專利名稱：雙向承壓封隔器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油井下工具技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及裸眼完井壓裂使用的封隔地層的 井下封隔器，是一種雙向承壓封隔器。
背景技術(shù)：
隨著世界石油資源的不斷開采，儲層物性較好、相對容易開采的油氣資源越來 越少，因此大量的儲層物性差、單井產(chǎn)量低的低品位油氣資源正在成為石油上產(chǎn)的主 體，儲層物性差的油氣田要得到有效開發(fā)，提高產(chǎn)量是關(guān)鍵，而水平井作為近年來提高 低滲油氣田的一種手段得到越來越重視的應(yīng)用，低滲透水平井的有效壓裂改造是目前面 臨的一項瓶頸技術(shù)，特別是裸眼水平井中分段壓裂的有效封隔問題，其關(guān)鍵的工具為裸 眼封隔器。對于套管完井方式的油氣井壓裂改造，目前國內(nèi)技術(shù)比較成熟，采用的封隔器 既有壓縮式封隔器，也有擴(kuò)張式封隔器。對于裸眼井壓裂改造完井工具，國內(nèi)主要采用 擴(kuò)張式長膠筒裸眼封隔器，封隔器長度普遍較長，均在2m以上，對于裸眼水平井工具 下入風(fēng)險較大，承壓能力也相對較低，特別是隨著改造段數(shù)的增加，管柱下入的安全性 風(fēng)險增大。近幾年，國外對于裸眼封隔器的研究由最初的擴(kuò)張式、遇油遇水膨脹式封 隔器向壓縮式封隔器轉(zhuǎn)變，如貝克休斯的FracPoint、斯倫貝謝的StageFRAC、威德福的 OptiFrac水平井改造技術(shù)均采用了壓縮式封隔器。對于壓縮式裸眼井壓裂封隔器的研究， 國內(nèi)目前的研究相對較少。中國專利授權(quán)公告號CN201103375Y，提供了一種“雙向密封楔入式封隔 器”。包括上接頭、上錐體、中心管、膠筒、下錐體和下接頭；上接頭的下端內(nèi)側(cè)與中 心管的上端外側(cè)連接在一起，下接頭的上端內(nèi)側(cè)與中心管的下端外側(cè)連接在一起；膠筒 套裝在中心管中部外側(cè)，在膠筒的上側(cè)和下側(cè)分別有上錐體和下錐體，上錐體和下錐體 的內(nèi)側(cè)呈臺階狀；上錐體的下端套裝在中心管的外側(cè)并卡在膠筒的上端內(nèi)側(cè)。由于具有 較大的膨脹比，可用于套管井、裸眼井，也可用于豎直井、水平井，能對套管井進(jìn)行長 久的密封，降低了成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙向承壓封隔器，能使膠筒壓縮后向外膨脹封隔 地層，同時能使支撐套向外擴(kuò)張，用于裸眼井壓裂封隔地層。本發(fā)明的技術(shù)方案是雙向承壓封隔器，主要由上接頭、上壓縮套、上活塞、 上膠筒上支撐環(huán)、上膠筒上約束環(huán)、上膠筒上錐環(huán)、上膠筒上保護(hù)套、上膠筒、上膠筒 下保護(hù)套、上膠筒下錐環(huán)、上膠筒下支撐環(huán)、上膠筒下約束環(huán)、限位外筒、上中心管、 下活塞、下中心管、下膠筒壓縮套、下膠筒上支撐環(huán)、下膠筒上約束環(huán)、下膠筒上錐 環(huán)、下膠筒上保護(hù)套、下膠筒、下膠筒下保護(hù)套、下膠筒下錐環(huán)、下膠筒下約束環(huán)、下 膠筒下支撐環(huán)和下接頭組成。其特征在于
上接頭的下端外壁上套有上壓縮套，上壓縮套為圓筒狀，上壓縮套與上接頭之 間用上剪釘固定在一起，上接頭的下端外壁上有環(huán)形槽，在環(huán)形槽內(nèi)安裝有上鎖環(huán)，上 壓縮套的內(nèi)壁上有環(huán)形凹槽。當(dāng)上壓縮套向下滑動并且上鎖環(huán)膨脹，上鎖環(huán)進(jìn)入上壓縮 套的環(huán)形凹槽后，上鎖環(huán)能阻止上壓縮套繼續(xù)向下滑動。在上接頭的內(nèi)壁下端螺紋連 接有上中心管，在上中心管與上壓縮套之間形成環(huán)形空間，在上中心管與上壓縮套之間 的環(huán)形空間內(nèi)并在上接頭的下部有環(huán)形上活塞；上壓縮套下部內(nèi)壁有向內(nèi)突出的環(huán)形柱 體，上壓縮套內(nèi)壁環(huán)形柱體套在上中心管的外壁上；在上中心管上有上進(jìn)液孔，上進(jìn)液 孔的位置在上活塞的下部并在上壓縮套向內(nèi)突出的環(huán)形柱體上部；從上進(jìn)液孔進(jìn)入上活 塞的高壓液體能推動上壓縮套向下滑動。