复合材料快速可钻封隔器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种复合材料快速可钻封隔器，包括心轴、座封机构、密封机构和锚定机构，座封机构包括上套筒、悬挂套、挡环和座封套，锚定机构包括上卡瓦、上卡瓦基体、上锥体、下锥体、下卡瓦基体和下卡瓦，特征是：上套筒一端加工有斜面，在心轴与悬挂套之间安装有与上套筒斜面相配合的挡环；上卡瓦基体和下卡瓦基体的锥度与心轴轴向成20°角，上卡瓦和下卡瓦的卡瓦牙型角为105°，其单边角分别为75°和30°；上套筒、心轴、上卡瓦基体、下卡瓦基体和下套筒均采用玻璃钢材料制作。优点是：将剪切环从根部剪切、分离动作可靠有效且压裂结束后可实现快速钻铣，大幅度提高深井、复杂井钻采开发作业效率。破坏后的低密度小直径颗粒物易于返出，减少对储层的污染。
【专利说明】复合材料快速可钻封隔器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于石油、天然气完井【技术领域】，特别是涉及一种复合材料快速可钻封隔器。
【背景技术】
[0002]在公知的非常规油气田开发中，随着深井、复杂井钻采开发的增多，尤其是完井工艺的不断革新，对完井工具的各项功能提出了更高的要求。油田采油完井作业中，为了保证压裂效果，需要在储层段进行分段压裂，复合材料快速可钻封隔器作为压裂时的临时封堵，起到隔离储层的作用，同时在压裂结束后可实现快速磨铣。目前，完井作业中使用的可钻封隔器主要以金属材料为主，在大斜度井、分支井、水平井中钻铣困难。
[0003]桥塞锚定机构是水平井压裂桥塞的一个锁紧机构，主要起锚定封隔器和固定完井管柱的作用。目前，桥塞全部安装有金属材料的锚定机构是通过锁紧环锁紧，上述结构不仅增加了留在井底的工具部件，而且还增加了后期磨铣时间，进而影响了深井、复杂井钻采开发作业效率。
[0004]座封机构是在水平井压裂作业中将封隔器送入及分离的装置，并在封隔器座封后，随服务工具一同起出井底。现有技术中的座封机构包括剪切销钉式，螺栓连接式和剪切环式等分离装置，经调研发现，它们各自均存在不同的技术瓶颈，工具剪切性能不稳定、分离不可靠等缺点。如剪切环式分离装置在剪切环分离时，由于工具安装过程中居中性的影响，无法将剪切环根部剪切干净，容易产生毛刺，导致工具回收困难，进而造成井下事故。
【发明内容】
[0005]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可将剪切环从根部剪切、剪切值稳定、分离动作可靠有效且压裂结束后可实现快速钻铣的复合材料快速可钻封隔器。
[0006]本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0007]复合材料快速可钻封隔器，包括心轴、设置在心轴上的座封机构、密封机构和锚定机构，所述座封机构包括上套筒、悬挂套、挡环和座封套，所述密封机构包括一组胶筒，所述锚定机构包括上卡瓦、上卡瓦基体、上锥体、下锥体、下卡瓦基体和下卡瓦，所述心轴一端通过固定销钉与上套筒固接，另一端通过固定销钉与下套筒固接，其特征在于:所述上套筒一端加工有斜面，在心轴与悬挂套之间安装有与上套筒斜面相配合的挡环；所述上卡瓦基体和下卡瓦基体的锥度与心轴轴向成20°角，所述上卡瓦和下卡瓦的卡瓦牙型角为105°，其单边角分别为75°和30° ;所述上套筒、心轴、座封套、上卡瓦基体、下卡瓦基体和下套筒均采用玻璃钢材料制作，所述上锥体、下锥体和固定销钉采用工程塑料制成。
[0008]本实用新型还可以采用如下技术方案:
[0009]所述上卡瓦基体、上卡瓦与下卡瓦基体、下卡瓦采用对称布局安装。
