本發(fā)明涉及石油鉆采機(jī)械設(shè)備，特別是一種靜水壓力坐封型壓裂封隔器。

背景技術(shù)：

改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)得到快速增長(zhǎng)，“科技創(chuàng)新，自主創(chuàng)新”已成為目前國(guó)內(nèi)工業(yè)發(fā)展的主流，我國(guó)工業(yè)正逐步向集約型、節(jié)能減排、低碳的方向發(fā)展。石油是我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的“血液”及經(jīng)濟(jì)命脈，是一種重要的戰(zhàn)略資源，影響國(guó)家能源的穩(wěn)定與安全。石油開(kāi)采中，油井經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期生產(chǎn)，儲(chǔ)層流體的有機(jī)質(zhì)沉淀和出砂，必然造成井底附近的儲(chǔ)層孔隙的堵塞，造成孔隙度和滲透度下降，影響石油井的產(chǎn)量。因此在石油井開(kāi)采后期，常采用壓裂酸化進(jìn)行處理，以改變低產(chǎn)狀態(tài)。壓裂酸化施工管柱中需用封隔器來(lái)對(duì)相關(guān)地層進(jìn)行上下封隔，來(lái)壓裂酸化相應(yīng)油層。目前，采用壓裂封隔器根據(jù)坐封方式可大致分為擴(kuò)展式和機(jī)械式這兩種。擴(kuò)張式封隔器主要通過(guò)管柱內(nèi)外壓差實(shí)現(xiàn)封隔器的坐封，缺點(diǎn)在于為維持管柱中封隔器坐封狀態(tài)需要地面設(shè)施加壓維持，管柱下放時(shí)，容易因井內(nèi)壓力波動(dòng)造成提前坐封，且為提高內(nèi)管柱壓力采用節(jié)流噴砂器配套使用降低了管柱的工作效率。機(jī)械式的封隔器，擁有坐封穩(wěn)定，卡瓦結(jié)構(gòu)固定于井壁不會(huì)滑動(dòng)，但解壓比較麻煩，坐封后井內(nèi)砂粒的沉積容易解封失敗，對(duì)操作要求比較高，容率錯(cuò)低。本司之前申請(qǐng)兩項(xiàng)專，專利號(hào)為：201420129567.4，名稱：一種新型壓裂封隔器，該封隔器沒(méi)有防坐封裝置，容易提前坐封；申請(qǐng)?zhí)枮椋?0151029178.2，非節(jié)流坐封y344型壓裂封隔器，它的坐封通過(guò)地面設(shè)備向施工管柱內(nèi)提供壓力并維持，需要操作人員根據(jù)使用底層深度對(duì)彈簧進(jìn)行微調(diào)對(duì)操作人員要求較高。為了解決上述問(wèn)題，科研單位的科技人員不斷地研究與探索，研發(fā)新式壓裂封隔器，雖然在技術(shù)上取得了一定的進(jìn)展，但在實(shí)際運(yùn)用中仍然存在著尚未克服的技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服以上不足，提供了一種靜水壓力坐封型壓裂封隔器。該封隔器內(nèi)部有密封空氣腔和連通中心管的液壓腔，通過(guò)地面設(shè)備增壓，增大它們之間的壓差剪斷動(dòng)力滑套上的銷釘，實(shí)現(xiàn)坐封并自行維持此狀態(tài)，不再需要地面設(shè)備提供壓力支持；動(dòng)力滑套上的銷釘避免封隔器下方過(guò)程中提前解封。通過(guò)投球方式打斷球座滑套上的銷釘，消去兩腔之間的壓差，操作簡(jiǎn)便。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：含有上接頭、膠筒、隔環(huán)、銷釘、球座滑套、空氣腔、滑塊中心管、動(dòng)力滑套、液壓腔、密封圈、下接頭，上接頭外壁設(shè)有三組膠筒和隔環(huán)，下接滑塊中心管，滑塊中心管外壁設(shè)有一圈凸起，滑塊中心管內(nèi)設(shè)有球座滑套，球 座滑套與滑塊中心管通過(guò)銷釘固定連接，銷釘?shù)纳舷聝蓚?cè)球座滑套凹槽內(nèi)分別設(shè)有兩組密封圈，滑塊中心管外設(shè)有動(dòng)力滑套，動(dòng)力滑套上端與隔環(huán)相觸，下端置于下接頭的凸臺(tái)上，動(dòng)力滑套與滑塊中心管通過(guò)銷釘固定連接，滑塊中心管下設(shè)有下接頭，下接頭上設(shè)有滲水割縫，液壓腔由下接頭、滑塊中心管和動(dòng)力滑套圍成，以滲水割縫與中心管相連通，空氣腔由滑塊中心管、動(dòng)力滑套和銷釘圍成密閉空腔，且空氣腔的外徑與液壓腔的外徑保持相等，空氣腔的內(nèi)徑與液壓腔的內(nèi)徑也保持相等，組成一種靜水壓力坐封型壓裂封隔器。

