一種分層壓裂管柱的製作方法

2023-06-07 20:35:01

專利名稱：一種分層壓裂管柱的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及油田開採領域的油層壓裂管柱，更確切地說它涉及一種分層壓裂管柱，適用於油層改造中的壓裂工程。
技術背景在石油工業，油層改造中的壓裂技術是利用高壓流體將油層先壓開一條裂縫，然後再將攜砂液中攜帶的支撐劑充填於裂縫之中，從而形成一條高滲帶，以提高油井的產能。一般壓裂都是一次只壓開一層，遇到一口油井有兩層需要壓裂時，一般採用分兩次壓裂的辦法。分層壓裂技術就是用一次作業壓裂多層的技術，而其中以兩層為主。目前的分層壓裂井下管柱所使用的封隔器都是不可洗井的，由於壓裂風險高，施工中一旦出現砂堵，分層壓裂就容易出現砂埋管柱的問題，後續的修井費用會大幅度上升。

發明內容
本實用新型的目的是提供一種分層壓裂管柱，克服上述現有技術的不足，發明一種能夠在分層壓裂施工過程中一旦發生砂堵時可通過洗井來解除砂堵的管柱，從而達到提高作業成功率，降低作業費用的目的。
本實用新型是通過下述方案實現的一種分層壓裂管柱，自上而下由油管順序連接了壓裂水力錨、上下兩個封隔器、定壓球座和噴砂節流器，將上、下封隔器置於油層一的上方和下方。兩個封隔器都是可洗井封隔器，將分層壓裂控制裝置安裝在上、下封隔器之間。
由於採用了可洗井封隔器和分層壓裂控制裝置，與現有技術相比，本實用新型具有下述優點1、在施工時一旦遇到砂堵，可通過反洗井來解除砂堵，如果是在油層一遇到砂堵反洗井不通，還可通過解封上方封隔器，經分層壓裂控制裝置上的反循環通道來逐漸解除沉砂，這樣就降低了砂埋管柱的風險，可大大節省作業費用。
2、由於分層壓裂控制裝置中具有伸縮補償結構，因此可以分步解封封隔器，從而降低同時解封兩個封隔器所帶來的解不了封的問題。


圖1是本實用新型中使用的分層壓裂控制裝置的結構示意圖；圖2是圖1中A-A剖面圖；圖3是本實用新型的井下安裝、結構示意圖。
圖中上接頭1、球2、上接頭密封圈3、剪釘4、鎖塊5、上承拉環6、中心管7、伸縮外管8、孔9、伸縮內管10、下承拉環11、節流閥12、節流閥密封圈13、彈簧14、下接頭15、密封圈16、油管17、壓裂水力錨18、上封隔器19、分層壓裂控制裝置20、下封隔器21、定壓球座22、噴砂節流器2具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳述。如圖3所示，一種分層壓裂管柱，自上而下由油管17順序連接了壓裂水力錨18、上封隔器19、下封隔器21、定壓球座22和噴砂噴砂噴砂節流器23，上封隔器19和下封隔器21置於油層一的上方和下方，分層壓裂控制裝置20安裝在上、下封隔器19和21之間。分層壓裂控制裝置20與下封隔器21的連接可以是直接連接，也可以是不直接連接，以二者直接相連為最好。上封隔器19安裝在油層一以上，下封隔器21安裝在油層一與油層二之間，二者都是可洗井封隔器，其中上封隔器19是一種無支撐液壓坐封封隔器，下封隔器21是一種單向卡瓦支撐液壓坐封封隔器。
