一种高温高压压裂封隔器制造技术

本发明专利技术涉及油气田压裂作业技术领域，尤其涉及一种高温高压压裂封隔器，旨在解决封隔器在高温高压条件下失封的问题。本发明专利技术包括锚定机构、启动机构和封隔机构；启动机构包括活塞和外筒；封隔机构包括压缩胶筒、设置于压缩胶筒两端的顶环和设置于压缩胶筒下方的皮碗；顶环与压缩胶筒的接触面为斜面，用于引导压缩胶筒的膨胀方向，使压缩胶筒受挤压时受到沿压缩胶筒径向并指向套管的分力。由于顶环与压缩胶筒的接触面为斜面，在皮碗挤压压缩胶筒时，向上的挤压力会产生沿胶筒径向的分力，通过斜面的导向和分力的作用，避免因压缩胶筒的肩部过度变形导致封隔器失封。度变形导致封隔器失封。度变形导致封隔器失封。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压压裂封隔器


[0001]本专利技术涉及油气田压裂作业
，尤其涉及一种高温高压压裂封隔器。

技术介绍

[0002]随着勘探开发的不断深入，逐渐将勘探开发对象由常规油气藏转向非常规油气藏，目的层由中浅层转向深层甚至超深层快速延伸，如何实现新地区、新层位尤其是深层的油气突破，寻找和扩大油田含油气范围及领域，已成为顺利实现油气资源接替目标的主要手段。深层油气资源开发已经成为我国石油领域未来勘探开发的重要战略实现领域。深层油气资源开发具有储层构造应力复杂多变、温度高、施工压力高等特点，压裂施工难度大，对封隔器性能要求高。目前封隔器胶筒主要采用丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶和氟橡胶等材料，随着温度的提高，胶筒的强度会受到影响，胶筒的耐温性能与选用材质和橡胶配方调比密切相关，而要实现理想的耐压性能则与合理的结构和可靠的保护有关。在高温高压条件下，胶筒肩部容易突出增大，而封隔器本体与套管之间始终存在环形空间，在很高的单向压力作用下，胶筒肩部突出部分甚至本体会受迫延环形空间挤压游移，进而出现胶筒撕裂、击穿等现象，导致封隔器失封。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种高温高压压裂封隔器，以改善封隔器在高温高压条件下失封的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案在于：
[0005]一种高温高压压裂封隔器，包括锚定机构、启动机构和封隔机构；封隔机构套装于锚定机构，启动机构套装于锚定机构并设置于封隔机构下方；锚定机构锚定于套管内壁；启动机构包括活塞和外筒，启动机构配置为启动时在液压作用下推动活塞，活塞带动外筒下移；封隔机构包括压缩胶筒、设置于压缩胶筒两端的顶环和设置于压缩胶筒下方的皮碗；顶环与压缩胶筒的接触面为斜面，用于引导压缩胶筒的膨胀方向，使压缩胶筒受挤压时受到沿压缩胶筒径向并指向套管的分力；皮碗的下侧插装于外筒，配置为外筒下移并脱离皮碗后，皮碗在自身弹力作用下扩张并贴合于套管内壁，并在液压作用下上移以挤压压缩胶筒。
[0006]进一步的，封隔机构还包括胶筒保护环，两个胶筒保护环分别设置于顶环背离压缩胶筒的一侧；顶环的外侧为锥形，其直径小的一侧插装于胶筒保护环；胶筒保护环受压后可发生弹性形变。
[0007]进一步的，胶筒保护环的材料为聚醚醚酮。
[0008]进一步的，封隔机构还包括第一皮碗保护环，第一皮碗保护环套装于皮碗的中部；第一皮碗保护环的强度高于皮碗的强度。
[0009]进一步的，封隔机构还包括第二皮碗保护环，第二皮碗保护环套装于第一皮碗保护环和皮碗的上侧；第二皮碗保护环的强度高于第一皮碗保护环的强度。
[0010]进一步的，封隔机构还包括皮碗骨架，皮碗骨架套装于锚定机构；皮碗的上侧插装
于皮碗骨架与第一皮碗保护环、第二皮碗保护环围成的开口向下的环形凹槽内。
[0011]进一步的，锚定机构还包括中心管和下接头，中心管的下侧插装于下接头并与下接头螺纹连接；封隔机构套装于中心管；启动机构套装于下接头。
[0012]进一步的，锚定机构还包括防脱拉环，防脱拉环套装于中心管和下接头；防脱拉环卡接于中心管的下侧，并与下接头的上侧螺纹连接。
[0013]进一步的，高温高压压裂封隔器还包括组合密封圈，组合密封圈由O形圈和开口挡圈组成；O形圈卡设于开口挡圈的凹槽内，开口挡圈的材料为聚醚醚酮。
[0014]进一步的，锚定机构还包括限位环，限位环设置于启动机构的下方，限位环的直径大于压缩胶筒和皮碗的直径。
[0015]综合上述技术方案，本专利技术所能实现的技术效果在于：
[0016]本专利技术提供的一种高温高压压裂封隔器包括锚定机构、启动机构和封隔机构；封隔机构套装于锚定机构，启动机构套装于锚定机构并设置于封隔机构下方；锚定机构锚锚定于套管内壁；启动机构包括活塞和外筒，启动机构配置为启动时在液压作用下推动活塞，活塞带动外筒下移；封隔机构包括压缩胶筒、设置于压缩胶筒两端的顶环和设置于压缩胶筒下方的皮碗；顶环与压缩胶筒的接触面为斜面，用于引导压缩胶筒的膨胀方向，使压缩胶筒受挤压时受到沿压缩胶筒径向并指向套管的分力；皮碗的下侧插装于外筒，配置为外筒下移并脱离皮碗后，皮碗在自身弹力作用下扩张并贴合于套管内壁，并在液压作用下上移以挤压压缩胶筒。
[0017]本专利技术提供的一种高温高压压裂封隔器在启动时注入液体，液体进入启动机构后推动活塞下移，进而由活塞带动外筒下移，使外筒与皮碗脱离。皮碗失去外筒限制后在自身弹力作用下贴合于套管内壁，并在套管内液体压力作用下向上移动以挤压压缩胶筒，从而使压缩胶筒膨胀并抵接于套管内壁，完成坐封。由于顶环与压缩胶筒的接触面为斜面，在皮碗挤压压缩胶筒时，向上的挤压力会产生沿胶筒径向的分力，通过斜面的导向和分力的作用，避免压缩胶筒的肩部过度变形，导致封隔器失封。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的高温高压压裂封隔器的结构示意图；
[0020]图2为锚定机构的结构示意图；
[0021]图3为图1中A处局部放大图；
[0022]图4为图1中B处局部放大图；
[0023]图5为封隔机构的结构示意图；
[0024]图6为组合密封圈的结构示意图；
[0025]图7为高温高压压裂管柱组合的示意图。
[0026]图标：100
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锚定机构；200
