专利名称：一种井下隔离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油固井工具领域，具体涉及一种井下隔离装置。
背景技术：
低渗透油气田、页岩气田是“十二五”期间开发的主战场，而多级滑套分段压裂施工工艺是开发低渗透油气田、页岩气的主要措施之一。多级滑套分段压裂施工工艺分一次性管柱施工和二次管柱施工，对于二次管柱施工就是采用钻杆将悬挂器、封隔器、压裂滑套等组合的管柱送到设计位置，在完成封隔器坐封、悬挂器坐挂后，钻杆从井口提出、下入压裂油管。其中，第一次下入的管柱，需要一个提供正向密封的装置；另外，在钻杆移除井口到压裂油管与悬挂器密封套形成密封时，井口是敞开的，为避免地层压力过大而导致井喷或井涌，需要提供一个反向密封的装置。目前，国内外这种既能承受正向密封，又能承受反向密封的装置设计尚不完善，有的结构复杂，有的结构在下入过程中存在着失效的隐患。比如专利号为CN201723196的专利介绍的是一种能够实现正反向封堵自封式球座。该结构的自封式球座的自封管上端处于自由状态，锁环为收缩式，在管柱下入过程中， 管柱如果出现异常，有可能将连接自封管和自封套剪钉剪断，自封管向下运动，则可关闭循环孔，如出现自封管向上运动，自封管将脱离自封套，锁环收缩，自封管无法回到原位置，也无法关闭循环孔，方向承压将失效。另外，该专利工具在下入过程中，管柱下端还需要连接一引导管柱下入的引鞋。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种井下隔离装置，其在下入过程中，能够循环和自动灌浆，在下入完成后，投球憋压，剪断剪钉，其上的球座体下移并关闭上限位套上的泄流孔，在施工结束后，钻柱从井口提出后，其能够承受井底的压力，抑制井喷或井涌。本实用新型是通过以下技术方案实现的一种井下隔离装置，包括外壳1以及安装在外壳1内部的上限位套3和下限位套 10以及安装在上限位套3内部的球座体4 ；所述上限位套3外表面的上部与所述外壳1的内表面连接，其下部的外表面与所述下限位套10内表面的上部连接；所述球座体4通过剪钉6固定在所述上限位套3的内部，在所述上限位套3内表面的上部设计有台肩，所述球座体4的上端面装配至所述台肩处，所述台肩用于限制球座体4 向上窜动。在所述下限位套10内表面的下端设有台肩18，当投球憋压后，球座体4下行，直至其下端面17下行至所述台肩18处，球座体4停止下行。在所述上限位套3上设计有剪钉孔；所述剪钉6穿过所述上限位套3上的剪钉孔； 在所述剪钉孔下方的上限位套3的圆周上设计有上限位套循环孔14 ；在所述球座体4的圆周上设计有球座体循环孔15，所述上限位套循环孔14与球座体循环孔15周向对齐，保证下入过程中，管内与管外是相通的。所述上限位套3的上端设计有上螺纹，用于与外壳1连接，下端设计有下螺纹，用于与所述下限位套10连接；在所述上限位套3的外表面设计有密封槽，所述密封槽位于上螺纹与剪钉孔之间，在所述密封槽内装有密封圈5 ；所述上限位套循环孔14位于下螺纹上方。在所述上限位套3内表面的台肩的上方设计有斜面，所述斜面与球座体4上端的斜面形成连续面。在所述球座体4的外表面设有相应的密封槽，并装有3个密封圈7，用于球座体4 与上限位套3之间的密封；一个密封圈7位于所述球座体4的上部，另两个密封圈7分别位于所述球座体循环孔15的上方和下方，三个密封圈7主要是在循环孔关闭前与关闭后起到密封隔离效果。在所述球座体4下部的外表面设有卡簧槽，所述卡簧槽位于所述球座体循环孔15 的下方；在所述卡簧槽内装有防退卡簧8。所述防退卡簧8为自扩张式卡簧。在所述下限位套10的台肩18上方设有台阶，当投球憋压后，球座体4下行停止后，此时球座体4上的卡簧槽与下限位套10内表面的台阶组合成新卡簧槽16，所述防退卡簧8从球座体4上的卡簧槽弹出至此新卡簧槽16内，限制球座体4上下窜动。在所述外壳1的上部设有套管扣或油管扣，用于连接套管或油管，在外壳1的下部连接有引鞋12，便于隔离装置及串联的管串入井。所述引鞋12的下部为圆头状，并且设计有多个泄流孔。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是(1)本实用新型的井下隔离装置在下入过程中，可实现循环和自动灌浆，保证了管串顺利下入，同时，也节省了灌浆时间；(2)本实用新型的井下隔离装置下入完成后，投球憋压，剪钉剪断，球座体下移，关闭上限位套上的泄流孔后，可承受井底的压力，抑制井喷或井涌现象的发生；(3)本实用新型将正反向密封装置与引鞋设计为一体式，简化了管柱结构；(4)本实用新型的井下隔离装置可用于多级滑套分段压裂施工工艺管串内，也可用于筛管顶部注水泥施工工艺管串内。
