注水压裂一体化可脱节封隔器的制作方法

1.本发明涉及封隔器技术领域，是一种注水压裂一体化可脱节封隔器。


背景技术：

2.目前水平井数量逐年增多，桥射联作工艺大面积推广，因管柱技术的限制，采用桥射工艺施工后的储层改造措施相对有限。水平井注水蓄能或压裂是一项重要的增产措施，若实施不动管柱分层蓄能注水或压裂，需要根据作业层位将工具连接在油管上下入目标水平段，但限于水平井井身结构的原因，地层出砂后在水平段堆积，管柱在后期起钻过程中遇卡风险很高，且遇卡后在水平段处理难度大，往往会形成大修，甚至油井报废。因此目前针对水平段采用蓄能注水或压裂的工艺往往不下管柱进行细分层，而是采取笼统注水和暂堵压裂的方式。但由于层间差异的影响，笼统注水针对性不强、注水不均衡造成层间窜通、吞吐效果差及井筒套变等问题也日益突出。同时由于注入时会产生液体节流压力，常规工具的注水口截面积大小固定，注入排量变化引起节流压力的变化，进而引起地面施工泵压的变化，特别是为满足体积压裂技术需求，需要在较大排量下进行注水或压裂时，其节流压力造成的影响会更加明显。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种注水压裂一体化可脱节封隔器，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有地层出砂后管柱易遇卡，传统方式水平井注水蓄能或压裂时造成层间窜通、吞吐效果差及井筒套变等问题。
4.本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种注水压裂一体化可脱节封隔器，包括上接头、连接管、滑套、定压总成、密封总成、凡尔座、第二销钉和下接头，连接管上端外侧固定安装有上端位于其上方的上接头，连接管下方设有滑套，滑套外侧由上至下依次设有定压总成、密封总成和凡尔座，定压总成包括过流管、第一销钉、定压管、定压弹簧和导流座，滑套上端外侧设有上端内侧与连接管下端外侧固定安装在一起的过流管，过流管下部设有内外贯通的过液孔，对应过液孔上端位置的滑套上端外侧设有第一外环台，第一外环台下部与过流管通过第一销钉固定安装在一起，过流管外侧套装有上端与连接管下部外侧接触的定压管，对应上接头下侧与定压管上侧之间位置的连接管外侧套装有定压弹簧，对应过液孔下方位置的过流管下端外侧固定安装有导流座，导流座上端与定压管下端相抵，对应过流管下端位置的导流座下端内侧设有套装在滑套外侧的第一内环台，滑套下端外侧固定安装有下端位于其下方的凡尔座，凡尔座下端外侧与下接头中部内侧套装在一起，密封总成上端内侧与定压总成下端外侧固定安装在一起，密封总成下部通过至少一个第二销钉与下接头上部固定安装在一起，对应密封总成中部位置的滑套上设有内外贯通的第一割缝。
5.下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：上述对应过液孔下部位置的定压管上可设有内外贯通且与过液孔连通的节流孔。
6.上述密封总成可包括上芯管、上护套、上胶筒头、胶筒、下胶筒头、下护套、下芯管、分瓣弹性爪和游动帽，第一内环台下端外侧设有第一外环槽，对应第一外环槽上端下方位置的第一内环台内侧设有第一内环槽，滑套中部外侧套装有上端位于第一内环槽内的上芯管，对应第一内环台下端位置的上芯管上部外侧套装有上胶筒头，上胶筒头下端外侧与胶筒上端内侧通过方形齿咬合在一起，胶筒上端外侧套装有上端位于第一外环槽内的上护套，对应胶筒上端位置的上护套内侧设有第二内环台，第二内环台内侧与上胶筒头上端外侧固定安装在一起，上芯管下部外侧套装有下胶筒头，下胶筒头下部外侧通过