪切值后，第一剪切销钉2和第二剪切销钉13分别被剪断，左推卡瓦3和活塞14在压力在作用下分别沿轴向向芯轴17的中部移动，最终压力传递至主胶筒9的两侧，使主胶筒9受压膨胀，最终形成密封封隔；0030D同时，左推卡瓦3与第一卡瓦4相互咬合，阻止左推卡瓦3向第一接头1方向移动，活塞14与第二卡瓦26互相咬合，阻止活塞14向第二接头18方向移动，从而阻止主胶筒9回弹，形成持久封隔。0031以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各说明书CN103184848A4/4页6种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。说明书CN103184848A1/1页7图1说明书附图CN103184848A