可溶封隔器和多级滑套压裂管柱的制作方法

土层或岩石的钻进;采矿的设备制造及其应用技术1.本发明涉及油田开发技术领域，特别涉及一种可溶封隔器和含有该可溶封隔器的多级滑套压裂管柱。背景技术：2.封隔器主要实现封隔产层或者施工目的层，防止层间的流体和压力互相干扰，适应各种分层技术施工需要，封隔器使用范围几乎遍及勘探和开发的各个生产环节，尤其是在油气田改造领域，封隔器分段改造是实现低渗透、致密油气藏多层、多段有效动用的重要技术之一。封隔器完成封隔功能后，需要起出井筒，由于存在井下腐蚀结垢、沉砂等多种原因，造成封隔器解封困难的问题，管柱起不出来，影响油气井的生产及后期的大修和更换管柱。技术实现要素：3.本发明的一个目的是提供一种能够有效解决油气井封隔器解封困难的可溶封隔器。4.本发明的另一个目的是提供一种含有上述可溶封隔器的多级滑套压裂管柱5.为达到上述目的，本发明提供了一种可溶封隔器，其包括：6.中心管，其管壁下部设有多个进液孔；7.密封机构，其包括由可溶金属材料制成的锥体、密封环和卡瓦组件，所述锥体套接于所述中心管的外部，所述密封环套设于所述锥体的外部，所述卡瓦组件能移动的套设于所述中心管的外部并位于所述锥体的下方，所述卡瓦组件能与所述锥体相配合并能抵接所述密封环；8.坐封机构，其包括推筒和液压缸，所述推筒套设于所述中心管的外部，且所述推筒的上端抵接所述卡瓦组件的下端，所述液压缸包括缸筒和设置于所述缸筒内的活塞，所述缸筒的上端与所述推筒的下端相接，所述活塞套接于所述中心管的下端并与所述中心管相连通，所述进液孔位于所述活塞的上方并与所述缸筒相连通。9.如上所述的可溶封隔器，其中，所述中心管的外周面能分离的连接有外锁扣，所述推筒的内表面连接有内锁扣，所述外锁扣能与所述内锁扣锁定配合。10.如上所述的可溶封隔器，其中，所述中心管的外部套设有解封套，所述解封套通过解封销钉与所述中心管相接，所述外锁扣连接于所述解封套的外周面。11.如上所述的可溶封隔器，其中，所述密封环的外部套接有橡胶辅助密封圈。12.如上所述的可溶封隔器，其中，所述卡瓦组件包括卡瓦座、多片卡瓦块和箍环，所述卡瓦座套设于所述中心管的外部，各所述卡瓦块的下端与所述卡瓦座相接，所述箍环套设于多个所述卡瓦块的外部，多个所述卡瓦块通过所述箍环聚拢并贴靠于所述中心管的外部。13.如上所述的可溶封隔器，其中，所述卡瓦块具有双向的卡瓦牙。14.如上所述的可溶封隔器，其中，所述中心管包括上管和连接于所述上管的下端的下管，所述进液孔设置于所述下管的管壁上，所述上管的上端连接有上接头，所述上接头的外部套接有调节环，所述锥体的上端抵接所述调节环的下端。15.如上所述的可溶封隔器，其中，所述推筒的上端连接有顶环，所述推筒通过所述顶环与所述卡瓦组件抵接。16.如上所述的可溶封隔器，其中，所述坐封机构包括多个由上至下依次连接的所述液压缸，各所述缸筒由上至下依次连接，各所述活塞由上至下依次连接并连通，最上方的所述缸筒与所述推筒相接，最上方的所述活塞与所述中心管的下端相接并连通，最下方的所述缸筒的下端能分离的连接有缸盖，各所述活塞的下部设有能与连接于其下方的所述缸筒相连通的进液口，且所述进液口位于连接于其下方的所述活塞的上方。17.本发明还提供了一种多级滑套压裂管柱，其包括由上至下依次连接的油管、第一封隔器、至少一组压裂组件和定压喷砂器，所述压裂组件包括由上至下依次连接的滑套、第二封隔器和滑套座，所述第一封隔器和所述第二封隔器均为上述的可溶封隔器。18.与现有技术相比，本发明的优点如下：19.本发明的可溶封隔器，可用于油气井多层、多段压裂、酸化，也可用于分层注水，可用于不动管柱施工，也可用于起钻管柱，可用于套管井也可用于裸眼井，应用范围广；20.本发明的可溶封隔器，密封机构采用可溶金属材料制成，在使用完毕后，能够充分溶解，以使得可溶封隔器能顺利解封，保证井筒畅通，从而有效解决了油气井封隔器解封困难的问题；21.