在上中心管的外壁上套有上膠筒上支撐環(huán)，上膠筒上支撐環(huán)是由3 8個相同 的支撐塊組成一個環(huán)形體；上膠筒上支撐環(huán)在上壓縮套的下端，在上膠筒上支撐環(huán)外壁 上有環(huán)形槽，在上膠筒上支撐環(huán)的環(huán)形槽內(nèi)有上膠筒上約束環(huán)，上膠筒上約束環(huán)是一個 有一處斷開的彈性圓環(huán)，上膠筒上約束環(huán)能使支撐塊合攏在一起成一個環(huán)形；上膠筒上 支撐環(huán)的下端面為一個內(nèi)圓錐面；在上中心管上套有上膠筒上錐環(huán)，并且上膠筒上錐環(huán) 在上膠筒上支撐環(huán)的下部；上膠筒上錐環(huán)的上端外壁為一個圓錐面，上膠筒上支撐環(huán)的 下端圓錐面與上膠筒上錐環(huán)的上端圓錐面相對；在上中心管的外壁上套有上膠筒上保護(hù) 套，上膠筒上保護(hù)套在上膠筒上支撐套的下部；在上中心管的外壁上套有上膠筒，上膠 筒在上膠筒上保護(hù)套的下部；在上中心管的外壁并在上膠筒的下部上依次套有上膠筒下 保護(hù)套、上膠筒下錐環(huán)和上膠筒下支撐環(huán)，在上膠筒下支撐環(huán)的環(huán)形槽內(nèi)有上膠筒下約 束環(huán)；上膠筒下保護(hù)套的結(jié)構(gòu)與上膠筒上保護(hù)套的結(jié)構(gòu)相同，安裝方向相反；上膠筒下 錐環(huán)的結(jié)構(gòu)與上膠筒上錐環(huán)的結(jié)構(gòu)相同，安裝方向相反；上膠筒下支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)與上膠 筒上支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)相同，安裝方向相反。在上中心管的外壁并在上膠筒下支撐環(huán)的下部套有限位外筒，限位外筒為圓筒 狀，限位外筒上部內(nèi)壁有一個向內(nèi)突出的環(huán)形柱體，限位外筒內(nèi)壁環(huán)形柱體套在上中心 管的外壁上；在上中心管上有下進(jìn)液孔，下進(jìn)液孔的位置在限位外筒向內(nèi)突出的環(huán)形柱 體的下部；從下進(jìn)液孔進(jìn)入限位外筒環(huán)形柱體下部的高壓液體給限位外筒向上的推力， 與上進(jìn)液孔進(jìn)入的高壓液體壓力相等，能使限位外筒保持在一定的位置上；在上中心管下端螺紋連接有下中心管，下中心管外壁與限位外筒內(nèi)壁之間形成 環(huán)形空間，在下中心管與限位外筒之間的環(huán)形空間內(nèi)有環(huán)形下活塞；下活塞的外壁上有 環(huán)形槽，在環(huán)形槽內(nèi)安裝有下鎖環(huán)，限位外筒內(nèi)壁上有環(huán)形凹槽。當(dāng)從下進(jìn)液孔進(jìn)入的 高壓液體推動下活塞向下滑動并且下鎖環(huán)進(jìn)入限位外筒內(nèi)壁上的環(huán)形凹槽內(nèi)，下鎖環(huán)膨 脹，下鎖環(huán)能阻止下活塞繼續(xù)向下滑動。限位外筒與下活塞之間用下剪釘固定在一起， 下活塞向下滑動時首先需要剪斷下剪釘。在下中心管上套有環(huán)形下膠筒壓縮套，下活塞和限位外筒的下端面在下膠筒壓 縮套的上部外臺階上；在下中心管上套有下膠筒上支撐環(huán)、下膠筒上錐環(huán)、下膠筒上保 護(hù)套、下膠筒、下膠筒下保護(hù)套、下膠筒下錐環(huán)和下膠筒下支撐環(huán)；下膠筒上支撐環(huán)的 結(jié)構(gòu)與上膠筒上支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒上錐環(huán)的結(jié)構(gòu)與上膠筒上錐環(huán)的結(jié)構(gòu)相同， 下膠筒上保護(hù)套的結(jié)構(gòu)與上膠筒上保護(hù)套的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒的結(jié)構(gòu)與上膠筒的結(jié)構(gòu)相 同，下膠筒下保護(hù)套的結(jié)構(gòu)與上膠筒下保護(hù)套的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒下錐環(huán)的結(jié)構(gòu)與上膠筒下錐環(huán)的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒下支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)與上膠筒下支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)相同；在下膠筒 上支撐環(huán)的環(huán)形槽內(nèi)有下膠筒上約束環(huán)，在下膠筒下支撐環(huán)的環(huán)形槽內(nèi)有下膠筒下約束 環(huán)；在下中心管的下端螺紋連接有下接頭，并且下膠筒下支撐環(huán)在下接頭的上部。