[0010]所述上卡瓦基体和下卡瓦基体轴向上均制有V形开口槽。[0011]所述上套筒一端加工有45°斜面。
[0012]所述上套筒一端部制有便于锁紧的凸台，下套筒端部加工有便于锁紧的凹槽。
[0013]所述悬挂套上加工有用于带动挡环沿着上套筒斜面向上运动的剪切环。
[0014]本实用新型具有的优点和积极效果是:由于本实用新型采用上述技术方案，即本封隔器的锚定机构通过卡瓦牙型角和卡瓦片数的独特设计来实现桥塞的锚定和自锁，由于上卡瓦基体、上卡瓦、下卡瓦基体和下卡瓦均采用复合材料固化成型，不仅可减少留在井底的工具部件，而且还便于后期磨铣，缩短磨铣时间，大幅度提高深井、复杂井钻采开发作业效率。由于本封隔器除卡瓦片等部件外全部采用复合材料制成，材料密度低、耐温、耐压性能稳定，破坏后为低密度小直径颗粒物，易于返出，并可减少对储层的污染；压裂结束后可实现快速钻铣，沟通产层。
[0015]本封隔器在压裂作业中，座封机构与压裂管柱同时下入，到位后，座封封隔器，并在封隔器座封后，随服务工具一同起出井底。实现了封隔器座封与分离的同步进行，剪切部位从根部剪切，剪切值稳定，分离动作可靠有效，在封隔器座封后，随服务工具一同起出井底，保证完井作业能够顺利进行。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型卡瓦牙型角放大示意图；
[0018]图3是图1中上卡瓦基体截面图。
[0019]图中:1、上套筒；1_1、锁紧凸台；2、心轴；3、固定销钉；4、悬挂套；4_1、剪切环；5、挡环；6、座封套；7A、上卡瓦基体；7B、上卡瓦；8、上锥体；9、长胶筒；10、短胶筒；11、下锥体；12A、下卡瓦基体;12B、下卡瓦;13、支撑套；14、下套筒；14_1、凹槽；15、压裂球；16、V形
开口槽。
【具体实施方式】
[0020]为能进一步了解本实用新型的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0021]请参阅图1-图3，复合材料快速可钻封隔器，包括心轴2、设置在心轴上的座封机构、密封机构、锚定机构和压裂球15。所述座封机构包括上套筒1、悬挂套4、挡环5和座封套6，所述心轴一端通过固定销钉3与上套筒连接，另一端通过固定销钉3与下套筒14连接，构成整个封隔器的内部支撑结构，在实现功能时保持位置不动。在锚定机构和下套筒之间还设有支撑套13。所述上套筒一端加工有斜面，在心轴与悬挂套之间安装有与上套筒斜面相配合的挡环5。
[0022]本实施例中，所述上套筒一端与挡环相配合的斜面为45°。
[0023]本实施例中，所述上套筒一端部制有便于锁紧的凸台1-1，下套筒端部加工有便于锁紧的凹槽14-1。
[0024]本实施例中，所述悬挂套上加工有用于带动挡环沿着上套筒斜面向上运动的剪切环 4-1。
[0025]所述密封机构包括安装在心轴上的一组胶筒，本实施例中，所述一组胶筒包括长胶筒9和短胶筒10，主要是用于封隔储层，并起到隔离套管环空作用。
[0026]所述锚定机构包括上卡瓦7B、上卡瓦基体7A、上锥体8、下锥体11、下卡瓦基体12A和下卡瓦12B，锚定机构主要用于在套管内实现定位。本实施例中，所述上卡瓦基体、上卡瓦与下卡瓦基体、下卡瓦采用对称布局安装。所述上卡瓦基体和下卡瓦基体的锥度与心轴轴向成20°角，所述上卡瓦和下卡瓦的卡瓦牙型角为105°，其单边角分别为75°和30°。所述上卡瓦基体和下卡瓦基体轴向上均制有V形开口槽16。
[0027]本封隔器锚定机构上锥体和下锥体的锥度角控制卡瓦咬紧套管的深度，直接影响锚定效果。
[0028]所述上套筒、心轴、座封套、上卡瓦基体、下卡瓦基体、支撑套13、下套筒14和压裂球15均采用玻璃钢材料制作，所述上锥体、下锥体和固定销钉采用工程塑料制成，所述悬挂套4和挡环5采用铸铁材料制成。
