[发明专利]一种柔性自密封防肩突压缩式封隔器

说明书

技术领域

本发明涉及一种油田注水、堵水、压裂作业中，用于分隔地层的封隔器。

背景技术

常用压缩式封隔器的零部件主要包括中心管、胶筒组（包括一只中胶筒、两只边胶筒）、三级活塞套等，封隔器通过螺纹连接到井下管柱上，下至预定井深后，由地面泵组将液体泵入管柱内，流体经中心管上的孔道进入活塞套内使其上行，胶筒受到轴向压缩后发生径向扩张变形，将中心管和套管内壁之间的环形间隙封堵。流体压力愈大，胶筒与套管和中心管之间产生接触压力愈大，当接触压力高于流体压力时，封隔器实现座封，流体进入封隔器所分隔的地层空间，为油井分层采油、堵水、注水注气等工艺提供保障。

随着油田开采进入中后期，深井压裂与大规模缝网压裂势在必行，超深井、大排量的需求导致压裂作业压力的升高，常规封隔器座封压力等级低，从而易发生座封失效。现有的胶筒刚度较大，若要提高常规压缩式封隔器的座封能力，唯有增大压缩胶筒的轴向动力，即增加活塞缸套的级数，这样才能提供足够大的径向接触压力，从而完成封隔地层的任务。现有的封隔器为三级活塞缸，再增加活塞缸级数会导致封隔器整体长度大幅度增加，从而带来下井时通过能力差以及压力波动而发生封隔器蠕动的问题。

封隔器钢体与套管间有一定间隙，当轴向压力过大时，则会产生胶筒“肩突”现象，从而引起胶筒强度超过其抗撕裂强度损坏而失效。目前针对这一现象进行的防突结构改进就是在胶筒的端部安放某种阻挡环、支撑件、限制装置和保护件等，用以阻止和限制封隔器座封时胶筒朝油套环形空间“突出”或“流动”，从而提高和保持接触应力，以获得良好的密封性。目前在现场实际投入使用的“防突”结构较少，主要有铜碗固化型和钢网或钢带固化型两种。但是随着压力增加，胶筒的护肩发生了翻转，受损严重，导致胶筒与护肩之间剥落，刺伤胶筒。这也反应了现在应用的护肩在低压力情况下能起到一定的保护作用，但是随着压力的增加，普通的防突装置已经不能满足井下作业需要，所以，耐高压的防突装置的研究势在必行。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供一种柔性自密封防肩突压缩式封隔器，该封隔器设置的耐高压防肩突结构可有效保护承压胶筒，同时避免因井底压力波动而发生封隔器窜动现象的发生，保障封隔器有效座封；另外，本发明封隔器还增加了提高其密封性能的结构设计，从而提高封隔器的耐压能力，满足深井压裂与大规模缝网压裂的需求。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种柔性自密封防肩突压缩式封隔器，包括上接头、上挡环、传动缸体、中心管、弹簧、防护罩、承压胶筒、中胶筒、施压胶筒、活塞套、下挡环及下接头，上接头的内螺纹与中心管的外螺纹连接，中心管上分别设置上液孔及下液孔，上液孔及下液孔处的中心管外分别设置过滤套，中心管的下端螺纹连接下接头，上接头的外螺纹与上挡环的内螺纹连接，上挡环的下方螺纹连接传动缸体，其特征在于：所述传动缸体的下端沿周向均设若干卡爪，传动缸体下方的中心管上设有凸台，传动缸体与中心管凸台之间设有弹簧，凸台下方中心管上依次套有承压胶筒、中胶筒及施压胶筒，相邻两胶筒之间设置隔环，中心管凸台外设置台肩，台肩与承压胶筒之间放置有防护罩，施压胶筒下方的中心管外套有活塞套，活塞套与下接头之间还螺纹连接下挡环。

优选所述中胶筒内设置沿其基体周向的环形空腔，环形空腔内充入液体。

优选所述施压胶筒的下端口内为锥面，下端面上设置密封唇；且封隔器还包括压缩塞，所述压缩塞的基体上部为锥状，下部为圆柱状，压缩塞的锥状部插入到施压胶筒的下端口内，压缩塞的基体表面设置若干条环形流道及纵向流道。

本发明的有益效果：

1、具有可靠的防肩突设计

本发明的防肩突结构主要由传动缸体、弹簧及防护罩三个零件构成，传动缸体上的卡爪沿着弹簧挡圈外表面向下爬，当卡爪完全打开时，正好顶在防护罩上，其卡爪外表面与井壁完全接触，保证其不能继续扩张，当泄压时，弹簧便支撑起卡爪回收，封隔器解封。此设计一是有效的保护了承压胶筒，避免发生胶筒肩突现象，二是将封隔器卡紧在套管壁上，避免因井底压力波动而发生封隔器窜动，保障封隔器有效座封；

2、具有自密封性能

本发明封隔器上的施压胶筒采用了密封唇设计，随着流体压力的提高，三个胶筒的基体与套管壁的接触压力会增加，在流体作用下，施压胶筒的密封唇与套管壁的接触压力也随之提高，具有自密封性；

3、具有压力转换功能，提高座封性能