图1是本实用新型井下隔离装置入井状态图。图2是本实用新型井下隔离装置关闭状态图。其中，1为外壳，2为憋压球，3为上限位套，4为球座体，5为密封圈，6为剪钉，7为密封圈，8为防退卡簧，9为下螺纹，10为下限位套，11为螺纹，12为引鞋，13为螺纹，14为循环孔(或称为自动灌浆孔、泄流孔)，15为循环孔，16为新卡簧槽，17为下端面，18为台肩。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述—种具有自动灌浆功能且能实现永久关闭的井下隔离装置，图1所示的是本实用新型井下隔离装置的入井状态，其包括外壳1以及安装在外壳1内部的上限位套3和球座体4，在所述外壳1的上部设有套管扣或油管扣，用于连接套管或油管，在外壳1的下部设有螺纹11，所述外壳1通过螺纹11与引鞋12连接；上限位套3的上部通过其外表面上的螺纹13固定在外壳1的内部，下部通过其外表面上的螺纹9与所示下限位套10连接；在所述上限位套3的外表面设计有密封槽，所述密封槽位于上部螺纹的下方，在所述密封槽内装有密封圈5 ；在所述密封槽下方设计有剪钉孔，在剪钉孔下方的圆周上设计有循环孔14，所述循环孔14位于下部螺纹的上方；所述球座体4通过剪钉6固定在所述上限位套3的内部，所述剪钉6穿过所述上限位套3上的剪钉孔。所述上限位套3内表面的上部设计有斜面，在所述斜面下方设计有台肩，所述斜面与球座体4上端的斜面形成连续斜面；所述球座体4的上端面顶住所述台肩，所述台肩用于限制球座体4向上窜动；同时，在所述球座体4的圆周上设计有循环孔15，所述上限位套3上的循环孔14 与球座体4上的循环孔15周向对齐，保证下入过程中，管内与管外是相通的；在球座体4的外表面设有相应的密封槽，并装有3个密封圈7，用于球座体4与上限位套3之间的密封；一个密封圈7位于所述球座体4的上部，另两个密封圈7分别位于所述循环孔15的上方和下方，三个密封圈7主要是在自动循环孔关闭前与关闭后起到密封隔离效果。在所述球座体4下部的外表面设有卡簧槽，所述卡簧槽位于所述循环孔15的下方；在所述卡簧槽内装有防退卡簧8。所述防退卡簧8为自扩张式卡簧。所述下限位套10内表面的下端设有台肩18，在所述台肩18上方设有台阶；当投球憋压后，球座体4下行直至其下端面17顶住所述台肩18，球座体4停止下行，所述台肩限制了球座体4关闭循环孔14后的继续下行。此时球座体4上的卡簧槽与下限位套10内表面的台阶组合成新卡簧槽16，所述防退卡簧8从球座体4上的卡簧槽弹出，位于此新卡簧槽 16内。在外壳1的下端连接有引鞋12，便于隔离装置及串联的管串入井。所述引鞋12的下部设计多个泄流孔，在与憋压球2配套的管串下入完成后，在井口释放憋压球2，待憋压球2运行至井下隔离装置中的球座体4处时，与球座体4上部的斜面形成密封。所述引鞋 12为圆头状。图2是井下隔离装置在投放憋压球2后，与球座体4形成密封，憋压，剪断剪钉6， 球座体4带着防退卡簧8下行，球座体4下端面17与下限位套10下部设的台肩18复合， 球座体4上的循环孔15与上限位套3上的循环孔14错位，通过3组密封圈7将循环孔上下密封，起到管内与管外隔离，防退卡簧8弹至下限位套10与上限位套3组合后形成的卡簧槽16内，当管外压力大于管内压力时，防退卡簧8限制了球座体4向上运动，起到永久关闭泄流孔的作用。本实用新型的创新点在于在下入过程中，该隔离装置内外相通，可进行循环，同时可实现自动灌浆功能；在剪钉6剪断后，球座体4下移，球座体4永久关闭上限位套3的循环孔，抑制井底压力进入隔离装置上部。另外，外壳1的下端设计的圆头状引鞋12具有导向功能，使组合的管串顺利下入。另外，本实用新型能够实现正反向密封，其中的球座体 4由上限位套3限制上行，下限位套10限制球座体4到位后的下行，防退卡簧8为扩张式， 如果出现管柱异常，球座体4不会出现脱离现象，也不会出现循环孔无法关闭现象。而且， 球座体4的3个密封圈7之间不存在真空现象(因为剪钉孔和循环孔可以传压)，易于球座体下行。本实用新型的井下隔离装置作为多级滑套分段压裂施工工艺管串中的关键工具保证了该管串下入过程中可进行循环、自动灌浆，循环孔关闭后可承受井底压力，抑制井喷或井涌的出现，因而具有极大的推广应用前景。上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言， 在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。