為了提高密封性，在上活塞的內(nèi)壁和外壁上有密封圈；在上壓縮套內(nèi)壁環(huán)形柱 體與上中心管外壁之間有密封圈；在上膠筒上錐環(huán)、上膠筒下錐環(huán)與上中心管外壁之間 有密封圈；在限位外筒與上中心管外壁之間有密封圈；在下活塞的內(nèi)壁和外壁上有密封 圈；在下膠筒壓縮套與下中心管外壁之間有密封圈；在下膠筒上錐環(huán)、下膠筒下錐環(huán)與 下中心管外壁之間有密封圈。由3 8個相同的支撐塊組成的上膠筒上支撐環(huán)、上膠筒下錐環(huán)、下膠筒上支撐 環(huán)和下膠筒下支撐環(huán)均為圓環(huán)體，圓環(huán)體的一端內(nèi)壁是圓錐環(huán)形；圓環(huán)體的另一端外壁 有凹陷的臺階，在圓環(huán)體的外壁上有一個環(huán)形約束環(huán)槽；支撐塊是由該圓柱體采用線切 割方法將圓環(huán)體縱向切割成相同的支撐塊，切割線在圓環(huán)體的圓錐環(huán)中部時橫向切割一 段距離后，切割線沿縱向?qū)A錐環(huán)切斷，即每個支撐塊的扇形圓錐環(huán)上有一段向一側(cè)延 伸的半塊圓錐環(huán)，在該扇形圓錐環(huán)的另一側(cè)有一段缺少半塊圓錐環(huán)。簡述雙向承壓封隔器的工作原理。參閱圖1。封隔器中心管加液壓，液體通過 上傳壓孔6將液壓傳遞至上壓縮套3，當(dāng)液壓產(chǎn)生的推力達(dá)到一定值時，上壓縮套3向下 滑動，連接上接頭1和上壓縮套3的上剪釘2被推力剪斷。上壓縮套3向下運(yùn)動時，套 在上接頭1外壁上的上鎖環(huán)4擴(kuò)張將上壓縮套3鎖定。在上鎖環(huán)4的作用下，上壓縮套3 只能單向向下運(yùn)動而不能向相反方向運(yùn)動。上壓縮套3下行將推力傳遞至上膠筒上支撐 環(huán)7，上膠筒上支撐環(huán)7將推力傳遞給上膠筒上支撐套9，推力再傳遞至上膠筒上保護(hù)套 10，上膠筒上保護(hù)套10將推力傳遞給上膠筒11進(jìn)行壓縮膠筒坐封，推力依次傳遞給上膠 筒下保護(hù)套12、上膠筒下支撐套13、上膠筒下支撐環(huán)14，并向下頂在限位外筒16的上 端。與此同時，液壓經(jīng)下進(jìn)液孔18進(jìn)入，并將壓力傳遞至限位外筒16，限位外筒16受 上中心管17外的臺階限制，保持位置相對不動，與上膠筒下支撐環(huán)14產(chǎn)生的向下的推力 相互平衡。在推力的作用下，上膠筒11擠壓后徑向擴(kuò)張直至緊密地貼在井壁上，同時在 推力作用下，上膠筒上支撐環(huán)7沿著上膠筒上支撐套9的錐面徑向運(yùn)動直徑變大，同樣， 上膠筒下支撐環(huán)13以相同的原理徑向運(yùn)動直徑變大。在推力壓縮上膠筒11的同時，上 膠筒上保護(hù)套10、上膠筒下保護(hù)套12在上膠筒11的徑向擴(kuò)張力下作用下伸展、變形，最 終形成圓片狀，對壓縮后的上膠筒11起到輔助支撐的作用。液壓經(jīng)下進(jìn)液孔18后，在 保持限位外筒16位置相對不動的同時，壓力傳遞至下活塞19的上端面。參閱圖2。在 液壓產(chǎn)生的向下的推力作用下，下剪釘22被剪斷，下活塞19向下運(yùn)動，依靠下鎖環(huán)21 與限位外筒16互相自鎖，且相對限定限位外筒16的位置，下活塞19只能向下運(yùn)動而不 能向相反方向運(yùn)動。下活塞19將推力傳遞給下膠筒壓縮套23，并依次傳遞至下膠筒上支 撐環(huán)24、下膠筒上支撐套26、下膠筒上保護(hù)套27、下膠筒28、下膠筒下保護(hù)套29、下膠 筒下支撐套30、下膠筒下支撐環(huán)32，直至下接頭33的上端面。同樣在推力作用下，下 膠筒上支撐環(huán)24、下膠筒下支撐環(huán)32徑向擴(kuò)張貼向井壁，下膠筒28在壓縮力作用下徑向 擴(kuò)張，下膠筒上保護(hù)套27、下膠筒下保護(hù)套29在膠筒徑向擴(kuò)張力作用下，被擠壓成圓片 狀，起到輔助支撐下膠筒28的作用。
