CN105089553A - 油田水平井带压多段压裂改造作业阀和反洗井解卡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油田水平井带压多段压裂改造作业阀和反洗井解卡方法，油田水平井带压多段压裂改造作业阀，包括相互连接的上筒体和下筒体，下筒体的远离上筒体的一端设置有挡台，挡台的内侧设置有用于密封下筒体的密封钢球，下筒体的位于挡台与上筒体之间的一段的筒壁上沿径向设置有多个喷嘴。应用本发明的技术方案，本阀通过钢球控制换向，能满足正常压裂、封堵油管及管柱遇卡后的反洗井等各种工况的技术要求。本阀的“无阀芯”式设计可保证压裂改造、反洗井过程中充足的过液通道，保证其长期的工作可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及油田水平井压裂改造技术领域，具体而言，涉及一种油田水平井带压多段压裂改造作业阀和反洗井解卡方法。
背景技术
水平井作为提高单井产量和转变开发方式的主要技术手段，其数量及产量的比重都呈较快上升趋势。目前，国内油田水平井开发均采用多段压裂改造方式，其中水力喷射工艺在油田水平井多段压裂改造中占据绝对优势。但该工艺每段压裂改造完成需要先泄压才能拖动至下一段，单段平均泄压时间为5至7h。随着段数的增加(目前普遍以接近10段)及“体积压裂”的推广应用，累计泄压时间已超过50h并在逐渐增加。因此，导致油田水平井多段压裂改造施工的周期长、效率低。
当前，国内已有油田开始探索试验油田水平井带压多段压裂改造技术，将带压作业技术与油田水平井多段压裂结合。但在带压拖动过程中段与段之间的油管封堵成为该工艺的难点。前期带压作业的各种阀仅适用于施工井的后期开发，如高压注水井的注水管柱等，虽可实现油管的单向封堵，但在压裂改造过程中的阀芯或钢球、弹簧等极易损坏，工艺上存在缺陷，阻碍了该技术的推广应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种油田水平井带压多段压裂改造作业阀和反洗井解卡方法，以解决现有技术中的在压裂改造过程中的阀芯或钢球、弹簧等极易损坏的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种油田水平井带压多段压裂改造作业阀，包括相互连接的上筒体和下筒体，下筒体的远离上筒体的一端设置有挡台，挡台的内侧设置有用于密封下筒体的密封钢球，下筒体的位于挡台与上筒体之间的一段的筒壁上沿径向设置有多个喷嘴。
进一步地，油田水平井带压多段压裂改造作业阀还包括用于与密封钢球配合的球座，球座设置在上筒体内并朝向下筒体设置。
进一步地，球座为C环式弹性球座，上筒体的靠近下筒体的一段的内壁上设置有用于与C环式弹性球座配合的环形的凹槽，凹槽位于C环式弹性球座与下筒体之间。
进一步地，油田水平井带压多段压裂改造作业阀还包括设置在上筒体内的滑套，滑套位于球座的远离下筒体的一侧，滑套的远离球座的一侧设置有用于与换向钢球配合的上球座。
进一步地，上筒体的筒壁上设有径向的剪钉孔，滑套由剪钉固定在上筒体内。
进一步地，油田水平井带压多段压裂改造作业阀还包括压板，压板设置在上筒体内并位于滑套的远离下筒体的一侧。
进一步地，油田水平井带压多段压裂改造作业阀还包括挡球板，挡球板设置在下筒体内并位于挡台的远离上筒体的一侧，挡球板上设置有过流通道。
进一步地，下筒体的内壁上沿径向开设有多个螺纹孔，多个喷嘴一一对应地安装在多个螺纹孔内。
根据本发明的另一方面，提供了一种反洗井解卡方法，包括：提供上述的油田水平井带压多段压裂改造作业阀作为压裂管柱的作业阀；从油田水平井带压多段压裂改造作业阀的上筒体的端口处放入换向钢球；提高压裂管柱内的压力大于底层或套管的压力；当井口压力大于井口套管压力5MPa至10MPa时停止打压；当井口溢流量增大后，换向钢球与油田水平井带压多段压裂改造作业阀的密封钢球被反排出井口，完成反洗井解卡。
进一步地，控制洗井排量在0.4m3/min至1.0m3/min之间。
