一種消耗型壓裂封隔器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種消耗型壓裂封隔器，包括中心管、限位環、扶正塊組件、卡瓦組件、錐體、耐壓膠筒、上接頭、活塞管、燃燒組件；所述限位環套設在中心管的軌跡槽內；所述扶正座組件、卡瓦座組件、錐體、耐壓膠筒固定在中心管的外表面上；所述上接頭連接在中心管的前端；所述活塞管設置在上接頭和中心管之間；所述燃燒組件設置在上接頭內，且與中心管連接；所述卡瓦組件內設有塔簧；所述耐壓膠筒內表面上設有V型槽；該消耗型壓裂封隔器保證卡瓦的坐封效果；實現耐壓膠筒先于卡瓦坐封；設有燃燒組件，通過燃燒組件燃燒封隔器，實現解卡；通過燃燒，加熱儲層，降低稠油粘度，提高稠油采收率；耐壓膠筒內表面上割出V型槽，便于耐壓膠筒受壓時，更有效的進行軸向擴張。
【專利說明】
一種消耗型壓裂封隔器
技術領域
[0001]本實用新型涉及封隔器領域，具體為一種消耗型壓裂封隔器。
【背景技術】
[0002]隨著十三五計劃的經濟規劃中，國民經濟的快速增長，以及按照習主席“一帶一路”方案中，我國“科技創新，科技自主”型工業走出去的戰略思想要求。能源消耗急劇增加，能源問題已成為我國改革發展中面臨的重大問題。為了緩解能源危機，提高原油產量成為我們鉆采工藝設計中的核心問題。油氣井在開發過程中，因原油中的石蠟，砂礫等物質因素干擾，容易導致油氣匯集通道不順暢，甚至堵塞。這就需要工程師通過壓裂酸化等鉆采技術，疏通儲層油氣的匯集通道。
[0003]封隔器是指具有彈性密封元件，并借此封隔各種尺寸管柱與井眼之間以及管柱之間環形空間，并隔絕產層，保護套管的井下工具。在采油工程中封隔器用來分層，封隔器上設計有采油通道，坐封時，活塞套上行，采油通道被打開;坐封后，上層壓力作用在平衡活塞上，向上推耐壓膠筒，使解封銷釘免受剪切力；解封時，靠耐壓膠筒與套管的摩擦力剪斷解封銷釘，活塞套下行，關閉采油通道。
[0004]目前的封隔器存在以下問題:卡瓦組件容易發生脫落、卡套管或者張開角度不足，難以卡住套管內壁的情況;受砂礫堵塞構件等原因的影響，卡瓦組件不能正常復位，導致卡鉆事故;對稠油開采的采收率效果影響非常小;封隔器大多數是通過耐壓膠筒的徑向變形實現封隔動作的，但現有耐壓膠筒不耐高溫與腐蝕，壓裂操作時，容易變形，導致封隔器失效，壓裂液因此漏失，污染其他儲層，并且極大降低壓裂效果;使用封隔器時，出現卡瓦先于耐壓膠筒實現座封，導致耐壓膠筒不能擴張不完全，不能完全阻隔套管環空的情況。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種消耗型壓裂封隔器，以解決上述【背景技術】中提出的問題。
[0006]為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:一種消耗型壓裂封隔器，包括中心管、限位環、扶正塊、扶正座、下卡瓦座、下卡瓦、下錐體、耐壓膠筒、上錐體、上卡瓦、上卡瓦座、上接頭、活塞管、支撐座、燃燒組件、軌跡槽和軌跡銷釘;所述中心管上開設有軌跡槽；所述限位環套設在軌跡槽內；所述軌跡銷釘插入限位環內；所述扶正座、下卡瓦座、下錐體、耐壓膠筒、上錐體和上卡瓦座依次固定在中心管的外表面上;所述扶正座內設有扶正塊;所述下卡瓦座內設有下卡瓦;所述上卡瓦座內設有上卡瓦;所述上接頭連接在中心管的前端，且與上卡瓦座連接;所述活塞管設置在上接頭和中心管之間；所述燃燒組件設置在上接頭內，且與中心管連接。
[0007]進一步，所述燃燒組件包括火藥座、煙火混合填充物、熱源填充物、裝有助燃劑混合液的容器、點火器內殼、擊發撞針、點火器外殼和投球座;所述點火器內殼和點火器外殼均與火藥座連接;所述煙火混合填充物位于火藥座之內；所述熱源填充物與煙火混合填充物連接;所述裝有助燃劑混合液的容器設置在點火器內殼和點火器外殼之間，且與熱源填充物連接;所述擊發撞針設置在點火器內殼和點火器外殼之間；且通過剪切銷釘與點火器外殼固定連接;所述擊發撞針和點火器外殼之間設有第一密封圈；所述火藥座通過投球座連接到中心管上;所述點火器外殼上設有活塞孔;所述擊發撞針上設有凹槽;活塞孔和凹槽各設有四個，且位置對應設置。