當(dāng)上膠筒11、下膠筒28受壓縮坐封完成后，當(dāng)封隔器與井壁之間的環(huán)空的上端 壓力高時，上膠筒11起到活塞的作用，將向下的推力傳遞至下膠筒28;當(dāng)封隔器與井壁 之間的環(huán)空下端壓力高時，下膠筒28將向上將推力傳遞至上膠筒11;由于上膠筒11和 下膠筒28之間為密閉空間，且兩個膠筒均能夠承受雙向壓差，因此封隔器坐封后，兩個 膠筒的密封壓差互相傳遞，提高了整個封隔器的承受壓差能力。發(fā)明的有益效果本發(fā)明雙向承壓封隔器，考慮到裸眼井井徑的不確定性，采 用了兩個膠筒，兩個膠筒分別設(shè)置在封隔器的兩端，當(dāng)其中一個膠筒由于井徑變化導(dǎo)致 密封效果較差時，另一個膠筒可保持繼續(xù)承受高壓。特別是設(shè)置在膠筒兩端的支撐塊， 能在受軸向擠壓后擴(kuò)張貼向井壁，相當(dāng)于封隔器坐封過程中剛體外徑與井壁無限接近， 從而使得膠筒的兩個端面的支撐力得到大幅提高，因而提高了膠筒的承壓能力。當(dāng)封隔 器膠筒坐封后承受壓差時，兩個膠筒密封單元具有動態(tài)互相壓縮的作用，上膠筒上端加 壓后，將載荷傳遞到下膠筒上端，繼續(xù)壓縮下膠筒；下膠筒下端加壓后，將載荷傳遞到 上膠筒下端，繼續(xù)壓縮上膠筒，因此也具有增強(qiáng)裸眼密封，提高密封壓差的效果。另 外，本發(fā)明膠筒壓縮形式改變了以往由下向上的做法，兩個膠筒均采用從上端向下的壓 縮形式，即兩個膠筒的壓縮機(jī)構(gòu)均設(shè)置在膠筒的上端，保證了封隔器下井時，在受到井 壁的摩擦力的作用下，壓縮套具有向上運(yùn)動的趨勢，不會提前啟動壓縮膠筒，因此有效 防止了中途坐封的可能性。本發(fā)明雙向承壓封隔器中，組成膠筒支撐環(huán)的3 8只支撐塊組合在一起后互相 交錯搭配，向外伸出后，阻止了膠筒向外突出、產(chǎn)生流變的空間，大幅提高了高溫高壓 下封隔器的工作性能。為安裝方便，裸眼封隔器兩個膠筒的兩端有相同支撐環(huán)。


圖1是雙向承壓封隔器上半部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是雙向承壓封隔器下半部分結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是一個支撐塊34的立體示意圖。即組成上膠筒上支撐環(huán)7、上膠筒下支撐 環(huán)14、下膠筒上支撐環(huán)24或下膠筒下支撐環(huán)32的支撐塊34結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是六個支撐環(huán)在套管內(nèi)并且沒有徑向擴(kuò)張時的狀態(tài)示意圖。圖5是六個支撐環(huán)在套管內(nèi)受到推力作用并且徑向擴(kuò)張后的狀態(tài)示意圖。圖中，1.上接頭，2.上剪釘，3.上壓縮套，4.上鎖環(huán)，5.上活塞，6.上進(jìn)液孔， 7.上膠筒上支撐環(huán)，8.上膠筒上約束環(huán)，9.上膠筒上錐環(huán)，10.上膠筒上保護(hù)套，11.上膠 筒，12.上膠筒下保護(hù)套，13.上膠筒下錐環(huán)，14.上膠筒下支撐環(huán)，15.上膠筒下約束環(huán)， 16.限位外筒，17.上中心管，18.下進(jìn)液孔，19.下活塞，20.下中心管，21.下鎖環(huán)，22.下 剪釘，23.下膠筒壓縮套，24.下膠筒上支撐環(huán)，25.下膠筒上約束環(huán)，26.下膠筒上錐環(huán)， 27.下膠筒上保護(hù)套，28.下膠筒，29.下膠筒下保護(hù)套，30.下膠筒下錐環(huán)，31.下膠筒下 約束環(huán)，32.下膠筒下支撐環(huán)，33.下接頭，34.支撐塊。