应用本发明的技术方案，本阀通过钢球控制换向，能满足正常压裂、封堵油管及管柱遇卡后的反洗井等各种工况的技术要求。本阀的“无阀芯”式设计可保证压裂改造、反洗井过程中充足的过液通道，保证其长期的工作可靠性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的油田水平井带压多段压裂改造作业阀的实施例的剖视图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明的目的在于提供一种油田水平井带压多段压裂改造专用阀，以满足油田水平井带压多段压裂改造施工中各种工况的技术要求。
本发明的具体技术内容如下：
本阀上筒体内上端挡台上设有压板，筒内径向凹槽内设有密封圈，筒壁中部设有径向的剪钉孔，设有上球座的滑套由剪钉固定在筒内，滑套下方设有C环式弹性球座，筒内下端设有凹槽；上筒体下端通过外螺纹连接下筒体，下筒体筒壁上径向的螺纹孔内连接有喷嘴，筒内下部设有挡台，挡台上方设有密封钢球，挡台下方连接挡球板。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：本阀通过钢球控制换向，能满足正常压裂、封堵油管及管柱遇卡后的反洗井等各种工况的技术要求。本阀的“无阀芯”式设计可保证压裂改造、反洗井过程中充足的过液通道，保证其长期的工作可靠性。在封堵油管工况下，本阀的C环式弹性球座可顺利与常用钢球配合，满足单向承压的技术要求，而在反洗井工况下，可释放自身弹性，实现自锁。
参照图1对本发明的实施例进一步说明：
本阀主要包括压板1、换向钢球2、滑套3、密封圈4、剪钉5、C环式弹性球座6、上筒体7、喷嘴8、密封钢球9、挡球板10、下筒体11。
上筒体7内上端挡台上设有压板1，筒内径向凹槽内设有密封圈4，筒壁中部设有径向的剪钉孔，设有上球座的滑套3由剪钉5固定在筒内，滑套3下方设有C环式弹性球座6，筒内下端设有凹槽。上筒体7下端通过外螺纹连接下筒体11，下筒体11筒壁上径向的螺纹孔内连接有两层的喷嘴8，筒内下部设有挡台，挡台上方设有密封钢球9，挡台下方通过螺纹连接挡球板10。
将C环式弹性球座6从上筒体7上端压入筒内预设位置，将密封圈4装入筒内凹槽，将滑套3***筒内至C环式弹性球座6位置，将剪钉5从筒外旋入并固定滑套3，然后把压板1从筒上端塞入至挡台处。将喷嘴8涂上高强度金属胶后从下筒体11外圆旋入其螺纹孔固定，将挡球板10涂上高强度金属胶然后从筒下端穿入并螺纹连接在挡台下方，然后把密封钢球9从下筒体11上端放入。最后，将上筒体7与下筒体11螺纹连接，即可实现该阀的正常工作。
本阀的工作机理如下：
1、正常压裂：
在压裂(油管压裂环空补液、环空压裂油管补液)过程中(包括前期喷砂射孔)，单流阀堵塞施工管柱下端，液体从喷嘴8压入地层(或喷出)。此时，密封钢球9处于最下层喷嘴8与挡球板10之间，该区域所处的静压状态能保护钢球不受加砂液体的冲蚀，同时阀内进行“无阀芯”式作业，能保证压裂液体流道畅通。
2、封堵油管：
当施工段压裂完后油管泄压时，液体从单流阀及喷嘴8同时涌向油管内部，经喷嘴8的进液沿下筒体11径向冲击，经单流阀的进液沿筒体轴向冲击，密封钢球9受两方向上的液体冲击(此时由于喷嘴8的当量通径较小，如73mm油管通径为20mm左右，单流阀通径不小于40mm)而上移，经上筒体7下端至C环式弹性球座6处封堵油管。此时，即可采用井口带压作业装置或防喷器组配合，拖动压裂管柱至下一段。当再次压裂时，油管打压致密封钢球9离开C环式弹性球座6，同时，单流阀堵塞施工管柱下端，液体仅能从喷嘴8压入地层(或喷出)，密封钢球9被冲至最下层喷嘴8与挡球板10之间。
重复以上流程，即可实现油田水平井带压多段压裂改造所有段间的封堵作业。
3、反洗井：
