一種用于酸化壓裂的裸眼井封隔器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 一種用于高溫高難井酸化壓裂的封隔器，主要用于該類井裸眼完井酸化壓裂改 造，屬于石油天然氣工業(yè)裸眼完井的井下工具制造領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著鉆井、完井技術(shù)的進(jìn)步，超涂井、大位移井、水平井、分支井等局溫、局難井不 斷出現(xiàn)，運(yùn)些井的酸化壓裂改造，對(duì)井下工具特別是酸化壓裂封隔器提出了越來(lái)越高的要 求。主要體現(xiàn)在：必須適應(yīng)井下高溫環(huán)境（170~240°C)，必須適應(yīng)裸眼井壁與油管之間較 大的環(huán)空及地層非均質(zhì)性造成的井壁不規(guī)則、井眼軌跡呈狗腿狀彎曲等因素，必須滿足管 柱"下得去、封得住、解得開(kāi)、取得出"的全面要求。所謂"下得去"，就是帶有封隔器和其它 井下工具的管柱能一下到位；所謂"封得住"，就是在需要坐封時(shí)，封隔器能如期坐封，封住 管外環(huán)空，并承受50~70MPa的工作壓力，壓裂過(guò)后，在1~2年內(nèi)承受產(chǎn)層油氣壓力；所 謂"解得開(kāi)"，就是在需要解封的時(shí)候，能結(jié)束坐封狀態(tài)，膠筒得W部分回彈；所謂"取得出"， 管柱所有剛性部件不得與井壁別踏受阻，管柱不發(fā)生脫落，完整取出。
[0003]現(xiàn)有封隔器，總是不能完全地、可靠地滿足上述要求，其結(jié)果是，不論中外工具，都 不可避免事故頻發(fā)。究其原因，大致歸結(jié)為：整體粗大，井筒通過(guò)性差；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、部件繁 瑣、易發(fā)生機(jī)械事故；需要認(rèn)真應(yīng)對(duì)的膠筒保護(hù)機(jī)構(gòu)卻相對(duì)茍簡(jiǎn)，不能對(duì)膠筒有效保護(hù)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】：
[0004] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)不能完全地、可靠地滿足高溫高難井酸化壓裂作業(yè)的要求，本實(shí)用 新型從兩個(gè)方面解決問(wèn)題。
[0005] 1、機(jī)械方面。力求簡(jiǎn)捷短小，采用功能集約化設(shè)計(jì)，即對(duì)一種部件，賦予多種功能， 封隔器零部件總數(shù)大為減少。本實(shí)用新型所述的封隔器只有16種主要部件：中屯、管36,上 接頭20,下接頭1，液壓缸3,活塞35,組合膠筒12,13,單向鎖環(huán)4,鎖套-盤托5,轉(zhuǎn)葉組合 件8,9,10,轉(zhuǎn)葉調(diào)節(jié)環(huán)16,14,調(diào)節(jié)彈黃7,多功能環(huán)15,咬環(huán)18,加強(qiáng)環(huán)37,鋼珠鎖塊17,支 撐環(huán)16。
[0006]所述鎖套-盤托是一種多功能部件，它的一端留有企口與活塞聯(lián)接，在企口的適 當(dāng)位置再留出鎖環(huán)腔一一形成鎖套，當(dāng)活塞推進(jìn)時(shí)，活塞端頭推動(dòng)鎖套-盤托并推動(dòng)鎖環(huán)， 使鎖環(huán)滑過(guò)單向螺紋跳動(dòng)前進(jìn)，鎖環(huán)腔的里端設(shè)有錐面，當(dāng)鎖套-盤托后退時(shí)，錐面壓緊鎖 環(huán)，實(shí)現(xiàn)單向鎖定功能。
[0007] 它的另一端，內(nèi)側(cè)開(kāi)有"L"形溝槽，與中屯、管配合，構(gòu)成樞紐腔，轉(zhuǎn)葉根部的圓柱頭 一旦裝入樞紐腔，轉(zhuǎn)葉就只能在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)而不會(huì)脫出。
[0008] 它的外緣，套有轉(zhuǎn)葉調(diào)節(jié)環(huán)，在彈黃作用下，調(diào)整調(diào)節(jié)環(huán)位置，從而使轉(zhuǎn)葉實(shí)現(xiàn)安 裝態(tài)，工作態(tài)兩種狀態(tài)。
[0009]所述轉(zhuǎn)葉組合件由根部帶有圓柱頭的轉(zhuǎn)葉骨干8、伸縮片9和擋片10組成，圓柱頭 被樞紐腔控制后，可作26~75°的旋轉(zhuǎn)，分別對(duì)應(yīng)安裝態(tài)，工作態(tài)兩種狀態(tài)。具體轉(zhuǎn)動(dòng)的角 度受膠筒和轉(zhuǎn)葉調(diào)節(jié)環(huán)的控制。伸縮片，安裝在轉(zhuǎn)葉骨干的燕尾槽中，轉(zhuǎn)葉遇阻時(shí)，伸縮片 會(huì)向軸屯、收縮，避開(kāi)阻力。擋片焊接（如電阻焊，氣弧焊）在轉(zhuǎn)葉骨干上，其位置應(yīng)滿足轉(zhuǎn) 葉展開(kāi)時(shí)的縫隙被擋片全遮蓋。有了轉(zhuǎn)葉組合件的保護(hù)，膠筒可W在徑向發(fā)生較大變形而 不損壞，因此，可W用較小剛徑的封隔器，封住較大環(huán)空。