其中的分層壓裂控制裝置20如圖1所示，由伸縮機構、節流機構、密封機構和上、下接頭1和15組成。其中，伸縮外管8、伸縮內管10、上承拉環6、下承拉環11和鎖塊5組成伸縮機構；節流閥12、密封圈13和彈簧14組成節流機構；球2、上接頭密封圈3、剪釘4、中心管7和密封圈16組成密封機構。它的連接方式是在上接頭1和下接頭15之間連接了伸縮機構，密封機構安裝於伸縮機構以內並與上接頭1和下接頭15各自密封，節流機構套於伸縮機構以外，位於下承拉環1 1與下接頭15之間。
下面就分層壓裂控制裝置20各個機構的連接方式作進一步的詳述，參見圖1和圖2，伸縮機構以下述方式連接伸縮外管8下端與下承拉環11相連，伸縮內管10上端與上承拉環6相連，後兩件套在前兩件以內，上承拉環6套於伸縮外管8以內，下承拉環11套於伸縮內管10以外；上承拉環6的外徑大於下承拉環11的內徑；鎖塊5安裝在上承拉環6上，鎖塊5的內壁靠在中心管7的外壁上，外壁有一截面呈梯形的凸起嵌在伸縮外管8內壁相對應的凹槽內，從而使上承拉環6與伸縮外管8不能發生相對位移；下承拉環11的內表面上有兩個相對稱的凸起，伸縮內管10的外表面上有二道與之對應的軸向凹槽，凸起嵌入凹槽內並可沿凹槽軸向滑動。伸縮外管8上端與上接頭1相連，伸縮內管10下端與下接頭15相連。節流機構以下述方式連接節流機構套在伸縮內管10外；彈簧14下端壓在下接頭15上端，上端頂在節流閥12下端；節流閥12的上部為一外圓錐，與下承拉環11下端的內圓錐面配合，在彈簧14的壓緊下起到節流作用；在節流閥12與伸縮內管10之間安裝密封圈13。密封機構以下述方式連接剪釘4一端安裝在上承拉環6上，另一端伸入中心管7外表面的圓環槽中將中心管7定位；在上接頭1與中心管7之間安裝上接頭密封圈3，在下接頭15與中心管7之間安裝密封圈16；球2與中心管7上端的內圓錐面相配合起到密封作用，球2是在作業過程中從油管內投入的。
下面是本實用新型的使用方式按照圖3的管柱結構將本實用新型的分層壓裂管柱下入井內，然後向油管17內投入定壓球座用鋼球，該球落在定壓球座22上。向油管17內打液壓坐封上封隔器19和下封隔器21，然後升壓打掉定壓球座22的芯子。開始對油層二壓裂施工，壓裂液和支撐劑通過噴砂節流器23進入油層二。
油層二壓裂完成後，向油管17內投入球2，球2落在分層壓裂控制裝置20的中心管7的上端並與之密封，向油管17內打液壓至剪釘4被剪斷，中心管7下行，中心管7上的孔9露出。開始對油層一壓裂施工，壓裂液和支撐劑經過孔9，沿伸縮內管10與伸縮外管8和下承拉環11之間的環空下行，推開節流閥12進入油層一。剪釘4被剪斷，中心管7下行後，鎖塊5就失去了內約束，可向中心移動，分層壓裂控制裝置20受拉時，其梯形截面的外端部從伸縮外管8的內槽中移出，這時，上承拉環6與伸縮外管8發生相對位移，伸縮機構發揮作用，分層壓裂控制裝置20被拉長，其後它可自由伸縮，這有三個作用一是可分步解封上封隔器19和下封隔器21，減小解封難度。
二是分層壓裂控制裝置20拉開後，油套連通，可通過洗井洗出下封隔器21以上的支撐劑。
三是可上下活動管柱使支撐劑鬆散並逐步解除砂堵。
由於採用了兩個可洗井封隔器，施工中一旦出現砂堵，可首先通過反洗井來解除砂堵，若不成功，還可通過下述步驟來解決。
1、若砂堵發生在油層二施工中，可分步解封上、下封隔器19和21，起出管柱。
2、若砂堵發生在油層一施工中，可先解封上封隔器19，通過分層壓裂控制裝置20洗井來解除砂堵。再解封下封隔器21，起出管柱。
