專利名稱：一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油天然氣領(lǐng)域，涉及一種用于壓裂施工的工藝技術(shù)當中，施工管柱 上所連接的下封隔器，特別涉及一種替代原來施工管柱上所連接的下封隔器的一種擴張式 防卡封隔器的設(shè)計方法。
背景技術(shù)：
機械分層壓裂施工工藝技術(shù)，常采用三封或雙封封隔器進行分層施工，施工后往 往因施工的下層地層壓力低于剛施工完的上層的地層壓力，施工后在正反循環(huán)暢通的情況 下，因下封隔器仍承受一定的壓差，不能解封，造成卡鉆事故。現(xiàn)場常采用抽汲防液面的方式，降低封隔器上下兩個油氣層之間壓差，進行解卡， 這種方式工作時間長，影響連續(xù)壓裂施工，造成了窩工返工現(xiàn)象，也造成了巨大的經(jīng)濟損 失。另外，因地層出砂，抽汲也可能會形成新的砂卡。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法，它解決分層壓裂施工 時，下封隔器不解封，形成的卡鉆事故。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法，其特征是它通過在 下封隔器上的設(shè)置予緊彈簧、泄壓孔I和泄壓孔II，當封隔器不收縮時，膠筒卡在套管內(nèi)壁 上，作為封隔器的受力撐點，讓中心管向下與封隔器外殼做相對位移，使泄壓孔I和泄壓孔 II連通，解除封隔器內(nèi)部的壓差；所述的預(yù)緊彈簧的一端壓在上接頭下，另一端頂壓在上壓 套的一端，預(yù)緊彈簧的簧套在上過渡套上；所述的泄壓孔I設(shè)置在下接頭上端的管壁上， 泄壓孔I兩側(cè)的下接頭上有密封圈II，所述的泄壓孔II設(shè)置在下膠筒座下端管壁上。所述的擴張式防卡封隔器，它的上接頭下端內(nèi)螺紋與上過渡套上端連接，上過渡 套上有密封圈I，上過渡套的下端內(nèi)壁與中心管上端絲扣連接，中心管下端與下接頭上端 內(nèi)壁絲扣連接，中心管外部套裝膠筒，膠筒兩端分別通過膠筒上接頭和膠筒下接頭與上膠 筒座和下膠筒座一端的內(nèi)壁絲扣連接，上膠筒座的另一端與上過渡套外壁絲扣連接，在上 膠筒座頂部絲扣連接有上壓套；下膠筒座的另一端與下接頭上端外壁絲扣連接，進液孔及 濾網(wǎng)設(shè)置在下膠筒座對應(yīng)的中心管上；預(yù)緊彈簧的一端壓在上接頭下，另一端頂壓在上壓 套的一端，預(yù)緊彈簧的簧套在上過渡套上；泄壓孔I設(shè)置在下接頭上端的管壁上，泄壓孔 I兩側(cè)的下接頭上有密封圈II，泄壓孔II設(shè)置在下膠筒座下端管壁上。所述的泄壓孔I的孔徑為16 mm，所述的泄壓孔II的孔徑為12mm。所述的泄壓孔I和泄壓孔II分別為1-4個，沿中心管軸向方向勻布。所述的泄壓孔I和泄壓孔II分別為2個。本發(fā)明的有益效果是中心管可以相對封隔器外殼進行一定距離的位移；中心管 下端的下接頭上設(shè)置有泄壓孔I，下膠筒座下端設(shè)置有泄壓孔II ；當封隔器不收縮時，膠筒卡在套管內(nèi)壁上，作為封隔器的受力撐點，讓中心管向下與封隔器外殼做一定的相對位移， 使這兩個孔連通，就可以達到溝通上下施工層位壓力的作用，解除封隔器內(nèi)部的壓差，達到 解封解卡目的。預(yù)緊彈簧的作用是讓封隔器的膠筒能夠處于正常的坐封狀態(tài)。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定 圖1是雙封選壓分層壓裂施工工藝原理圖2是本發(fā)明實施例的封隔器在正常狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明實施例的封隔器在泄壓狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明實施例的封隔器下端部放大的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、油管；2、上封隔器；3、導(dǎo)壓噴沙器；4、施工層位II ；5、下封隔器；6、單流 閥；7、施工層位I ；8、套管；9、上接頭；10、預(yù)緊彈簧；11、上過渡套；12、上壓套；13、上膠 筒座；14、膠筒；15、中心管；16、下膠筒座；17、進液孔及濾網(wǎng)；18、泄壓孔I ；19、泄壓孔II ； 20、下接頭；21、密封圈I ；22、膠筒上接頭；23、膠筒下接頭；24、密封圈II。
具體實施例方式在實施例中沒有詳細敘述到的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的已知結(jié)構(gòu)相同。實施例1
