高温高压逐级坐封解封可控式封隔器的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，该可控封隔器用于压裂施工过程的压裂管柱上，在压裂施工时投一次球便能打开目标施工层位对应的配套使用的可控封隔器和喷砂器，使压裂施工工艺更加简单、方便；能够实现压裂施工层位封隔器逐级坐封、未施工层位封隔器不坐封、已施工层位封隔器逐级解封，能够有效的检验每一级封隔器的密封性；有效减少了可控封隔器的坐封次数和承压时间，提高了可控封隔器的密封效率，避免了因坐封次数频繁及承压时间过长而导致的胶筒损坏及密封性下降的问题，有利于延长可控封隔器的使用寿命。
【专利说明】
高温高压逐级坐封解封可控式封隔器
技术领域
[0001]本发明涉及高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，主要用于高温高压油气井分段压裂施工，属于完井作业施工工具。
【背景技术】
[0002]近年来，机械分层压裂技术已经日趋成熟，在低渗透油气资源开发中取得了良好的效果，封隔器机械分层压裂技术已经成为提高油气田单井产量的主体技术，然而在大量的现场压裂施工过程中，尤其是高温、高压井，封隔器反复坐封、解封，胶筒密封性能降低，导致封隔器密封不严;压裂施工结束后封隔器不解封、砂卡，管柱起出困难，导致后期措施无法进行，制约了该项技术的进一步发展；因此急需提供一种性能稳定、结构合理、能够适应高温高压环境、坐封解封可靠、回收成功率高的油气井压裂封隔器。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，针对高温高压油气井压裂施工特点，本发明的目的在于提供高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，有效提高可控封隔器的密封效率，降低可控封隔器砂卡风险，后期易起出，操作安全、可靠。
[0004]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的:
[0005]—种高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，包括可控封隔器主体及可相对所述可控封隔器主体下滑的内滑套组件，所述内滑套组件与所述可控封隔器主体间通过剪钉固定连接，所述内滑套组件与所述可控封隔器主体间设有能打开的进液口，所述进液口与所述可控封隔器的液体坐封空间连通，所述内滑套组件内设有变径球座。
[0006]上述可控封隔器可用于压裂管柱，从而形成一种高温高压逐级坐封解封多级压裂管柱，所述压裂管柱包含若干对上下设置并配套使用的可控封隔器和喷砂器，所述压裂管柱由下至上顺次连接有底阀、封隔器、若干对所述配套使用的可控封隔器和喷砂器、防砂水力锚、液压安全接头，上述各工具之间通过油管连接；
[0007]所述喷砂器内设有可相对喷砂器主体下滑的滑套球座，所述滑套球座与所述喷砂器主体间通过剪钉固定连接，所述喷砂器主体上设有能通过所述滑套球座下滑而打开的喷砂口 ；
[0008]所述可控封隔器变径前的变径球座和与之配套使用的喷砂器的滑套球座的内径相同。
[0009]现有技术中，随油管下入套管/裸眼内的压裂管串中若干封隔器一般是一次性全部坐封，当需要对某施工层位进行压裂操作时，再用钢球打开相应层位的喷砂器，但是上述封隔器的坐封时间较长，甚至为了提高封隔器的密封性需要反复坐封，该坐封过程势必影响封隔器的使用寿命；
[0010]本发明的上述技术方案的压裂管柱的压裂过程如下:向油气井中投入相应大小的低密度球，落在相应的可控封隔器的变径球座上，然后向油管内打压，继而憋压剪断剪钉，所述内滑套组件相对所述可控封隔器主体下滑，在可控封隔器主体下滑的过程中变径球座随之下滑，且变径球座内径扩大，与此同时，内滑套组件与可控封隔器主体间的进液口打开，打压液体通过进液口进入可控封隔器主体的液体坐封空间内，胶筒继而膨胀，实现坐封，并可对该可控封隔器的密封性进行有针对性的检测；
[0011]变径球座内径扩大后低密度球继续下行至配套使用的喷砂器的滑套球座上，并憋压剪断剪钉，滑套球座下滑，喷砂器主体上的喷砂口打开，低密度球及滑套球座一起下行并坐落在下部封隔器/可控封隔器的下接头处，从而封堵下面通道，压裂液从喷砂口进入对应层段，进行压裂施工，对应层段压裂完毕后，不停栗的情况下投入尺寸较大的另一低密度球，如此重复上述步骤，使得压裂管柱在完成目标层段压裂施工的同时，压裂施工层位可控封隔器逐级坐封、未施工层位封隔器不坐封、已施工层位封隔器逐级解封，有效减少了可控封隔器的坐封时间，避免了因坐封时间过长而导致的胶筒损坏及密封性下降的问题，有利于延长可控封隔器的使用寿命；
[0012]另外，该可控封隔器与喷砂器配合使用，压裂施工时投一次球便能打开某一施工层位对应的可控封隔器和喷砂器，使压裂工艺更加简单、方便；
[0013]本发明使用的低密度球的当量密度为1.5-1.6g/cm3，较钢球的耐压能力高，抗冲击强度高，并以其低密度，质量轻的有点能够提高其在水平状态下向前移动的能力，在压裂施工结束后，因其密度低也易于返排，降低了时间成本的同时也降低了施工风险。
[0014]压裂施工时，防砂水力锚的锚爪张开卡在套管内壁上，起固定管柱的作用；防砂水力锚上端设置有液压安全接头，施工出现砂堵、砂埋等应急情况管柱无法安全起出时，投球打开液压安全接头，管柱从液压安全接头处脱开，起出上部管柱再实施对应措施。