方形齿与胶筒下端内侧咬合在一起，对应胶筒中部位置的上芯管上设有内外贯通且与第一割缝连通的第二割缝，胶筒下端外侧套装有下护套，对应胶筒下端位置的下护套内侧设有第三内环台，第三内环台内侧与下胶筒头下端外侧固定安装在一起，对应第三内环台下侧位置的下护套内侧设有下芯管，下芯管上端内侧与上芯管下端外侧固定安装在一起，对应上芯管下端位置的下芯管内侧设有第四内环台，第四内环台套装在滑套下部外侧，对应下护套下端内侧位置的下芯管上部外侧设有第二外环槽，游动帽左部上端位于第二外环槽内游动帽右端上侧位于下滑套下端，凡尔座上端位于下芯管下端内侧，下芯管下端固定安装有位于凡尔座下部外侧与下接头上部内侧之间的分瓣弹性爪，对应分瓣弹性爪下端外侧位置的下接头内侧设有第三外环槽，分瓣弹性爪下端外侧位于第三外环槽内。
7.上述还可包括密封圈，连接管上端外侧与上接头之间上下间隔设有至少一个密封圈，连接管下部与定压管上端内侧之间上下间隔设有至少一个密封圈，滑套上端内侧与过流管之间上下间隔设有至少一个密封圈，第一内环台内侧与滑套之间上下间隔设有至少一个密封圈，第一内环台下端外侧与上护套之间上下间隔设有至少一个密封圈，下芯管上端内侧与下护套之间上下间隔设有至少一个密封圈，第四内环台内侧与滑套之间上下间隔设有至少一个密封圈。
8.上述滑套下端外侧与凡尔座之间上下间隔设有至少一个密封圈，凡尔座下端外侧与下接头之间上下间隔设有至少一个密封圈。
9.本发明结构合理而紧凑，使用方便，其通过向井内下放多个本发明，并逐级向凡尔座内投球并注入液体，借助液体压力使密封总成与井壁分层座封，并推动定压管向上移动，使过流孔与井内环空连通，从而对井内进行分层注入压裂液或注水，具有更强的针对性和平衡性，同时避免层间窜通，具有安全、省力、简便和高效的特点。
附图说明
10.附图1为本发明最佳实施例的上半部分主视半剖视结构示意图。
11.附图2为本发明最佳实施例的下半部分主视半剖视结构示意图。
12.附图中的编码分别为：1为上接头，2为连接管，3为凡尔座，4为第二销钉，5为下接头，6为滑套，7为过流管，8为第一销钉，9为定压管，10为定压弹簧，11为导流座，12为过液孔，13为第一外环台，14为第一内环台，15为第一割缝，16为节流孔，17为上芯管，18为上护套，19为上胶筒头，20为胶筒，21为下胶筒头，22为下芯管，23为分瓣弹性爪，24为游动帽，25为第二内环台，26为第三内环台，27为第二割缝，28为第四内环台，29为密封圈，30为下护套。
具体实施方式
13.本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
14.在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
15.下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：如附图1、2所示，该注水压裂一体化可脱节封隔器包括上接头1、连接管2、滑套6、定压总成、密封总成、凡尔座3、第二销钉4和下接头5，连接管2上端外侧固定安装有上端位于其上方的上接头1，连接管2下方设有滑套6，滑套6外侧由上至下依次设有定压总成、密封总成和凡尔座3，定压总成包括过流管7、第一销钉8、定压管9、定压弹簧10和导流座11，滑套6上端外侧设有上端内侧与连接管2下端外侧固定安装在一起的过流管7，过流管7下部设有内外贯通的过液孔12，对应过液孔12上端位置的滑套6上端外侧设有第一外环台13，第一外环台13下部与过流管7通过第一销钉8固定安装在一起，过流管7外侧套装有上端与连接管2下部外侧接触的定压管9，对