一种消耗型压裂封隔器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种消耗型压裂封隔器，包括中心管、限位环、扶正块组件、卡瓦组件、锥体、耐压胶筒、上接头、活塞管、燃烧组件；所述限位环套设在中心管的轨迹槽内；所述扶正座组件、卡瓦座组件、锥体、耐压胶筒固定在中心管的外表面上；所述上接头连接在中心管的前端；所述活塞管设置在上接头和中心管之间；所述燃烧组件设置在上接头内，且与中心管连接；所述卡瓦组件内设有塔簧；所述耐压胶筒内表面上设有V型槽；该消耗型压裂封隔器保证卡瓦的坐封效果；实现耐压胶筒先于卡瓦坐封；设有燃烧组件，通过燃烧组件燃烧封隔器，实现解卡；通过燃烧，加热储层，降低稠油粘度，提高稠油采收率；耐压胶筒内表面上割出V型槽，便于耐压胶筒受压时，更有效的进行轴向扩张。
【专利说明】
一种消耗型压裂封隔器
技术领域
[0001]本实用新型涉及封隔器领域，具体为一种消耗型压裂封隔器。
【背景技术】
[0002]随着十三五计划的经济规划中，国民经济的快速增长，以及按照习主席“一带一路”方案中，我国“科技创新，科技自主”型工业走出去的战略思想要求。能源消耗急剧增加，能源问题已成为我国改革发展中面临的重大问题。为了缓解能源危机，提高原油产量成为我们钻采工艺设计中的核心问题。油气井在开发过程中，因原油中的石蜡，砂砾等物质因素干扰，容易导致油气汇集通道不顺畅，甚至堵塞。这就需要工程师通过压裂酸化等钻采技术，疏通储层油气的汇集通道。
[0003]封隔器是指具有弹性密封元件，并借此封隔各种尺寸管柱与井眼之间以及管柱之间环形空间，并隔绝产层，保护套管的井下工具。在采油工程中封隔器用来分层，封隔器上设计有采油通道，坐封时，活塞套上行，采油通道被打开;坐封后，上层压力作用在平衡活塞上，向上推耐压胶筒，使解封销钉免受剪切力；解封时，靠耐压胶筒与套管的摩擦力剪断解封销钉，活塞套下行，关闭采油通道。
[0004]目前的封隔器存在以下问题:卡瓦组件容易发生脱落、卡套管或者张开角度不足，难以卡住套管内壁的情况;受砂砾堵塞构件等原因的影响，卡瓦组件不能正常复位，导致卡钻事故;对稠油开采的采收率效果影响非常小;封隔器大多数是通过耐压胶筒的径向变形实现封隔动作的，但现有耐压胶筒不耐高温与腐蚀，压裂操作时，容易变形，导致封隔器失效，压裂液因此漏失，污染其他储层，并且极大降低压裂效果;使用封隔器时，出现卡瓦先于耐压胶筒实现座封，导致耐压胶筒不能扩张不完全，不能完全阻隔套管环空的情况。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种消耗型压裂封隔器，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:一种消耗型压裂封隔器，包括中心管、限位环、扶正块、扶正座、下卡瓦座、下卡瓦、下锥体、耐压胶筒、上锥体、上卡瓦、上卡瓦座、上接头、活塞管、支撑座、燃烧组件、轨迹槽和轨迹销钉;所述中心管上开设有轨迹槽；所述限位环套设在轨迹槽内；所述轨迹销钉插入限位环内；所述扶正座、下卡瓦座、下锥体、耐压胶筒、上锥体和上卡瓦座依次固定在中心管的外表面上;所述扶正座内设有扶正块;所述下卡瓦座内设有下卡瓦;所述上卡瓦座内设有上卡瓦;所述上接头连接在中心管的前端，且与上卡瓦座连接;所述活塞管设置在上接头和中心管之间；所述燃烧组件设置在上接头内，且与中心管连接。
[0007]进一步，所述燃烧组件包括火药座、烟火混合填充物、热源填充物、装有助燃剂混合液的容器、点火器内壳、击发撞针、点火器外壳和投球座;所述点火器内壳和点火器外壳均与火药座连接;所述烟火混合填充物位于火药座之内；所述热源填充物与烟火混合填充物连接;所述装有助燃剂混合液的容器设置在点火器内壳和点火器外壳之间，且与热源填充物连接;所述击发撞针设置在点火器内壳和点火器外壳之间；且通过剪切销钉与点火器外壳固定连接;所述击发撞针和点火器外壳之间设有第一密封圈；所述火药座通过投球座连接到中心管上;所述点火器外壳上设有活塞孔;所述击发撞针上设有凹槽;活塞孔和凹槽各设有四个，且位置对应设置。