权利要求1.一种井下隔离装置，其特征在于所述井下隔离装置包括外壳(1)以及安装在外壳 ⑴内部的上限位套⑶和下限位套(10)以及安装在上限位套(3)内部的球座体⑷；所述上限位套C3)外表面的上部与所述外壳(1)的内表面连接，其下部的外表面与所述下限位套(10)内表面的上部连接；所述球座体⑷通过剪钉(6)固定在所述上限位套(3)的内部，在所述上限位套(3)内表面的上部设计有台肩，所述球座体的上端面装配至所述台肩处，台肩限制球座体(4) 向上窜动。
2.根据权利要求1所述的井下隔离装置，其特征在于在所述下限位套(10)内表面的下端设有台肩(18)，当投球憋压后，球座体(4)下行，直至其下端面(17)下行至所述台肩 (18)处，球座体(4)停止下行。
3.根据权利要求2所述的井下隔离装置，其特征在于在所述上限位套(3)上设计有剪钉孔；所述剪钉(6)穿过所述上限位套( 上的剪钉孔；在所述剪钉孔下方的上限位套 (3)的圆周上设计有上限位套循环孔(14)；在所述球座体的圆周上设计有球座体循环孔(15)，所述上限位套循环孔(14)与球座体循环孔(1 周向对齐。
4.根据权利要求3所述的井下隔离装置，其特征在于所述上限位套(3)的上端设计有上螺纹，用于与外壳(1)连接，下端设计有下螺纹，用于与所述下限位套(10)连接；在所述上限位套(3)的外表面设计有密封槽，所述密封槽位于上螺纹与剪钉孔之间，在所述密封槽内装有密封圈( ；所述上限位套循环孔(14)位于下螺纹上方；在所述上限位套(3) 内表面的台肩的上方设计有斜面，所述斜面与球座体(4)上端的斜面形成连续斜面。
5.根据权利要求3所述的井下隔离装置，其特征在于在所述球座体(4)的外表面设有相应的密封槽，并装有3个密封圈(7)，用于球座体(4)与上限位套C3)之间的密封；一个密封圈(7)位于所述球座体(4)的上部，另两个密封圈(7)分别位于所述球座体循环孔 (15)的上方和下方。
6.根据权利要求5所述的井下隔离装置，其特征在于在所述球座体(4)下部的外表面设有卡簧槽，所述卡簧槽位于所述球座体循环孔(1 的下方；在所述卡簧槽内装有防退卡簧⑶。
7.根据权利要求6所述的井下隔离装置，其特征在于所述防退卡簧(8)为自扩张式卡黃。
8.根据权利要求7所述的井下隔离装置，其特征在于在所述下限位套(10)的台肩 (18)上方设有台阶，当投球憋压后，球座体(4)下行停止后，此时球座体(4)上的卡簧槽与下限位套(10)内表面的台阶组合成新卡簧槽(16)，所述防退卡簧(8)从球座体(4)上的卡簧槽弹出至此新卡簧槽(16)内。
9.根据权利要求1至8任一所述的井下隔离装置，其特征在于在所述外壳(1)的上部设有套管扣或油管扣，用于连接套管或油管，在外壳(1)的下部连接有引鞋(12)。
10.根据权利要求9所述的井下隔离装置，其特征在于所述引鞋(12)的下部为圆头状，并且设计有多个泄流孔。
专利摘要本实用新型提供了一种井下隔离装置，属于石油固井工具领域。本装置包括外壳以及安装在外壳内部的上限位套和下限位套以及安装在上限位套内部的球座体；所述球座体的上端面顶住所述上限位套上台肩，当投球憋压后，球座体下行，直至其下端面顶住所述下限位套上的台肩。本实用新型在下入过程中，能够循环和自动灌浆，这样就保证了下入的通畅性；在下入完成后，投球憋压，剪断剪钉，其上的球座体下移并关闭上限位套上的循环孔，这样就可实现永久关闭；在施工结束后，钻柱从井口提出后，其能够承受井底的压力，抑制井喷或井涌，保证了井口的安全性。
文档编号E21B33/12GK202325378SQ20112039780
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月18日 优先权日2011年10月18日
发明者吴姬昊, 姚辉前, 尹慧博, 戴文潮, 朱和明, 秦金立, 马兰荣, 魏辽 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石油工程技术研究院