用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器及封隔方法与流程

本发明属于石油天然气井下工具，具体涉及一种用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，本发明还涉及上述双胶筒压力分配封隔器的封隔方法。

背景技术：

1、封隔器是石油天然气井下工具中一个必不可少的产品，通过封隔器隔开环空压井液与地层流体，实现井下油气流流动、测压及取样。

2、现有的封隔器，不论是液压坐封方式还是机械坐封方式，都只有单一的胶筒密封单元，而高温高压差下胶筒密封的可靠性较低，特别是大排量高压压裂阶段，由于一组胶筒受力过大，超过胶筒的承载极限，使得胶筒内部组织崩溃，导致胶筒损坏，封隔器快速失封，压裂作业失败。给油田造成较大的经济损失和井场安全风险。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，解决了现有技术中单一胶筒密封单元在高温高压井中作业时由于压力过高导致胶筒损坏，使得压裂作业失败的问题。

2、本发明的另一目的是提供一种双胶筒压力分配封隔器的封隔方法。

3、本发明所采用的第一种技术方案是，用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，包括用于防止封隔器上窜的水力锚机构，水力锚机构下端连接有用于将作用在胶筒上的高压差转换为低压差的压力分配机构，压力分配机构下端依次连接有上胶筒密封机构和下胶筒密封机构，上胶筒密封机构下端连接有凸耳心轴，凸耳心轴上开有供油管压力通过的通孔；

4、凸耳心轴上设置有防止封隔器下移的机械卡瓦机构和实现封隔器坐封的摩擦块机构。

5、本发明第一种技术方案的特征还在于，

6、水力锚机构包括水力锚本体和容积管，水力锚本体上连接有水力锚卡瓦组件，容积管位于水力锚本体内侧且贯穿压力分配机构、上胶筒密封机构和下胶筒密封机构与凸耳心轴连接；

7、容积管外壁与压力分配机构、上胶筒密封机构和下胶筒密封机构形成环空间隙。

8、压力分配机构包括压力分配外筒，压力分配外筒与水力锚本体的下端螺纹连接，压力分配外筒内侧设置有压力分配心轴，容积管穿过压力分配心轴内侧，压力分配心轴与压力分配外筒之间活动连接，且压力分配心轴的中部与压力分配外筒之间形成双胶筒圈闭压力作用腔，压力分配外筒下端与上胶筒密封机构连接，上胶筒密封机构上开有注油口；

9、压力分配外筒和上胶筒密封机构内开有压力分配传压通道，液压油通过注油口进入压力分配传压通道流至双胶筒圈闭压力作用腔。

10、压力分配心轴的两端分别与水力锚本体形成油管压力上作用腔和与压力分配外筒形成油管压力下作用腔，油管压力上作用腔和油管压力下作用腔连通，且油管压力上作用腔和油管压力下作用腔的体积小于双胶筒圈闭压力作用腔的体积。

11、上胶筒密封机构包括上胶筒心轴，容积管穿过上胶筒心轴内侧，上胶筒心轴与压力分配外筒下端连接，且注油口位于上胶筒心轴侧壁，压力分配传压通道位于上胶筒心轴内部，上胶筒心轴外侧套接有用于封隔环空压力的上胶筒密封单元，上胶筒密封单元的上端抵接有顶鞋，顶鞋与压力分配外筒螺纹连接；

12、上胶筒心轴的下端与下胶筒密封机构连接，且上胶筒心轴的下端通过连接短节与凸耳心轴连接。

13、下胶筒密封机构包括与上胶筒心轴连接的下胶筒心轴，下胶筒心轴的一端与顶鞋抵接，且下胶筒心轴相对注油口位置开有供液压油通过的环槽；

14、下胶筒心轴上套接有用于封隔油管压力的下胶筒密封单元，下胶筒密封单元的上端与下胶筒心轴抵接，另一端抵接有底鞋，底鞋远离下胶筒密封单元一端连接有开口连接套，开口连接套位于连接短节外侧，且开口连接套另一端连接有连接外筒，连接外筒与机械卡瓦机构连接。

15、上胶筒心轴和下胶筒心轴之间通过剪切销钉固定连接。

16、机械卡瓦机构包括套接于凸耳心轴上端的卡瓦滑套，卡瓦滑套与连接外筒连接，卡瓦滑套上固接有卡瓦固定销，卡瓦滑套的t形槽内插接有机械卡瓦，卡瓦固定销与机械卡瓦挂接，防止机械卡瓦脱落。

17、摩擦块机构包括套接于凸耳心轴下端的摩擦块外筒，摩擦块外筒通过开口环箍与机械卡瓦机构连接，摩擦块外筒上设置有摩擦块，摩擦块外筒与摩擦块之间通过压块连接固定，摩擦块与摩擦块外筒之间形成空腔，空腔内设置有摩擦块弹簧。

