井下液控全開式滑套噴砂及封隔一體化分段壓裂裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)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，尤其適用于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(shè)有滑套，封隔器設(shè)有膠筒；噴砂體上設(shè)有液控啟動(dòng)孔和噴砂口，噴砂體的上部套裝彈簧并與上接頭連接、外部裝有噴砂口護(hù)套對(duì)噴砂口提供有效保護(hù)、內(nèi)部安裝滑套、下部與承接筒連接并通過承接筒連接外缸體和封隔器中心管，實(shí)現(xiàn)與封隔器的連接；承接筒和滑套通過啟動(dòng)剪釘連接并且都設(shè)有坐封進(jìn)液孔，該坐封進(jìn)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(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，可實(shí)現(xiàn)多層分段壓裂施工，壓裂規(guī)模和分段級(jí)數(shù)有效增加，可實(shí)現(xiàn)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(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油工業(yè)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(yè)巖油氣等非常規(guī)資源開發(fā)的套管固井射孔完井的分段壓裂工具，尤其適用于水平井的分段壓裂施工。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國(guó)近50%的探明低滲透儲(chǔ)量由于產(chǎn)能低、開采效益差難以動(dòng)用。如何高效、經(jīng)濟(jì)的動(dòng)用低滲透儲(chǔ)量是長(zhǎng)期探索的難題。水平井分段壓裂技術(shù)是解決低滲透油田水平井開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，其中水平井套管內(nèi)不動(dòng)管柱分段壓裂技術(shù)以其施工工藝簡(jiǎn)單、費(fèi)用低廉等特點(diǎn)受到現(xiàn)場(chǎng)的青睞。但隨著該技術(shù)應(yīng)用規(guī)模的不斷擴(kuò)大，也暴露出了一些問題?，F(xiàn)有的分段壓裂工具，如：申請(qǐng)?zhí)枮?01120468277.9的一種不動(dòng)管柱壓裂多層用導(dǎo)壓噴砂封隔器，是靠節(jié)流嘴上的防磨套產(chǎn)生節(jié)流壓差使擴(kuò)張式封隔器處于坐封狀態(tài)，壓裂時(shí)不僅會(huì)對(duì)套管造成損害，同時(shí)其內(nèi)徑尺寸受限，使投球的尺寸、壓裂規(guī)模及分段級(jí)數(shù)受限；該工具沒有噴砂器護(hù)套，出現(xiàn)砂堵或砂卡不能進(jìn)行全井段反洗井，施工風(fēng)險(xiǎn)大，分段沉砂造成管柱不能一次起出，增加了施工成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)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(xiàn)有不動(dòng)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(hù)，同時(shí)保證工具中封隔器的有效控制。壓裂后可實(shí)現(xiàn)全井段反洗井，保證施工管柱一次提出，降低生產(chǎn)成本，為低滲透油藏高效、經(jīng)濟(jì)地動(dòng)用提供技術(shù)手段。
[0004]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)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(shè)有滑套，封`隔器設(shè)有膠筒；噴砂體上設(shè)有液控啟動(dòng)孔和噴砂口，噴砂體的上部套裝彈簧并與上接頭連接、外部裝有噴砂口護(hù)套對(duì)噴砂口提供有效保護(hù)、內(nèi)部安裝滑套、下部與承接筒連接并通過承接筒連接外缸體和封隔器中心管，實(shí)現(xiàn)與封隔器的連接；承接筒和滑套通過啟動(dòng)剪釘連接并且都設(shè)有坐封進(jìn)液孔，該坐封進(jìn)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(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)是將噴砂器和封隔器優(yōu)化整合，噴砂口隱藏于噴砂口護(hù)套內(nèi)，受液壓力上推完全打開，本工具解封后在彈簧的作用下，噴砂口護(hù)套將噴砂口關(guān)閉，杜絕了噴砂口刺壞、半開半閉的現(xiàn)狀，避免了一系列的后續(xù)問題。其顯著效果體現(xiàn)在：