上述滑塊中心管內(nèi)壁有設(shè)有一圈凸起的凸臺(tái)，凸臺(tái)凸出長(zhǎng)度大于等于球座滑套壁厚。

本發(fā)明采用的技術(shù)原理是：采用機(jī)械及氣動(dòng)液壓原理設(shè)計(jì)而成，以空氣和水這兩種介質(zhì)的物理性質(zhì)的不同，即水的萬(wàn)向?qū)盒阅芎偷蛪嚎s比，空氣的高壓縮比物理特性。液體通過(guò)下接頭上的割縫注入液壓腔，當(dāng)中心管中液體增壓時(shí)，液壓腔與空氣腔之間產(chǎn)生壓差值超過(guò)動(dòng)力滑套上銷釘?shù)淖畲蟪惺苌舷迺r(shí)剪斷銷釘，空氣腔受力壓縮，動(dòng)力滑套向空氣腔一側(cè)移動(dòng)，推動(dòng)膠筒，膠筒受到軸向力擠壓徑向膨脹，封閉油管和套管之間的環(huán)形空間，起到封隔作用；地面設(shè)施停泵，不再加壓，動(dòng)力滑套失去地面施加的動(dòng)力，但仍然受到與井深相對(duì)應(yīng)的靜水壓力的影響，保持坐封的狀態(tài)，而起到坐封作用。當(dāng)完成施工后，工具仍處于坐封狀態(tài)，但中內(nèi)央通道維持了套管間的上下連通。工具可長(zhǎng)期放在井下，自行坐封，長(zhǎng)期分隔油管和套管之間的空間。當(dāng)需要取出時(shí)，投入對(duì)應(yīng)尺寸的鋼球，進(jìn)行憋壓，剪斷球座滑套與滑塊中心管之間的銷釘，使空氣腔和滑塊中心管內(nèi)的空間相通，消去空氣腔和液壓腔之間的壓差，動(dòng)力滑塊失去驅(qū)動(dòng)膠筒的作用力，膠筒自動(dòng)回彈，實(shí)現(xiàn)封隔器的解封?；瑝K中心管內(nèi)設(shè)有一圈凸起的凸臺(tái)，以阻擋工作時(shí)管內(nèi)含砂液體對(duì)球座滑套的沖擊，避免流速較高時(shí)，沖擊力打斷球座滑套上的銷釘，自行解封。

本發(fā)明的有益效果是：該封隔器使用更加簡(jiǎn)便，在施壓打斷銷釘實(shí)現(xiàn)坐封后，封隔器不需要地面設(shè)備增壓以維持坐封狀態(tài)，通過(guò)空氣腔與液壓腔之間的壓差實(shí)現(xiàn)坐封，即使靜水壓力坐封。該封隔器壓差坐封結(jié)構(gòu)，對(duì)相配套的噴砂器的過(guò)流面積沒(méi)有限制要求，可以實(shí)現(xiàn)噴砂量的等同于管柱內(nèi)通徑的最大化流量，不需噴砂器節(jié)流以提供壓差。因而，該封隔器能為噴砂器大排量噴砂提供了可能，提高噴砂效率。該封隔器解壓方便，類似于投球噴砂器投入相應(yīng)解封球，剪斷銷釘，空氣腔不再密封，膠筒失去擠壓作用力，回彈復(fù)原。

說(shuō)明書(shū)附圖

下面是結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述：

圖1是一種靜水壓力坐封型壓裂封隔器的半剖結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1中：1.上接頭、2.膠筒、3.隔環(huán)、4.銷釘、5.球座滑套、6.空氣腔、7.滑塊中心管、 8.動(dòng)力滑套、9.液壓腔、10.密封圈、11.下接頭，

