[发明专利]多级分层压裂用可降解封隔器及压裂管柱

说明书

本发明公开了一种多级分层压裂用可降解封隔器及压裂管柱，封隔器包括自下而上依次套装在中心管外侧的卡瓦机构、步进机构、胶筒机构和活塞机构；卡瓦机构利用上锥体和下锥体的相对运动实现卡瓦坐封；位于胶筒机构上方的活塞机构利用开设在中心管上的液压孔与其环空空间相连通，驱动胶筒组坐封，并利用步进机构对活塞机构位置锁定，保持胶筒机构维持在坐封状态；此外利用各部件采用可降解材料和非可降解材料相配合，以实现降解解封；该多级分层压裂用可降解封隔器及其施工管柱具有大通径、耐高温、承高压、易返排、可降解的特点，并通过与滑套联用形成适用于深井、水平井压裂施工的压裂管柱，有效解决现有封隔器遇卡及砂埋后难于起出井筒的问题。

技术领域

本发明涉及油气田井下作业技术领域，特别涉及一种多级分层压裂用可降解封隔器及压裂管柱。

背景技术

在油气的开发过程中，特别是遇到开发与多分支水平井、大型水力压裂和高密度分布的丛式井等工程技术时，会遇到很大的环境压力。面对此类问题的核心技术就是水力压裂改造。目前大规模的水利压裂占有极为重要的地位，但是由于部分井下工具可靠性差，容易在以下情况造成井下事故：多层段分层压裂时，通常要借助于多级封隔器、球座、滑套实现层段的封隔、分层，加砂压裂后，往往出现砂卡管柱；在双封选择性压裂时，底部封隔器往往被卡；在复合射孔或高能气体压裂时，通常需要封隔器保压，封隔器受冲击后，往往被卡；在水平井水平段下入封隔器工具进行找堵水、挤注作业等，封隔器往往被卡。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够满足深井、水平井压裂施工，实现封隔器耐高温、承高压、易返排的需要的多级分层压裂用可降解封隔器。

本发明是提供一种采用该多级分层压裂用可降解封隔器组装而成的水平井多级分层压裂管柱。

为此，本发明技术方案如下：

一种多级分层压裂用可降解封隔器，包括自下而上依次套装在中心管外侧的卡瓦机构、步进机构、胶筒机构和活塞机构；其中，

所述卡瓦机构包括卡瓦套、上锥体、卡瓦、弹簧圈和下锥体；所述下锥体套装在所述中心管外侧，其上侧内壁向内凹陷并形成有第一环形台阶，其外壁中部设有第一环形凸台且其上部外壁加工为外径自上而下逐渐增大的锥面；所述上锥体套装在所述中心管外侧，其上部内壁和下部外壁均向内凹陷并形成有第二环形台阶和第三环形台阶且所述第三环形台阶加工为外径自上而下逐渐减小的锥面，所述上锥体底端插装在所述下锥体内侧，使所述上锥体、所述下锥体和所述中心管之间围成有第一环空空间；所述卡瓦套装在所述上锥体的外侧，其两端内壁分别加工有与所述上锥体和所述下锥体锥面相互配合的锥面，使所述卡瓦容置于由所述上锥体和所述下锥体形成的环形凹槽内；所述弹簧圈环绕并固定在所述卡瓦的外侧；所述卡瓦套套装在所述上锥体上部外侧并通过多个卡瓦销钉固定在所述卡瓦套上，所述卡瓦套底端压配在所述卡瓦的顶端端面上；

所述步进机构包括步进体、连接套和步进环；所述步进体套装在所述中心管外侧，其顶端内壁上向内凹陷形成有第四环形台阶、底端插装在所述上锥体内侧使所述步进体、所述上锥体和所述中心管之间围成有第二环空空间；所述连接套套装在所述步进体外侧，其上部外壁和下部内壁均向内凹陷并形成有第五环形台阶和第六环形台阶，使所述卡瓦套顶端抵在所述第六环形台阶的下端面上；所述步进环套装在所述步进体外侧且位于所述连接套的第五环形台阶的上端面上；在所述步进体的外壁上和所述步进环的内壁上分别加工有相互配合的单向倒齿，使所述步进体仅能相对于所述步进环下行运动；

所述胶筒机构包括胶筒中心管、胶筒组和胶筒套；其中，所述胶筒中心管套装在所述中心管外侧并通过多个活塞销钉固定在所述中心管上；所述胶筒中心管底部插装在所述步进体内侧且底端压配在所述第四环形台阶的上端面上；所述胶筒套套装在所述步进体外侧且其底端插装在所述连接套内侧，使所述胶筒套、所述步进体和所述连接套之间围成有内置有所述步进环的第三环形空间；