I、本工具的噴砂口護(hù)套在坐封過程中就被來自液控啟動(dòng)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(hù)套，對(duì)工具和套管提供有效保護(hù)。
[0006]2、壓裂后噴砂口護(hù)套在油套壓差和彈簧的作用下自動(dòng)下落關(guān)閉噴砂口、膠筒解封，可以實(shí)現(xiàn)全井段反洗井，清理出分段沉砂，保證壓裂管柱一次從井內(nèi)起出，避免了不能一次全部起出引發(fā)的后續(xù)分段打撈井下作業(yè)，大大降低了生產(chǎn)成本。
[0007]3、噴砂器的噴砂口采用內(nèi)圓鑲嵌鎢鋼耐磨層，提高了耐沖蝕能力，延長(zhǎng)了工具的使用壽命。
[0008]4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在壓裂管柱中連接多個(gè)不同滑套尺寸的本發(fā)明，從下至上逐級(jí)增大投入的低密度球的直徑，可實(shí)現(xiàn)多層分段壓裂施工，壓裂規(guī)模和分段級(jí)數(shù)有效增加。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖詳述本發(fā)明，并非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。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(shè)有滑套10，使用擴(kuò)張式封隔器，封隔器設(shè)有膠筒16。噴砂體6上設(shè)有液控啟動(dòng)孔5和噴砂口 8，噴砂體6的上部套裝彈簧3并與上接頭I連接、外部裝有噴砂口護(hù)套4、內(nèi)部安裝滑套10、下部與承接筒9連接并通過承接筒9連接外缸體13和封隔器中心管14，實(shí)現(xiàn)與封隔器的連接；承接筒9和滑套10通過啟動(dòng)剪釘12連接并且都設(shè)有坐封進(jìn)液孔11，該坐封進(jìn)液孔11與封隔器的液控通道貫通。噴砂體6上的液控啟動(dòng)孔5設(shè)在噴砂口 8的上方；連接承接筒9和滑套10的啟動(dòng)剪釘12設(shè)在坐封進(jìn)液孔11的下方。承接筒9的下端面與膠筒16的膠筒護(hù)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(hù)套15之間均留有3_ - 5mm的液流環(huán)隙，上述液流間隙和液流環(huán)隙構(gòu)成封隔器的液控通道，坐封進(jìn)液孔11位于液控通道的上部并與之貫通。噴砂口護(hù)套4的上部?jī)?nèi)圓設(shè)有內(nèi)臺(tái)肩與噴砂體6的上部外圓臺(tái)肩配合、套裝在噴砂體6上，彈簧3坐于噴砂口護(hù)套4的上端端面上。承接筒9的下部?jī)?nèi)圓設(shè)有承接臺(tái)肩，該承接臺(tái)肩上端面至坐封進(jìn)液孔11孔徑上沿之間的距離比滑套10的長(zhǎng)度小20mm-50mm。噴砂口 8的內(nèi)圓鑲嵌鎢鋼耐磨層，提高耐沖蝕能力。彈簧3與上接頭I之間還裝有調(diào)節(jié)環(huán)2，該調(diào)節(jié)環(huán)2設(shè)有內(nèi)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(cè)分別連接膠筒護(hù)套15和下接頭17?；?0上的坐封進(jìn)液孔11和啟動(dòng)剪釘孔 與承接筒9上的坐封進(jìn)液孔11和啟動(dòng)剪釘孔對(duì)應(yīng)設(shè)置，滑套10的上端內(nèi)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(jù)分段層數(shù)，把多個(gè)本發(fā)明，按滑套10規(guī)格的不同，順序連接在壓裂管柱中，下入井內(nèi)。配合相應(yīng)的低密度球7，由小至大依次投入不同尺寸規(guī)格的低密度球7，完成各段的壓裂施工。