具體實(shí)施方式

圖1中，上接頭1外壁設(shè)有三組膠筒2和隔環(huán)3，下接滑塊中心管7，滑塊中心管7外壁設(shè)有一圈凸起，滑塊中心管7內(nèi)設(shè)有球座滑套5，球座滑套5與滑塊中心管7通過(guò)銷釘4固定連接，銷釘4的上下兩側(cè)球座滑套凹槽內(nèi)分別設(shè)有兩組密封圈10，滑塊中心管7外設(shè)有動(dòng)力滑套8，動(dòng)力滑套8上端與隔環(huán)3相觸，下端置于下接頭11的凸臺(tái)上，動(dòng)力滑套8與滑塊中心管7通過(guò)銷釘4固定連接，滑塊中心管7下設(shè)有下接頭11，下接頭11上設(shè)有滲水割縫，液壓腔9由下接頭11、滑塊中心管7和動(dòng)力滑套8圍成，以滲水割縫與滑塊中心管7內(nèi)相連通，空氣腔6由滑塊中心管7、動(dòng)力滑套8和銷釘4圍成密閉空腔，空氣腔的外徑與液壓腔的外徑保持相等，空氣腔的內(nèi)徑與液壓腔的內(nèi)徑也保持相等，組成一種靜水壓力坐封型壓裂封隔器。

上述滑塊中心管7內(nèi)壁有設(shè)有一圈凸起的凸臺(tái)，凸臺(tái)凸出長(zhǎng)度大于等于球座滑套壁厚。

該封隔器采用機(jī)械及氣動(dòng)液壓原理設(shè)計(jì)而成，以空氣和水這兩種介質(zhì)的物理性質(zhì)的不同，即水的萬(wàn)向?qū)盒阅芎偷蛪嚎s比，空氣的高壓縮比物理特性。液體通過(guò)下接頭上的割縫注入液壓腔，當(dāng)中心管中液體增壓時(shí)，液壓腔9與空氣腔6之間產(chǎn)生壓差值超過(guò)動(dòng)力滑套上銷釘4的最大承受上限時(shí)剪斷銷釘，空氣腔受力壓縮，動(dòng)力滑套向空氣腔一側(cè)移動(dòng)，推動(dòng)膠筒，膠筒受到軸向力擠壓徑向膨脹，封閉油管和套管之間的環(huán)形空間，起到封隔作用；地面設(shè)施停泵，不再加壓，動(dòng)力滑套8失去地面施加的動(dòng)力，但仍然受到與井深相對(duì)應(yīng)的靜水壓力的影響，保持坐封的狀態(tài)，而起到坐封作用。當(dāng)完成施工后，工具仍處于坐封狀態(tài)，但中內(nèi)央通道維持了套管間的上下連通。工具可長(zhǎng)期放在井下，自行坐封，長(zhǎng)期分隔油管和套管之間的空間。當(dāng)需要取出時(shí)，投入對(duì)應(yīng)尺寸的鋼球，進(jìn)行憋壓，剪斷球座滑套與滑塊中心管之間的銷釘，使空氣腔6和滑塊中心管7內(nèi)的空間相通，消去空氣腔6和液壓腔9之間的壓差，動(dòng)力滑塊失去驅(qū)動(dòng)膠筒的作用力，膠筒自動(dòng)回彈，實(shí)現(xiàn)封隔器的解封?；瑝K中心管7內(nèi)設(shè)有一圈凸起的凸臺(tái)，以阻擋工作時(shí)管內(nèi)含砂液體對(duì)球座滑套的沖擊，避免流速較高時(shí)，沖擊力打斷球座滑套上的銷釘，自行解封。

該封隔器使用更加簡(jiǎn)便，在施壓打斷銷釘實(shí)現(xiàn)坐封后，封隔器不需要地面設(shè)備增壓以維持坐封狀態(tài)，通過(guò)空氣腔與液壓腔之間的壓差實(shí)現(xiàn)坐封，即使靜水壓力坐封。在采用此種壓差坐封方式，對(duì)相配套的噴砂器的過(guò)流面積沒(méi)有限制要求，可以實(shí)現(xiàn)噴砂量的等同于管柱內(nèi)通徑的最大化流量，不需噴砂器節(jié)流以提供壓差，因而，該封隔器能為噴砂器大排量噴砂提供了可能，提高噴砂效率。該封隔器解壓比較方便，類似于投球噴砂器投入相應(yīng)解封球，剪 斷銷釘，空氣腔不在密封，膠筒失去擠壓作用力，回彈復(fù)原。封隔器自身實(shí)現(xiàn)最大通徑的通砂量，因通砂量的增大，降低了工具內(nèi)部的磨擦阻力，減少了管柱中的每個(gè)組件的磨損，延長(zhǎng)工具的使用壽命，提高了使用安全性，提高了工作效率和施工質(zhì)量。最重要的是在使用無(wú)節(jié)流坐封模式下，突破現(xiàn)有每分鐘6立方米排量限制，可實(shí)現(xiàn)多層噴砂達(dá)每分鐘10立方米以上的大排量施工，實(shí)施壓裂施工的效益最大化，并且無(wú)需地面設(shè)備支持情況下，實(shí)現(xiàn)坐封。