应上接头1下侧与定压管9上侧之间位置的连接管2外侧套装有定压弹簧10，对应过液孔12下方位置的过流管7下端外侧固定安装有导流座11，导流座11上端与定压管9下端相抵，对应过流管7下端位置的导流座11下端内侧设有套装在滑套6外侧的第一内环台14，滑套6下端外侧固定安装有下端位于其下方的凡尔座3，凡尔座3下端外侧与下接头5中部内侧套装在一起，密封总成上端内侧与定压总成下端外侧固定安装在一起，密封总成下部通过至少一个第二销钉4与下接头5上部固定安装在一起，对应密封总成中部位置的滑套6上设有内外贯通的第一割缝15。
16.本发明注水压裂一体化可脱节封隔器外径110mm，相比常规封隔器尺寸更小，管柱与套管间的环空间隙更大，进而管柱的防卡能力更高。
17.在使用时，根据所需要的分层在井内下放多个本发明，每两个本发明之间通过油管连接，多个本发明的凡尔座3内径由上至下依次减小，多个本发明的第二销钉4数量由上至下依次增多。
18.以两层分层注水为例，需向井内依次下放两个装置，两个装置之间通过油管连接，由上至下依次称为第二级装置和第一级装置，第二级装置的凡尔座3内径大于第一级装置的凡尔座3内径，因此投球时，先投入内径较小的凡尔球，使其落入第一级装置的凡尔座3内，第一级装置完成压裂、注水作业后，再投入内径较大的凡尔球，封堵第二级装置的凡尔座3，再进行第二级装置的压裂、注水作业，第二级装置的第二销钉4数量少于第一级装置的销钉数量，当装置卡住时，可先使用较小吨位上提第二级装置，使第二销钉4剪断，先将第二级装置下接头5上方的管柱提上来，再下入专用打捞工具并加大吨位，打捞下接头5和第一级装置，使其第二销钉4剪断，再把第一级装置下接头5上方的管柱提上来，再次下入专用打捞工具打捞第一级装置的下接头5及以下工具，通过对第二销钉4数量的控制，可以设计不同拔脱吨位，将遇卡的管串分段上提，大大减小处理难度。
19.第一级装置的使用过程如为，向凡尔座3内投入与凡尔座3内径相匹配的凡尔球，凡尔球穿过第二级装置落入第一装置内，并封堵凡尔座3，接着向管内注入压裂液或注水，液体通过第一割缝15使密封总成膨胀，贴合在井壁上从而实现座封，完成层段封隔，继续向
管内注入压力，直至第一销钉8剪断，滑套6和与之连接的凡尔座3下落，滑套6上端外侧的第一外环台13下侧坐在导流座11上的第一内环台14上，过液孔12内侧则与管内连通，管内的压力进入过液孔12，推动定压管9向上压缩定压弹簧10，管内压力越大则定压管9上升越多，则过液孔12与管柱外侧的开口越大，则液体排出量的更大，则管内压力逐渐降低与定压弹簧10的压力形成平衡，此时第一层段的过液面积稳定，液体稳定进入第一层段。
20.第一层段注水结束，开始第二层段注水，向管柱内投入更大外径且与凡尔座3内径相匹配的凡尔球，其余座封、压裂过程与第一层段相同。
21.作业完成后，管内压力消失，密封总成收缩，密封总成与井壁分离解封，接着上提管柱，将装置全部提出井口，起管柱时若遇卡，加大吨位上提管柱，第二级装置的第二销钉4首先剪断，使第二级装置下接头5与上部其余管件脱离，先回收第二级装置除下接头5以外的其余上部管柱，再下入专用打捞工具，继续上提吨位，捞获第二级装置的下接头5和第一级装置，第一级装置的第二销钉4剪断，回收第一级装置上部管柱，再次下入专用打捞工具，打捞第一级装置的下接头5及以下工具。遇卡时通过分段打捞，可大大减少处理难度，更加便捷快速。
22.本发明集成了注水喷口和封隔器的两项功能，减少工具串数量，防卡能力更高，在注入过程中，过液孔12大小可根据排量自动调节，使节流压力稳定。
