井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置製造方法

2023-06-14 06:10:01 2

井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開的是井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，尤其適用於水平井的分段壓裂施工。本裝置包括噴砂器和封隔器，噴砂器設有滑套，封隔器設有膠筒；噴砂體上設有液控啟動孔和噴砂口，噴砂體的上部套裝彈簧並與上接頭連接、外部裝有噴砂口護套對噴砂口提供有效保護、內部安裝滑套、下部與承接筒連接並通過承接筒連接外缸體和封隔器中心管，實現與封隔器的連接；承接筒和滑套通過啟動剪釘連接並且都設有坐封進液孔，該坐封進液孔與封隔器的液控通道貫通，有效控制封隔器的坐封和解封。本發明結構簡單，工作可靠，可實現多層分段壓裂施工，壓裂規模和分段級數有效增加，可實現全井段反洗井，保證壓裂管柱一次起出。
【專利說明】井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及石油工業水平井的油井壓裂施工，特別是井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，是一種低滲透油藏以及頁巖油氣等非常規資源開發的套管固井射孔完井的分段壓裂工具，尤其適用於水平井的分段壓裂施工。
【背景技術】
[0002]目前我國近50%的探明低滲透儲量由於產能低、開採效益差難以動用。如何高效、經濟的動用低滲透儲量是長期探索的難題。水平井分段壓裂技術是解決低滲透油田水平井開發的關鍵技術，其中水平井套管內不動管柱分段壓裂技術以其施工工藝簡單、費用低廉等特點受到現場的青睞。但隨著該技術應用規模的不斷擴大，也暴露出了一些問題。現有的分段壓裂工具，如：申請號為201120468277.9的一種不動管柱壓裂多層用導壓噴砂封隔器，是靠節流嘴上的防磨套產生節流壓差使擴張式封隔器處於坐封狀態，壓裂時不僅會對套管造成損害，同時其內徑尺寸受限，使投球的尺寸、壓裂規模及分段級數受限；該工具沒有噴砂器護套，出現砂堵或砂卡不能進行全井段反洗井，施工風險大，分段沉砂造成管柱不能一次起出，增加了施工成本。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是提供井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，克服現有不動管柱分段壓裂工具的缺陷，使噴砂器的噴砂口得到有效保護，同時保證工具中封隔器的有效控制。壓裂後可實現全井段反洗井，保證施工管柱一次提出，降低生產成本，為低滲透油藏高效、經濟地動用提供技術手段。
[0004]本發明是這樣實現的：井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置包括噴砂器和封隔器，噴砂器設有滑套，封`隔器設有膠筒；噴砂體上設有液控啟動孔和噴砂口，噴砂體的上部套裝彈簧並與上接頭連接、外部裝有噴砂口護套對噴砂口提供有效保護、內部安裝滑套、下部與承接筒連接並通過承接筒連接外缸體和封隔器中心管，實現與封隔器的連接；承接筒和滑套通過啟動剪釘連接並且都設有坐封進液孔，該坐封進液孔與封隔器的液控通道貫通，有效控制封隔器的坐封和解封。
[0005]本發明的顯著優點是將噴砂器和封隔器優化整合，噴砂口隱藏於噴砂口護套內，受液壓力上推完全打開，本工具解封後在彈簧的作用下，噴砂口護套將噴砂口關閉，杜絕了噴砂口刺壞、半開半閉的現狀，避免了一系列的後續問題。其顯著效果體現在：
I、本工具的噴砂口護套在坐封過程中就被來自液控啟動孔中的液壓壓力上推，完全打開，可保證噴砂口無障礙出砂，避免壓裂砂刺壞噴砂口護套，對工具和套管提供有效保護。
[0006]2、壓裂後噴砂口護套在油套壓差和彈簧的作用下自動下落關閉噴砂口、膠筒解封，可以實現全井段反洗井，清理出分段沉砂，保證壓裂管柱一次從井內起出，避免了不能一次全部起出引發的後續分段打撈井下作業，大大降低了生產成本。
[0007]3、噴砂器的噴砂口採用內圓鑲嵌鎢鋼耐磨層，提高了耐衝蝕能力，延長了工具的使用壽命。
[0008]4、本發明結構簡單，工作可靠，在壓裂管柱中連接多個不同滑套尺寸的本發明，從下至上逐級增大投入的低密度球的直徑，可實現多層分段壓裂施工，壓裂規模和分段級數有效增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖I是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]以下結合附圖詳述本發明，並非限制本發明的保護範圍。參見圖1，井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置包括噴砂器和封隔器，噴砂器設有滑套10，使用擴張式封隔器，封隔器設有膠筒16。噴砂體6上設有液控啟動孔5和噴砂口 8，噴砂體6的上部套裝彈簧3並與上接頭I連接、外部裝有噴砂口護套4、內部安裝滑套10、下部與承接筒9連接並通過承接筒9連接外缸體13和封隔器中心管14，實現與封隔器的連接；承接筒9和滑套10通過啟動剪釘12連接並且都設有坐封進液孔11，該坐封進液孔11與封隔器的液控通道貫通。噴砂體6上的液控啟動孔5設在噴砂口 8的上方；連接承接筒9和滑套10的啟動剪釘12設在坐封進液孔11的下方。承接筒9的下端面與膠筒16的膠筒護套15上端面之間留有3mm - 5mm的液流間隙；承接筒9與外缸體13以及封隔器中心管14與膠筒護套15之間均留有3_ - 5mm的液流環隙，上述液流間隙和液流環隙構成封隔器的液控通道，坐封進液孔11位於液控通道的上部並與之貫通。噴砂口護套4的上部內圓設有內臺肩與噴砂體6的上部外圓臺肩配合、套裝在噴砂體6上，彈簧3坐於噴砂口護套4的上端端面上。承接筒9的下部內圓設有承接臺肩，該承接臺肩上端面至坐封進液孔11孔徑上沿之間的距離比滑套10的長度小20mm-50mm。噴砂口 8的內圓鑲嵌鎢鋼耐磨層，提高耐衝蝕能力。彈簧3與上接頭I之間還裝有調節環2，該調節環2設有內螺紋與上接頭I的下部外圓或噴砂體6的上部外圓螺紋連接。膠筒16兩側分別連接膠筒護套15和下接頭17。滑套10上的坐封進液孔11和啟動剪釘孔 與承接筒9上的坐封進液孔11和啟動剪釘孔對應設置，滑套10的上端內圓是球座密封面與低密度球7配合。
