CN104343430A - 一种固井管柱分级压裂的方法及其工具 - Google Patents

一种固井管柱分级压裂的方法及其工具 Download PDF

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王建松
余金陵
任淑琼
张端光
石凯
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Abstract

本发明公开一种固井管柱分级压裂的方法及其工具，特别是适用于油气井工程中固井后实施分级压裂配套完井施工。本发明是将液压变径球座套管滑套开关工具(3)按设计串接在套管柱(2)中下井，当下到设计深度时，向井内打入水泥浆进行固井作业，将套管固在地层(1)内，固井后碰压胶塞依次打开所有液压变径球座套管滑套开关工具(3)的密封套，清除管柱内壁水泥浆，憋压，液压变径球座套管滑套开关工具(3)密封球座变径，球座直径从井底向上依次增大，从而实施投球分级压裂作业，本发明与同类技术比较，有益效果是：碰压前套管柱是一个直径相同的通径，确保固井碰压胶塞下行顺利，水泥顶替的洁净，碰压成功率高。

Description

一种固井管柱分级压裂的方法及其工具
技术领域
   本发明涉及一种固井管柱分级压裂的方法及其工具，特别是适用于油气井工程中固井后实施分级压裂配套完井施工。 
技术背景
   对于低渗透油气藏、页岩油气等非常规油气，固井压裂是最常见最重要的完井一种投产方式，方式多种多样：射孔整体压裂、下内管分级压裂、高压水射流定点压裂、泵送桥塞联座压裂等等。整体压裂效果没有分级分段压裂效果好，下内管分级压裂、泵送桥塞联座压裂等分段分级压裂方式操作工艺繁琐。现在的与本发明最接近的一种固井分段压裂技术方法是：在需要压裂的位置套管柱上直接串联球座滑套开关，球座通径从上到下是依次变小的顺序，正常程序固井，然后投球压裂最下层段，再投次大的球压裂次层段，如此重复，完成各段的分级压裂。存在的问题是，球座直径是不变的，从上到下依次变小，使得固井胶塞难以完成顶替干净套管柱内的全部水泥浆，存在滑套被水泥浆粘固的风险，而造成分段压裂施工失败。 
发明内容
   本发明的目的是提供一种固井管柱分级压裂的方法及其工具，固井时，投球球座的直径与套管直径相同，固井胶塞可以将管柱内壁的水泥浆刮干净， 避免滑套被水泥浆粘住，从而提高固井后分级压裂施工的成功率。 
   本发明是这样实现的：其固井管柱分级压裂的方法是：a、根据设计确定实施井需要压裂的层段，来确定需要的液压变径球座套管滑套开关工具的数量和位置；b、从井底到井口的顺序，按球座缩径后直径从小到大的次序排列液压变径球座套管滑套开关工具；c、将液压变径球座套管滑套开关工具按设计串接在套管柱中下井；d、当套管下到设计深度时，向井内打入水泥浆进行固井作业，将套管固在地层内，固井后碰压胶塞依次打开所有液压变径球座套管滑套开关工具的密封套，清除管柱内壁水泥浆，憋压，液压变径球座套管滑套开关工具密封球座变径，球座直径从井底向上依次增大。e、实施压裂作业，压裂时先憋压，打开最下部的液力开关，实施第一级压裂；f、一级压裂后，投球，投球在最下部的液压变径球座套管滑套开关工具的球座上，打开二级压裂通道，实施第二级压裂，二级压裂后重复投球、压裂步骤，完成地层的各级压裂施工。 
   一种用于固井管柱分级压裂的方法的专用工具－液压变径球座套管滑套开关工具(3)，它由本体、滑套、球座组成，在本体内装有一个液缸体，液缸体下部装有一个密封套，密封套与液缸体连接处设有一液流孔，在液缸体内装有活塞，活塞上部设有一个球座，在本体上部装有滑套，滑套与球座相连接，球座为可变径球座，在滑套处本体上开有压裂通道。其工作原理是：当固井水泥浆顶替交塞下行碰到密封套时，密封套下行，打开液流孔，当套管内憋压时，液体压力通过液流孔推动活塞带动球座发生缩小变径，压裂时，向套管内投球，投球与变径后的球座密封，在液压力作用下，球座带动滑套剪断销钉下行，露出本体上的压裂通道，进而实施地层的压裂作业。 
   本发明与同类技术比较，有益效果是：碰压前套管柱是一个直径相同的通径，固井碰压胶塞下行顺利，水泥顶替的洁净，碰压成功率高；本发明为固井完井分段压裂提供了一种新型技术，相对于同类技术方法，本发明实施工艺简化、成本合理、可靠性高。 
附图说明
   图1为本发明施工示意图； 
   图2为液压变径球座套管滑套开关工具原理图。
具体实施方式
  下面结合附图对本发明进行详细描述：固井管柱分级压裂的方法是：a、根据设计确定实施井需要压裂的层段，来确定需要的液压变径球座套管滑套开关工具(3)的数量和位置；b、从井底到井口的顺序，按球座缩径后直径从小到大的次序排列液压变径球座套管滑套开关工具(3)；c、将液压变径球座套管滑套开关工具(3)按设计串接在套管柱(2)中下井；d、当套管下到设计深度时，向井内打入水泥浆进行固井作业，将套管固在地层(1)内，固井后碰压胶塞依次打开所有液压变径球座套管滑套开关工具(3)的密封套，清除管柱内壁水泥浆，憋压，液压变径球座套管滑套开关工具(3)密封球座变径，球座直径从井底向上依次增大。e、实施压裂作业，压裂时先憋压，打开最下部的液力开关，实施第一级压裂；f、一级压裂后，投球，投球在最下部的液压变径球座套管滑套开关工具(3)的球座上，打开二级压裂通道，实施第二级压裂，二级压裂后重复投球、压裂步骤，完成地层(1)的各级压裂施工。 
 一种用于固井管柱分级压裂的方法的专用工具－液压变径球座套管滑套开关工具(3)，它由本体(3.1)、滑套(3.7)、球座(3.6)组成，在本体(3.1)内装有一个液缸体(3.4)，液缸体(3.4)下部装有一个密封套(3.2)，密封套(3.2)与液缸体(3.4)连接处设有一液流孔(3.3)，在液缸体(3.4)内装有活塞(3.5)，活塞(3.5)上部设有一个球座(3.6)，在本体(3.1)上部装有滑套(3.7)，滑套(3.7)与球座(3.6)相连接，球座(3.6)为可变径球座，在滑套(3.7)处本体上开有压裂通道(3.8)。其工作原理是：当固井水泥浆顶替交塞下行碰到密封套(3.2)时，密封套(3.2)下行，打开液流孔(3.3)，当套管内憋压时，液体压力通过液流孔(3.3)推动活塞(3.5)带动球座(3.6)发生缩小变径，压裂时，向套管内投球，投球与变径后的球座(3.6)密封，在液压力作用下，球座(3.6)带动滑套(3.7)剪断销钉(3.9)下行，露出本体上的压裂通道(3.8)，进而实施地层的压裂作业。 

