扩张式封隔器及其坐封方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种扩张式封隔器及其坐封方法。
【背景技术】
[0002]在石油开采过程中，采用水力压裂技术改造油气储层指的是:在待改造油气储层上制造人工裂缝，将液体连续注入人工裂缝，通过水力产生压力使得该人工裂缝变得更大，再通过液体携带高强度的固体颗粒，并将该固体颗粒填充至人工裂缝，施工结束后，将液体反排，固体颗粒留在裂缝中，改造后的油气储层上形成预设面积的人工裂缝，产生高流通能力的油气通道，并扩大了油气储层的渗流面积。
[0003]水力压裂技术中，需要通过封隔器的坐封来将水力转化为对人工裂缝的压力，现有的封隔器主要有压缩式封隔器和扩张式封隔器两种，其中，扩张式封隔器主要包括:依次套接在中心管外部的上接头、扩张式胶筒和下接头，在该中心管与扩张式胶筒的套接面上设置有进液孔。采用水力压裂技术改造油气储层时，将扩张式封隔器的上接头与压裂管柱下端连接，下接头与节流喷砂器连接，放置在套管内部，该套管固结在井内，将压裂管柱延伸至地下距离需改造的油气储层以上10-20m(米)处，用压裂泵车向压裂管柱内泵入液体，液体通过扩张式封隔器的上接头进入，再从扩张式封隔器的下接头流入节流喷砂器，但是由于压裂管柱的内径远远大于节流喷砂器的入口直径，从而在扩张式封隔器的上下形成压差，使得液体通过进液孔对扩张式胶筒施力，当压差达到1.2 — 1.5MPa (兆帕)时，扩张式胶筒产生径向形变，当扩张式胶筒的外径与该套管内径相等时，扩张式封隔器的坐封过程完成。
[0004]但是，由于油气层的深度越来越深，扩张式封隔器的上下形成的压差也越来越大，由于现有的封隔器承受压差的能力有限，扩张式胶筒可能过度形变，或者产生蠕动，因此，在水力压裂的过程中容易出现封隔器失封现象，造成经济损失。
【发明内容】
[0005]为了解决在水力压裂的过程中容易出现封隔器失封现象，造成经济损失的问题，本发明实施例提供了一种扩张式封隔器及其坐封方法。所述技术方案如下:
[0006]一方面，提供了一种扩张式封隔器，包括:
[0007]上接头、上平衡液缸、扩张式胶筒、下平衡液缸、中心管和下接头；
[0008]所述上接头、所述上平衡液缸、所述扩张式胶筒、所述下平衡液缸和所述下接头，由上至下依次套接在所述中心管外部，其中，所述上接头、所述扩张式胶筒和所述下接头分别与所述中心管固定连接，所述上接头与所述上平衡液缸固定连接，所述下接头与所述下平衡液缸固定连接，所述上平衡液缸和所述下平衡液缸分别与所述中心管活动连接；
[0009]所述上平衡液缸包括上缸套和上胶筒组，所述上缸套与所述上接头固定连接，所述上缸套和所述上胶筒组由上至下依次套接在所述中心管外部；
[0010]所述下平衡液缸包括下胶筒组和下缸套，所述下缸套与所述下接头固定连接，所述下胶筒组和所述下缸套由上至下依次套接在所述中心管外部；
[0011]在所述中心管与所述上平衡液缸、所述扩张式胶筒和所述下平衡液缸的套接面上分别设置有进液孔，所述进液孔贯穿所述中心管的管壁。
[0012]可选的，所述上接头包括小外径段和大外径段，所述大外径段的外径大于所述小外径段的外径；
[0013]所述下接头包括小外径段和大外径段，所述大外径段的外径大于所述小外径段的外径；
[0014]所述上缸套包括小内径段和大内径段，所述大内径段的内径大于所述小内径段的内径；
[0015]所述下缸套包括小内径段和大内径段，所述大内径段的内径大于所述小内径段的内径；
[0016]其中，所述上接头的小外径段与所述上缸套的大内径段套接，所述下缸套的大内径段与所述下接头的小外径段套接。
[0017]可选的，所述上接头与所述上缸套通过第一剪钉固定连接，所述第一剪钉的轴线垂直所述上接头的小外径段与所述上缸套的大内径段的套接面；
