CN103061733A - 一种套阀式压裂增产工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种既可用于定向井又可用于水平井的套阀式压裂增产工具。它具有与井壁密封时不发生流体互窜、工具可回收再利用的效能。其技术方案是：三胶筒封隔器的扣环上接头与心轴通过螺纹连接，扣环上接头与扣环扣住胶筒防止脱落与挤出，压裂球阀通过螺纹与三胶筒封隔器连接，短球爪套通过球座剪钉与上连接头固定并遮盖喷射孔，通过螺钉与外球爪固定，外球爪四周开有矩形通槽，上连接头与下连接头螺纹连接。本发明密封性能好、胶筒封隔器安全性高、压裂球阀结构制造简单且可重复使用，用于油气井完井中。

Description

一种套阀式压裂增产工具

技术领域

本发明涉及用于常规油气、页岩油气、致密油气的特殊井下工具，是一种既可用于定向井又可用于水平井的套阀式压裂增产工具。

背景技术

在现代油气井完井技术中，套阀式压裂增产工具广泛应用于水平井、定向井分段压裂开采、储层改造、固井压裂技术中，但以往常采用释放部分管柱重量推压坐封封隔器的作业形式及配套的工具，在下入过程中可能会出现提前坐封（错误动作），如提前坐封则必须上提管柱解封才能继续下放，而另一种则需遇油或遇水，膨胀坐封速度缓慢。此外，以往的工具及压裂能力往往局限在三段，最多十几段（但工具设计复杂，且需要投十余种规格的球）。以往的增产工具及其作业方式成本高，效率低，而我国需要作大型压裂增产的区块通常具有储层分散、低丰度、低渗透等特征，急需的是综合成本低但作业效率高的压裂技术及工具。现有增产工具及其作业方式的作业效率、作业经济性和作业能力显然无法满足我国低渗透、低丰度及页岩气等油气藏的大规模压裂需求。

针对大型压裂中套阀式压裂增产工具存在的问题，设计了一种可避免误坐封且可同时坐封多层或超多层的高效套阀式压裂增产工具。该工具采用液压坐封方式避免下入误坐封；设计的结构形式可投一次球同时坐封多层；胶筒封隔器中的锁紧卡死机构保证了胶筒在挤压后不会回缩，密封井壁避免流体窜层，确保封隔器在较大压差下的工作性能；除球阀等小部件外，工具大部分部件均可重复使用。

发明内容

本发明的目的是：为解决现有技术的不足，特提供一种可避免误坐封且可同时坐封多层或超多层的高效套阀式压裂增产工具。

为达到上述目的，本发明解决此问题所采取的技术方案是：一种套阀式压裂增产工具，由三胶筒封隔器、压裂球阀、单胶筒封隔器、球爪球阀依次连接组成，其特征是：三胶筒封隔器的扣环上接头与心轴螺纹连接，扣环上接头与扣环扣住扣环胶筒防止脱落与挤出，压裂球阀的短球爪套通过球座剪钉与上连接头固定并遮盖喷射孔，通过螺钉与外球爪固定，外球爪四周开有矩形通槽。

单胶筒封隔器的锁环上接头的棘齿与锁环活塞的棘齿相固定，球爪球阀的回退挡块通过凹槽后回退，使内球爪通过，内球爪与投球托盘通过螺钉固定。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：（1）可避免下入误坐封；（2）设计的结构形式可投一次球同时坐封多层；（3）胶筒封隔器中的锁紧卡死机构保证了胶筒在挤压后不会回缩，密封井壁避免流体窜层，确保封隔器在较大压差下的工作性能；（4）除球阀等小部件外，工具大部分部件均可重复使用。

附图说明

图1是本发明一种套阀式压裂增产工具的结构示意图；

图2是本发明三胶筒封隔器1与压裂球阀15的结构示意图；

图3是本发明单胶筒封隔器24与球爪球阀27的结构示意图；

图4是本发明压裂球阀15A局部的结构示意图；

图5是本发明球爪球阀27B局部的结构示意图；

图6是本发明外球爪21的三维结构示意图；

图7是本发明内球爪29的三维结构示意图；

图8是本发明投球托盘30的三维结构示意图。

图中：1.三胶筒封隔器，2.扣环上接头，3.心轴，4.扣环胶筒，5.扣环，6.密封圈，7.导压孔，8.锁环活塞，9.锁紧卡死机构，10.固定销钉，11.扣环活塞，12.挤压环，13.止动环，14.剪切销钉，15.压裂球阀，16.上连接头，17.球座剪钉，18.短球爪套，19.喷射孔，20.螺钉，21.外球爪，22.投球，23.下连接头，24.单胶筒封隔器，25.锁环上接头，26.单胶筒，27.球爪球阀，28.长球爪套，29.内球爪，30.投球托盘，31.回退挡块。