当施工段压裂完后油管泄压时，密封钢球9移至C环式弹性球座6封堵油管。在拖动压裂管柱至下一段过程中，如果压裂管柱遇卡(封隔器未解封或管柱砂卡等)且上下活动管柱不能解卡需要反洗井解卡时，从油管投换向钢球2并打压(此时先记录井口套管压力)。当油管压力大于地层(或套管)压力时，密封钢球9移至挡球板10位置，液体冲击换向钢球2至滑套3下端，此时，井口压力会瞬间稍有升高。提高压力至大于井口套管压力5MPa至10MPa时停止打压，在此过程中，滑套3推动C环式弹性球座6下移至上筒体7下端凹槽内，同时剪断剪钉5，弹开实现自锁。C环式弹性球座6处于较小通道时被压缩呈O型，可配合密封钢球9承受高压，而被推至上筒体7较大凹槽内弹开时呈C型，保证大通道的密封钢球9顺利通过。当油管泄压后(确保阀已换向，可通过井口溢流量来检测，如溢流量很大且源源不断则该阀已换向)，即可进行反洗井解卡，此时，换向钢球2及密封钢球9在反洗井排量及地层返液共同冲击下沿压裂管柱内部上移，最后被反排出井口(洗井排量一般控制在0.4m3/min至1.0m3/min即可)。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种油田水平井带压多段压裂改造作业阀，其特征在于，包括相互连接的上筒体(7)和下筒体(11)，所述下筒体(11)的远离所述上筒体(7)的一端设置有挡台，所述挡台的内侧设置有用于密封所述下筒体(11)的密封钢球(9)，所述下筒体(11)的位于所述挡台与所述上筒体(7)之间的一段的筒壁上沿径向设置有多个喷嘴(8)。
2.根据权利要求1所述的油田水平井带压多段压裂改造作业阀，其特征在于，所述油田水平井带压多段压裂改造作业阀还包括用于与所述密封钢球(9)配合的球座，所述球座设置在所述上筒体(7)内并朝向所述下筒体(11)设置。
3.根据权利要求2所述的油田水平井带压多段压裂改造作业阀，其特征在于，所述球座为C环式弹性球座(6)，所述上筒体(7)的靠近所述下筒体(11)的一段的内壁上设置有用于与所述C环式弹性球座(6)配合的环形的凹槽，所述凹槽位于所述C环式弹性球座(6)与所述下筒体(11)之间。
4.根据权利要求2所述的油田水平井带压多段压裂改造作业阀，其特征在于，所述油田水平井带压多段压裂改造作业阀还包括设置在所述上筒体(7)内的滑套(3)，所述滑套(3)位于所述球座的远离所述下筒体(11)的一侧，所述滑套(3)的远离所述球座的一侧设置有用于与换向钢球(2)配合的上球座。
5.根据权利要求4所述的油田水平井带压多段压裂改造作业阀，其特征在于，所述上筒体(7)的筒壁上设有径向的剪钉孔，所述滑套(3)由剪钉(5)固定在所述上筒体(7)内。
6.根据权利要求4所述的油田水平井带压多段压裂改造作业阀，其特征在于，所述油田水平井带压多段压裂改造作业阀还包括压板(1)，所述压板(1)设置在所述上筒体(7)内并位于所述滑套(3)的远离所述下筒体(11)的一侧。
7.根据权利要求1所述的油田水平井带压多段压裂改造作业阀，其特征在于，所述油田水平井带压多段压裂改造作业阀还包括挡球板(10)，所述挡球板(10)设置在所述下筒体(11)内并位于所述挡台的远离所述上筒体(7)的一侧，所述挡球板(10)上设置有过流通道。
8.根据权利要求1所述的油田水平井带压多段压裂改造作业阀，其特征在于，所述下筒体(11)的内壁上沿径向开设有多个螺纹孔，所述多个喷嘴(8)一一对应地安装在所述多个螺纹孔内。
9.一种反洗井解卡方法，其特征在于，包括：
提供权利要求4至6中任一项所述的油田水平井带压多段压裂改造作业阀作为压裂管柱的作业阀；
从所述油田水平井带压多段压裂改造作业阀的上筒体(7)的端口处放入所述换向钢球(2)；
提高所述压裂管柱内的压力大于底层或套管的压力；
当井口压力大于井口套管压力5MPa至10MPa时停止打压；
当井口溢流量增大后，所述换向钢球(2)与所述油田水平井带压多段压裂改造作业阀的密封钢球(9)被反排出井口，完成反洗井解卡。
10.根据权利要求9所述的反洗井解卡方法，其特征在于，控制洗井排量在0.4m3/min至1.0m3/min之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |