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1、10申请公布号CN103485746A43申请公布日20140101CN103485746A21申请号201310472098622申请日20131011E21B33/12720060171申请人中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司地址710018陕西省西安市未央区长庆兴隆园小区长庆大厦1207室72发明人隆世明苏敏文韩虎成邓小强宁治军张文李景彬田文超李星星张敏74专利代理机构西安吉盛专利代理有限责任公司61108代理人江琴贤54发明名称一种用于水平井体积压裂的封隔器57摘要本发明提供一种用于水平井体积压裂的封隔器，该封隔器为柱状压缩式封隔器，包括上单流阀、反循环通道、胶筒和机。
2、械锚定机构。上单流阀机构配合反循环通道，满足了油管内和油管环空同时大排量注入，或仅油管环空大排量注入，满足施工排量在10M3/MIN以上的需求。同时，平衡机构使得封隔器在解封状态下也可以进行大排量反循环作业，封隔器内部的砂粒在反洗过程中被反洗液流带走，有效降低了整个封隔器内部的砂卡风险，同时也有利于封隔器的快速解封。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3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3页10申请公布号CN103485746ACN103485746A1/1页21一种用于水平井体积压裂的封隔器，所述封隔器为柱状压缩式封隔器，其特征在于，包括上单。
3、流阀、反循环通道、胶筒和机械锚定机构，其中，上单流阀包括上接头、芯轴和钢球，上接头从外侧与芯轴螺纹连接，芯轴下部的内径小于上部内径，钢球一置于芯轴内，钢球一直径大于芯轴下部内径，小于芯轴上部内径；芯轴外侧设有外套，外套尾端从外侧与机械锚定机构的中心管螺纹连接，外套顶端从内侧与卡扣下部螺纹连接，卡扣上部与芯轴贴合；芯轴与外套重合部分沿径向对称设有四个通孔，外套与芯轴之间留有空隙，外套与芯轴上的通孔构成反循环通道；所述胶筒位于外套外侧靠近机械锚定结构的凹陷部分。2根据权利要求1所述的封隔器，其特征在于，所述封隔器还包括平衡机构，所述平衡机构位于芯轴尾端，并与外套贴合密封，包括组合密封组和下单流阀，。
4、组合密封组嵌于芯轴与外套之间，下单流阀位于芯轴内侧，包括钢球二和球座，球座嵌于芯轴内侧，球座内径于中部向后收缩，钢球二直径小于球座前部内径，大于球座后部内径；芯轴尾部与卡扣二螺纹连接，卡扣二于芯轴外侧压紧组合密封组，并于芯轴内侧压紧下单流阀机构的球座。3根据权利要求2所述的封隔器，其特征在于，所述上单流阀机构在上接头内侧的芯轴端部卡有挡板，下单流阀机构在芯轴内侧的球座端部卡有下挡板，所述挡板和下挡板上沿轴线方向均设有通孔。4根据权利要求1或2所述的封隔器，其特征在于，所述机械锚定机构为轨道式锚定机构，包括中心管、限位接头和防砂结构，限位接头套在中心管外侧，所述防砂结构为限位接头尾端的内侧面沿径。
5、向对称设置的多个花键槽。权利要求书CN103485746A1/4页3一种用于水平井体积压裂的封隔器技术领域0001本发明涉及超低渗透油田储层改造设备领域，特别涉及一种用于水平井体积压裂的封隔器。背景技术0002油井水平井的体积压裂技术的特点是大液量、大排量、大砂量，施工排量都在10M3/MIN以上，靠油管内泵注根本达不到设计排量要求，需要油管内和油套环空同时注入，或者是光套管注入。目前应用于体积压裂工艺的封隔器工具还没有较为成熟的产品，不能实现大排量泵注。发明内容0003为了解决现有技术中水平井的体积压裂工艺所采用的封隔器不能实现大排量泵注的缺陷，本发明提供一种用于水平井体积压裂的封隔器，该封。
6、隔器与水力喷射工具配和可以实现水力喷砂射孔，油管内和油套环空同时大排量注入，或仅油套环空大排量注入，满足施工排量在10M3/MIN以上的需求。0004本发明通过如下技术方案实现一种用于水平井体积压裂的封隔器，该封隔器为柱状压缩式封隔器，包括上单流阀、反循环通道、胶筒和机械锚定机构，其中，上单流阀包括上接头、芯轴和钢球，上接头从外侧与芯轴螺纹连接，芯轴下部的内径小于上部内径，钢球一置于芯轴内，钢球一直径大于芯轴下部内径，小于芯轴上部内径；芯轴外侧设有外套，外套尾端从外侧与机械锚定机构的中心管螺纹连接，外套顶端从内侧与卡扣下部螺纹连接，卡扣上部与芯轴贴合，外套与芯轴之间留有空隙；芯轴与外套重合部分。