[0008]進一步，所述火藥座與中心管之間設有第二密封圈。
[0009]進一步，所述擊發撞針采用傾角為41度的錐形頭。
[0010]進一步，所述限位環與中心管之間設有密封套環。
[0011 ]進一步，所述耐壓膠筒內表面上設有V型槽，耐壓膠筒設有數個，各個耐壓膠筒之間設有隔環。
[0012]進一步，所述扶正塊和扶正座之間設有調節彈簧。
[0013]進一步，所述下卡瓦座和下卡瓦之間、上卡瓦和上卡瓦座之間均設有塔簧。
[0014]進一步，所述活塞管與上卡瓦座之間設有調整環。
[0015]進一步，所述中心管的材質為可燃的高分子聚合物;所述耐壓膠筒的材質為高分子碳纖維編織層和橡膠。
[0016]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:該消耗型壓裂封隔器的下卡瓦組件中，四組卡瓦中的一個用銷釘與中心管連接，保證卡瓦結構密封緊密，當上提中心管時，因卡瓦被銷釘限制，首先耐壓膠筒實現坐封，隨后，繼續上提，卡瓦銷釘被剪切，卡瓦張開實現坐封;卡瓦組件中，卡瓦與基座間隙通過塔簧配合，為卡瓦張開提供徑向環空，保證卡瓦的坐封效果;設有燃燒組件，通過燃燒組件燃燒封隔器，實現解卡;通過燃燒，加熱儲層，降低稠油粘度，提高稠油采收率;耐壓膠筒內表面上割出V型槽，槽內設有隔環，便于耐壓膠筒受壓時，更有效的進行軸向擴張。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型下半部剖視圖。
[0018]圖2為本實用新型上半部剖視圖。
[0019]圖3為本實用新型的燃燒組件剖視圖。
[0020]附圖標記中:1.中心管;2.密封套環;3.限位環;4.扶正塊;5.扶正座;6.下卡瓦座；
7.下卡瓦;8.下錐體;9.耐壓膠筒；10.隔環；11.上錐體；12.上卡瓦；13.上卡瓦座；14.調整環；15.上接頭；16.活塞管；17.支撐座；18.燃燒組件;B1.軌跡槽;B2.軌跡銷釘;B3.調節彈簧;B4.塔簧;B5.第二密封圈；B6.第一密封圈；B7.剪切銷釘；181.火藥座；182.煙火混合填充物；183.熱源填充物；184.裝有助燃劑混合液的容器；185.點火器內殼；186.擊發撞針；187.點火器外殼；188.投球座。
【具體實施方式】
[0021]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0022]請參閱圖1-3，本實用新型提供一種技術方案:一種消耗型壓裂封隔器，包括中心管1、限位環3、扶正塊4、扶正座5、下卡瓦座6、下卡瓦7、下錐體8、耐壓膠筒9、上錐體11、上卡瓦12、上卡瓦座13、上接頭15、活塞管16、支撐座17、燃燒組件18、軌跡銷釘B2;所述中心管I上開設有軌跡槽BI;所述限位環3套設在軌跡槽BI內；所述軌跡銷釘B2插入限位環3內；所述扶正座5、下卡瓦座6、下錐體8、耐壓膠筒9、上錐體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內設有扶正塊4;所述下卡瓦座6內設有下卡瓦7;所述上卡瓦座13內設有上卡瓦12;所述上接頭15連接在中心管I的前端，且與上卡瓦座13連接;所述活塞管16設置在上接頭15和中心管I之間;所述燃燒組件18設置在上接頭15內，且與中心管I連接。