[0010] 所述多功能環(huán)，其功能是：1、一端與鎖套-盤托功能相似，即為轉(zhuǎn)葉提供樞紐腔， 并通過(guò)轉(zhuǎn)葉調(diào)節(jié)環(huán)和調(diào)節(jié)彈黃對(duì)轉(zhuǎn)葉旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)安裝態(tài)，工作態(tài)兩種狀態(tài)；2、 實(shí)現(xiàn)上接頭與中屯、管的密封連接；3、與鋼珠鎖塊、加強(qiáng)環(huán)、支撐環(huán)配合，實(shí)現(xiàn)工作態(tài)的鎖定； 4、解鎖后，多功能環(huán)能卡在咬環(huán)上，管柱仍保持連續(xù)，并能承受50~60T的拉力，保障管柱 順利提拉出井。
[0011] 所述加強(qiáng)環(huán)是直接承受鋼珠鎖塊巨大剪切力的部件，HRC應(yīng)在40~50之間，確保 封隔器不發(fā)生意外解封。
[0012] 2、膠筒方面。如果僅從生膠化學(xué)結(jié)構(gòu)看，耐熱的娃橡膠、氣橡膠、氣娃橡膠、娃棚橡 膠都能勝任160°CW上的高溫，如：第5級(jí)（160~200°C)有MVQ娃橡膠，F(xiàn)KM氣橡膠，第6 級(jí)（200~250°C)有MQ娃橡膠、MVPQ娃橡膠和FKM氣橡膠，第7級(jí)（> 250°C)有FKM氣 橡膠和BQ娃棚橡膠。但是，作為井下使用的膠筒，就要針對(duì)井下工作條件，采取相應(yīng)的技術(shù) 對(duì)策。
[0013] 引起井下膠筒老化的直接因素是高溫，礦物油（含極性成分和非極性成分），高溫 礦化水和機(jī)械應(yīng)力特別是集中應(yīng)力共同作用的結(jié)果。應(yīng)對(duì)前3個(gè)因素措施是：選擇主鏈鏈 能大、雙鍵被完全飽和的生膠，配合適當(dāng)?shù)牧蚧w系，保護(hù)體系和填充體系，最后在大噸位 硫化機(jī)上硫化成型。如果沒(méi)有機(jī)械應(yīng)力的作用，膠筒可W長(zhǎng)期工作。在機(jī)械應(yīng)力特別是集 中應(yīng)力作用下，發(fā)生應(yīng)力--化學(xué)反應(yīng)：
[0014]
[0015] 即主鏈斷裂產(chǎn)生自由基，自由基可W在氧參與下發(fā)生連鎖反應(yīng)，也可W與極性介 質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)，運(yùn)是膠筒破壞的主要原因。因此，本實(shí)用新型保護(hù)膠筒的主要措施是：消 除集中應(yīng)力。
[0016] 具體做法是：采用B-A-B形式的組合膠筒，A為主膠筒，B為副膠筒，A膠筒內(nèi)側(cè)中 間位置開(kāi)出一弧形溝槽，W避免變形后隨機(jī)產(chǎn)生螺旋溝槽引起內(nèi)漏，A膠筒的兩端設(shè)計(jì)成外 錐面。B膠筒的一端設(shè)計(jì)成內(nèi)錐面，與A膠筒的外錐面配合，另一端設(shè)計(jì)成外錐面。B膠筒 對(duì)A膠筒起拱衛(wèi)作用，當(dāng)A膠筒變形時(shí)，B膠筒可W消除A膠筒肩部的集中應(yīng)力。緊接著B(niǎo) 膠筒的外錐面設(shè)置聚四氣墊肩，W減輕轉(zhuǎn)葉和擋片對(duì)B膠筒的傷害。
[0017] 下面結(jié)合附圖，作進(jìn)一步說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】：
[0018] 圖1是本實(shí)用新型機(jī)械原理圖；
[001引圖2是轉(zhuǎn)葉組合件結(jié)構(gòu)示意圖，其中：(a)為轉(zhuǎn)葉骨干，化）為轉(zhuǎn)葉擋片，（C)為伸 縮片，（d)為轉(zhuǎn)葉組合件裝配圖；
[0020] 圖3是轉(zhuǎn)葉與樞紐腔配合圖，其中：（e)為安裝態(tài)，（f)為工作態(tài)；
[002。 圖4是多功能環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；其中：（g)為多功能環(huán)主體，化）為L(zhǎng)形槽局部放大 圖；
[0022] 圖5是組合膠筒及聚四氣墊肩組裝示意圖；
[0023] 圖中：1下接頭，2聯(lián)結(jié)環(huán)，3液壓缸，4單向鎖環(huán)，5鎖套-盤托，6轉(zhuǎn)葉調(diào)節(jié)環(huán)A，7 調(diào)節(jié)彈黃，8、9、10轉(zhuǎn)葉組合件（轉(zhuǎn)葉骨干，伸縮片，擋片），11聚四氣墊肩，12、13組合膠筒 度膠筒，A膠筒），14轉(zhuǎn)葉調(diào)解環(huán)B，15多功能環(huán)，16支撐環(huán)，17鋼珠鎖塊，18咬環(huán)，19墊環(huán)， 20上接頭，21連接螺釘-坐封剪釘，22啟動(dòng)剪釘A，23伸縮片剪釘，24啟動(dòng)剪釘B，25投球 剪釘，26、28、30、32、3