[0011]全井段分段壓裂施工
根據分段層數，把多個本發明，按滑套10規格的不同，順序連接在壓裂管柱中，下入井內。配合相應的低密度球7，由小至大依次投入不同尺寸規格的低密度球7，完成各段的壓裂施工。
[0012]當噴砂口 8對應施工目的層段後，從油管打壓，液流進入液控啟動孔5，在壓差的作用下，噴砂口護套4推動彈簧3上移，使噴砂口 8完全打開；與此同時油管內液流進入坐封進液孔11，通過承接筒9與外缸體13之間封隔器的液控通道，使封隔器的膠筒16坐封。投入低密度球7，低密度球7與滑套10上的球座密封面配合，產生壓力，剪斷滑套10上的啟動剪釘12，將滑套10向下推移至承接筒9下部內圓的承接臺肩上。此時噴砂口 8內外均全部打開，進行本層段的壓裂施工，並依照上述步驟完成其它層段的施工。
[0013]全井段反洗井施工
當全井分段壓裂施工完成後，停止油管打壓，在沒有壓差的作用下，噴砂口護套4在彈簧3的推動下，關閉噴砂口 8;與此同時在地層壓力的作用下，環空壓力大於油管壓力，膠筒16回收，本裝置解封。噴砂口 8被 噴砂口護套4完全關閉，可進行全井段的反洗井，不會產生洗井短路，可保證整體管柱一次起出。
【權利要求】
1.井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，包括噴砂器和封隔器，噴砂器設有滑套（10)，封隔器設有膠筒（16)，其特徵是，噴砂體（6)上設有液控啟動孔（5)和噴砂口（8)，噴砂體（6)的上部套裝彈簧（3)並與上接頭（I)連接、外部裝有噴砂口護套（4)、內部安裝滑套（10)、下部與承接筒（9)連接並通過承接筒（9)連接外缸體（13)和封隔器中心管（14 );承接筒（9 )和滑套（10 )通過啟動剪釘（12 )連接並且都設有坐封進液孔（11)，該坐封進液孔（11)與封隔器的液控通道貫通。
2.如權利要求1所述的井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，其特徵是，所述噴砂體（6)上的液控啟動孔（5)設在噴砂口（8)的上方；連接承接筒（9)和滑套(10)的啟動剪釘（12)設在坐封進液孔（11)的下方。
3.如權利要求1或2所述的井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，其特徵是，所述承接筒（9)的下端面與膠筒（16)的膠筒護套（15)上端面之間留有3mm — 5mm的液流間隙；承接筒（9)與外缸體（13)以及封隔器中心管（14)與膠筒護套（15)之間均留有3mm - 5mm的液流環隙，上述液流間隙和液流環隙構成封隔器的液控通道，坐封進液孔（11)位於液控通道的上部並與之貫通。
4.如權利要求1所述的井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，其特徵是，所述的噴砂口護套（4)的上部內圓設有內臺肩與噴砂體（6)的上部外圓臺肩配合、套裝在噴砂體（6)上，彈簧（3)坐於噴砂口護套（4)的上端端面上。
5.如權利要求3所述的井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，其特徵是，所述承接筒（9)的下部內圓設有承接臺肩，該承接臺肩上端面至坐封進液孔（11)孔徑上沿之間的距離比滑套（10)的長度小20mm-50mm。
6.如權利要求1或2所述的井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，其特徵是，所述噴砂口（8)的內圓鑲嵌鎢鋼耐磨層。
7.如權利要求1或4所述的井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，其特徵是，所述彈簧（3)與上接頭（I)之間還裝有調節環（2)，該調節環（2)設有內螺紋與上接頭（I)的下部外圓或噴砂體（6)的上部外圓螺紋連接。
8.如權利要求3所述的井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，其特徵是，所述膠筒（16)兩側分別連接膠筒護套（15)和下接頭（17)。
9.如權利要求5所述的井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置，其特徵是，所述滑套（10)上的坐封進液孔（11)和啟動剪釘孔與承接筒（9)上的坐封進液孔（11)和啟動剪釘孔對應設置，滑套（10)的上端內圓是球座密封面與低密度球（7)配合。
【文檔編號】E21B43/267GK103485754SQ201310476627
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月14日 優先權日:2013年10月14日
【發明者】呂瑋, 張全勝, 李敢, 王增林, 伊西鋒, 張建, 劉永順, 田啟忠, 董建國, 李明, 左家強 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司採油工藝研究院