[0008]进一步，所述火药座与中心管之间设有第二密封圈。
[0009]进一步，所述击发撞针采用倾角为41度的锥形头。
[0010]进一步，所述限位环与中心管之间设有密封套环。
[0011 ]进一步，所述耐压胶筒内表面上设有V型槽，耐压胶筒设有数个，各个耐压胶筒之间设有隔环。
[0012]进一步，所述扶正块和扶正座之间设有调节弹簧。
[0013]进一步，所述下卡瓦座和下卡瓦之间、上卡瓦和上卡瓦座之间均设有塔簧。
[0014]进一步，所述活塞管与上卡瓦座之间设有调整环。
[0015]进一步，所述中心管的材质为可燃的高分子聚合物;所述耐压胶筒的材质为高分子碳纤维编织层和橡胶。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:该消耗型压裂封隔器的下卡瓦组件中，四组卡瓦中的一个用销钉与中心管连接，保证卡瓦结构密封紧密，当上提中心管时，因卡瓦被销钉限制，首先耐压胶筒实现坐封，随后，继续上提，卡瓦销钉被剪切，卡瓦张开实现坐封;卡瓦组件中，卡瓦与基座间隙通过塔簧配合，为卡瓦张开提供径向环空，保证卡瓦的坐封效果;设有燃烧组件，通过燃烧组件燃烧封隔器，实现解卡;通过燃烧，加热储层，降低稠油粘度，提高稠油采收率;耐压胶筒内表面上割出V型槽，槽内设有隔环，便于耐压胶筒受压时，更有效的进行轴向扩张。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型下半部剖视图。
[0018]图2为本实用新型上半部剖视图。
[0019]图3为本实用新型的燃烧组件剖视图。
[0020]附图标记中:1.中心管;2.密封套环;3.限位环;4.扶正块;5.扶正座;6.下卡瓦座；
7.下卡瓦;8.下锥体;9.耐压胶筒；10.隔环；11.上锥体；12.上卡瓦；13.上卡瓦座；14.调整环；15.上接头；16.活塞管；17.支撑座；18.燃烧组件;B1.轨迹槽;B2.轨迹销钉;B3.调节弹簧;B4.塔簧;B5.第二密封圈；B6.第一密封圈；B7.剪切销钉；181.火药座；182.烟火混合填充物；183.热源填充物；184.装有助燃剂混合液的容器；185.点火器内壳；186.击发撞针；187.点火器外壳；188.投球座。
【具体实施方式】
[0021]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022]请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案:一种消耗型压裂封隔器，包括中心管1、限位环3、扶正块4、扶正座5、下卡瓦座6、下卡瓦7、下锥体8、耐压胶筒9、上锥体11、上卡瓦12、上卡瓦座13、上接头15、活塞管16、支撑座17、燃烧组件18、轨迹销钉B2;所述中心管I上开设有轨迹槽BI;所述限位环3套设在轨迹槽BI内；所述轨迹销钉B2插入限位环3内；所述扶正座5、下卡瓦座6、下锥体8、耐压胶筒9、上锥体11和上卡瓦座13依次固定在中心管I的外表面上;所述扶正座5内设有扶正块4;所述下卡瓦座6内设有下卡瓦7;所述上卡瓦座13内设有上卡瓦12;所述上接头15连接在中心管I的前端，且与上卡瓦座13连接;所述活塞管16设置在上接头15和中心管I之间;所述燃烧组件18设置在上接头15内，且与中心管I连接。
