一种连续油管用拖动压裂封隔器

1.本发明涉及封隔器技术领域，特别是涉及一种连续油管用拖动压裂封隔器。


背景技术：

2.随着油田各类复杂轨迹井如水平井、侧钻井和丛式井的不断开发，给压裂工艺技术提出了新的课题。在油田现有的连续油管拖动压裂封隔器中，主要采用提拉式机械封隔器。连续油管压裂技术具有改造层数不受限制、可带压拖动作业和压裂后井筒保持大通径等常规技术不可比拟的优势。
3.现有连续油管用拖动压裂封隔器主要结构有：扶正器、单向阀、开关阀、密封胶筒、卡瓦、j型滑轨、接箍定位器几个部分构成。
4.开关阀采用v型密封圈或y型密封圈密封，密封结构简单，在夹砂环境极易失效，很难满足一趟管柱连续拖动多级压裂的需求，导致多次起下钻，作业效率和经济性降低。同时，上接头扶正器与上接头外筒之间的环形空腔极易进砂并堆积，一旦积砂过多会导致平衡阀芯开启行程受限而无法开启，封隔器上下压差大就无法解封，造成卡钻事故。摩擦块与摩擦器本体之间的空腔积砂后无法排出，导致摩擦块张开后无法正常径向收缩，同样会引起压裂管柱卡钻事故。中心杆j型滑轨缺少排砂结构，工具内部容易积砂轻则会因j型滑轨砂粒堆积导致导向销钉无法运动到设计位置，影响封隔器动作和功能的切换，重则会导致套设于中心杆外部的运动部件卡死而无法正常动作，造成封隔器无法解封引起卡钻事故。
5.现有的连续油管用拖动压裂封隔器通常将用于连续管校深的套管接箍定位器单独配套，一方面增加了压裂工具串的长度，同时也导致作业井口高度的增加，带来高空吊装和安装的劳动强度和风险增加。


