一种长伸缩距补偿短节及补偿方法技术

本发明专利技术提供了一种长伸缩距补偿短节，包括上接头、内筒、外筒、扶正防尘短节和密封端盖；所述的上接头下端与外筒上端连接；所述内筒位于外筒内，所述内筒上端通过活塞机构与外筒内壁动密封连接，所述活塞机构上端面与上接头的下端面接触连接；所述的内筒壁上部设有阻尼器；所述外筒下端依次连接有扶正防尘短节和密封端盖，密封端盖下部与内筒通过销钉锁紧机构连接；密封端盖、扶正防尘短节与内筒外壁形成动密封；外筒下部内有下限位台阶；上接头下端设有上限位台阶，活塞机构在上限位台阶与下限位台阶之间滑动。本发明专利技术接在压裂管柱封隔器之上，通过内筒上下滑动来补偿压裂过程中由于温度、压力变化频繁而导致的管柱应力性位移。

【技术实现步骤摘要】
一种长伸缩距补偿短节及补偿方法
本专利技术属于井下作业压裂
，具体涉及一种长伸缩距补偿短节及补偿方法。
技术介绍
油气藏增产开发，压裂作为一种常规的增产手段已经成熟被应用，伸缩补偿器在压裂施工中能补偿管柱收到的内应力造成的位移，而对于低渗、低丰度、孔吼细小、强水锁的油气藏，常规压裂增产方式效果不明显，CO2干法压裂技术作为一项无水压裂技术，有许多优秀的特性，消除储层水敏水锁伤害，提高压裂改造效果；压裂液无残渣，实现自主返排，保护储层和支撑裂缝。但CO2干法压裂施工时，井下温度、压力变化极端，另外液态CO2也不同于一般的压裂液，其物化特性比较特殊，常规的伸缩补偿器在使用过程中存在以下弊端：1、施工前后，井下温度、压力变化剧烈，液态CO2在-20℃左右的温度被泵入井底，压裂管柱逐步降温；施工压力在45MPa左右，施工完毕,压力和温度恢复原始状态，这样极端条件下，压裂管柱内部会产生大的应力集中，适用于这种条件下的伸缩补偿器补偿距离有限。2、液态CO2在井下相态变化频繁，对伸缩补偿器密封件有很强的侵蚀作用，往往会造成密封件腐蚀，密封失效，压裂管柱压力互窜。3、CO2干法压裂过程中，伸缩补偿器上下滑动，管柱的热胀冷缩，细小的陶粒会进入密封机构，不断研磨密封面，造成伸缩补偿器密封失效，压裂管柱破坏。4、没有专门针对CO2干法压裂优化的伸缩补偿器，现场常将几个伸缩补偿器连在一起使用，增加了成本，也不能达到应有的使用效果。优化现有伸缩补偿器的结构，改进密封材料和密封方式，上述弊端是可以避免的，采用本专利技术的内容，才能在CO2干法压裂过程中确保补偿器及时可靠的工作，保证压裂管柱的安全性。
技术实现思路
为了克服现有CO2干法压裂过程中温度、压力变化极端情况下，工作不可靠，压裂管柱的安全性差的问题，本专利技术提供一种长伸缩距补偿短节及补偿方法，本专利技术简化伸缩节结构，功能简单实用，增加扶正防尘短节和密封端盖，优化密封结构，在CO2强侵蚀作用下也能保证密封性能，确保工具可靠工作。本专利技术采用的技术方案为：一种长伸缩距补偿短节，包括上接头、内筒、外筒、扶正防尘短节和密封端盖；所述的上接头下端与外筒上端连接；所述内筒位于外筒内，所述内筒上端通过活塞机构与外筒内壁动密封连接，所述活塞机构上端面与上接头的下端面接触连接；所述的内筒壁上部设有阻尼器；所述外筒下端依次连接有扶正防尘短节和密封端盖，密封端盖下部与内筒通过销钉锁紧机构连接；密封端盖、扶正防尘短节与内筒外壁形成动密封；外筒下部内有下限位台阶；上接头下端设有上限位台阶，活塞机构在上限位台阶与下限位台阶之间滑动。所述的扶正防尘短节上端开有与外筒下端相对应的螺纹孔，扶正防尘短节上端外筒下端螺纹连接；所述扶正防尘短节下端依此开有两个台阶，最下面的台阶的密封短节台阶面与密封端盖上端连接，另一个台阶为密封台阶，密封台阶上设有密封圈组合；扶正防尘短节的内壁与内筒的外壁连接，该内壁上设有扶正圈。所述的密封端盖上部内设有防尘槽，防尘槽内设有防尘圈组合，所述的防尘槽至少为两组；密封端盖下部内设有销钉腔，销钉腔与内筒外壁形成环形空间。