[0015]在一些实施例中，所述内滑套组件包括套筒、变径球座、导向筒、弹簧和端盖；
[0016]所述套筒与所述可控封隔器主体间通过剪钉固定连接;所述套筒中部环向设有若干开窗，所述变径球座为若干楔形块，所述楔形块由所述开窗插入，所述楔形块的外围与所述可控封隔器主体内壁面接触，所述楔形块的一部分位于所述开窗内，另一部分位于所述套筒内，所述楔形块位于所述套筒内的部分下部设有斜面；
[0017]所述导向筒位于所述套筒内部，并与所述套筒内壁贴合，所述导向筒内设有弹簧，所述导向筒的上端面由所述楔形块的斜面抵接限位，所述端盖与所述套筒下端部内壁为螺纹连接，所述导向筒的下端面与所述端盖的内台肩抵接，所述套筒的下端部与所述端盖的外台肩抵接，所述弹簧受到所述端盖顶面的压缩。
[0018]在一些实施例中，所述可控封隔器主体包括上接头、胶筒组件、接触控制套组件和下接头；
[0019]所述上接头密封固设于中心管的上端部；
[0020]所述胶筒组件密封套设于中心管的外围，所述胶筒组件与所述中心管间形成液体坐封空间；
[0021]所述接触控制套组件固设于中心管外围下端部，所述接触控制套组件内部设有进液通道；
[0022]所述内滑套组件通过剪钉相对固设于接触控制套组件上，所述内滑套组件与所述接触控制套组件间设有能打开的进液口，所述进液口与所述进液通道及所述液体坐封空间连通；
[0023]所述下接头密封固设于所述接触控制套组件的下端部。
[0024]在一些实施例中，所述胶筒组件包括经硫化连接为一体的上胶筒座、胶筒和下胶筒座。胶筒采用耐高温高压橡胶材料，并与铁质的上胶筒座与下胶筒座通过硫化铸造而成为一体，能够承受90MPa压差和150°C高温；
[0025]在一些实施例中，所述接触控制套组件包括转换接头、锁环、接触套和连接筒；
[0026]所述转换接头上端部与中心管下端部外围螺纹连接；
[0027]所述接触套套设于所述内滑套组件上端部的外围，所述接触套外围设有第一圈槽，所述转换接头内壁设有第二圈槽，所述锁环位于所述第一圈槽与所述第二圈槽形成的锁定空间内，该锁环用以将所述接触套锁定在所述转换接头上;所述接触套内设有第一进液通道，所述转换接头内设有第二进液通道，所述锁定空间位于所述第一进液通道及所述第二进液通道之间，并与二者相连通；即进液通道由接触套内的第一进液通道及转换接头内的第二进液通道构成；
[0028]所述连接筒的上端部与所述下胶筒座的下端部相邻，所述连接筒的上端部与所述转换接头的外围螺纹连接，所述连接筒的下端部与所述下接头的上端部螺纹连接。该连接筒用以连接接触控制套组件及下接头，并用以限制内滑套组件内各配件的位置，该设置使得接触控制套组件、下接头及内滑套组件的位置更加稳定可靠，也便于装配。
[0029]其中，所述接触套为割缝管结构，所述割缝为线切割，所述第一进液通道为若干所述割缝形成的液体容纳空间；即该进液通道采用0.1?0.2mm的线切割缝，防止压裂砂进入胶筒，降低可控封隔器砂卡风险，另外，所述接触套外围设有多条割缝，能够使胶筒快速膨胀或快速缩回，从而实现快速坐封或解封。
[0030]所述内滑套组件包括套筒、变径球座、导向筒、弹簧和端盖；
[0031]所述套筒与所述连接筒间通过剪钉固定连接，所述套筒的上端部外围与转换接头内壁密封连接;所述套筒中部环向设有若干开窗，所述变径球座为若干楔形块，所述楔形块由所述开窗插入，所述楔形块的一部分位于所述开窗内，另一部分位于所述套筒内，所述楔形块的外围与所述连接筒内壁面接触，所述楔形块位于所述套筒内的部分下部设有斜面；[0032 ]所述导向筒位于所述套筒内部，并与所述套筒内壁贴合，所述导向筒内设有弹簧，所述导向筒的上端面由所述楔形块的斜面抵接限位，所述端盖与所述套筒下端部内壁为螺纹连接，所述导向筒的下端面与所述端盖的内台肩抵接，所述套筒的下端部与所述端盖的外台肩抵接，当端盖旋拧入套筒的过程中，所述弹簧受到所述端盖顶面的压力而逐渐压缩，该弹簧的弹力通过导向筒传递给楔形块下部的斜面，即楔形块受到导向筒向上向外的弹力挤压，另外，楔形块还受到来自连接筒内壁向内的挤压。
[0033]由此，在可控封隔器在初始状态下，内滑套组件通过剪钉固定在接触控制套组件上，内滑套组件内的若干楔形块在导向筒及连接筒的共同作用下形成固定变径球座，且变径球座与套筒间为弹性滑动式配合，有效减小了低密度球投入过程对变径球座的冲击力，即减少了投球过程对变径球座的损伤；另外，所述剪钉设于连接筒与套筒间，属于内剪钉，较外剪钉的固定方式更可靠，防止可控封隔器在运输或下管柱过程中剪钉在外力作用下出现松动脱落或剪断而提前坐封的情况。
[0034]在一些实施例中，所述下接头的上端部与所述连接筒下部外围螺纹密封连接，所述下接头内壁与所述连接筒间设有空隙，该空隙用以容纳随内滑套组件下滑后的变径球座，即当变径球座下滑至该空隙处，变径球座由开窗进入该空隙内，变径球座的内径变大，从而钢球可继续下行用以打开下部配套使用的喷砂器的喷砂口。
[0035]在一些实施例中，所述上接头上还设有调节环，所述调节环下端部与所述胶筒组件的上端部相邻，所述调节环内壁与所述上接头外围为螺纹连接。
[0036]在一些实施例中，所述胶筒组件上还设有用以阻止所述胶筒组件环向滑动的滑动挡环，所述滑动挡环与所述下胶筒座下端部内壁螺纹连接，所述滑动挡环位于所述下胶筒座与所述转换接头间。
[0037]在一些实施例中，所述锁环表面设有弹性橡胶层，方便接触套插入转换接头中，并有利于接触套与转换接头的相对固定。