一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法，它通過在下封隔器5上的設(shè)置予緊彈簧10、泄壓 孔I 18和泄壓孔II 19，當封隔器不收縮時，膠筒14卡在套管8內(nèi)壁上，作為封隔器的受力 撐點，讓中心管15向下與封隔器外殼做相對位移，使泄壓孔I 18和泄壓孔II 19連通，解除 封隔器內(nèi)部的壓差；所述的預(yù)緊彈簧10的一端壓在上接頭9下，另一端頂壓在上壓套12的 一端，預(yù)緊彈簧10的簧套在上過渡套11上；所述的泄壓孔I 18設(shè)置在下接頭20上端的 管壁上，泄壓孔I 18兩側(cè)的下接頭20上有密封圈II 24，所述的泄壓孔II 19設(shè)置在下膠筒 座16下端管壁上。實施例2
如圖2和圖4所示，所述的擴張式防卡封隔器，它的上接頭9下端內(nèi)螺紋與上過渡套 11上端連接，上過渡套11上有密封圈I 21，以密封上膠筒座13上的絲扣刺漏；上過渡套11 的下端內(nèi)壁與中心管15上端絲扣連接，中心管15下端與下接頭20上端內(nèi)壁絲扣連接，中 心管15外部套裝膠筒14，膠筒14兩端分別通過膠筒上接頭22和膠筒下接頭23與上膠筒 座13和下膠筒座16 —端的內(nèi)壁絲扣連接，上膠筒座13的另一端與上過渡套11外壁絲扣 連接，在上膠筒座13頂部絲扣連接有上壓套12 ；下膠筒座16的另一端與下接頭20上端外 壁絲扣連接，進液孔及濾網(wǎng)17設(shè)置在下膠筒座16對應(yīng)的中心管15上；預(yù)緊彈簧10的一端 壓在上接頭9下，另一端頂壓在上壓套12的一端，預(yù)緊彈簧10的簧套在上過渡套11上， 通過預(yù)緊彈簧10，將上壓套12和上過渡套11頂緊，起到預(yù)緊作用；泄壓孔I 18設(shè)置在下 接頭20上端的管壁上，泄壓孔I 18兩側(cè)的下接頭20上有密封圈II 24，泄壓孔II 19設(shè)置在 下膠筒座16下端管壁上；其中，膠筒上接頭22上和膠筒下接頭23與膠筒14均采用硫化工 藝，硫化為一體，形成封隔器的外殼總體件。
所述的泄壓孔I 18的孔徑為16 mm，所述的泄壓孔II 19的孔徑為12 mm ；所述的 泄壓孔I 18和泄壓孔II 19分別為2個(為最佳值)，沿中心管軸向方向勻布。常規(guī)施工時(如圖2所示)，泄壓孔I 18與泄壓孔II 19是不相通的，可以正常施工， 但當發(fā)生下封隔器不解封形成卡鉆時(如圖3所示)，在封隔器內(nèi)部壓力作用下，封隔器膠筒 14與套管8之間被卡在一起，不能在套內(nèi)上下移動，以封隔器外殼為支點，利用原施工管柱 的重量，下放施工管柱，將施工管柱的重量加在不解封的下封隔器中心管15上，使封隔器 中心管15與封隔器膠筒14產(chǎn)生相對位移，進而使下接頭上的泄壓孔I 18與下膠筒座16 上的泄壓孔II 19相通，就可以達到使上下層壓力相溝通，起到封隔器上下壓差，逐漸縮小， 達到解封的目的。本發(fā)明的擴張式防卡封隔器的泄壓孔I和泄壓孔II的優(yōu)選個數(shù)為1-4個。
1、雙封選壓分層壓裂施工工藝
如圖1所示，施工時，先要對施工的施工層位II 4和施工層位I 7進行射孔，再將上封 隔器2、導(dǎo)壓噴砂器3、下封隔器5和單流閥6依次串接在油管1上，下入井內(nèi)如圖1所示的 油層位置；讓兩個封隔器卡住施工層位I 7進行水力壓裂施工。施工結(jié)束后，再上提鉆具，讓兩個封隔器卡住施工層位II 4進行水力壓裂施工，達 到分層施工的要求。2、用一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法代替原管柱中的下封隔器
本發(fā)明的一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法就是為了代替如圖1所示的管柱結(jié)構(gòu)中 的下封隔器5，以解決壓后下封隔器不解封的問題。將一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法連 接在如圖1所示的雙封選壓工藝原理的結(jié)構(gòu)管竄上，代替下封隔器5，下入井內(nèi)進行分層壓 裂施工。3、操作使用方法
1)施工層位I施工結(jié)束后，進行反沖砂，沖出井內(nèi)余砂，上提管竄進行施工層位II的施工。2)當施工層位II施工后，采用控制放壓，反循環(huán)工序后，若施工管柱發(fā)卡，在管柱 的安全拉力范圍內(nèi)上提不動，則說明是下封隔器卡鉆。3)常規(guī)情況下，采用抽汲降液面的方式，縮小上下兩個層位的壓力差，達到解封后 解卡的工藝要求。這種方法時間太長，影響到分層壓裂的連續(xù)性，施工成本增大。4)采用該一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法后，只要利用管柱的重量，下放管柱 一定的距離，使封隔器中心管上的泄壓孔與封隔器外殼上的泄壓孔連通，就可以達到封隔 器解封及解卡的要求。5)在10分鐘內(nèi)不能解封時，可相對延長其解封時間到1小時，因上下兩個油層的 壓力要通過幾個泄壓孔達到平衡時，需要一定的時間。