所述的阻尼器包括阻尼孔、滤网、密封压筒、密封圈、内方压块和防松块；所述的阻尼孔、滤网、密封压筒和内方压块从内到外依此横向安装在内筒壁上，密封压筒与内筒之间通过密封圈连接，内方压块通过防松块固定在内筒壁上。所述的防尘圈组合为3组。所述的销钉锁紧机构包括内方销钉和锁紧螺母，内方销钉将内筒和密封端盖连在一起，锁紧螺母安装在密封端盖的内螺纹上。所述的上接头外螺纹与外筒内螺纹连接，上接头外螺纹以下与外筒内壁设有密封圈。所述的扶正圈材质为石墨化高分子；其内径大于内筒外径，小于下限位台阶内径，与内筒外壁间隙配合。所述的密封圈组合安装在扶正防尘短节的密封台阶上，并高出扶正防尘短节台阶面。一种长伸缩距补偿方法，具体步骤为：将一种长伸缩距补偿短节接在压裂管柱的适当位置，下入井中，此时一种长伸缩距补偿短节处于原始位置，即内筒处于上限位台阶，销钉锁紧机构处于锁紧状态；当进行CO2干法压裂施工时，液态CO2会被压裂车泵入井筒中，从上至下，压裂管柱会不断被冷却，施工过程管柱内的压力也会突然增加，使管柱有收缩的趋势，温度、压力变化会在管柱上产生内应力，当内应力超过一种长伸缩距补偿短节的销钉锁紧机构所能承受的力时，内方销钉会在内筒和外筒的作用下被剪断，剪断部分落入销钉腔，一种长伸缩距补偿短节就会将压裂管柱分成两部分，内筒与外筒会产生相对运动，内筒由上限位台阶向下限位台阶运动，内筒的活塞机构与外筒内壁形成动密封，内筒、外筒空间的液体通过阻尼器缓慢流出；施工完毕，进行放喷，井内恢复原始压力的过程中，与上面情况恰好相反，温度逐渐升高、压力逐渐降低，两者共同作用于压裂管柱，管柱有不断的伸长的趋势，内筒与外筒会产生相对运动，内筒由下限位台阶向上限位台阶运动，内筒的活塞机构与外筒内壁形成动密封，液体会从阻尼器流入到内筒、外筒之间的空间。本专利技术的有益效果是：（1）结构简单，简化伸缩节结构，将内筒设计成活塞机构形式，不传递扭矩，只起伸缩补偿作用。（2）密封性能可靠，可拆式扶正防尘短节和密封端盖在密封结构上进行优化，防尘圈组合、密封圈组合双重密封，防止内筒蠕动过程中将陶粒带入工具内，两者特殊材质能承受0～70MPa、-55～250℃的极端条件，共同组成动密封机构，保证内外筒相对运动过程密封性能可靠。（3）长伸缩距设计能满足更深井、内应力变化更大的场合，活塞机构和扶正防尘短节内的扶正圈设计确保在长伸缩距补偿情况下，内外筒始终同心相对运动，伸缩动作稳定。（4）内筒上部阻尼器的设计对内筒滑动起到缓冲作用，减小了内筒在上下限位时的冲击，流体通过阻尼孔流进、流出，对相对运动起到缓冲作用；另外，阻尼器能起到平衡内筒内外压力，保证内筒顺利滑动的作用。（5）销钉锁紧机构设计在密封端盖销钉腔，腔体与内筒外壁形成环形空间，剪断的销钉部分落在环形空间里，保证施工过程井筒安全。下面结合附图做进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是内筒上部的阻尼孔结构示意放大图。图3是扶正防尘短节、密封端盖、内筒外壁组成动密封机构放大图。图4是密封端盖示意放大图。图5是扶正防尘短节示意放大图。附图标记说明：1、上接头；2、密封圈；3、活塞机构；4、阻尼器；5、外筒；6、内筒；7、扶正防尘短节；8、密封圈组合；9、防尘圈组合；10、密封端盖；11、销钉锁紧机构；12、阻尼孔；13、滤网；14、密封压筒；15、密封圈；16、内方压块；17、防松块；18、密封端盖上端；19、防尘槽；20、销钉腔；21、内方销钉；22、锁紧螺母；23、扶正圈；24、密封台阶；25、扶正防尘短节台阶面；26、上限位台阶；27、下限位台阶。