[0038]在一些实施例中，所述的可控封隔器可能与井壁接触的边缘处均为圆角保护设计，另外所述螺纹连接处均设有顶丝予以固定，以确保可控封隔器下入过程中不会由于磕碰井壁磨损刚体及胶筒结构，并防止下井过程中出现的提前坐封现象。
[0039]另外，本发明的目的还在于保护一种高温高压逐级坐封解封多级压裂管柱的使用方法，包括下列顺序步骤:
[0040](I)根据油气井的储层情况，准备对应数量的可控封隔器和喷砂器，将底阀、封隔器、对应数量的所述配套使用的可控封隔器和喷砂器、防砂水力锚、液压安全接头在油管上进行组装，使其形成压裂管柱；
[0041](2)将组装好的压裂管柱下入油气井的井筒中，使每一级压裂管柱的喷砂器的喷砂口与油气井内的储层段位置对应；
[0042](3)向油管中打液压，封隔器坐封，封隔器上部的各可控封隔器未坐封，可通过底阀对储层的最底部的零号层段进行压裂施工，零号层段压裂施工结束后，油管内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该封隔器仍处于坐封状态；
[0043](4)通过井口的投球旋塞阀向油气井中投入第一级低密度球，落在第一级可控封隔器的变径球座上，因油管内液体压力作用继而憋压剪断剪钉，所述内滑套组件相对所述接触控制套组件下滑，套筒下部的端盖运行至下接头内凹处停止，此时变径球座下行至下接头与连接筒之间的空隙内，若干楔形块通过开窗向外张开，变径球座内径扩大，与此同时，套筒与接触套间的进液口打开，打压液体通过进液口进入接触套的第一进液通道内，并经由锁定空间进入转换接头的第二进液通道内，继而最终进入胶筒与中心管间的液体坐封空间内，胶筒膨胀，实现坐封；
[0044]变径球座内径扩大后第一级低密度球继续下行至配套使用的喷砂器的滑套球座上，并憋压剪断剪钉，第一级低密度球与滑套球座一起下滑，喷砂器主体上的喷砂口打开，第一级低密度球与滑套球座一起继续下滑至下部封隔器内，并坐落在下部封隔器的下接头处，从而封堵下面通道，此时底部封隔器及第一级可控封隔器均处于坐封状态，压裂液从喷砂口进入一号层段，进行压裂施工，一号层段压裂施工结束后，油管内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该底部封隔器及第一级可控封隔器仍处于坐封状态；
[0045](5)通过井口的投球旋塞阀向油气井中投入直径较大的第二级低密度球，重复步骤(4)，第二级低密度球可相继使第二级可控封隔器坐封并进而打开第二级喷砂器的喷砂口，第二级低密度球连同滑套球座一起继续下滑至下部的第一级可控封隔器内，并坐落在第一级可控封隔器套筒的端盖处，从而封堵下面通道，底部封隔器继而解封，第一级可控封隔器及第二级可控封隔器处于座封状态，压裂液从喷砂口进入二号层段，进行压裂施工，二号层段压裂施工结束后，油管内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该第一级封隔器及第二级可控封隔器仍处于坐封状态；
[0046](6)可对更多层段重复步骤(5)对其进行压裂施工作业，从而在完成压裂管柱逐级压裂施工的同时，实现封隔器及各可控封隔器的逐级坐封和逐级解封;例如，投入第三级低密度球后，第一级可控封隔器即可解封，第二级可控封隔器及第三级可控封隔器处于坐封状态，从而方便对三号层段进行压裂施工。
[0047]优选的，所述封隔器为K344封隔器。
[0048]本发明的压裂管柱在5l/2in套管内最多能实现分7级压裂。
[0049]相对于现有技术，本发明具有以下优势:本发明的可控封隔器用于压裂施工过程的压裂管柱上，在压裂施工时投一次球便能打开目标施工层位对应的配套使用的可控封隔器和喷砂器，使压裂施工工艺更加简单、方便;能够实现压裂施工层位封隔器逐级坐封、未施工层位封隔器不坐封、已施工层位封隔器逐级解封，能够有效的检验每一级封隔器的密封性;有效减少了可控封隔器的坐封次数和承压时间，提高了可控封隔器的密封效率，避免了因坐封次数频繁及承压时间过长而导致的胶筒损坏及密封性下降的问题，有利于延长可控封隔器的使用寿命。
【附图说明】
[0050]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0051]图1是本发明实施例中所述压裂管柱的连接结构示意图；
[0052]图2是本发明实施例中可控封隔器初始状态的结构示意图；
[0053]图3是本发明实施例中可控封隔器坐封状态的结构示意图；
[0054]图4是本发明实施例中可控封隔器的内滑套组件相对接触控制套组件未下滑状态结构示意图；
[0055]图5是本发明实施例中可控封隔器的内滑套组件相对接触控制套组件下滑后状态结构示意图；
[°°56]图6是图4的局部放大示意图；
[0057]图7是图5的局部放大结构示意图，并示意性的表明了可控封隔器坐封状态打压液体的流动轨迹；
[0058]图8是本发明实施例中可控封隔器的套筒的结构示意图；
[0059]图9是图8的A-A向截面示意图。
[0060]附图标记说明:
[0061 ] A-底阀，B-K344封隔器，C-第一级可控封隔器，D-第一级喷砂器，E-第二级可控封隔器，F-第二级喷砂器，G-防砂水力锚，H-液压安全接头，1-油管；1-上接头，11-调节环，2-胶筒组件，21-上胶筒座，22-胶筒，23-下胶筒座，24-滑动挡环，3-接触控制套组件，31_转换接头，311-第二圈槽，32-锁环，33-接触套，331-第一圈槽，34-连接筒，4-内滑套组件，41 -套筒，411-开窗，42-变径球座，421-楔形块，43-导向筒，44-弹簧，45-端盖，46-剪钉，5-下接头，51-空隙，6-中心管。