具体实施方式

由图1、图2、图3所示，一种套阀式压裂增产工具，三胶筒封隔器1的扣环上接头2与心轴3通过螺纹连接，扣环上接头2与扣环5扣住扣环胶筒4防止脱落与挤出，锁环活塞8上端与扣环5下端相接触，通过末端棘齿与中间锁紧卡死机构9的上下棘齿以及末端固定销钉10与扣环活塞11固定连接，扣环活塞11与挤压环12固定胶筒防止胶筒胶体挤出，三胶筒封隔器1末端止动环13上装有剪切销钉14用以解封封隔器，压裂球阀15上端通过螺纹与三胶筒封隔器1下端连接，短球爪套18上端通过球座剪钉17与上连接头16固定并遮盖喷射孔19，中间通过螺钉20与外球爪21上端固定，外球爪21四周开有矩形通槽，上连接头16末端与下连接头23上端螺纹连接；单胶筒封隔器24的锁环上接头25与心轴3通过螺纹连接，锁环上接头25末端棘齿与锁环活塞8的中间棘齿相固定，固定销钉10配合固定，锁环活塞8与止动环13固定单胶筒26，末端止动环13上装有剪切销钉14用以解封封隔器，球爪球阀27上端通过螺纹与单胶筒封隔器24下端连接，长球爪套28上端通过球座剪钉17与上连接头16内壁固定并遮盖喷射孔19，内球爪29置于长球爪套28中并止动于回退挡块31，回退挡块31通过凹槽后回退，让内球爪29与投球22顺利通过，内球爪29四周开有矩形通槽且末端与投球托盘30通过螺钉20固定，上连接头16末端与下连接头23上端螺纹连接。

由图4至图8所示，套阀式压裂增产工具的三胶筒封隔器1与压裂球阀15下入到目的井深后，管柱内蹩压，压力上升后通过导压孔7，推动锁环活塞8与扣环活塞11相反运动，进而剪断固定销钉10，锁环活塞8推动扣环5挤压扣环胶筒4，同理，扣环活塞11与挤压环12同时挤压胶筒，锁紧卡死机构9的上下棘齿锁紧锁环活塞8与扣环活塞11上的棘齿，保证了胶筒挤压后保持膨胀状态不会回缩；三胶筒封隔器1坐封后，地面投球22下入到压裂球阀15中，剪断球座剪钉17后推动外球爪21下行进入凹槽后张开，外球爪21与短球爪套18通过螺钉20固定，外球爪21四周开有矩形通槽能在一定压力下张开让投球22进入下一阶段，待开启所有喷射孔19后水力喷射压裂，施工完后，上提管柱剪断所有三胶筒封隔器1上止动环13上的剪切销钉14，胶筒回缩后取出井下管柱；同理，单胶筒封隔器24与球爪球阀27下入到目的深度后，管柱内蹩压，压力上升后通过导压孔7，剪断固定销钉10后，推动锁环活塞8下行与止动环13同时挤压单胶筒26，锁环上接头25与锁环活塞8上的棘齿保证了单胶筒挤压后保持涨开不会回缩；单胶筒封隔器24坐封后，地面投球22下入到球爪球阀27中，剪断球座剪钉17后，推动投球托盘30、内球爪29、长球爪套28、回退挡块31下行，回退挡块31进入凹槽后回退，推动投球托盘30与内球爪29下行，内球爪29张开后让投球22进入下一阶段并止动于下连接头台阶，待开启所有喷射孔19后水力喷射压裂，施工完后，上提管柱剪断所有单胶筒封隔器24上止动环13上的剪切销钉14，胶筒回缩后取出井下管柱。入井管柱在每个层段最前与最后连接安装两个三胶筒封隔器1，中间依次连接三个压裂球阀15、单胶筒封隔器24、多个球爪球阀27、单胶筒封隔器24、三个压裂球阀15，三个单胶筒封隔器24封隔其间；同理如此连接结构直至最后一段，每段只需一个投球22；压裂完后只需上提管柱取出工具即可。

Claims (2)

1.一种套阀式压裂增产工具，由三胶筒封隔器（1）、压裂球阀（15）、单胶筒封隔器（24）、球爪球阀（27）依次连接组成，其特征是：三胶筒封隔器（1）的扣环上接头（2）与心轴（3）螺纹连接，扣环上接头（2）与扣环（5）扣住扣环胶筒（4）防止脱落与挤出，压裂球阀（15）的短球爪套（18）通过球座剪钉（17）与上连接头（16）固定并遮盖喷射孔（19），通过螺钉（20）与外球爪（21）固定，外球爪（21）四周开有矩形通槽。

2.根据权利要求1所述的套阀式压裂增产工具，其特征是：单胶筒封隔器（24）的锁环上接头（25）的棘齿与锁环活塞（8）的棘齿相固定，球爪球阀（27）的回退挡块（31）通过凹槽后回退，使内球爪（29）通过，内球爪（29）与投球托盘（30）通过螺钉（20）固定。

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