[0023]進一步，所述燃燒組件18包括火藥座181、煙火混合填充物182、熱源填充物183、裝有助燃劑混合液的容器184、點火器內殼185、擊發撞針186、點火器外殼187和投球座188;所述點火器內殼185和點火器外殼187均與火藥座181連接;所述煙火混合填充物182位于火藥座181之內；所述熱源填充物183與煙火混合填充物182連接;所述裝有助燃劑混合液的容器184設置在點火器內殼185和點火器外殼187之間，且與熱源填充物183連接;所述擊發撞針186設置在點火器內殼185和點火器外殼187之間；且通過剪切銷釘B7與點火器外殼187固定連接;所述擊發撞針186和點火器外殼187之間設有第一密封圈B6;所述火藥座181通過投球座188連接到中心管I上;所述點火器外殼187上設有活塞孔;所述擊發撞針186上設有凹槽；活塞孔和凹槽各設有四個，且位置對應設置。
[0024]進一步，所述火藥座181與中心管I之間設有第二密封圈B5。
[0025]進一步，所述擊發撞針186采用傾角為41度的錐形頭。
[0026]進一步，所述限位環3與中心管I之間設有密封套環2。
[0027]進一步，所述耐壓膠筒9內表面上設有V型槽，耐壓膠筒9設有數個，各個耐壓膠筒9之間設有隔環10。
[0028]進一步，所述扶正塊4和扶正座5之間設有調節彈簧B3。
[0029]進一步，所述下卡瓦座6和下卡瓦7之間、上卡瓦12和上卡瓦座13之間均設有塔簧B40
[0030]進一步，所述活塞管16與上卡瓦座13之間設有調整環14。
[0031]進一步，所述中心管I的材質為可燃的高分子聚合物;所述耐壓膠筒9的材質為高分子碳纖維編織層和橡膠。
[0032]本實用新型的在設計時:限位環3自上而下插入密封套環2中；三個調節彈簧B3，分別插入扶正塊4的三個槽中，裝配好的扶正塊4插入扶正座5的U型槽中，其兩端耳部抵住扶正座5的上下肩；扶正座5抵住限位環3的上端;扶正組件設有四組，取中心管I，帶有軌跡槽BI的一端朝下，自下而上插入四組扶正座5中，其軌跡槽BI的上端與限位環3的上端對齊;軌跡銷釘BI插入限位環3和密封套環2中；塔簧B4的小外徑端插入下卡瓦座6的塔形內槽中，大外徑端抵住下卡瓦7的凹槽外表面，并將下卡瓦7的下部凸起插入下卡瓦座6的限位槽中，組成下卡瓦組件，下卡瓦組件共有四組，其中一組通過銷釘與中心管I固定連接;裝配好的下卡瓦組件內錐面端朝上，自上而下套在扶正座5上，且下卡瓦座6的內肩抵住扶正座5上端；下錐體8的錐形端自上而下插入裝配好的組件中，抵住下卡瓦7的內錐面;耐壓膠筒9自上而下插入下錐體8的大內徑端，抵住下錐體8的上內肩；隔環10自上而下套在耐壓膠筒9的上部，其內肩下部抵住耐壓膠筒9的上端，數個耐壓膠筒9和隔環10均如此裝配;上錐體11的錐面端朝上，自上而下套在耐壓膠筒9上，抵住耐壓膠筒9的上耳;上卡瓦組件的裝配步驟與下卡瓦組件的步驟一致;裝配好的上卡瓦組件內錐面端朝下，自上而下套在上錐體11上，抵住上錐體11的錐面;調整環14插入上卡瓦座13的大內徑端，抵住上卡瓦座13的肩部;支撐座17小外徑端朝下，與中心管I的內壁固定連接;活塞管16自上而下套在中心管I的外表面，抵住調整環14的上端;火藥座181通過投球座188連接到中心管I上;煙火混合填充物182放入火藥座181中，熱源填充物183抵住火藥座181上端，且緊貼于與煙火混合填充物182，裝有助燃劑混合液的容器184抵住煙火混合物182上段;擊發撞針186錐面端朝下，自上而下套入點火器外殼187和點火器內殼185之間，其凹槽與點火器外殼187的活塞孔對齊，且通過剪切銷釘B7與點火器外殼187固定連接;上接頭15套在點火器外殼187外，抵住上卡瓦座13上端;上接頭15上部接水力錨組件，水力錨組件的材質為鎂合金；
[0033]該消耗型壓裂封隔器完成壓裂作業后，繼續增壓液壓，壓裂液從點火器外殼187的活塞孔進入擊發撞針186的凹槽中，為擊發撞針186提供一個軸向向下的壓力，推動擊發撞針186向下移動，切斷剪切銷釘B7，繼續向下移動，撞碎裝有助燃劑混合液的容器184，助燃劑與熱源填充物183充分接觸、反應;氫氧化鈉遇水持續發熱，并保持高溫，將氫氧化鈉反復涂覆在纖維編織層上，將纖維層反復纏繞制成熱源填充物183，遇水后產生持續高溫，用以點燃煙火混合物182，使其達到燃點;煙火混合物182受熱達到燃點后，燃燒鎂合金材質的水力錨組件，最后將大部分水力錨組件燃燒干凈，避免封隔器卡瓦解鎖失效，從而為下個儲層的壓裂作業提供通道，同時，通過加熱，也能降低儲層流體粘稠度，為提高采收率提供幫助；