7、沿径向对称设有四个通孔，外套与芯轴上的通孔构成反循环通道；所述胶筒位于外套外侧靠近机械锚定结构的凹陷部分。0005进一步的，封隔器还包括平衡机构，所述平衡机构位于芯轴尾端，并与外套贴合密封，包括组合密封组和下单流阀，组合密封组嵌于芯轴与外套之间，下单流阀位于芯轴内侧，包括钢球二和球座，球座嵌于芯轴内侧，球座内径于中部向后收缩，钢球二直径小于球座前部内径，大于球座后部内径；芯轴尾部与卡扣二螺纹连接，卡扣二于芯轴外侧压紧组合密封组，并于芯轴内侧压紧下单流阀机构的球座。0006进一步的，上单流阀机构在上接头内侧的芯轴端部卡有挡板一，下单流阀机构在芯轴内侧的球座端部卡有挡板二，所述挡板一和挡板二上沿轴。
8、线方向均设有通孔。0007进一步的，机械锚定机构为轨道式锚定机构，包括中心管、限位接头和防砂结构，限位接头套在中心管外侧，防砂结构为限位接头尾端的内侧面沿径向对称设置的多个花键槽。0008本发明的上单流阀机构配合反循环通道，满足了油管内和油管环空同时大排量注入，或仅油管环空大排量注入，满足施工排量在10M3/MIN以上的需求。同时，平衡机构使得封隔器在解封状态下也可以进行大排量反循环作业，封隔器内部的砂粒在反洗过程中被反说明书CN103485746A2/4页4洗液流带走，有效降低了整个封隔器内部的砂卡风险，同时也有利于封隔器的快速解封。附图说明0009图1为本发明所在管柱的结构示意图；图2为本。
9、发明的结构示意图；图3为本发明平衡机构的局部放大图；图4为本发明坐封状态下的反循环示意图；图5为本发明解封状态下的反循环示意图；图6为本发明机械锚定机构的结构示意图；图7为图5的AA剖视图。0010其中，1上接头；2挡板一；3钢球一；4卡扣一；5芯轴；6外套；7组合密封组；8挡板二；9钢球二；10球座；11胶筒；12中心管；13销钉；14限位接头；15卡扣二；16花键槽；17反循环通道；18平衡机构；19机械锚定机构；21油管；22油管环空；23水力喷射工具；24封隔器；25其他辅助工具；反循环液流方向。具体实施方式0011下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。0012如图1所示，本发明所。
10、述的封隔器24与水力喷射工具23相结合，利用水力喷砂射孔、油管21内和油管环空22同时注入，或仅油管环空22注入、油管21内小排量伴注，由封隔器24封隔已施工层，配合其他辅助工具25，如压裂阀工具等，进行自下而上逐层分层的大排量体积压裂施工。0013实施例1本发明提供一种用于水平井体积压裂的封隔器，参照图2所示，该封隔器24为柱状压缩式封隔器，包括上单流阀、反循环通道17、胶筒11和机械锚定机构19，其中，上单流阀包括上接头1、芯轴5和钢球一3，上接头1从外侧与芯轴5螺纹连接，芯轴5下部的内径小于上部内径，钢球一3置于芯轴5内，钢球一3直径大于芯轴5下部内径，小于芯轴5上部内径，使得钢球一3卡。
11、在芯轴5内。上单流阀机构可以阻止上单流阀机构的上部液流向下流动，确保射孔作业正常进行；同时，允许上单流阀机构的下部液流向上推开钢球一3，进入管柱内部。所述管柱是指井筒内油管21和工具串共同构成的柱状结构。0014芯轴5外侧设有外套6，外套6尾端从外侧与机械锚定机构19的中心管12螺纹连接，外套6顶端从内侧与卡扣一4下部螺纹连接，卡扣一4上部与芯轴5贴合，用于限制芯轴5的径向移动，保证芯轴5沿轴向移动时不会脱出外套。0015芯轴5与外套6重合部分沿径向对称设有四个通孔，外套6与芯轴5之间留有空隙，外套6与芯轴5上的通孔构成反循环通道17。大过流面积的反循环通道17，配合外套6与芯轴5之间的空隙，。