本實用新型的定壓球座22與噴砂節流器23可合二為一，做成一體。下接頭15也可去掉或換用其它連接部件。伸縮內管10的下端螺紋與下封隔器21直接相連，中心管7與下封隔器21的內孔之間安裝密封圈16。
權利要求1.一種分層壓裂管柱，自上而下由油管(17)順序連接了壓裂水力錨(18)、上封隔器(19)、下封隔器(21)、定壓球座(22)和噴砂節流器(23)，上封隔器(19)和下封隔器(21)置於油層一的上方和下方，其特徵在於上封隔器(19)和下封隔器(21)都是可洗井封隔器，將分層壓裂控制裝置(20)安裝在上封隔器(19)和下封隔器(21)之間。
2.根據權利要求1所述的一種分層壓裂管柱，其特徵在於油層一上方的上封隔器(19)是無支撐液壓坐封封隔器，油層一下方的下封隔器(21)是單向卡瓦支撐液壓坐封封隔器。
3.根據權利要求1所述的一種分層壓裂管柱，其特徵在於分層壓裂控制裝置(20)與下封隔器(21)的最佳連接方式是直接連接在一起。
4.根據權利要求1所述的一種分層壓裂管柱，其特徵是分層壓裂控制裝置(20)由伸縮機構、節流機構、密封機構、上接頭(1)和下接頭(15)組成，在上接頭(1)和下接頭(15)之間連接了伸縮機構，密封機構安裝於伸縮機構以內並與上接頭(1)和下接頭(15)各自密封，節流機構套於伸縮機構以外，位於下承拉環(11)與下接頭(15)之間。
5.根據權利要求4所述的一種分層壓裂管柱，其特徵在於伸縮機構由伸縮外管(8)、伸縮內管(10)、上承拉環(6)、下承拉環(11)和鎖塊(5)組成，伸縮外管(8)下端與下承拉環(11)相連，伸縮內管(10)上端與上承拉環(6)相連，上承拉環(6)套於伸縮外管(8)以內，下承拉環(11)套於伸縮內管(10)以外；上承拉環(6)的外徑大於下承拉環(11)的內徑；鎖塊(5)安裝在上承拉環(6)上，其內壁靠在中心管(7)的外壁上，外壁有一截面呈梯形的凸起嵌在伸縮外管(8)內壁相對應的凹槽內；下承拉環(11)的內表面上有兩個相對稱的軸向凸起，伸縮內管(10)的外表面上有二道與之對應的軸向凹槽，凸起嵌入凹槽內並可沿凹槽軸向滑動。
6.根據權利要求4所述的一種分層壓裂管柱，其特徵在於節流機構由節流閥(12)、密封圈(13)和彈簧(14)組成，彈簧(14)安裝於節流閥(12)以下，節流閥(12)的上部為一外圓錐，與下承拉環(11)下端的內圓錐面配合。
7.根據權利要求4所述的一種分層壓裂管柱，其特徵在於密封機構由球(2)、密封圈(3)、剪釘(4)、中心管(7)和密封圈(16)組成，剪釘(4)一端安裝在上承拉環(6)上，另一端伸入中心管(7)外表面的圓環槽中。
專利摘要本實用新型公開了石油工業使用的一種分層壓裂管柱，適用於油層改造中的壓裂工程。本實用新型自上而下由油管順序連接了壓裂水力錨、上下兩個封隔器、定壓球座和噴砂節流器，將上、下封隔器置於油層一的上方和下方。兩個封隔器都是可洗井封隔器，將分層壓裂控制裝置安裝在上、下封隔器之間。由於採用了可洗井封隔器和分層壓裂控制裝置，在施工時一旦遇到砂堵，可通過反洗井來解除砂堵，或由分層壓裂控制裝置實現分步解封封隔器和解除砂堵，從而降低同時解封兩個封隔器所帶來的解不了封的問題，可大大節省作業費用。
文檔編號E21B43/25GK2740777SQ20042009677
公開日2005年11月16日 申請日期2004年9月30日 優先權日2004年9月30日
發明者王民軒, 杜寶壇 申請人:中國石化勝利油田有限公司採油工藝研究院