具體實施例方式實施例1 以一件能座封在套管內(nèi)徑170mm或裸眼內(nèi)徑170mm的雙向承壓封隔 器為例，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參閱圖1。雙向承壓封隔器的外徑142mm，內(nèi)徑76mm、總長度1200mm。主要 由上接頭1、上壓縮套3、上活塞5、上膠筒上支撐環(huán)7、上膠筒上約束環(huán)8、上膠筒上錐 環(huán)9、上膠筒上保護(hù)套10、上膠筒11、上膠筒下保護(hù)套12、上膠筒下錐環(huán)13、上膠筒下 支撐環(huán)14、上膠筒下約束環(huán)15、限位外筒16、上中心管17、下活塞19、下中心管20、 下膠筒壓縮套23、下膠筒上支撐環(huán)24、下膠筒上約束環(huán)25、下膠筒上錐環(huán)26、下膠筒上 保護(hù)套27、下膠筒28、下膠筒下保護(hù)套29、下膠筒下錐環(huán)30、下膠筒下約束環(huán)31、下膠 筒下支撐環(huán)32和下接頭33組成。上接頭1的下端外壁上套有上壓縮套3，上壓縮套3為圓筒狀，上壓縮套3外徑 142mm。上壓縮套3與上接頭1之間用四個上剪釘2固定在一起，上接頭1的下端外壁 上有環(huán)形槽，在環(huán)形槽內(nèi)安裝有上鎖環(huán)4，上壓縮套3的內(nèi)壁上有環(huán)形凹槽。在上接頭1 的內(nèi)壁下端螺紋連接有上中心管17，上中心管17內(nèi)徑76mm。在上中心管17與上壓縮 套3之間形成環(huán)形空間，在上中心管17與上壓縮套3之間的環(huán)形空間內(nèi)并在上接頭1的 下部有一個環(huán)形上活塞5 ；在上活塞5的內(nèi)壁和外壁上有密封圈。上壓縮套3下部內(nèi)壁 有向內(nèi)突出的環(huán)形柱體，上壓縮套3內(nèi)壁的環(huán)形柱體套在上中心管17的外壁上；在上壓 縮套3內(nèi)壁環(huán)形柱體與上中心管17外壁之間有一個密封圈。在上中心管17上有上進(jìn)液 孔6，上進(jìn)液孔6的位置在上活塞5的下部并在上壓縮套3向內(nèi)突出的環(huán)形柱體上部。在上中心管17的外壁上套有上膠筒上支撐環(huán)7，上膠筒上支撐環(huán)7是由六個相同 的支撐塊34組成一個環(huán)形體；上膠筒上支撐環(huán)7在上壓縮套3的下端，在上膠筒上支撐 環(huán)7外壁上有環(huán)形槽，在上膠筒上支撐環(huán)7的環(huán)形槽內(nèi)有一個上膠筒上約束環(huán)8。上膠筒 上約束環(huán)8是一個有一處斷開的彈性圓環(huán)，上膠筒上約束環(huán)8能使支撐塊34合攏在一起 成一個環(huán)形；上膠筒上支撐環(huán)7的下端面為一個內(nèi)圓錐面；在上中心管17上套有上膠筒 上錐環(huán)9，并且上膠筒上錐環(huán)9在上膠筒上支撐環(huán)7的下部。上膠筒上錐環(huán)9的上端外 壁為一個圓錐面，上膠筒上支撐環(huán)7的下端圓錐面與上膠筒上錐環(huán)9的上端圓錐面相對； 在上中心管17的外壁上套有上膠筒上保護(hù)套10，上膠筒上保護(hù)套10在上膠筒上支撐套9 的下部；在上中心管17的外壁上套有一個上膠筒11，上膠筒11的外徑142mm。上膠筒 11在上膠筒上保護(hù)套10的下部；在上中心管17的外壁并在上膠筒11的下部上依次套有 上膠筒下保護(hù)套12、上膠筒下錐環(huán)13和上膠筒下支撐環(huán)14，在上膠筒下支撐環(huán)14的環(huán) 形槽內(nèi)有上膠筒下約束環(huán)15 ；上膠筒下保護(hù)套12的結(jié)構(gòu)與上膠筒上保護(hù)套10的結(jié)構(gòu)相 同，安裝方向相反；上膠筒下錐環(huán)13的結(jié)構(gòu)與上膠筒上錐環(huán)9的結(jié)構(gòu)相同，安裝方向相 反；上膠筒下支撐環(huán)14的結(jié)構(gòu)與上膠筒上支撐環(huán)7的結(jié)構(gòu)相同，安裝方向相反。上膠筒 下約束環(huán)15是一個有一處斷開的彈性圓環(huán)。在上膠筒上錐環(huán)9、上膠筒下錐環(huán)13與上中 心管17外壁之間分別有一個密封圈。在上中心管17的外壁并在上膠筒下支撐環(huán)14的下部套有一個限位外筒16，限位 外筒16為圓筒狀，限位外筒16外徑142mm。限位外筒16上部內(nèi)壁有向內(nèi)突出的環(huán)形柱 體，限位外筒16內(nèi)壁的環(huán)形柱體套在上中心管17的外壁上；在限位外筒16與上中心管 17外壁之間有兩個密封圈。在上中心管17上有兩個下進(jìn)液孔18，下進(jìn)液孔18的位置在 限位外筒16向內(nèi)突出的環(huán)形柱體的下部。在上中心管17下端螺紋連接有下中心管20，下中心管20內(nèi)徑76mm。下中心 管20外壁與限位外筒16內(nèi)壁之間形成環(huán)形空間，在下中心管20與限位外筒16之間的環(huán)形空間內(nèi)有一個環(huán)形下活塞19 ；在下活塞19的內(nèi)壁和外壁上分別有兩個密封圈。