[0012]當(dāng)噴砂口 8對(duì)應(yīng)施工目的層段后，從油管打壓，液流進(jìn)入液控啟動(dòng)孔5，在壓差的作用下，噴砂口護(hù)套4推動(dòng)彈簧3上移，使噴砂口 8完全打開；與此同時(shí)油管內(nèi)液流進(jìn)入坐封進(jìn)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(chǎn)生壓力，剪斷滑套10上的啟動(dòng)剪釘12，將滑套10向下推移至承接筒9下部?jī)?nèi)圓的承接臺(tái)肩上。此時(shí)噴砂口 8內(nèi)外均全部打開，進(jìn)行本層段的壓裂施工，并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(dāng)全井分段壓裂施工完成后，停止油管打壓，在沒有壓差的作用下，噴砂口護(hù)套4在彈簧3的推動(dòng)下，關(guān)閉噴砂口 8;與此同時(shí)在地層壓力的作用下，環(huán)空壓力大于油管壓力，膠筒16回收，本裝置解封。噴砂口 8被 噴砂口護(hù)套4完全關(guān)閉，可進(jìn)行全井段的反洗井，不會(huì)產(chǎn)生洗井短路，可保證整體管柱一次起出。
【權(quán)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(shè)有滑套（10)，封隔器設(shè)有膠筒（16)，其特征是，噴砂體（6)上設(shè)有液控啟動(dòng)孔（5)和噴砂口（8)，噴砂體（6)的上部套裝彈簧（3)并與上接頭（I)連接、外部裝有噴砂口護(hù)套（4)、內(nèi)部安裝滑套（10)、下部與承接筒（9)連接并通過承接筒（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(dòng)剪釘（12 )連接并且都設(shè)有坐封進(jìn)液孔（11)，該坐封進(jìn)液孔（11)與封隔器的液控通道貫通。
2.如權(quán)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，其特征是，所述噴砂體（6)上的液控啟動(dòng)孔（5)設(shè)在噴砂口（8)的上方；連接承接筒（9)和滑套(10)的啟動(dòng)剪釘（12)設(shè)在坐封進(jìn)液孔（11)的下方。
3.如權(quán)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，其特征是，所述承接筒（9)的下端面與膠筒（16)的膠筒護(hù)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(hù)套（15)之間均留有3mm - 5mm的液流環(huán)隙，上述液流間隙和液流環(huán)隙構(gòu)成封隔器的液控通道，坐封進(jìn)液孔（11)位于液控通道的上部并與之貫通。
4.如權(quán)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，其特征是，所述的噴砂口護(hù)套（4)的上部?jī)?nèi)圓設(shè)有內(nèi)臺(tái)肩與噴砂體（6)的上部外圓臺(tái)肩配合、套裝在噴砂體（6)上，彈簧（3)坐于噴砂口護(hù)套（4)的上端端面上。
5.如權(quán)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，其特征是，所述承接筒（9)的下部?jī)?nèi)圓設(shè)有承接臺(tái)肩，該承接臺(tái)肩上端面至坐封進(jìn)液孔（11)孔徑上沿之間的距離比滑套（10)的長(zhǎng)度小20mm-50mm。
6.如權(quán)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，其特征是，所述噴砂口（8)的內(nèi)圓鑲嵌鎢鋼耐磨層。
7.如權(quán)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，其特征是，所述彈簧（3)與上接頭（I)之間還裝有調(diào)節(jié)環(huán)（2)，該調(diào)節(jié)環(huán)（2)設(shè)有內(nèi)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(quán)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，其特征是，所述膠筒（16)兩側(cè)分別連接膠筒護(hù)套（15)和下接頭（17)。
9.如權(quán)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，其特征是，所述滑套（10)上的坐封進(jìn)液孔（11)和啟動(dòng)剪釘孔與承接筒（9)上的坐封進(jìn)液孔（11)和啟動(dòng)剪釘孔對(duì)應(yīng)設(shè)置，滑套（10)的上端內(nèi)圓是球座密封面與低密度球（7)配合。
【文檔編號(hào)】E21B43/267GK103485754SQ201310476627
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)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(guó), 李明, 左家強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司采油工藝研究院