【具体实施方式】
[0062]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0063]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0064]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0065]在本发明的描述中，用语“初始状态”是指封隔器或可控封隔器的非工作状态。
[0066]本发明涉及的底阀、K344封隔器、喷砂器、防砂水力锚、液压安全接头及油管均为完井过程中的常用配件，市场有售。
[0067]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0068]本发明的具体实施例:
[0069]实施例1
[0070]如图1-9所示，本实施例的可控封隔器用于压裂管柱后，形成一种高温高压逐级坐封解封多级压裂管柱，所述压裂管柱包含若干对上下设置并配套使用的可控封隔器和喷砂器，所述压裂管柱由下至上顺次连接有底阀A、封隔器B、若干对所述配套使用的可控封隔器和喷砂器、防砂水力锚G、液压安全接头H，上述各工具之间通过油管I连接；
[0071]所述可控封隔器内设有可相对可控封隔器主体下滑的内滑套组件4，所述内滑套组件4与所述可控封隔器主体间通过剪钉46固定连接，所述内滑套组件4与所述可控封隔器主体间设有能打开的进液口，所述进液口与所述可控封隔器主体内的液体坐封空间连通，所述内滑套组件内设有变径球座42，所述变径球座42随所述内滑套组件4的下滑内径变大；
[0072]所述喷砂器内设有可相对喷砂器主体下滑的滑套球座，所述滑套球座与所述喷砂器主体间通过剪钉固定连接，所述喷砂器主体上设有能通过所述滑套球座下滑而打开的喷砂口 ；
[0073]所述可控封隔器变径前的变径球座和与之配套使用的喷砂器的滑套球座的内径相同。
[0074]本实施例的压裂管柱的使用方法如下:
[0075](I)根据油气井的储层情况，准备对应数量的可控封隔器和喷砂器，将底阀A、K344封隔器B、对应数量的所述配套使用的可控封隔器和喷砂器、防砂水力锚G、液压安全接头H在油管I上进行组装，使其形成压裂管柱；
[0076](2)将组装好的压裂管柱下入油气井的井筒中，使每一级压裂管柱的喷砂器的喷砂口与油气井内的储层段位置对应；
[0077](3)向油管I中打液压，K344封隔器B坐封，K344封隔器B上部的各可控封隔器未坐封，可通过底阀对储层的最底部的零号层段进行压裂施工，零号层段压裂施工结束后，油管I内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该K344封隔器B仍处于坐封状态；
[0078](4)通过井口的投球旋塞阀向油气井中投入第一级低密度球，落在第一级可控封隔器C的变径球座42上，因油管内液体压力作用继而憋压剪断剪钉46，所述内滑套组件4相对所述可控封隔器主体下滑，在可控封隔器主体下滑的过程中变径球座42随之下滑，且变径球座42内径扩大，与此同时，内滑套组件4与可控封隔器主体间的进液口打开，打压液体通过进液口进入可控封隔器主体的液体坐封空间内，胶筒继而膨胀，实现坐封，并可对该可控封隔器的密封性进行有针对性的检测；
[0079]变径球座42内径扩大后第一级低密度球继续下行至配套使用的第一级喷砂器D的滑套球座上，并憋压剪断剪钉，第一级低密度球连同滑套球座一起下滑，喷砂器主体上的喷砂口打开，第一级低密度球连同滑套球座一起继续下滑进入下部K344封隔器B内，并坐落在下部K344封隔器的下接头处，从而封堵下面通道，此时底部K344封隔器B及第一级可控封隔器C均处于坐封状态，压裂液从喷砂口进入一号层段，进行压裂施工，一号层段压裂施工结束后，油管I内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该底部K344封隔器B及第一级可控封隔器C仍处于坐封状态；
[0080](5)通过井口的投球旋塞阀向油气井中投入直径较大的第二级低密度球，重复步骤(4)，第二级低密度球可相继使第二级可控封隔器E坐封并进而打开第二级喷砂器F的喷砂口，第二级低密度球连同滑套球座继续下滑进入下部第一级可控封隔器C内，并坐落在在第一级可控封隔器C下接头处，从而封堵下面通道，底部K344封隔器B继而解封，第一级可控封隔器C及第二级可控封隔器E处于座封状态，压裂液从喷砂口进入二号层段，进行压裂施工，二号层段压裂施工结束后，油管I内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该第一级封隔器C及第二级可控封隔器E仍处于坐封状态；
[0081](6)可对更多层段重复步骤(5)对其进行压裂施工作业，从而在完成压裂管柱逐级压裂施工的同时，实现封隔器及各可控封隔器的逐级坐封和逐级解封。
[0082]实施例2
[0083]如图1-9所示，本实施例的可控封隔器用于压裂管柱后，形成一种高温高压逐级坐封解封多级压裂管柱，所述压裂管柱包含若干对上下设置并配套使用的可控封隔器和喷砂器，所述压裂管柱由下至上顺次连接有底阀A、封隔器B、若干对所述配套使用的可控封隔器和喷砂器、防砂水力锚G、液压安全接头H，上述各工具之间通过油管I连接；