本发明的可溶封隔器，通过密封机构形成的自锁，以及外锁扣与内锁扣锁定配合形成双重锁紧，确保了可溶封隔器密封和锚定的可靠性；22.本发明的可溶封隔器，通过在密封环的外部套接橡胶辅助密封圈，提高了可溶封隔器的密封性，并且，提高了可溶封隔器的承压能力，以使得可溶封隔器不受井下高温影响，可靠性高；23.本发明的多级滑套压裂管柱，采用上述可溶封隔器，不需要水力锚，简化了管柱结构，降低了施工风险。附图说明24.以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：25.图1是本发明的可溶封隔器的结构示意图；26.图2是内锁扣与外锁扣锁定配合的结构示意图；27.图3是本发明的多级滑套压裂管柱的结构示意图。28.附图标号说明：29.100、中心管；110、上管；120、下管；121、进液孔；122、解封套；123、外锁扣；124、解封销钉；130、上接头；131、调节环；30.200、密封机构；210、锥体；220、密封环；221、橡胶辅助密封圈；230、卡瓦组件；231、卡瓦座；2311、卡槽；232、卡瓦块；2321、卡瓦牙；233、箍环；31.300、坐封机构；310、推筒；311、内锁扣；320、液压缸；321、缸筒；322、活塞；3221、进液口；323、缸盖；324、坐封剪钉；325、密封圈组；330、顶环；32.10、油管；33.20、第一封隔器；34.30、压裂组件；31、滑套；32、第二封隔器；33、滑套座；35.40、定压喷砂器。具体实施方式36.为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。其中，形容词性或副词性修饰语“上”和“下”、“顶”和“底”、“内”和“外”的使用仅是为了便于多组术语之间的相对参考，且并非描述对经修饰术语的任何特定的方向限制。另外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。37.如图1所示，本发明提供了一种可溶封隔器，其包括中心管100、密封机构200和坐封机构300，其中：38.中心管100的管壁下部设有多个进液孔121，较佳的，进液孔121的数量为2～6个，且各进液孔121沿中心管100的周向等间隔设置；39.密封机构200包括由可溶金属材料制成的锥体210、密封环220和卡瓦组件230，具体的，可溶金属材料为镁铝合金，镁铝合金具有良好的延展性，并能在一定时间内在井内液体的作用下溶解，在实际使用的时候，可以根据施工要求，调节可溶金属材料的溶解时间，具体的调节方法为现有技术，在此不再赘述，锥体210套接于中心管100的外部，即锥体210不会相对于中心管100移动，锥体210呈由上至下逐渐缩小的缩径状，密封环220套设于锥体210的外部，且密封环220能沿锥体210的轴向移动，卡瓦组件230能移动的套设于中心管100的外部并位于锥体210的下方，卡瓦组件230能与锥体210相配合并能抵接密封环220，具体的，锥体210的下端插入卡瓦组件230与中心管100之间，锥体210的角度与密封环220内锥面角度及卡瓦块232组件的锥面相配合，当卡瓦组件230相对中心管100向上移动时，卡瓦组件230能在锥体210的作用下径向扩张，以咬合在套管上，同时卡瓦组件230会推动密封环220同步相对中心管100向上移动，密封环220能在锥体210的作用下径向扩张，形成大径密封，将可溶封隔器锚定；40.