具体实施方式实施例1：为了克服现有CO2干法压裂过程中温度、压力变化极端情况下，工作不可靠，压裂管柱的安全性差的问题，本专利技术提供如图1-图5所示的一种长伸缩距补偿短节及补偿方法，本专利技术简化伸缩节结构，功能简单实用，增加扶正防尘短节和密封端盖，优化密封结构，在CO2强侵蚀作用下也能保证密封性能，确保工具可靠工作。一种长伸缩距补偿短节，包括上接头1、内筒6、外筒5、扶正防尘短节7和密封端盖10；所述的上接头1下端与外筒5上端连接；所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种长伸缩距补偿短节，其特征在于：包括上接头（1）、内筒（6）、外筒（5）、扶正防尘短节（7）和密封端盖（10）；所述的上接头（1）下端与外筒（5）上端连接；所述内筒（6）位于外筒（5）内，所述内筒（6）上端通过活塞机构（3）与外筒（5）内壁动密封连接，所述活塞机构（3）上端面与上接头（1）的下端面接触连接；所述的内筒（6）壁上部设有阻尼器（4）；所述外筒（5）下端依次连接有扶正防尘短节（7）和密封端盖（10），密封端盖（10）下部与内筒（6）通过销钉锁紧机构（11）连接；密封端盖（10）、扶正防尘短节（7）与内筒（6）外壁形成动密封；外筒（5）下部内有下限位台阶（27）；上接头（1）下端设有上限位台阶（26），活塞机构（3）在上限位台阶（26）与下限位台阶（27）之间滑动。

【技术特征摘要】
1.一种长伸缩距补偿短节，其特征在于：包括上接头（1）、内筒（6）、外筒（5）、扶正防尘短节（7）和密封端盖（10）；所述的上接头（1）下端与外筒（5）上端连接；所述内筒（6）位于外筒（5）内，所述内筒（6）上端通过活塞机构（3）与外筒（5）内壁动密封连接，所述活塞机构（3）上端面与上接头（1）的下端面接触连接；所述的内筒（6）壁上部设有阻尼器（4）；所述外筒（5）下端依次连接有扶正防尘短节（7）和密封端盖（10），密封端盖（10）下部与内筒（6）通过销钉锁紧机构（11）连接；密封端盖（10）、扶正防尘短节（7）与内筒（6）外壁形成动密封；外筒（5）下部内有下限位台阶（27）；上接头（1）下端设有上限位台阶（26），活塞机构（3）在上限位台阶（26）与下限位台阶（27）之间滑动。2.根据权利要求1所述的一种长伸缩距补偿短节，其特征在于：所述的扶正防尘短节（7）上端开有与外筒（5）下端相对应的螺纹孔，扶正防尘短节（7）上端外筒（5）下端螺纹连接；所述扶正防尘短节（7）下端依此开有两个台阶，最下面的台阶的密封短节台阶面（25）与密封端盖（10）上端连接，另一个台阶为密封台阶（24），密封台阶（24）上设有密封圈组合（8）；扶正防尘短节（7）的内壁与内筒（6）的外壁连接，该内壁上设有扶正圈（23）。3.根据权利要求1所述的一种长伸缩距补偿短节，其特征在于：所述的密封端盖（10）上部内设有防尘槽（19），防尘槽（19）内设有防尘圈组合（9），所述的防尘槽（19）至少为两组；密封端盖（10）下部内设有销钉腔（20），销钉腔（20）与内筒（6）外壁形成环形空间。4.根据权利要求1所述的一种长伸缩距补偿短节，其特征在于：所述的阻尼器（4）包括阻尼孔（12）、滤网（13）、密封压筒（14）、密封圈（15）、内方压块（16）和防松块（17）；所述的阻尼孔（12）、滤网（13）、密封压筒（14）和内方压块（16）从内到外依此横向安装在内筒（6）壁上，密封压筒（14）与内筒（6）之间通过密封圈（15）连接，内方压块（16）通过防松块（17）固定在内筒（6）壁上。5.根据权利要求3所述的一种长伸缩距补偿短节，其特征在于：所述的防尘圈组合（9）为3组。6.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂俊，杨延增，章东哲，李前春，叶文勇，魏小房，张岄，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：陕西,61