[0084]所述可控封隔器包括上接头1、胶筒组件2、接触控制套组件3、内滑套组件4和下接头5 ；
[0085]所述上接头I密封固设于中心管6的上端部；
[0086]所述胶筒组件2密封套设于中心管6的外围，所述胶筒组件2与所述中心管6间形成液体坐封空间；
[0087]所述接触控制套组件3固设于中心管6外围下端部，所述接触控制套组件3内部设有进液通道；
[0088]所述内滑套组件4通过剪钉46相对固设于接触控制套组件3上，所述内滑套组件4与所述接触控制套组件3间设有能打开的进液口，所述进液口与所述进液通道及所述液体坐封空间连通；
[0089 ] 所述内滑套组件4包括套筒41、变径球座42、导向筒43、弹簧44和端盖45 ；
[0090]所述套筒41与所述接触控制套组件3间通过剪钉46固定连接，所述套筒41的上端部外围与接触控制套组件3内壁密封连接;所述套筒41中部环向设有6个开窗411，所述变径球座42为6个楔形块421，所述楔形块421由所述开窗411插入，所述楔形块421的一部分位于所述开窗411内，另一部分位于所述套筒41内，所述楔形块421的外围与所述连接筒34内壁面接触，所述楔形块421位于所述套筒41内的部分下部设有斜面；
[0091]所述导向筒43位于所述套筒41内部，并与所述套筒41内壁贴合，所述导向筒43内设有弹簧44，所述导向筒43的上端面由所述楔形块421的斜面抵接限位，所述端盖45与所述套筒41下端部内壁为螺纹连接，所述导向筒43的下端面与所述端盖45的内台肩抵接，所述套筒41的下端部与所述端盖45的外台肩抵接，所述弹簧44受到所述端盖顶面的压缩。
[0092]所述下接头5密封固设于所述接触控制套组件3的下端部，所述下接头5内壁设有空隙51，当所述内滑套组件4相对所述接触控制套组件3下滑后，所述楔形块421位于所述空隙51内。
[0093]所述喷砂器内设有可相对喷砂器主体下滑的滑套球座，所述滑套球座与所述喷砂器主体间通过剪钉固定连接，所述喷砂器主体上设有能通过所述滑套球座下滑而打开的喷砂口 ；
[0094]所述可控封隔器变径前的变径球座和与之配套使用的喷砂器的滑套球座的内径相同。
[0095]本实施例的可控封隔器的本实施例的可控封隔器的组装过程如下:
[0096](I)将上接头I固定在台钳上；
[0097](2)安装中心管6，上接头I下端部与中心管6上端部螺纹连接，上接头I与中心管6间通过密封圈密封；
[0098](3)安装胶筒组件2，硫化后的胶筒组件2套装在中心管6的外围，胶筒组件2与上接头I间通过密封圈密封；
[0099](4)安装接触控制套组件3，接触控制套组件3上端部与中心管6下端部螺纹连接，接触控制套组件3与中心管6间通过密封圈密封;接触控制套组件3下端部与下接头5上端部螺纹连接固定，接触控制套组件3与下接头5间通过密封圈密封；
[0100](5)组装内滑套组件4，将6个楔形块421插入套筒41对应的6个开窗411内；将导向筒43插入套筒41，导向筒43的上端部与楔形块421的斜面抵接，将弹簧44置于导向筒43内，端盖45与套筒41内壁下端部螺纹连接，并由顶丝固定，在端盖45螺纹旋拧入套筒41的过程中，端盖45顶面压缩弹簧44，该弹簧44的弹力通过导向筒43进而抵住楔形块421的斜面;将剪钉46固定在套筒41外围环向设置的若干固定孔内；
[0101](6)安装步骤(5)组装好的内滑套组件4，将内滑套组件4的上部插入接触控制套组件3的下部，在插入的过程中，楔形块421受到接触控制套组件3内壁环向向内的压力，即楔形块421在导向筒43及接触控制套组件3的共同作用下形成固定变径球座；
[0102](7)安装下接头5，下接头5上端部与连接控制套组件3下端部为螺纹连接，下接头5与连接控制套组件3间通过密封圈密封。
[0103]本实施例的压裂管柱的使用方法如下:
[0104](I)根据油气井的储层情况，准备对应数量的可控封隔器和喷砂器，将底阀A、K344封隔器B、对应数量的所述配套使用的可控封隔器和喷砂器、防砂水力锚G、液压安全接头H在油管I上进行组装，使其形成压裂管柱；
[0105](2)将组装好的压裂管柱下入油气井的井筒中，使每一级压裂管柱的喷砂器的喷砂口与油气井内的储层段位置对应；
[0106](3)向油管I中打液压，K344封隔器B坐封，K344封隔器B上部的各可控封隔器未坐封，可通过底阀对储层的最底部的零号层段进行压裂施工，零号层段压裂施工结束后，油管I内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该K344封隔器B仍处于坐封状态；
[0107](4)通过井口的投球旋塞阀向油气井中投入第一级低密度球，落在第一级可控封隔器C的变径球座42上，因油管内液体压力作用继而憋压剪断剪钉46，所述内滑套组件4相对所述接触控制套组件3下滑，套筒41下部的端盖45运行至下接头5内凹处停止，此时变径球座42下行至下接头的空隙51内，若干楔形块421通过开窗411向外张开，变径球座42内径扩大；与此同时，套筒41与接触控制套组件3间的进液口打开，打压液体通过进液口进入接触控制套组件3的进液通道内，并最终进入胶筒组件2与中心管6间的液体坐封空间内，胶筒组件3继而膨胀，实现坐封；