參閱 圖2。下活塞19的外壁上有環(huán)形槽，在環(huán)形槽內(nèi)安裝有下鎖環(huán)21，限位外筒16內(nèi)壁上 有環(huán)形凹槽。限位外筒16與下活塞19之間用四個下剪釘22固定在一起。在下中心管20上套有環(huán)形下膠筒壓縮套23，在下膠筒壓縮套23與下中心管20 外壁之間有一個密封圈。下活塞19和限位外筒16的下端面在下膠筒壓縮套23的上部外 臺階上；在下中心管20上套有下膠筒上支撐環(huán)24、下膠筒上錐環(huán)26、下膠筒上保護(hù)套 27、下膠筒28、下膠筒下保護(hù)套29、下膠筒下錐環(huán)30和下膠筒下支撐環(huán)32 ；下膠筒上 支撐環(huán)24的結(jié)構(gòu)與上膠筒上支撐環(huán)7的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒上錐環(huán)26的結(jié)構(gòu)與上膠筒上錐 環(huán)9的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒上保護(hù)套27的結(jié)構(gòu)與上膠筒上保護(hù)套10的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒28 的結(jié)構(gòu)與上膠筒11的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒下保護(hù)套29的結(jié)構(gòu)與上膠筒下保護(hù)套12的結(jié)構(gòu) 相同，下膠筒下錐環(huán)30的結(jié)構(gòu)與上膠筒下錐環(huán)13的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒下支撐環(huán)32的結(jié) 構(gòu)與上膠筒下支撐環(huán)14的結(jié)構(gòu)相同；在下膠筒上支撐環(huán)24的環(huán)形槽內(nèi)有下膠筒上約束環(huán) 25，在下膠筒下支撐環(huán)32的環(huán)形槽內(nèi)有下膠筒下約束環(huán)31 ；在下膠筒上錐環(huán)26、下膠筒 下錐環(huán)30與下中心管20外壁之間分別有一個密封圈。在下中心管20的下端螺紋連接有下接頭33，并且下膠筒下支撐環(huán)32在下接頭 33的上部。參閱圖3。支撐塊34是由該圓柱體采用線切割方法將圓環(huán)體縱向切割成相同的 支撐塊34，切割線在圓環(huán)體的圓錐環(huán)中部時橫向切割一段距離后，切割線沿縱向?qū)A錐 環(huán)切斷，即每個支撐塊34的扇形圓錐環(huán)上有一段向一側(cè)延伸的半塊圓錐環(huán)，在該扇形圓 錐環(huán)的另一側(cè)有一段缺少半塊圓錐環(huán)。由六個相同的支撐塊34組成的上膠筒上支撐環(huán) 7、上膠筒下錐環(huán)13、下膠筒上支撐環(huán)24和下膠筒下支撐環(huán)32為圓環(huán)體，圓環(huán)體的一端 內(nèi)壁是圓錐環(huán)形；圓環(huán)體的另一端外壁有凹陷的臺階，在圓環(huán)體的外壁上有一個環(huán)形約 束環(huán)槽。參閱圖4。六個支撐環(huán)在套管內(nèi)并且沒有徑向擴(kuò)張時成圓形。參閱圖5。六 個支撐環(huán)在套管內(nèi)受到推力作用并且徑向擴(kuò)張后的成為擴(kuò)大的近似圓形。雙向承壓封隔器能承受上、下壓差70MPa，降低了裸眼井中使用多個封隔器時 在井眼全角變化率大210°的部位易卡鉆的風(fēng)險。
權(quán)利要求
1. 一種雙向承壓封隔器，主要由上接頭(1)、上壓縮套(3)、上活塞(5)、上膠筒上 支撐環(huán)(7)、上膠筒上約束環(huán)(8)、上膠筒上錐環(huán)(9)、上膠筒上保護(hù)套(10)、上膠筒(11)、上膠筒下保護(hù)套(12)、上膠筒下錐環(huán)(13)、上膠筒下支撐環(huán)(14)、上膠筒下約束 環(huán)(15)、限位外筒(16)、上中心管(17)、下活塞(19)、下中心管(20)、下膠筒壓縮套 (23)、下膠筒上支撐環(huán)(24)、下膠筒上約束環(huán)(25)、下膠筒上錐環(huán)(26)、下膠筒上保 