23.可根据实际需要，对上述注水压裂一体化可脱节封隔器作进一步优化或/和改进：如附图1、2所示，对应过液孔12下部位置的定压管9上设有内外贯通且与过液孔12连通的节流孔16。在使用时，节流孔16一方面可在小排量注入的时候能够更好的控制压力，另一方面可进行反洗井作业，当管柱上提遇卡时，可向环空内注水，水携带砂从环空内流向节流孔16、过液孔12进入滑套6内，从而可将环空内的地层砂引入管柱内，可将水平段堆积的沉砂循环携带出井筒，防止管柱砂卡，若注水反洗井后仍未解除卡阻，则加大上提吨位剪断第二销钉进行分段上提。
24.如附图1、2所示，密封总成包括上芯管17、上护套18、上胶筒头19、胶筒20、下胶筒头21、下护套30、下芯管22、分瓣弹性爪23和游动帽24，第一内环台14下端外侧设有第一外环槽，对应第一外环槽上端下方位置的第一内环台14内侧设有第一内环槽，滑套6中部外侧套装有上端位于第一内环槽内的上芯管17，对应第一内环台14下端位置的上芯管17上部外侧套装有上胶筒头19，上胶筒头19下端外侧与胶筒20上端内侧通过方形齿咬合在一起，胶筒20上端外侧套装有上端位于第一外环槽内的上护套18，对应胶筒20上端位置的上护套18内侧设有第二内环台25，第二内环台25内侧与上胶筒头19上端外侧固定安装在一起，上芯管17下部外侧套装有下胶筒头21，下胶筒头21下部外侧通过方形齿与胶筒20下端内侧咬合在一起，对应胶筒20中部位置的上芯管17上设有内外贯通且与第一割缝15连通的第二割缝27，胶筒20下端外侧套装有下护套30，对应胶筒20下端位置的下护套30内侧设有第三内环台26，第三内环台26内侧与下胶筒头21下端外侧固定安装在一起，对应第三内环台26下侧位置的下护套30内侧设有下芯管22，下芯管22上端内侧与上芯管17下端外侧固定安装在一起，对应上芯管17下端位置的下芯管22内侧设有第四内环台28，第四内环台28套装在滑套6下部外侧，对应下护套30下端内侧位置的下芯管22上部外侧设有第二外环槽，游动帽24左部上端位于第二外环槽内游动帽24右端上侧位于下滑套6下端，凡尔座3上端位于下芯管22下端内侧，下芯管22下端固定安装有位于凡尔座3下部外侧与下接头5上部内侧之间的分瓣
弹性爪23，对应分瓣弹性爪23下端外侧位置的下接头5内侧设有第三外环槽，分瓣弹性爪23下端外侧位于第三外环槽内。
25.在使用时，通过滑套6内的压力从第一割缝15到第二割缝27，使胶筒20膨胀从而座封分层；分瓣弹性爪23下端位于第三外环槽内可用于将下接头5挂住，避免误操作使第二销钉4剪断，导致下接头5与其余管串分离，投球之后，凡尔座3下落导致分瓣弹性爪23向内缩小，分瓣弹性爪23从第三外环槽内向内移动脱离，从而解除分瓣弹性爪23对下接头5的限位，从而可便于将下接头5与其余管串分离。
26.如附图1、2所示，还包括密封圈29，连接管2上端外侧与上接头1之间上下间隔设有至少一个密封圈29，连接管2下部与定压管9上端内侧之间上下间隔设有至少一个密封圈29，滑套6上端内侧与过流管7之间上下间隔设有至少一个密封圈29，第一内环台14内侧与滑套6之间上下间隔设有至少一个密封圈29，第一内环台14下端外侧与上护套18之间上下间隔设有至少一个密封圈29，下芯管22上端内侧与下护套30之间上下间隔设有至少一个密封圈29，第四内环台28内侧与滑套6之间上下间隔设有至少一个密封圈29，滑套6下端外侧与凡尔座3之间上下间隔设有至少一个密封圈29，凡尔座3下端外侧与下接头5之间上下间隔设有至少一个密封圈29。在使用时，通过设置多个密封圈29避免液体在管串之间流窜，保持密封。
27.以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。