[0034]下卡瓦組件中，四組卡瓦中的一個用銷釘與中心管連接，當上提中心管I時，因下卡瓦7被銷釘限制，首先耐壓膠筒9實現坐封。隨后，繼續上提，銷釘被剪切，下卡瓦7張開實現坐封;上瓦組件和下卡瓦組件中，卡瓦與卡瓦座間隙通過塔簧B4配合，為卡瓦張開提供徑向環空，保證卡瓦的坐封效果;燃燒組件18通過點燃煙火混合物182，將封隔器燃燒消耗，封隔器坐封在井下儲層安全界線下部，通過燃燒，加熱儲層，降低稠油粘度，提高稠油采收率；根據現有膠筒材料的不足，本實用新型中采用改良過的耐壓膠筒9。耐壓膠筒9采用高分子碳纖維編織層與橡膠合成，具有耐高溫、耐高壓、耐腐蝕的特點，不會造成耐壓膠筒破裂現象，使密封效果得到了增強，耐壓膠筒9內表面上割出V型槽，便于耐壓膠筒9受壓時，更有效的進行軸向擴張。
[0035]盡管已經示出和描述了本實用新型的實施例，對于本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由所附權利要求及其等同物限定。
【主權項】
1.一種消耗型壓裂封隔器，包括中心管、限位環、扶正塊、扶正座、下卡瓦座、下卡瓦、下錐體、耐壓膠筒、上錐體、上卡瓦、上卡瓦座、上接頭、活塞管、支撐座、燃燒組件、軌跡槽和軌跡銷釘;其特征在于:所述中心管上開設有軌跡槽;所述限位環套設在軌跡槽內；所述軌跡銷釘插入限位環內；所述扶正座、下卡瓦座、下錐體、耐壓膠筒、上錐體和上卡瓦座依次固定在中心管的外表面上;所述扶正座內設有扶正塊;所述下卡瓦座內設有下卡瓦;所述上卡瓦座內設有上卡瓦;所述上接頭連接在中心管的前端，且與上卡瓦座連接;所述活塞管設置在上接頭和中心管之間;所述燃燒組件設置在上接頭內，且與中心管連接。2.根據權利要求1所述的一種消耗型壓裂封隔器，其特征在于:所述燃燒組件包括火藥座、煙火混合填充物、熱源填充物、裝有助燃劑混合液的容器、點火器內殼、擊發撞針、點火器外殼和投球座;所述點火器內殼和點火器外殼均與火藥座連接;所述煙火混合填充物位于火藥座之內；所述熱源填充物與煙火混合填充物連接;所述裝有助燃劑混合液的容器設置在點火器內殼和點火器外殼之間，且與熱源填充物連接;所述擊發撞針設置在點火器內殼和點火器外殼之間；且通過剪切銷釘與點火器外殼固定連接;所述擊發撞針和點火器外殼之間設有第一密封圈;所述火藥座通過投球座連接到中心管上。3.根據權利要求2所述的一種消耗型壓裂封隔器，其特征在于:所述火藥座與中心管之間設有第二密封圈。4.根據權利要求1所述的一種消耗型壓裂封隔器，其特征在于:所述限位環與中心管之間設有密封套環。5.根據權利要求1所述的一種消耗型壓裂封隔器，其特征在于:所述耐壓膠筒內表面上設有V型槽。6.根據權利要求1所述的一種消耗型壓裂封隔器，其特征在于:所述扶正塊和扶正座之間設有調節彈簧。7.根據權利要求1所述的一種消耗型壓裂封隔器，其特征在于:所述下卡瓦座和下卡瓦之間、上卡瓦和上卡瓦座之間均設有塔簧。8.根據權利要求1所述的一種消耗型壓裂封隔器，其特征在于:所述活塞管與上卡瓦座之間設有調整環。
【文檔編號】E21B43/247GK205689167SQ201620269496
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年3月25日 公開號201620269496.7, CN 201620269496, CN 205689167 U, CN 205689167U, CN-U-205689167, CN201620269496, CN201620269496.7, CN205689167 U, CN205689167U
【發明人】劉帥
【申請人】中國石油大學(北京)