[0018]所述下缸套与所述下接头通过第二剪钉固定连接，所述第二剪钉的轴线垂直所述下缸套的大内径段与所述下接头的小外径段的套接面。
[0019]可选的，所述上接头的小外径段的外表面上与所述上缸套的套接处，设置有第一密封槽，所述第一密封槽中设置有第一密封圈；
[0020]所述上缸套的小内径段的内表面上与所述中心管的套接处，设置有第二密封槽，所述第二密封槽中设置有第二密封圈；
[0021]所述下接头的小外径段的外表面上与所述下缸套的套接处，设置有第三密封槽，所述第三密封槽中设置有第三密封圈；
[0022]所述下缸套的小内径段的内表面上与所述中心管的套接处，设置有第四密封槽，所述第四密封槽中设置有第四密封圈。
[0023]可选的，所述中心管的外表面上设置有外螺纹；
[0024]所述上接头的下端设置有内螺纹，所述上接头与所述中心管采用螺纹连接方式固定连接；
[0025]所述扩张式胶筒设置有内螺纹，所述扩张式胶筒的下端与所述中心管通过螺纹连接方式固定连接；
[0026]所述下接头的上端设置有内螺纹，所述下接头与所述中心管采用螺纹连接方式固定连接。
[0027]可选的，所述扩张式封隔器，还包括:
[0028]挡圈，所述挡圈位于所述中心管的台阶面与所述下胶筒组之间，套接在所述中心管外部，用于阻挡所述下胶筒组与所述台阶面的接触，所述台阶面为所述中心管与所述扩张式胶筒螺纹连接处的外螺纹所形成的平行于所述中心管径向的面。
[0029]可选的，所述上接头、所述中心管和所述下接头的内腔相互连通，且内径相等。
[0030]另一方面，提供一种扩张式封隔器的坐封方法，用于扩张式封隔器，所述扩张式封隔器包括:上接头、上平衡液缸、扩张式胶筒、下平衡液缸、中心管和下接头，所述上平衡液缸包括上缸套和上胶筒组，所述上缸套与所述上接头通过第一剪钉固定连接，所述上缸套和所述上胶筒组由上至下依次套接在所述中心管外部；所述下平衡液缸包括下胶筒组和下缸套，所述下缸套与所述下接头通过第二剪钉固定连接，所述下胶筒组和所述下缸套由上至下依次套接在所述中心管外部；
[0031]所述方法包括:
[0032]将液体从上接头导入，从下接头导出至节流喷砂器，使所述扩张式封隔器的上下形成压差；
[0033]将液体从中心管的内腔分别导入上平衡液缸、扩张式胶筒和下平衡液缸与所述中心管形成的空腔，使所述上平衡液缸、所述扩张式胶筒和所述下平衡液缸在所述压差作用下产生形变；
[0034]在压差大于第一预设阈值后，所述扩张式胶筒坐封；
[0035]在压差大于第二预设阈值后，所述第一剪钉剪断，使所述上缸套与所述上接头的固定连接断开，所述上缸套向下移动，压缩所述上胶筒组，使所述上胶筒组坐封；
[0036]在压差大于所述第二预设阈值后，所述第二剪钉剪断，使所述下缸套与所述下接头的固定连接断开，所述下缸套向上移动，压缩所述下胶筒组，使所述下胶筒组坐封；
[0037]其中，所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值。
[0038]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0039]由于本发明实施例提供的扩张式封隔器及其坐封方法，在扩张式封隔器中设置了上平衡液缸和下平衡液缸，用于平衡扩张式封隔器的上下压差产生的力，上、下平衡液缸的胶筒组坐封后，具有密封中心管和套管形成的环形空间以及保护扩张式胶筒的双重作用，相较于现有技术，提高了封隔器承受压差的能力，从而减少了扩张式胶筒过度形变和产生蠕动的可能性，因此，能够减少水力压裂的过程中单纯依靠扩张式胶筒引起的封隔器失封现象，避免经济损失。
【附图说明】
[0040]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其