Claims (2)

1.一种固井管柱分级压裂的方法，其特征是：a.根据设计确定实施井需要压裂的层段，来确定需要的液压变径球座套管滑套开关工具(3)的数量和位置；b.从井底到井口的顺序，按球座缩径后直径从小到大的次序排列液压变径球座套管滑套开关工具(3)；c.将液压变径球座套管滑套开关工具(3)按设计串接在套管柱(2)中下井； d.当套管下到设计深度时，向井内打入水泥浆进行固井作业，将套管固在地层(1)内，固井后碰压胶塞依次打开所有液压变径球座套管滑套开关工具(3)的密封套，清除管柱内壁水泥浆，憋压，液压变径球座套管滑套开关工具(3)密封球座变径，球座直径从井底向上依次增大;e.实施压裂作业，压裂时先憋压，打开最下部的液力开关，实施第一级压裂；f.一级压裂后，投球，投球在最下部的液压变径球座套管滑套开关工具(3)的球座上，打开二级压裂通道，实施第二级压裂，二级压裂后重复投球、压裂步骤，完成地层的各级压裂施工。
2.根据权利要求1所述的一种用于固井管柱分级压裂的方法的专用工具－液压变径球座套管滑套开关工具(3)，它由本体(3.1)、滑套(3.7)、球座(3.6)组成，其特征在于在本体(3.1)内装有一个液缸体(3.4)，液缸体(3.4)下部装有一个密封套(3.2)，密封套(3.2)与液缸体(3.4)连接处设有一液流孔(3.3)，在液缸体(3.4)内装有活塞(3.5)，活塞(3.5)上部设有一个球座(3.6)，在本体(3.1)上部装有滑套(3.7)，滑套(3.7)与球座(3.6)相连接，球座(3.6)为可变径球座，在滑套(3.7)处本体上开有压裂通道(3.8)。
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