12、保证反循环作业不受外套6和芯轴5之间的相对转动和轴向位移的影响。0016如图4所示，为反循环液流的方向。当封隔器24处于座封状态时，油管环空22中的液流经过外套6和芯轴5上的反循环通道17，自下而上推开上单流阀的钢球一3进入管柱内，并由井口返出，实现了大排量反循环作业，小部分液流可经水力喷射工具23的喷说明书CN103485746A3/4页5嘴进入管柱内部。0017所述胶筒11位于外套6外侧靠近机械锚定结构19的凹陷部分，胶筒11受挤压凸出外套6外侧平面，封堵油管环空22，与机械锚定机构19配合进行座封。0018实施例2作为对实施例1所述封隔器的改进，如图1、图3所示，还包括平衡机构18，该平。
13、衡机构18位于芯轴5尾端，并与外套6贴合密封，包括组合密封组7和下单流阀，组合密封组7嵌于芯轴5与外套6之间，可以实现密封。下单流阀位于芯轴5内侧，包括钢球二9和球座10，球座10嵌于芯轴5内侧，球座10内径于中部向后收缩，钢球二9直径小于球座10前部内径，大于球座10后部内径，使得钢球二9卡在球座10内。下单流阀机构可以阻止管柱内液流向封隔器24的下环空流动，此时可以进行油管21内和油管环空22大排量注入压裂施工，允许液流从下环空向上流动。芯轴5尾部与卡扣二15螺纹连接，卡扣二15于芯轴5外侧压紧组合密封组7，并于芯轴5内侧压紧下单流阀机构的球座10。该卡扣二15可随芯轴5一同沿轴向移动，一。
14、方面压紧组合密封组7，保证芯轴5移动过程中组合密封组7不会脱出芯轴5外，另一方面压紧下单流阀机构，使得下单流阀机构也能随芯轴5一同沿轴向移动。0019所述上环空为上单流阀机构与下单流阀机构之间的空腔，下环空为下单流阀机构以下的空腔。平衡机构18能够平衡封隔器24上环空压力与下环空压力。压裂施工结束，放喷、反冲结束后，当上环空压力高于下环空压力时，如图5所示，上提管柱，对封隔器24进行解封。上提力经管柱、上接头1传递至芯轴5，将芯轴5上提与外套6产生轴向的相对位移，将组合密封组7拉出外套6的内密封面，上部环空的高压可经过外套6的内侧进入下中心管12，最终进入下环空，实现上、下环空压力平衡。当下环。
15、空压力高于上环空压力时，下环空的高压液流经过中心管12推开钢球二9，进入芯轴5内部，进入到封隔器24上环空，实现上、下环空压力平衡。另外，平衡机构18也有利于封隔器24的快速解封。封隔器24座封后，上提管柱，将芯轴5拉出，由于上、下环空压力平衡，使得胶筒11缩回，回复原始状态，实现封隔器24的快速解封。0020同时，如图5中所示的反循环液流方向，平衡机构18配合上单流阀机构使得封隔器24处于解封状态时，反循环液流经过外套6上的反循环通道17进入封隔器24的下环空，依次推开下单流阀机构的钢球二9和上单流阀机构的钢球一3进入管柱内，并由井口返出，实现了大排量反循环作业。0021实施例3作为实施例2。
16、的改进，上单流阀机构在上接头1内侧的芯轴5端部卡有挡板一2，下单流阀机构在芯轴5内侧的球座10端部卡有挡板二8，所述挡板一2和挡板二8上沿轴线方向均设有通孔。该通孔保证液流能够通过，而钢球则被挡板阻挡，不会因为被液流推开而随液流一同流入管柱。0022实施例4作为上述实施例的改进，如图6、图7所示，机械锚定机构19为轨道式锚定机构，包括中心管12、限位接头14和防砂结构，限位接头14套在中心管12外侧，防砂结构为限位接头14尾端的内侧面沿径向对称设置的多个花键槽16。所述机械锚定机构19具有向下锚定功能，用于封隔器24的座封，阻止上环空的高压对封隔器24产生的向下液压作用力。销钉13说明书CN1。
17、03485746A4/4页6附近的中心管12外侧面上设有多个轨迹槽，用于销钉13的换轨。限位接头14内侧面上的花键槽16用于防砂，当花键槽16内有砂粒时，沙粒随液流经过花键槽16流出，避免沙粒影响销钉切换轨迹槽，有利于锚定机构重复多次工作。0023本发明的上单流阀机构配合反循环通道，利用液流的反循环作业实现油管与油管环空同时大排量注入的需要，满足了施工排量在10M3/MIN以上的需求。同时，封隔器的平衡机构一方面保证了封隔器在坐封和解封状态下均可进行大排量反循环作业，能有效降低整个封隔器内部的砂卡风险；另一方面平衡封隔器上、下环空的压力差，也有利于快速解封。0024本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。说明书CN103485746A1/3页7图1图2说明书附图CN103485746A2/3页8图3图4图5说明书附图CN103485746A3/3页9图6图7说明书附图CN103485746A。