技术实现要素：

6.为解决以上技术问题，本发明提供一种连续油管用拖动压裂封隔器，以解决提拉式机械封隔器的压裂封隔器砂卡、密封失效问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.本发明提供一种连续油管用拖动压裂封隔器，包括上接头扶正器、球笼、钢球、接头压帽、上接头外筒、平衡阀芯、密封套、密封胶筒、胶筒挡圈、锥套、卡瓦、卡瓦挡圈、支撑弹簧、卡瓦座、卡瓦滑块、滑环、导向销钉和中心杆；
9.所述上接头扶正器的内部轴向通孔为阶梯通孔，所述阶梯通孔上设置有一直径逐渐减小的过渡面，所述上接头扶正器的下部侧壁上设置有多个贯通的第一流道槽，所述第一流道槽与所述阶梯通孔相连通；所述球笼设置于所述上接头扶正器内，所述钢球设置于所述上接头扶正器内并位于所述球笼下方，所述钢球与所述过渡面形成单向密封结构；
10.所述平衡阀芯内沿轴向设置有中心孔，所述中心孔的底端沿径向设置有第二流道槽，所述中心孔的上端与所述上接头扶正器的底端相连接；所述平衡阀芯的外壁且位于所述第二流道槽的上方设置有密封面；
11.所述上接头外筒为无底无盖的筒状结构，所述上接头外筒的内中上部设置有锥面，所述锥面与所述平衡阀芯的所述密封面形成硬密封；所述接头压帽与所述上接头外筒的上端相连接，且所述接头压帽与所述上接头外筒之间形成活动腔，所述活动腔用于控制所述平衡阀芯的轴向行程；所述上接头外筒的中下部设置有所述密封套，所述密封套中心沿轴线设置有密封通道；
12.所述平衡阀芯下端外壁上设置有密封组件；所述密封组件与所述密封套形成软密封；
13.所述中心杆的上端与所述上接头外筒的下部相连接，且所述中心杆的上端用于对所述密封套进行轴线限位；
14.所述中心杆的中上部外壁上设置有限位凸环，所述胶筒挡圈和所述锥套套在所述中心杆上，且所述胶筒挡圈和所述锥套内部形成空腔，所述空腔和所述限位凸环配合用于限制所述所述胶筒挡圈和所述锥套在所述中心杆上的轴向位置；
15.所述密封胶筒套在所述中心杆上，并位于所述上接头外筒与所述胶筒挡圈之间；
16.所述中心杆的下端外壁上设置有j型槽，所述j型槽包括沿轴线设置的长槽和沿轴线设置的短槽，且所述长槽与所述短槽的下端之间通过连接斜面连接，所述连接斜面中部的下方与所述连接斜面倾斜方向相反的设置有导向斜面，所述导向斜面的中部位于所述长槽和所述短槽的正下方；
17.所述中心杆上位于所述锥套下方依次设置有所述卡瓦座、所述卡瓦滑块和摩擦器；所述卡瓦座上沿周向设置有多个所述卡瓦，多个所述卡瓦的中部设置有所述卡瓦挡圈，所述卡瓦远离所述锥套的一端的内壁与所述卡瓦座之间设置有支撑弹簧；所述摩擦器内壁上设置有所述滑环，所述导向销钉贯穿所述滑环的侧壁后伸入所述j型槽内，且所述导向销钉在所述j型槽内可滑动。
18.可选地，所述密封组件包括组合密封圈、密封压环和密封压帽；所述组合密封圈套在所述平衡阀芯外壁上，所述密封压环和所述密封压帽均与所述平衡阀芯螺纹连接。
19.可选地，所述摩擦器包括上固定环、摩擦器本体、摩擦块、套管接箍定位滑块、弹簧板和下固定环；所述摩擦器本体上端与所述卡瓦滑块相连接，所述滑环位于所述摩擦器本体内壁上；所述摩擦器本体的中部外壁上沿周向设置有多个安装槽，所述摩擦块和所述套管接箍定位滑块安装在所述多个安装槽上；所述弹簧板设置于所述安装槽内，所述弹簧板用于为所述摩擦块和所述套管接箍定位滑块提供弹力；所述上固定环设置于所述安装槽上端用于固定所述摩擦块和所述套管接箍定位滑块的上端，所述下固定环设置于所述安装槽下端用于固定所述摩擦块和所述套管接箍定位滑块的下端。
20.可选地，所述套管接箍定位滑块外壁呈塔型阶梯式结构，阶梯式结构通过锥形倒角连接，锥形倒角的下锥倒角小，锥形倒角的上锥倒角大；套管接箍定位滑块与摩擦块在摩擦器本体周向上呈交错布置。
21.可选地，所述摩擦块的外壁为圆弧面。
22.可选地，所述套管接箍定位滑块的外壁为单向台阶面。
23.可选地，所述摩擦器本体的下端设置有引鞋；所述引鞋外壁上设置有第三流道槽；所述引鞋与所述上接头扶正器相配合用于对连续油管用拖动压裂封隔器的扶正。
24.可选地，所述摩擦器本体内设置有一压帽，所述中心杆的底端伸入所述压帽内，所
述压帽用于对所述中心杆的扶正以及对所述滑环的限位。
25.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
26.平衡阀芯采用复合结构，提高强度的同时不影响密封性；开关阀采用双密封结构，同时使用软密封和硬密封结构，以提高可靠性及寿命。
27.采用排砂槽，利用流体携砂，对工具进行排砂冲砂。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明连续油管用拖动压裂封隔器入井状态的结构示意图；
30.图2为本发明连续油管用拖动压裂封隔器入井状态下上半段的结构示意图；
31.图3为本发明连续油管用拖动压裂封隔器入井状态下下半段的结构示意图；
32.图4为本发明连续油管用拖动压裂封隔器提拉状态的结构示意图；
33.图5为本发明连续油管用拖动压裂封隔器提拉状态下上半段的结构示意图；
34.图6为本发明连续油管用拖动压裂封隔器提拉状态下下半段的结构示意图；
35.图7为本发明连续油管用拖动压裂封隔器座封状态的结构示意图；
36.图8为本发明连续油管用拖动压裂封隔器座封状态下上半段的结构示意图；
37.图9为本发明连续油管用拖动压裂封隔器座封状态下下半段的结构示意图；
38.图10为本发明连续油管用拖动压裂封隔器中上接头扶正器的结构示意图；
39.图11为本发明连续油管用拖动压裂封隔器中平衡阀芯的结构示意图；
40.图12为本发明连续油管用拖动压裂封隔器中中心杆的结构示意图；
41.图13为本发明连续油管用拖动压裂封隔器中摩擦器本体的结构示意图。