18、本发明所采用的第二种技术方案是，双胶筒压力分配封隔器的封隔方法，具体包括以下步骤：

19、步骤1，依次连接组装形成双胶筒压力分配封隔器，通过管柱将双胶筒压力分配封隔器下放到坐封位置；

20、步骤2，上提管柱并进行旋转，然后下压管柱使机械卡瓦撑开，双胶筒压力分配封隔器坐挂于套管内壁；

21、步骤3，继续下压管柱，下胶筒密封单元受挤压力膨胀坐封；

22、步骤4，继续下压管柱，剪切销钉受下压力剪断，上胶筒密封单元(受挤压力膨胀坐封，完成对环空压力和油管压力的封隔。

23、本发明的有益效果是：

24、本发明用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器通过压力分配心轴分别承担油管压力和上下胶筒之间的圈闭压力，当油管压力大于环空压力时，由于双胶筒圈闭压力作用腔的的体积大于油管压力上作用腔和油管压力下作用腔的体积，所以油管压力使压力分配心轴产生向上的预动力，在压力分配心轴的作用下，位于双胶筒圈闭压力作用腔内的液压油通过压力分配传压通道进入上下胶筒之间的圈闭空间内，上下胶筒之间的圈闭空间内的压力升高与上胶筒密封单元和下胶筒密封单元两端的所受压力相互抵消，从而实现胶筒承受的高压差到低压差的转换，避免上胶筒密封单元和下胶筒密封单元内部组织崩溃，导致胶筒损坏，提高了上胶筒密封单元和下胶筒密封单元密封可靠性。

1.用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，其特征在于，包括用于防止封隔器上窜的水力锚机构(31)，所述水力锚机构(31)下端连接有用于将作用在胶筒上的高压差转换为低压差的压力分配机构(32)，所述压力分配机构(32)下端依次连接有上胶筒密封机构(33)和下胶筒密封机构(34)，所述上胶筒密封机构(33)下端连接有凸耳心轴(24)，所述凸耳心轴(24)上开有供油管压力通过的通孔；

2.根据权利要求1所述的用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，其特征在于，所述水力锚机构(31)包括水力锚本体(1)和容积管(2)，所述水力锚本体(1)上连接有水力锚卡瓦组件(3)，所述容积管(2)位于水力锚本体(1)内侧且贯穿压力分配机构(32)、上胶筒密封机构(33)和下胶筒密封机构(34)与凸耳心轴(24)连接；

3.根据权利要求2所述的用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，其特征在于，所述压力分配机构(32)包括压力分配外筒(4)，压力分配外筒(4)与水力锚本体(1)的下端螺纹连接，所述压力分配外筒(4)内侧设置有压力分配心轴(5)，容积管(2)穿过压力分配心轴(5)内侧，压力分配心轴(5)与压力分配外筒(4)之间活动连接，且所述压力分配心轴(5)的中部与压力分配外筒(4)之间形成双胶筒圈闭压力作用腔(29)，所述压力分配外筒(4)下端与上胶筒密封机构(33)连接，所述上胶筒密封机构(33)上开有注油口(27)；

4.根据权利要求3所述的用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，其特征在于，所述压力分配心轴(5)的两端分别与水力锚本体(1)形成油管压力上作用腔(28)和与压力分配外筒(4)形成油管压力下作用腔(30)，所述油管压力上作用腔(28)和油管压力下作用腔(30)连通，且油管压力上作用腔(28)和油管压力下作用腔(30)的体积小于双胶筒圈闭压力作用腔(29)的体积。

5.根据权利要求3所述的用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，其特征在于，所述上胶筒密封机构(33)包括上胶筒心轴(6)，容积管(2)穿过上胶筒心轴(6)内侧，所述上胶筒心轴(6)与压力分配外筒(4)下端连接，且注油口(27)位于上胶筒心轴(6)侧壁，压力分配传压通道(25)位于上胶筒心轴(6)内部，所述上胶筒心轴(6)外侧套接有用于封隔环空压力的上胶筒密封单元(8)，所述上胶筒密封单元(8)的上端抵接有顶鞋(7)，所述顶鞋(7)与压力分配外筒(4)螺纹连接；

6.根据权利要求5所述的用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，其特征在于，所述下胶筒密封机构(34)包括与上胶筒心轴(6)连接的下胶筒心轴(9)，所述下胶筒心轴(9)的一端与顶鞋(7)抵接，且下胶筒心轴(9)相对注油口(27)位置开有供液压油(26)通过的环槽；

7.根据权利要求6所述的用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，其特征在于，所述上胶筒心轴(6)和下胶筒心轴(9)之间通过剪切销钉(10)固定连接。

8.根据权利要求6所述的用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，其特征在于，所述机械卡瓦机构(35)包括套接于凸耳心轴(24)上端的卡瓦滑套(16)，所述卡瓦滑套(16)与连接外筒(15)连接，所述卡瓦滑套(16)上固接有卡瓦固定销(17)，所述卡瓦滑套(16)的t形槽内插接有机械卡瓦(18)，卡瓦固定销(17)与机械卡瓦(18)挂接，防止机械卡瓦(18)脱落。

9.根据权利要求8所述的用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，其特征在于，所述摩擦块机构(36)包括套接于凸耳心轴(24)下端的摩擦块外筒(22)，所述摩擦块外筒(22)通过开口环箍(19)与机械卡瓦机构(35)连接，所述摩擦块外筒(22)上设置有摩擦块(20)，摩擦块外筒(22)与摩擦块(20)之间通过压块(23)连接固定，所述摩擦块(20)与摩擦块外筒(22)之间形成空腔，空腔内设置有摩擦块弹簧(21)。

10.双胶筒压力分配封隔器的封隔方法，其特征在于，采用如权利要求9所述的用于高温高压井的双胶筒压力分配封隔器，具体包括以下步骤：