護(hù)套(27)、下膠筒(28)、下膠筒下保護(hù)套(29)、下膠筒下錐環(huán)(30)、下膠筒下約束環(huán) (31)、下膠筒下支撐環(huán)(32)和下接頭(33)組成；其特征在于上接頭(1)的下端外壁上套有上壓縮套(3)，上壓縮套(3)為圓筒狀，上壓縮套(3) 與上接頭(1)之間用上剪釘(2)固定在一起，上接頭(1)的下端外壁上有環(huán)形槽，在環(huán)形 槽內(nèi)安裝有上鎖環(huán)(4)，上壓縮套(3)的內(nèi)壁上有環(huán)形凹槽，在上接頭(1)的內(nèi)壁下端螺 紋連接有上中心管(17)，在上中心管(17)與上壓縮套(3)之間形成環(huán)形空間，在上中心 管(17)與上壓縮套(3)之間的環(huán)形空間內(nèi)并在上接頭(1)的下部有環(huán)形上活塞(5)；上壓 縮套(3)下部內(nèi)壁有向內(nèi)突出的環(huán)形柱體，上壓縮套(3)內(nèi)壁環(huán)形柱體套在上中心管(17) 的外壁上；在上中心管(17)上有上進(jìn)液孔(6)，上進(jìn)液孔(6)的位置在上活塞(5)的下 部并在上壓縮套(3)向內(nèi)突出的環(huán)形柱體上部；在上中心管(17)的外壁上套有上膠筒上支撐環(huán)(7)，上膠筒上支撐環(huán)(7)是由3 8個相同的支撐塊(34)組成一個環(huán)形體；上膠筒上支撐環(huán)(7)在上壓縮套(3)的下端， 在上膠筒上支撐環(huán)(7)外壁上有環(huán)形槽，在上膠筒上支撐環(huán)(7)的環(huán)形槽內(nèi)有上膠筒上約 束環(huán)(8)，上膠筒上約束環(huán)(8)是一個有一處斷開的彈性圓環(huán)，上膠筒上約束環(huán)(8)使支 撐塊(34)合攏在一起成一個環(huán)形；上膠筒上支撐環(huán)(7)的下端面為一個內(nèi)圓錐面；在上 中心管(17)上套有上膠筒上錐環(huán)(9)，并且上膠筒上錐環(huán)(9)在上膠筒上支撐環(huán)(7)的 下部；上膠筒上錐環(huán)(9)的上端外壁為一個圓錐面，上膠筒上支撐環(huán)(7)的下端圓錐面 與上膠筒上錐環(huán)(9)的上端圓錐面相對；在上中心管(17)的外壁上套有上膠筒上保護(hù)套 (10)，上膠筒上保護(hù)套(10)在上膠筒上支撐套(9)的下部；在上中心管(17)的外壁上套 有上膠筒(11)，上膠筒(11)在上膠筒上保護(hù)套(10)的下部；在上中心管(17)的外壁并 在上膠筒(11)的下部上依次套有上膠筒下保護(hù)套(12)、上膠筒下錐環(huán)(13)和上膠筒下支 撐環(huán)(14)，在上膠筒下支撐環(huán)(14)的環(huán)形槽內(nèi)有上膠筒下約束環(huán)(15)；上膠筒下保護(hù)套(12)的結(jié)構(gòu)與上膠筒上保護(hù)套(10)的結(jié)構(gòu)相同，安裝方向相反；上膠筒下錐環(huán)(13)的 結(jié)構(gòu)與上膠筒上錐環(huán)(9)的結(jié)構(gòu)相同，安裝方向相反；上膠筒下支撐環(huán)(14)的結(jié)構(gòu)與上 膠筒上支撐環(huán)(7)的結(jié)構(gòu)相同，安裝方向相反；在上中心管(17)的外壁并在上膠筒下支撐環(huán)(14)的下部套有限位外筒(16)，限位外 筒(16)為圓筒狀，限位外筒(16)上部內(nèi)壁有向內(nèi)突出的環(huán)形柱體，限位外筒(16)內(nèi)壁 環(huán)形柱體套在上中心管(17)的外壁上；在上中心管(17)上有下進(jìn)液孔(18)，下進(jìn)液孔 (18)的位置在限位外筒(16)向內(nèi)突出的環(huán)形柱體的下部；在上中心管(17)下端螺紋連接有下中心管(20)，下中心管(20)外壁與限位外筒 (16)內(nèi)壁之間形成環(huán)形空間，在下中心管(20)與限位外筒(16)之間的環(huán)形空間內(nèi)有環(huán)形 下活塞(19)；下活塞(19)的外壁上有環(huán)形槽，在環(huán)形槽內(nèi)安裝有下鎖環(huán)(21)，限位外筒 (16)內(nèi)壁上有環(huán)形凹槽；限位外筒(16)與下活塞(19)之間用下剪釘(22)固定在一起； 在下中心管(20)上套有環(huán)形下膠筒壓縮套(23)，下活塞(19)和限位外筒(16)的下端面在下膠筒壓縮套(23)的上部外臺階上；在下中心管(20)上套有下膠筒上支撐環(huán) (24)、下膠筒上錐環(huán)(26)、下膠筒上保護(hù)套(27)、下膠筒(28)、下膠筒下保護(hù)套(29)、 