[0023]进一步，所述燃烧组件18包括火药座181、烟火混合填充物182、热源填充物183、装有助燃剂混合液的容器184、点火器内壳185、击发撞针186、点火器外壳187和投球座188;所述点火器内壳185和点火器外壳187均与火药座181连接;所述烟火混合填充物182位于火药座181之内；所述热源填充物183与烟火混合填充物182连接;所述装有助燃剂混合液的容器184设置在点火器内壳185和点火器外壳187之间，且与热源填充物183连接;所述击发撞针186设置在点火器内壳185和点火器外壳187之间；且通过剪切销钉B7与点火器外壳187固定连接;所述击发撞针186和点火器外壳187之间设有第一密封圈B6;所述火药座181通过投球座188连接到中心管I上;所述点火器外壳187上设有活塞孔;所述击发撞针186上设有凹槽；活塞孔和凹槽各设有四个，且位置对应设置。
[0024]进一步，所述火药座181与中心管I之间设有第二密封圈B5。
[0025]进一步，所述击发撞针186采用倾角为41度的锥形头。
[0026]进一步，所述限位环3与中心管I之间设有密封套环2。
[0027]进一步，所述耐压胶筒9内表面上设有V型槽，耐压胶筒9设有数个，各个耐压胶筒9之间设有隔环10。
[0028]进一步，所述扶正块4和扶正座5之间设有调节弹簧B3。
[0029]进一步，所述下卡瓦座6和下卡瓦7之间、上卡瓦12和上卡瓦座13之间均设有塔簧B40
[0030]进一步，所述活塞管16与上卡瓦座13之间设有调整环14。
[0031]进一步，所述中心管I的材质为可燃的高分子聚合物;所述耐压胶筒9的材质为高分子碳纤维编织层和橡胶。
[0032]本实用新型的在设计时:限位环3自上而下插入密封套环2中；三个调节弹簧B3，分别插入扶正块4的三个槽中，装配好的扶正块4插入扶正座5的U型槽中，其两端耳部抵住扶正座5的上下肩；扶正座5抵住限位环3的上端;扶正组件设有四组，取中心管I，带有轨迹槽BI的一端朝下，自下而上插入四组扶正座5中，其轨迹槽BI的上端与限位环3的上端对齐;轨迹销钉BI插入限位环3和密封套环2中；塔簧B4的小外径端插入下卡瓦座6的塔形内槽中，大外径端抵住下卡瓦7的凹槽外表面，并将下卡瓦7的下部凸起插入下卡瓦座6的限位槽中，组成下卡瓦组件，下卡瓦组件共有四组，其中一组通过销钉与中心管I固定连接;装配好的下卡瓦组件内锥面端朝上，自上而下套在扶正座5上，且下卡瓦座6的内肩抵住扶正座5上端；下锥体8的锥形端自上而下插入装配好的组件中，抵住下卡瓦7的内锥面;耐压胶筒9自上而下插入下锥体8的大内径端，抵住下锥体8的上内肩；隔环10自上而下套在耐压胶筒9的上部，其内肩下部抵住耐压胶筒9的上端，数个耐压胶筒9和隔环10均如此装配;上锥体11的锥面端朝上，自上而下套在耐压胶筒9上，抵住耐压胶筒9的上耳;上卡瓦组件的装配步骤与下卡瓦组件的步骤一致;装配好的上卡瓦组件内锥面端朝下，自上而下套在上锥体11上，抵住上锥体11的锥面;调整环14插入上卡瓦座13的大内径端，抵住上卡瓦座13的肩部;支撑座17小外径端朝下，与中心管I的内壁固定连接;活塞管16自上而下套在中心管I的外表面，抵住调整环14的上端;火药座181通过投球座188连接到中心管I上;烟火混合填充物182放入火药座181中，热源填充物183抵住火药座181上端，且紧贴于与烟火混合填充物182，装有助燃剂混合液的容器184抵住烟火混合物182上段;击发撞针186锥面端朝下，自上而下套入点火器外壳187和点火器内壳185之间，其凹槽与点火器外壳187的活塞孔对齐，且通过剪切销钉B7与点火器外壳187固定连接;上接头15套在点火器外壳187外，抵住上卡瓦座13上端;上接头15上部接水力锚组件，水力锚组件的材质为镁合金；
[0033]该消耗型压裂封隔器完成压裂作业后，继续增压液压，压裂液从点火器外壳187的活塞孔进入击发撞针186的凹槽中，为击发撞针186提供一个轴向向下的压力，推动击发撞针186向下移动，切断剪切销钉B7，继续向下移动，撞碎装有助燃剂混合液的容器184，助燃剂与热源填充物183充分接触、反应;氢氧化钠遇水持续发热，并保持高温，将氢氧化钠反复涂覆在纤维编织层上，将纤维层反复缠绕制成热源填充物183，遇水后产生持续高温，用以点燃烟火混合物182，使其达到燃点;烟火混合物182受热达到燃点后，燃烧镁合金材质的水力锚组件，最后将大部分水力锚组件燃烧干净，避免封隔器卡瓦解锁失效，从而为下个储层的压裂作业提供通道，同时，通过加热，也能降低储层流体粘稠度，为提高采收率提供帮助；