[0029]本实用新型的工作原理为:
[0030]送入/分离作业:该工具送入/分离过程同时进行，通过电缆点火，带动上套筒I与悬挂套4向上运动，悬挂套的剪切环4-1带动挡环5沿着上套筒的45°斜面向上运动，直至挡环贴紧悬挂套的内表面，这样可保证剪切环从端面顺利剪切，实现与封隔器可靠分离。
[0031]本封隔器坐封时，依靠电缆座封机构及投送工具来推动座封机构向下运动，实现坐封。
[0032]在坐封过程中，本封隔器在投送工具的作用下，推动座封套6向下运动，同时推动上卡瓦基体7A、上卡瓦7B、上锥体8、长胶筒9、短胶筒10、下锥体11、下卡瓦基体12A和下卡瓦12B向下运动，上卡瓦、下卡瓦和上锥体、下锥体配合使得卡瓦沿着心轴方向运动并产生相对位移，当达到卡瓦基体破裂压力时，上卡瓦基体和下卡瓦基体沿着自身开槽方向破裂成均匀的6片，上卡瓦基体、下卡瓦基体破裂后沿着径向运动，随着轴向力的增加使卡瓦牙咬入卡紧在套管内壁上，进而实现锚定和自锁。同时长胶筒9和短胶筒10径向膨胀，实现环空密封，完成坐封过程，此时，该封隔器进入工作状态。本封隔器胶筒张开和卡瓦张开几乎同时进行，保证坐封可靠，使完井作业能够顺利进行。
[0033]当井下进行压裂作业时，井口投压裂球15，使其封堵在心轴2上，进行压裂作业。由于封隔器上下压差不同，所以封隔器将承受一定的液压作用力，这些力均通过锚定机构作用到套管上。当压裂结束后，下入专用磨铣工具对复合材料封隔器进行磨铣，到达沟通井眼的目的。
[0034]本实用新型附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
【权利要求】
1.一种复合材料快速可钻封隔器，包括心轴、设置在心轴上的座封机构、密封机构和锚定机构，所述座封机构包括上套筒、悬挂套、挡环和座封套，所述密封机构包括一组胶筒，所述锚定机构包括上卡瓦、上卡瓦基体、上锥体、下锥体、下卡瓦基体和下卡瓦，所述心轴一端通过固定销钉与上套筒固接，另一端通过固定销钉与下套筒固接，其特征在于:所述上套筒一端加工有斜面，在心轴与悬挂套之间安装有与上套筒斜面相配合的挡环；所述上卡瓦基体和下卡瓦基体的锥度与心轴轴向成20°角，所述上卡瓦和下卡瓦的卡瓦牙型角为105°，其单边角分别为75°和30° ;所述上套筒、心轴、座封套、上卡瓦基体、下卡瓦基体和下套筒均采用玻璃钢材料制作，所述上锥体、下锥体和固定销钉采用工程塑料制成。
2.根据权利要求1所述的复合材料快速可钻封隔器，其特征在于:所述上卡瓦基体、上卡瓦与下卡瓦基体、下卡瓦采用对称布局安装。
3.根据权利要求2所述的复合材料快速可钻封隔器，其特征在于:所述上卡瓦基体和下卡瓦基体轴向上均制有V形开口槽。
4.根据权利要求1所述的复合材料快速可钻封隔器，其特征在于:所述上套筒一端加工有45°的斜面。
5.根据权利要求1所述的复合材料快速可钻封隔器，其特征在于:所述上套筒一端部加工有便于锁紧的凸台，下套筒端部加工有便于锁紧的凹槽。
6.根据权利要求1所述的复合材料快速可钻封隔器，其特征在于:所述悬挂套上加工有用于带动挡环沿着上套筒斜面向上运动的剪切环。
【文档编号】E21B33/127GK203769712SQ201420038614
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】邢洪宪, 刘汝国, 郝宙正, 李宁, 包陈义, 傅文伟 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油能源发展股份有限公司, 中海油能源发展股份有限公司监督监理技术分公司