下膠筒下錐環(huán)(30)和下膠筒下支撐環(huán)(32)；下膠筒上支撐環(huán)(24)的結(jié)構(gòu)與上膠筒上支 撐環(huán)(7)的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒上錐環(huán)(26)的結(jié)構(gòu)與上膠筒上錐環(huán)(9)的結(jié)構(gòu)相同，下膠 筒上保護(hù)套(27)的結(jié)構(gòu)與上膠筒上保護(hù)套(10)的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒(28)的結(jié)構(gòu)與上膠 筒(11)的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒下保護(hù)套(29)的結(jié)構(gòu)與上膠筒下保護(hù)套(12)的結(jié)構(gòu)相同， 下膠筒下錐環(huán)(30)的結(jié)構(gòu)與上膠筒下錐環(huán)(13)的結(jié)構(gòu)相同，下膠筒下支撐環(huán)(32)的結(jié) 構(gòu)與上膠筒下支撐環(huán)(14)的結(jié)構(gòu)相同；在下膠筒上支撐環(huán)(24)的環(huán)形槽內(nèi)有下膠筒上約 束環(huán)(25)，在下膠筒下支撐環(huán)(32)的環(huán)形槽內(nèi)有下膠筒下約束環(huán)(31)；在下中心管(20)的下端螺紋連接有下接頭(33)，并且下膠筒下支撐環(huán)(32)在下接頭(33)的上部。
2.如權(quán)利要求1所述的雙向承壓封隔器，其特征在于在上活塞(5)的內(nèi)壁和外壁上 有密封圈；在上壓縮套(3)內(nèi)壁環(huán)形柱體與上中心管(17)外壁之間有密封圈；在上膠筒 上錐環(huán)(9)、上膠筒下錐環(huán)(13)與上中心管(17)外壁之間有密封圈；在限位外筒(16)與 上中心管(17)外壁之間有密封圈；在下活塞(19)的內(nèi)壁和外壁上有密封圈；在下膠筒 壓縮套(23)與下中心管(20)外壁之間有密封圈；在下膠筒上錐環(huán)(26)、下膠筒下錐環(huán) (30)與下中心管(20)外壁之間有密封圈。
3.如權(quán)利要求1或2所述的雙向承壓封隔器，其特征在于由3 8個相同的支撐塊(34)組成的上膠筒上支撐環(huán)(7)、上膠筒下錐環(huán)(13)、下膠筒上支撐環(huán)(24)和下膠筒下 支撐環(huán)(32)均為圓環(huán)體，圓環(huán)體的一端內(nèi)壁是圓錐環(huán)形；圓環(huán)體的另一端外壁有凹陷的 臺階，在圓環(huán)體的外壁上有一個環(huán)形約束環(huán)槽；支撐塊(34)是由該圓柱體采用線切割方 法將圓環(huán)體縱向切割成相同的支撐塊(34)，切割線在圓環(huán)體的圓錐環(huán)中部時橫向切割一 段距離后，切割線沿縱向?qū)A錐環(huán)切斷，即每個支撐塊(34)的扇形圓錐環(huán)上有一段向一 側(cè)延伸的半塊圓錐環(huán)，在該扇形圓錐環(huán)的另一側(cè)有一段缺少半塊圓錐環(huán)。
全文摘要
雙向承壓封隔器，應(yīng)用于裸眼完井方式的油氣井壓裂改造。上接頭下端套有上壓縮套，在上接頭的內(nèi)壁下端螺紋連接有上中心管，在上接頭的下部有環(huán)形上活塞；在上中心管上有上進(jìn)液孔。在上中心管的外壁上套有上膠筒上支撐環(huán)、上膠筒上錐環(huán)、上膠筒、上膠筒下錐環(huán)和上膠筒下支撐環(huán)。在上中心管的外壁有限位外筒；在上中心管上有下進(jìn)液孔；在上中心管下端連接有下中心管。在下中心管上有下膠筒下膠筒兩端結(jié)構(gòu)與上膠筒兩端結(jié)構(gòu)相同。在下中心管的下端螺紋連接有下接頭。采用兩個膠筒分別設(shè)置在封隔器的兩端，提高了井眼不規(guī)則、環(huán)空間隙較大的裸眼井封隔器承受較壓差的能力，避免了井壁的摩擦導(dǎo)致的封隔器提前坐封。
文檔編號E21B33/126GK102011560SQ20101053522
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者付鋼旦, 馮飛, 劉漢斌, 巨亞鋒, 張安康, 李憲文, 李明, 桂捷, 王治國 申請人:中國石油天然氣股份有限公司