42.附图标记说明：1、上接头扶正器；2、球笼；3、接头压帽；4、上接头外筒；5、平衡阀芯；6、密封套；7、密封压环；8、密封压帽；9、胶筒挡圈；10、锥套；11、卡瓦；12、卡瓦挡圈；13、支撑弹簧；14、卡瓦座；15、卡瓦滑块；16、滑环；17、导向销钉；18、中心杆；19、摩擦器本体；20、上固定环；21、摩擦块；22、套管接箍定位滑块；23、弹簧板；24、下固定环；25、压帽；26、引鞋；
43.b1、钢球；b2、组合密封圈；b3、密封胶筒。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
45.如图1至13所示，本实施例提供一种连续油管用拖动压裂封隔器，以解决压裂封隔器砂卡、密封失效问题，本发明具体技术方案如下。
46.球笼2安装在上接头扶正器1上，用于固定钢球b1组成一个单向阀，让液体只可以
反循环，不能正循环，即液体只能从油套环空向连续油管内流动，不能从连续油管流向油套环空。
47.上接头扶正器1、平衡阀芯5、密封压环7、密封压帽8与组合密封圈b2组成一个整体，实现平衡阀芯5的开启与关闭。
48.接头压帽3安装在上接头外筒4上，为上接头扶正器1及阀芯的移动提供一个活动腔，确保阀芯的移动行程刚好可以满足开启和关闭的需要。
49.密封压环7和密封压帽8安装在平衡阀芯5上压紧组合密封圈b2，同时密封压环7和密封压帽8可以通过调节轴向位置控制组合密封圈b2预紧力，保证组合密封圈b2处于最佳工作状态，同时密封压环7和密封压帽8可以相互锁死，有效防松。平衡阀芯5上设计有很多循环流道槽，与上接头扶正器1上的循环流道槽组成一个完整的循环系统，当平衡阀芯5上端出现沉砂时，可以通过反循环，将沉砂通过循环流道槽由连续油管内排除。
50.密封套6安装在上接头外筒4内，由中心杆18轴向压紧固定，并用o型圈密封。密封套6可以与组合密封圈b2组成软密封，实现对平衡阀芯5的密封。
51.同时，平衡阀芯5在上接头外筒4内向下运动时，可以与上接头外筒4内的配合锥面组成硬密封。轴向密封推力由连续油管提供，由此组成了双密封结构。硬密封不受砂砾等影响，可以避免在密封过程中砂砾划伤组合密封圈b2，组合密封圈b2又可以弥补硬密封密封性差的问题。互补协作，达到最佳密封效果。
52.密封胶筒b3安装在中心杆18上，上侧是上接头外筒4，下侧是胶筒挡圈9。胶筒挡圈9与锥套10连接形成一个两边小中间的大的葫芦形结构，这个葫芦形结构的空腔套在中心杆18上的突起上，当密封胶筒b3需要压缩时，可以通过这个空腔的大小调节密封胶筒b3的最大压缩行程，保证胶筒达到最佳压缩量。
53.卡瓦11、卡瓦挡圈12、支撑弹簧13组成跷跷板结构，常规状态下，卡瓦11在支撑弹簧13的作用下下边无卡瓦11牙的一侧翘起，避免在入井过程中与井壁发生卡，同时保护卡瓦11牙不与井壁发生摩擦避免磨损。当需要座封时卡瓦11向上移动与锥套10锥面接触翘起，支撑弹簧13压缩，卡瓦11牙与井壁接触，开始座封。
54.导向销钉17定穿过滑环16的径向孔，然后插入中心杆18内的j型槽内。当导向销钉17定在中心杆18的j型槽内上下滑动时，就可以在j型槽的长槽和短槽内轮流切换，每滑动一个来回，就切换一次。即，连续油管每提起下放一次工具，导向销钉17定在中心杆18的j型槽就进行一次长槽和短槽的切换。由于长槽行程长，当导向销钉17进入长槽之后，卡瓦11就获得了足够的行程，可以压缩密封胶筒b3并张开与井壁座封。当导向销钉17进入短槽之后，卡瓦11没有足够的行程与锥套10接触，卡瓦11在支撑弹簧13的作用下下边无卡瓦11牙的一侧翘起，这时候工具方便入井。
55.上固定环20和下固定环24套在摩擦器本体19上，摩擦块21和套管接箍定位滑块22装在摩擦器本体19的槽内。摩擦块21和套管接箍定位滑块22的安装尺寸一致，不同的是与井壁接触的外表面凸台不同。摩擦块21采用平直外表面，当工具上体或下放时与井壁产生摩擦力，用以推动导向销钉17换向。套管接箍定位滑块22外表面为单向台阶结构，当工具下放时，作用与摩擦块21一样，当工具上提时，外表面的台阶会卡入套管的接箍缝隙内，使连续油管地面设备张力计获得一个额外的载荷，用以判断工具位置，代替传统接箍定位器。
56.摩擦器本体19上有六个槽，可安装摩擦块21或套管接箍定位滑块22，摩擦块21或
套管接箍定位滑块22的下面装有弹簧板23，用以给摩擦块21或套管接箍定位滑块22提供一定的推力，确保和套管之间有足够的径向力产生摩擦力和额外载荷。摩擦块21、套管接箍定位滑块22和弹簧板23的具体安装数量需要根据井及施工要求定。
57.压帽25安装在中心杆18尾部，作为摩擦器本体19的扶正使用。同时也是滑套的限位零件。
58.引鞋26安装在摩擦器本体19右端，作为整个工具的底锥，同时与上接头扶正器1对应起扶正作用，外表面设有循环流道槽。
59.密封胶筒b3以上的位置，即平衡阀阀芯位置，沉砂是在工具座封之后，压裂作业中，底部产生的砂砾由于重力原因堆积在已经关闭的阀芯上端，导致阀芯不能正常开启。本发明利用上接头扶正器1内的钢球b1组成的单向阀结构，建立反循环，利用连续油管内流道将沉砂排出，在平衡阀芯5及上接头扶正器1上增加流道，加强发循环冲洗效果，解决沉砂问题。
60.密封胶筒b3以下的位置，即中心杆18j型槽位置，沉砂是由于j型槽结构复杂同时外围还有很多零件包裹，间隙也小，一旦形成沉砂很难排出。本发明通过增加腰型孔排砂槽，与中心杆18的中心孔连同，当j型槽内出现沉砂时可以及时排出。
61.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
62.本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。