[0108]变径球座42内径扩大后第一级低密度球继续下行至配套使用的第一级喷砂器D的滑套球座上，并憋压剪断剪钉，第一级低密度球连同滑套球座一起下滑，喷砂器主体上的喷砂口打开，第一级低密度球连同滑套球座一起继续下滑进入下部K344封隔器B内，并坐落在下部K344封隔器的下接头处，从而封堵下面通道，此时底部K344封隔器B及第一级可控封隔器C均处于坐封状态，压裂液从喷砂口进入一号层段，进行压裂施工，一号层段压裂施工结束后，油管I内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该底部K344封隔器B及第一级可控封隔器C仍处于坐封状态；
[0109](5)通过井口的投球旋塞阀向油气井中投入直径较大的第二级低密度球，重复步骤(4)，第二级低密度球可相继使第二级可控封隔器E坐封并进而打开第二级喷砂器F的喷砂口，第二级低密度球连同滑套球座继续下滑进入下部第一级可控封隔器C内，并坐落在在第一级可控封隔器C套筒的端盖45处，从而封堵下面通道，底部K344封隔器B继而解封，第一级可控封隔器C及第二级可控封隔器E处于座封状态，压裂液从喷砂口进入二号层段，进行压裂施工，二号层段压裂施工结束后，油管I内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该第一级封隔器C及第二级可控封隔器E仍处于坐封状态；
[0110](6)可对更多层段重复步骤(5)对其进行压裂施工作业，从而在完成压裂管柱逐级压裂施工的同时，实现封隔器及各可控封隔器的逐级坐封和逐级解封。
[0111]实施例3
[0112]如图1-9所示，本实施例的可控封隔器用于压裂管柱后，形成一种高温高压逐级坐封解封多级压裂管柱，所述压裂管柱包含若干对上下设置并配套使用的可控封隔器和喷砂器，所述压裂管柱由下至上顺次连接有底阀A、封隔器B、若干对所述配套使用的可控封隔器和喷砂器、防砂水力锚G、液压安全接头H，上述各工具之间通过油管I连接；
[0113]所述可控封隔器包括上接头1、胶筒组件2、接触控制套组件3、内滑套组件4和下接头5 ；
[0114]其中，所述上接头I密封固设于中心管6的上端部；
[0115]进一步，所述上接头I上还设有调节环11，所述调节环11下端部与所述胶筒组件2的上端部相邻，所述调节环11内壁与所述上接头I外围为螺纹连接。
[0116]其中，所述胶筒组件2包括经硫化连接为一体的上胶筒座21、胶筒22和下胶筒座23ο
[0117]进一步，所述胶筒组件2上还设有用以阻止所述胶筒组件环向滑动的滑动挡环24，所述滑动挡环24与所述下胶筒座23下端部内壁螺纹连接，所述滑动挡环24位于所述下胶筒座23与所述接触控制套组件3间。
[0118]其中，所述接触控制套组件3包括转换接头31、锁环32、接触套33和连接筒34;
[0119]所述转换接头31上端部与中心管6下端部外围螺纹连接；
[0120]所述接触套33套设于所述内滑套组件4上端部的外围，所述接触套33外围设有第一圈槽331，所述转换接头31内壁设有第二圈槽311，所述锁环32位于所述第一圈槽331与所述第二圈槽311形成的锁定空间内，所述锁环32表面设有弹性橡胶层，所述接触套内设有第一进液通道，所述转换接头内设有第二进液通道，所述锁定空间位于所述第一进液通道及所述第二进液通道之间，并与二者相连通。
[0121]所述连接筒34的上端部与所述下胶筒座23的下端部相邻，所述连接筒34的上端部与所述转换接头31的外围螺纹连接，所述连接筒34的下端部与所述下接头5的上端部螺纹连接。
[0122]进一步，所述接触套33为割缝管结构，所述割缝为线切割，所述第一进液通道为若干所述割缝形成的液体容纳空间。
[0123]其中，所述内滑套组件4包括套筒41、变径球座42、导向筒43、弹簧44和端盖45;
[0124]所述套筒41与所述连接筒34间通过剪钉46固定连接，所述套筒41的上端部外围与转换接头31内壁密封连接;所述套筒41中部环向设有6个开窗411，所述变径球座42为6个楔形块421，所述楔形块421由所述开窗411插入，所述楔形块421的一部分位于所述开窗411内，另一部分位于所述套筒41内，所述楔形块421的外围与所述连接筒34内壁面接触，所述楔形块421位于所述套筒41内的部分下部设有斜面；
[0125]所述导向筒43位于所述套筒41内部，并与所述套筒41内壁贴合，所述导向筒43内设有弹簧44，所述导向筒43的上端面由所述楔形块421的斜面抵接限位，所述端盖45与所述套筒41下端部内壁为螺纹连接，所述导向筒43的下端面与所述端盖45的内台肩抵接，所述套筒41的下端部与所述端盖45的外台肩抵接，所述弹簧44受到所述端盖顶面的压缩。
[0126]其中，所述下接头5的上端部与所述连接筒34下部外围螺纹密封连接，所述下接头5内壁与所述连接筒34间设有空隙51，当所述内滑套组件4相对所述接触控制套组件3下滑后，所述楔形块421位于所述空隙51内。
[0127]本实施例中上述的螺纹连接处均设有顶丝予以固定。
[0128]本实施例的可控封隔器的组装过程如下:
[0129](I)将上接头I固定在台钳上；
[0130](2)安装中心管6，上接头I下端部与中心管6上端部螺纹连接，上接头I与中心管6间通过密封圈密封；
[0131](3)安装调节环11，调节环11与上接头I为螺纹连接，并由顶丝固定；
[0132](4)安装胶筒组件2，硫化后的胶筒组件2套装在中心管6的外围，上胶筒座21与上接头I间通过密封圈密封；