權(quán)利要求
1.一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法，其特征是它通過在下封隔器(5)上的設(shè)置予 緊彈簧(10)、泄壓孔I (18)和泄壓孔II (19)，當封隔器不收縮時，膠筒(14)卡在套管(8) 內(nèi)壁上，作為封隔器的受力撐點，讓中心管(15)向下與封隔器外殼做相對位移，使泄壓孔I (18)和泄壓孔II (19)連通，解除封隔器內(nèi)部的壓差；所述的預(yù)緊彈簧(10)的一端壓在上接 頭(9)下，另一端頂壓在上壓套(12)的一端，預(yù)緊彈簧(10)的簧套在上過渡套(11)上；所 述的泄壓孔I (18)設(shè)置在下接頭(20)上端的管壁上，泄壓孔I (18)兩側(cè)的下接頭(20)上 有密封圈II (24)，所述的泄壓孔II (19)設(shè)置在下膠筒座(16)下端管壁上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法設(shè)計的擴張式防卡封隔 器，其特征是它的上接頭(9 )下端內(nèi)螺紋與上過渡套(11)上端連接，上過渡套(11)上有密 封圈I (21)，上過渡套(11)的下端內(nèi)壁與中心管(15)上端絲扣連接，中心管(15)下端與下 接頭(20)上端內(nèi)壁絲扣連接，中心管(15)外部套裝膠筒(14)，膠筒(14)兩端分別通過膠 筒上接頭(22)和膠筒下接頭(23)與上膠筒座(13)和下膠筒座(16) —端的內(nèi)壁絲扣連接， 上膠筒座(13)的另一端與上過渡套(11)外壁絲扣連接，在上膠筒座(13)頂部絲扣連接有 上壓套(12);下膠筒座(16)的另一端與下接頭(20)上端外壁絲扣連接，進液孔及濾網(wǎng)(17) 設(shè)置在下膠筒座(16)對應(yīng)的中心管(15)上；預(yù)緊彈簧(10)的一端壓在上接頭(9)下，另一 端頂壓在上壓套(12)的一端，預(yù)緊彈簧(10)的簧套在上過渡套11上；泄壓孔I (18)設(shè) 置在下接頭(20)上端的管壁上，泄壓孔I (18)兩側(cè)的下接頭(20)上有密封圈II (M)，泄壓 孔II (19)設(shè)置在下膠筒座(16)下端管壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法，其特征是所述的泄壓 孔I (18)的孔徑為16 mm，所述的泄壓孔II (19)的孔徑為12mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法，其特征是所述的泄壓 孔I (18)和泄壓孔II (19)分別為1-4個，沿中心管(15)軸向方向勻布。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法，其特征是所述的泄壓孔 I (18)和泄壓孔II (19)分別為2個。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油天然氣領(lǐng)域，特別涉及一種替代原來施工管柱上所連接的下封隔器的一種擴張式防卡封隔器的設(shè)計方法，其特征是它通過在下封隔器上的設(shè)置予緊彈簧、泄壓孔Ⅰ和泄壓孔Ⅱ，當封隔器不收縮時，膠筒卡在套管內(nèi)壁上，作為封隔器的受力撐點，讓中心管向下與封隔器外殼做相對位移，使泄壓孔Ⅰ和泄壓孔Ⅱ連通，解除封隔器內(nèi)部的壓差；所述的預(yù)緊彈簧的一端壓在上接頭下，另一端頂壓在上壓套的一端，預(yù)緊彈簧的簧套在上過渡套上；所述的泄壓孔Ⅰ設(shè)置在下接頭上端的管壁上，泄壓孔Ⅰ兩側(cè)的下接頭上有密封圈Ⅱ。它解決了分層壓裂施工時，下封隔器不解封，形成的卡鉆事故。
文檔編號E21B33/12GK102140900SQ20111012753
公開日2011年8月3日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者劉培潤, 周豐, 周建柱, 孫虎, 費節(jié)高, 趙小充, 鄧繼學(xué), 陳志 , 高紅平, 魏建榮 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司長慶井下技術(shù)作業(yè)公司, 咸陽長慶鑫源工程技術(shù)有限公司