[0034]下卡瓦组件中，四组卡瓦中的一个用销钉与中心管连接，当上提中心管I时，因下卡瓦7被销钉限制，首先耐压胶筒9实现坐封。随后，继续上提，销钉被剪切，下卡瓦7张开实现坐封;上瓦组件和下卡瓦组件中，卡瓦与卡瓦座间隙通过塔簧B4配合，为卡瓦张开提供径向环空，保证卡瓦的坐封效果;燃烧组件18通过点燃烟火混合物182，将封隔器燃烧消耗，封隔器坐封在井下储层安全界线下部，通过燃烧，加热储层，降低稠油粘度，提高稠油采收率；根据现有胶筒材料的不足，本实用新型中采用改良过的耐压胶筒9。耐压胶筒9采用高分子碳纤维编织层与橡胶合成，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀的特点，不会造成耐压胶筒破裂现象，使密封效果得到了增强，耐压胶筒9内表面上割出V型槽，便于耐压胶筒9受压时，更有效的进行轴向扩张。
[0035]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1.一种消耗型压裂封隔器，包括中心管、限位环、扶正块、扶正座、下卡瓦座、下卡瓦、下锥体、耐压胶筒、上锥体、上卡瓦、上卡瓦座、上接头、活塞管、支撑座、燃烧组件、轨迹槽和轨迹销钉;其特征在于:所述中心管上开设有轨迹槽;所述限位环套设在轨迹槽内；所述轨迹销钉插入限位环内；所述扶正座、下卡瓦座、下锥体、耐压胶筒、上锥体和上卡瓦座依次固定在中心管的外表面上;所述扶正座内设有扶正块;所述下卡瓦座内设有下卡瓦;所述上卡瓦座内设有上卡瓦;所述上接头连接在中心管的前端，且与上卡瓦座连接;所述活塞管设置在上接头和中心管之间;所述燃烧组件设置在上接头内，且与中心管连接。2.根据权利要求1所述的一种消耗型压裂封隔器，其特征在于:所述燃烧组件包括火药座、烟火混合填充物、热源填充物、装有助燃剂混合液的容器、点火器内壳、击发撞针、点火器外壳和投球座;所述点火器内壳和点火器外壳均与火药座连接;所述烟火混合填充物位于火药座之内；所述热源填充物与烟火混合填充物连接;所述装有助燃剂混合液的容器设置在点火器内壳和点火器外壳之间，且与热源填充物连接;所述击发撞针设置在点火器内壳和点火器外壳之间；且通过剪切销钉与点火器外壳固定连接;所述击发撞针和点火器外壳之间设有第一密封圈;所述火药座通过投球座连接到中心管上。3.根据权利要求2所述的一种消耗型压裂封隔器，其特征在于:所述火药座与中心管之间设有第二密封圈。4.根据权利要求1所述的一种消耗型压裂封隔器，其特征在于:所述限位环与中心管之间设有密封套环。5.根据权利要求1所述的一种消耗型压裂封隔器，其特征在于:所述耐压胶筒内表面上设有V型槽。6.根据权利要求1所述的一种消耗型压裂封隔器，其特征在于:所述扶正块和扶正座之间设有调节弹簧。7.根据权利要求1所述的一种消耗型压裂封隔器，其特征在于:所述下卡瓦座和下卡瓦之间、上卡瓦和上卡瓦座之间均设有塔簧。8.根据权利要求1所述的一种消耗型压裂封隔器，其特征在于:所述活塞管与上卡瓦座之间设有调整环。
【文档编号】E21B43/247GK205689167SQ201620269496
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年3月25日 公开号201620269496.7, CN 201620269496, CN 205689167 U, CN 205689167U, CN-U-205689167, CN201620269496, CN201620269496.7, CN205689167 U, CN205689167U
【发明人】刘帅
【申请人】中国石油大学(北京)