[0133](5)安装转换接头31，转换接头31的上端部与中心管6的下端部为螺纹连接，转换接头31与中心管6及下胶筒座23间均通过密封圈密封；
[0134](6)安装滑动挡环24，滑动挡环24与下胶筒座23下端部间为螺纹连接，并由顶丝固定；
[0135](7)组装套筒41、接触套33、锁环32、剪钉46及变径球座42的组装件，将接触套33套装于套筒41上端部外围，将锁环32固定在接触套33上部的第一圈槽331处，将6个楔形块421插入套筒41对应的6个开窗411内；将剪钉46固定在套筒41外围环向设置的若干固定孔内；
[0136](8)安装步骤(6)的组装件，将组装件的套筒41上部插入转换接头31的下部，在插入的过程中，锁环32受到转换接头31内壁的挤压，当锁环32插入至转换接头31及接触套33间的锁定空间时，锁环32表面的橡胶层得到释放，并使得转换接头31与接触套33间相对固定；
[0137](9)安装连接筒34，连接筒34的上端部与转换接头31外围螺纹连接，并由顶丝固定，安装过程中，楔形块421受到连接筒34内壁环向向内的压力；
[0138](10)安装导向筒43、弹簧44及端盖45，将导向筒43插入套筒41，导向筒43的上端部与楔形块421的斜面抵接，将弹簧44置于导向筒43内，端盖45与套筒41内壁下端部螺纹连接，并由顶丝固定，在端盖45螺纹旋拧入套筒41的过程中，端盖45顶面压缩弹簧44，该弹簧44的弹力通过导向筒43进而抵住楔形块421的斜面；即楔形块421在导向筒43及连接筒34的共同作用下形成固定变径球座；
[0139](11)安装下接头5，下接头5上端部与转换接头31下端部为螺纹连接，下接头5与转换接头31间通过密封圈密封。
[0140]本实施例的压裂管柱的使用方法如下:
[0141](I)根据油气井的储层情况，准备对应数量的可控封隔器和喷砂器，将底阀A、K344封隔器B、对应数量的所述配套使用的可控封隔器和喷砂器、防砂水力锚G、液压安全接头H在油管I上进行组装，使其形成压裂管柱；
[0142](2)将组装好的压裂管柱下入油气井的井筒中，使每一级压裂管柱的喷砂器的喷砂口与油气井内的储层段位置对应；
[0143](3)向油管I中打液压，K344封隔器B坐封，K344封隔器B上部的各可控封隔器未坐封，可通过底阀对储层的最底部的零号层段进行压裂施工，零号层段压裂施工结束后，油管I内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该K344封隔器B仍处于坐封状态；
[0144](4)通过井口的投球旋塞阀向油气井中投入第一级低密度球，落在第一级可控封隔器C的变径球座42上，因油管内液体压力作用继而憋压剪断剪钉46，所述内滑套组件4相对所述接触控制套组件3下滑，套筒41下部的端盖45运行至下接头5内凹处停止，此时变径球座42下行至下接头5与连接筒34之间的空隙内，若干楔形块421通过开窗411向外张开，变径球座42内径扩大;与此同时，套筒41与接触套33间的进液口打开，打压液体通过进液口进入接触套33的第一进液通道内，并经由锁定空间进入转换接头31的第二进液通道内，继而最终进入胶筒22与中心管6间的液体坐封空间内，胶筒22继而膨胀，实现坐封；
[0145]变径球座42内径扩大后第一级低密度球继续下行至配套使用的第一级喷砂器D的滑套球座上，并憋压剪断剪钉，第一级低密度球连同滑套球座一起下滑，喷砂器主体上的喷砂口打开，第一级低密度球连同滑套球座一起继续下滑进入下部K344封隔器B内，并坐落在下部K344封隔器B的下接头处，从而封堵下面通道，此时底部K344封隔器B及第一级可控封隔器C均处于坐封状态，压裂液从喷砂口进入一号层段，进行压裂施工，一号层段压裂施工结束后，油管I内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该底部K344封隔器B及第一级可控封隔器C仍处于坐封状态；
[0146](5)通过井口的投球旋塞阀向油气井中投入直径较大的第二级低密度球，重复步骤(4)，第二级低密度球可相继使第二级可控封隔器E坐封并进而打开第二级喷砂器F的喷砂口，第二级低密度球连同滑套球座继续下滑进入下部第一级可控封隔器C内，并坐落在在第一级可控封隔器C套筒的端盖45处，从而封堵下面通道，底部K344封隔器B继而解封，第一级可控封隔器C及第二级可控封隔器E处于座封状态，压裂液从喷砂口进入二号层段，进行压裂施工，二号层段压裂施工结束后，油管I内的液体仍处于不停栗的打压状态，使得该第一级封隔器C及第二级可控封隔器E仍处于坐封状态；
[0147](6)可对更多层段重复步骤(5)对其进行压裂施工作业，从而在完成压裂管柱逐级压裂施工的同时，实现封隔器及各可控封隔器的逐级坐封和逐级解封。
[0148]需要说明的是，以上各实施例中可控封隔器的组装过程仅是针对本发明申请的可控封隔器的若干可行的组装过程，并不用以限制发明，凡是符合实际需要的组装过程，以及在该组装过程中对其中的配件进行的任何同等替换、改进等，均在本发明的保护范围之内。
[0149]以上各实施例中压裂管柱的使用方法仅是针对本发明申请的压裂管柱的若干可行的压裂施工工序的描述，并不用以限制发明，凡是符合实际需要的压裂施工工序，以及在该压裂施工过程中对其中的配件进行的任何同等替换、改进等，均在本发明的保护范围之内。