坐封机构300包括推筒310和液压缸320，推筒310能移动的套设于中心管100的外部，且推筒310的上端抵接卡瓦组件230的下端，推筒310能推动卡瓦组件230相对中心管100向上移动，液压缸320包括缸筒321和设置于缸筒321内的活塞322，具体的，缸筒321呈上小下大的变径圆筒状，活塞322呈上大下小的变径圆筒状，缸筒321的上端与推筒310的下端相接，活塞322套接于中心管100的下端并与中心管100相连通，具体的，缸筒321的上端和中心管100的下端均设有外螺纹，推筒310的下端和活塞322的上端均设有内螺纹，通过外螺纹与内螺纹的螺纹配合，缸筒321与推筒310相接，活塞322与中心管100相接，且缸筒321与中心管100之间以及活塞322与缸筒321之间均设有密封圈组325，以确保缸筒321与中心管100之间以及活塞322与缸筒321之间的密封性，进液孔121位于活塞322的上方并与缸筒321相连通，进入中心管100内的高压液体能通过进液孔121进入活塞322的上端面与缸筒321围合的空间内，以推动缸筒321相对活塞322向上移动，缸筒321的移动会推动推筒310相对中心管100向上移动，推筒310的移动会推动卡瓦组件230相对中心管100向上移动，从而使得卡瓦组件230在锥体210的作用下与套管锚定并形成大径密封。41.在使用时，向中心管100内通入高压液体，高压液体通过各进液孔121进入活塞322的上端面与缸筒321围合的空间内，由于活塞322与中心管100相接，因此，活塞322不会相对中心管100移动，随着高压液体的不断累积，高压液体会推动缸筒321相对活塞322向上移动，缸筒321的移动会同步推动其上方的推筒310相对中心管100向上移动，推筒310的移动会同步推动其上方的卡瓦组件230相对中心管100向上移动，随着卡瓦组件230的上移，卡瓦组件230能在锥体210的作用下径向扩张，以咬合在套管上，同时卡瓦组件230会推动密封环220同步相对中心管100向上移动，密封环220能在锥体210的作用下径向扩张，形成大径密封，将可溶封隔器锚定，完成坐封。42.本发明的可溶封隔器，密封机构200采用可溶金属材料制成，在使用完毕后，能够充分溶解，以使得可溶封隔器能顺利解封，保证井筒畅通，从而有效解决了油气井封隔器解封困难的问题。43.进一步，中心管100的外周面连接有外锁扣123，推筒310的内表面连接有内锁扣311，外锁扣123能与内锁扣311锁定配合，具体的，如图2所示，当卡瓦组件230与套管咬合，密封环220形成大径密封机构200时，外锁扣123会与内锁扣311锁定，以使得推筒310不能相对中心管100移动，此时，卡瓦组件230会保持与套管咬合，密封环220的外周面会保持与套管的内表面紧密贴合，从而有效保证了可溶封隔器的密封和锚定状态的可靠性。44.再进一步，如图1所示，中心管100的外部套设有解封套122，解封套122通过解封销钉124与中心管100相接，外锁扣123连接于解封套122的外周面，解封套122的设置，使得当密封机构200未完全溶解，但需要起出可溶封隔器时，能通过上提中心管100，使解封销钉124被剪断，解封套122与中心管100分离，从而使得外锁扣123与内锁扣311锁定配合不会限制中心管100的移动，进而使得可溶封隔器能够顺畅的起出井筒。45.进一步，考虑到密封环220采用可溶金属材料制成，当出现井筒变形等因素时，会导致密封效果差，为了解决这个问题，如图1所示，在密封环220的外部套接有橡胶辅助密封圈221，橡胶辅助密封圈221能够辅助密封环220进行密封，以提高可溶封隔器的密封性，并且，提高了可溶封隔器的承压能力，以使得可溶封隔器不受井下高温影响，可靠性高。46.进一步，如图1所示，卡瓦组件230包括卡瓦座231、多片卡瓦块232和箍环233，卡瓦座231套设于中心管100的外部，各卡瓦块232的下端与卡瓦座231相接，具体的，卡瓦座231的上端设有多个与各卡瓦块232一一对应的卡槽2311，各卡瓦块232的下端设有燕尾，通过燕尾与卡槽2311的卡接配合，各卡瓦块232与卡瓦座231相接，箍环233套设于多个卡瓦块232的外部，多个卡瓦块232通过箍环233聚拢并贴靠于中心管100的外部，较佳的，卡瓦组件230包括两个箍环233，两箍环233间隔设置，以确保在下井过程中，箍环233能够牢靠的将多个卡瓦块232聚拢，并且，两箍环233能够在锥体210的作用下被撑开，以使得各卡瓦块232能与套管咬合。