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启动机构；300
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封隔机构；400
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组合密封圈；110
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中心管；120
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下接头；130
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防脱拉环；140
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限位环；150
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开口拉环；160
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上接头；170
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防冲蚀衬管；
180
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锚板压块；190
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弹簧；1100
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锚块；210
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活塞；220
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外筒；230
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底部端盖；240
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球座滑套；250
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滑套限位栓；260
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第一剪钉；270
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第一剪钉座；310
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压缩胶筒；320
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顶环；330
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皮碗；340
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胶筒保护环；350
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第一皮碗保护环；360
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第二皮碗保护环；370
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皮碗骨架；380
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延长套；390
‑
第二剪钉；3100
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温高压压裂封隔器，其特征在于，包括锚定机构(100)、启动机构(200)和封隔机构(300)；所述封隔机构(300)套装于所述锚定机构(100)，所述启动机构(200)套装于所述锚定机构(100)并设置于所述封隔机构(300)下方；所述锚定机构(100)锚定于套管内壁；所述启动机构(200)包括活塞(210)和外筒(220)，所述启动机构(200)配置为启动时在液压作用下推动所述活塞(210)，所述活塞(210)带动所述外筒(220)下移；所述封隔机构(300)包括压缩胶筒(310)、设置于所述压缩胶筒(310)两端的顶环(320)和设置于所述压缩胶筒(310)下方的皮碗(330)；所述顶环(320)与所述压缩胶筒(310)的接触面为斜面，用于引导所述压缩胶筒(310)的膨胀方向，使所述压缩胶筒(310)受挤压时受到沿所述压缩胶筒(310)径向并指向套管的分力；所述皮碗(330)的下侧插装于所述外筒(220)，配置为所述外筒(220)下移并脱离所述皮碗(330)后，所述皮碗(330)在自身弹力作用下扩张并贴合于套管内壁，并在液压作用下上移以挤压所述压缩胶筒(310)。2.根据权利要求1所述的高温高压压裂封隔器，其特征在于，所述封隔机构(300)还包括胶筒保护环(340)，两个所述胶筒保护环(340)分别设置于所述顶环(320)背离所述压缩胶筒(310)的一侧；所述顶环(320)的外侧为锥形，其直径小的一侧插装于所述胶筒保护环(340)；所述胶筒保护环(340)受压后可发生弹性形变。3.根据权利要求2所述的高温高压压裂封隔器，其特征在于，所述胶筒保护环(340)的材料为聚醚醚酮。4.根据权利要求3所述的高温高压压裂封隔器，其特征在于，所述封隔机构(300)还包括第一皮碗保护环(350)，所述第一皮碗保护环(350)套装于所述皮碗(330)的中部；所述第一皮碗保护环(350)的强度高于所述皮碗(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学正，丁柯宇，詹鸿运，吴杰，骆劲羽，崔振锚，张镇，秦诗涛，张鹏，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：