[0150]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，其特征在于，包括可控封隔器主体及可相对所述可控封隔器主体下滑的内滑套组件，所述内滑套组件与所述可控封隔器主体间通过剪钉固定连接，所述内滑套组件与所述可控封隔器主体间设有能打开的进液口，所述进液口与所述可控封隔器主体间的液体坐封空间连通，所述内滑套组件内设有变径球座，所述变径球座随所述内滑套组件的下滑内径变大。2.如权利要求1所述的高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，其特征在于，其特征在于:所述内滑套组件包括套筒、变径球座、导向筒、弹簧和端盖； 所述套筒与所述可控封隔器主体间通过剪钉固定连接;所述套筒中部环向设有若干开窗，所述变径球座为若干楔形块，所述楔形块由所述开窗插入，所述楔形块的外围与所述可控封隔器主体内壁面接触，所述楔形块的一部分位于所述开窗内，另一部分位于所述套筒内，所述楔形块位于所述套筒内的部分下部设有斜面； 所述导向筒位于所述套筒内部，并与所述套筒内壁贴合，所述导向筒内设有弹簧，所述导向筒的上端面由所述楔形块的斜面抵接限位，所述端盖与所述套筒下端部内壁为螺纹连接，所述导向筒的下端面与所述端盖的内台肩抵接，所述套筒的下端部与所述端盖的外台肩抵接，所述弹簧受到所述端盖顶面的压缩。3.如权利要求1所述的高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，其特征在于，高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，其特征在于，所述可控封隔器主体包括上接头、胶筒组件、接触控制套组件和下接头； 所述上接头密封固设于中心管的上端部； 所述胶筒组件密封套设于中心管的外围，所述液体坐封空间位于所述胶筒组件与所述中心管间； 所述接触控制套组件固设于中心管外围下端部，所述接触控制套组件内部设有进液通道； 所述内滑套组件通过剪钉相对固设于接触控制套组件上，所述内滑套组件与所述接触控制套组件间设有能打开的所述进液口，所述进液口与所述进液通道及所述液体坐封空间连通； 所述下接头密封固设于所述接触控制套组件的下端部。4.如权利要求3所述的高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，其特征在于，所述胶筒组件包括经硫化连接为一体的上胶筒座、胶筒和下胶筒座。5.如权利要求3所述的高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，其特征在于，所述接触控制套组件包括转换接头、锁环、接触套和连接筒； 所述转换接头上端部与中心管下端部外围螺纹连接； 所述接触套套设于所述内滑套组件上端部的外围，所述接触套外围设有第一圈槽，所述转换接头内壁设有第二圈槽，所述锁环位于所述第一圈槽与所述第二圈槽形成的锁定空间内，所述接触套内设有第一进液通道，所述转换接头内设有第二进液通道，所述锁定空间位于所述第一进液通道及所述第二进液通道之间，并与二者相连通； 所述连接筒的上端部与所述胶筒组件的下端部相邻，所述连接筒的上端部与所述转换接头的外围螺纹连接，所述连接筒的下端部与所述下接头的上端部螺纹连接； 所述内滑套组件包括套筒、变径球座、导向筒、弹簧和端盖； 所述套筒与所述连接筒间通过剪钉固定连接，所述套筒的上端部外围与转换接头内壁密封连接;所述套筒中部环向设有若干开窗，所述变径球座为若干楔形块，所述楔形块由所述开窗插入，所述楔形块的一部分位于所述开窗内，另一部分位于所述套筒内，所述楔形块的外围与所述连接筒内壁面接触，所述楔形块位于所述套筒内的部分下部设有斜面； 所述导向筒位于所述套筒内部，并与所述套筒内壁贴合，所述导向筒内设有弹簧，所述导向筒的上端面由所述楔形块的斜面抵接限位，所述端盖与所述套筒下端部内壁为螺纹连接，所述导向筒的下端面与所述端盖的内台肩抵接，所述套筒的下端部与所述端盖的外台肩抵接，所述弹簧受到所述端盖顶面的压缩。6.如权利要求5所述的一种高温高压逐级坐封解封多级压裂管柱，其特征在于，所述接触套为割缝管结构，所述割缝为线切割，所述第一进液通道为若干所述割缝形成的液体容纳空间。7.如权利要求5所述的一种高温高压逐级坐封解封多级压裂管柱，其特征在于，所述下接头的上端部与所述连接筒下部外围螺纹密封连接，所述下接头内壁与所述连接筒间设有空隙，当所述内滑套组件相对所述接触控制套组件下滑后，所述楔形块位于所述空隙内。8.如权利要求5所述的一种高温高压逐级坐封解封多级压裂管柱，其特征在于，所述胶筒组件上还设有用以阻止所述胶筒组件环向滑动的滑动挡环，所述滑动挡环与所述下胶筒座下端部内壁螺纹连接，所述滑动挡环位于所述下胶筒座与所述转换接头间。9.如权利要求3所述的一种高温高压逐级坐封解封多级压裂管柱，其特征在于，所述上接头上还设有调节环，所述调节环下端部与所述胶筒组件的上端部相邻，所述调节环内壁与所述上接头外围为螺纹连接。10.如权利要求4所述的高温高压逐级坐封解封可控式封隔器，其特征在于，所述锁环表面设有橡胶层。
【文档编号】E21B34/14GK105971548SQ201610292990
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】程智远, 詹鸿运, 刘志斌, 张鹏, 任正军, 骆劲羽, 冯强, 郭鸣, 韩永亮, 崔振锚
【申请人】中国石油集团渤海钻探工程有限公司