47.进一步，如图1所示，卡瓦块232具有双向的卡瓦牙2321，双向的卡瓦牙2321能承受上下两个方向的作用力，使可溶封隔器在使用时，既可以作为底封封隔器承受上压力，也可以作为上封封隔器承受下压。48.进一步，如图1所示，中心管100包括上管110和连接于上管110的下端的下管120，管的上端连接有上接头130，上接头130的外部套接有调节环131，具体的，上管110的上下两端均设有上管外螺纹，下管120的上端设有下管内螺纹，上接头130的下端设有接头内螺纹和接头外螺纹，调节环131的上端设有调节内螺纹，通过下管内螺纹与上管外螺纹的螺纹配合，上管110与下管120相接，通过上管外螺纹与接头内螺纹的螺纹配合，上管110与上接头130相接，通过接头外螺纹与调节内螺纹的螺纹配合，调节环131与上接头130相接，螺纹连接的方式简单方便可靠，使得可溶封隔器的装配变得简单方便；进液孔121设置于下管120的管壁上，锥体210的上端抵接调节环131的下端，即锥体210的上下两端能分别通过调节环131和卡瓦组件230限位，以使得在下入和坐封过程中，锥体210不会相对中心管100移动。49.再进一步，如图1所示，下管120包括由上至下依次连接的第一管段、第二管段和第三管段，第一管段的外径大于第二管段的外径，第二管段的外径大于第三管段的外径，下管120内螺纹设置于第三管段上，推筒310的内表面与第三管段的外周面相贴合，以避免杂质进入推筒310与下管120之间，解封套122连接于第二管段的外周面，活塞322螺接于第三管段的外部。50.进一步，如图1所示，推筒310的上端连接有顶环330，推筒310通过顶环330与卡瓦组件230抵接，顶环330能够增加推筒310与卡瓦组件230的接触面积，从而提高了推筒310推动卡瓦组件230的可靠性。51.进一步，如图1所示，坐封机构300包括多个由上至下依次连接的液压缸320，各缸筒321由上至下依次连接，各活塞322由上至下依次连接并连通，具体的，上下相邻两缸筒321通过螺纹连接，上下两相邻的活塞322通过螺纹连接，最上方的缸筒321与推筒310相接，最上方的活塞322与中心管100的下端相接并连通，最下方的缸筒321的下端能分离的连接有缸盖323，具体的，缸盖323通过坐封剪钉324与缸筒321相接，通过缸盖323对活塞322进行限位，以使活塞322在下入过程中不会脱离缸筒321，各活塞322的下部设有能与连接于其下方的缸筒321相连通的进液口3221，且进液口3221位于连接于其下方的活塞322的上方，高压液体能够通过进液口3221进入活塞322的上端面与缸筒321围合的空间内，以推动缸筒321相对活塞322向上移动。52.需要说明的是，在本发明中，可以仅设置一个液压缸320，即可溶封隔器的坐封采用单液压缸320驱动，此时，缸筒321的下端可以通过坐封剪钉324连接缸盖323，也可以将缸筒321的下端密封，使活塞的下部通过坐封剪钉324与缸筒321的下端相接；当坐封力达不到要求时，设置多个液压缸320，如两个或者三个，以形成两级液压驱动或者三级液压驱动，在装配时，仅需将上一级液压缸320的缸筒321与下一级液压缸320的缸筒321螺纹连接，上一级液压缸320的活塞322与下一级液压缸320的活塞322螺纹连接，并使上一级活塞322的进液口3221与下一级活塞322的上端面和缸筒321围合的空间相连通。53.下面结合附图具体说明本发明的可溶封隔器的坐封及解封过程：54.如图1所示，使用时，向中心管100内通入高压液体，高压液体通过各进液孔121和进液口3221进入活塞322的上端面与缸筒321围合的空间内，由于活塞322与中心管100相接，因此，活塞322不会相对中心管100移动，随着高压液体的不断累积，将缸盖323与最下方的缸筒321之间的坐封剪钉324剪断，高压液体会推动各缸筒321相对活塞322向上移动，缸筒321的移动会同步推动其上方的推筒310相对中心管100向上移动，推筒310的移动会同步推动其上方的卡瓦组件230相对中心管100向上移动，随着卡瓦组件230的上移，卡瓦组件230能在锥体210的作用下径向扩张，以咬合在套管上，同时卡瓦组件230会推动密封环220同步相对中心管100向上移动，密封环220能在锥体210的作用下径向扩张，形成大径密封，将可溶封隔器锚定，此时，外锁扣123与内锁扣311锁定配合，完成锁紧功能，完成坐封；55.可溶封隔器完成施工后，密封机构200开始溶解，失去密封和锚定功能，此时，上提中心管100，使连接解封套122与中心管100的解封剪钉被剪断，即锁紧机构失效，此时，可将可溶封隔器起出井筒，如果可溶封隔器在井筒内的时间继续增长，则可溶封隔器的密封机构200会基本溶解，确保封隔器顺利起出井筒。56.如图3所示，本发明还提供了一种多级滑套压裂管柱，其包括由上至下依次连接的油管10、第一封隔器20、至少一组压裂组件30和定压喷砂器40，压裂组件30包括由上至下依次连接的滑套31、第二封隔器32和滑套座33，第一封隔器20和第二封隔器32均为上述的可溶封隔器，具体的，压裂组件30的数量根据实际使用需要进行设置，例如设置五组压裂组件30，可以完成六段压裂，若因受排量和滑套31的内径的影响，导致一趟管柱不能压裂所有层段时，则可以下多趟多级滑套压裂管柱。57.本发明的多级滑套压裂管柱，采用上述可溶封隔器，不需要水力锚，简化了管柱结构，降低了施工风险。58.下面结合附图具体说明本发明的多级滑套压裂管柱的使用过程：59.如图3所示，在本实施例中，多级滑套压裂管柱包括两组压裂组件30，两组压裂组件30分别为一级压裂组件和二级压裂组件，在使用时：60.第一步，根据射孔层段位置，将多级滑套压裂管柱下到井筒合适位置，使定压喷砂器40设置在第一段射孔位置，一级压裂组件和二级压裂组件分别设置在第二段射孔位置和第三段射孔位置；61.第二步，对油管10进行打压，坐封所有的可溶封隔器；62.第三步，继续对油管10打压，打开定压喷砂器40，进行第一段压裂；63.第四步，第一段压裂完毕，在井口投一级压裂球，打开一级压裂滑套31，同时压裂球落到一级滑套座33上面，封隔已经压裂的第一段，对第二段进行压裂；64.第五步，依次完成第二段和第三段的压裂；65.第六步，压裂完毕，井口放喷，压裂管柱可作为生产管柱留在井内，也可根据需要，待可溶封隔器溶解，上提管柱，使可溶封隔器解封，起出多级滑套压裂管柱。66.综上所述，本发明的可溶封隔器，可用于油气井多层、多段压裂、酸化，也可用于分层注水，可用于不动管柱施工，也可用于起钻管柱，可用于套管井也可用于裸眼井，应用范围广；67.本发明的可溶封隔器，密封机构采用可溶金属材料制成，在使用完毕后，能够充分溶解，以使得可溶封隔器能顺利解封，保证井筒畅通，从而有效解决了油气井封隔器解封困难的问题；68.本发明的可溶封隔器，通过密封机构形成的自锁，以及外锁扣与内锁扣锁定配合形成双重锁紧，确保了可溶封隔器密封和锚定的可靠性；69.本发明的可溶封隔器，通过在密封环的外部套接橡胶辅助密封圈，提高了可溶封隔器的密封性，并且，提高了可溶封隔器的承压能力，以使得可溶封隔器不受井下高温影响，可靠性高；70.本发明的多级滑套压裂管柱，采用上述可溶封隔器，不需要水力锚，简化了管柱结构，降低了施工风险。71.以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。









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