CN106481324B - 液控自解封式分段压裂管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了液控自解封式分段压裂管柱，包括自上而下依次连接的锚定器、Y341封隔器、液控自解封的喷砂压裂封隔器、坐封启动阀。所述液控自解封的喷砂压裂封隔器的数量至少设置二个，液控自解封式压裂封隔器之间可通过油管或者油管短接连接。所述锚定器上端通过安全接头与油管连接。本发明解决了目前管柱起出困难或者容易被刺断，造成施工事故等问题，提高了套管内分段压裂工艺的安全可靠性。

Description

液控自解封式分段压裂管柱

技术领域

本发明涉及石油压裂技术，具体地说是液控自解封式分段压裂管柱。

背景技术

管内机械分层分段压裂技术作为低渗透、薄互油藏有效动用的重要手段之一,应用规模正在逐步扩大，其具有压裂层段针对性强，压裂过程连续，压裂后增加泄油面积、提高驱油效率，返排及时，能有效保护储层等技术优势，可应用于直井、定向井、水平井中。

目前能检索到的国内外套管内封隔器分段压裂管柱组合主要有三种:压缩式封隔器与其他配套工具组成的管柱、压缩式封隔器加扩张式封隔器与其他配套工具组成的管柱、扩张式封隔器与其他配套工具组成的管柱。采用扩张式封隔器的管柱是通过减小压裂喷砂器喷砂口的过流面积,使压裂管柱内外产生节流压差坐封封隔器实现分段，这种设计存在的缺点是压裂过程中压裂液对喷砂口的磨损较大，造成喷砂口的过流面积增大，节流压差减小或消失，导致封隔器实效，甚至导致整个管柱断裂，造成施工事故。而现有的采用压缩式封隔器的管柱，封隔器解封的时候，上提管柱需要克服封隔器的解封力，上提力大，特别是当下部管柱被砂埋时，上提力非常大，无法实现有效的解封，致使管柱无法提出，造成施工事故。近些年，国内许多科研院所和研究机构都在致力于开发新的套管内封隔器分段压裂工艺，以满足现场的技术需求。

发明内容

本发明的目的在于提供液控自解封式分段压裂管柱，解决了目前管柱起出困难或者容易被刺断，造成施工事故等问题，提高了套管内分段压裂工艺的安全可靠性。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，液控自解封式分段压裂管柱，包括自上而下依次连接的锚定器、Y341封隔器、液控自解封的喷砂压裂封隔器、坐封启动阀。

所述液控自解封的喷砂压裂封隔器的数量至少设置二个，液控自解封式压裂封隔器之间可通过油管或者油管短接连接。

所述锚定器上端通过安全接头与油管连接。

所述液控自解封的喷砂压裂封隔器包括自上而下依次连接的上接头、喷砂体、下中心管、下接头，所述喷砂体上端径向开设喷砂口，喷砂体内壁套装滑套，滑套下端通过压裂剪钉连接固定在喷砂体上暂时封堵住喷沙口，所述喷砂体外壁自上而下依次套装有组合胶筒、锁套，所述锁套内部设置卡环座，卡环座下端外壁设置卡环，在坐封时卡环对应锁套内壁下端开设的锁齿配合锁紧，所述卡环座与喷砂体之间设置有解封活塞，所述解封活塞上端顶在喷砂体开设的限位台下端面，并且解封活塞一方面通过解封剪钉与喷砂体连接，另一方面通过锁环与卡环座连接，所述锁套下方依次连接上活塞和下活塞，所述上活塞位于下中心管外部并且和下中心管之间形成空腔，在上活塞上开设连通至该空腔的通孔，所述下活塞位于下接头外部并且通过坐封剪钉暂时与下接头连接固定，所述喷砂体在自身下端且位于解封剪钉、上活塞附近位置开设有传压孔，所述下中心管在自身下端且位于下活塞附近位置也开设有传压孔。

所述组合胶筒上下两端分别设置上挡帽和下挡帽，所述喷砂体外壁还设置挡砂皮碗，所述挡砂皮碗位于组合胶筒上端的上挡帽上端。

所述锁套上端连接在下挡帽上，所述卡环座上端固定在喷砂体上并且两者之间安装防松销钉。

所述滑套外壁和喷砂体内壁均开设相互配合限制轴向定程移动的限位台阶，所述限位台阶的轴向长度大于等于滑套上端面到喷砂口的距离。

所述滑套上端端口内壁设计为锥面端口，该锥面端口最小直径小于投球的直径。

所述滑套与喷砂体之间设置密封圈，解封活塞与喷砂体之间设置密封圈，所述上活塞与喷砂体以及下中心管之间设置密封圈，所述下活塞与下中心管以及下接头之间设置密封圈。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

该液控自解封式分段压裂管柱每段压裂时，打开滑套的同时启动该段封隔器的解封机构，压裂完成可直接上提管柱，上提力小，同时管柱中的液控自解封式压裂封隔器设计挡砂装置，降低了整体管柱砂卡的风险。封隔器座封无需依靠喷口处产生的节流压差，喷砂口的过流面积大，大大减少了压裂过程中对管柱的磨损和冲蚀，提高了管柱的安全性，同时消除了由于喷砂口过流面积小而对施工排量的限制。

附图说明

图1为本发明的液控自解封式分段压裂管柱的结构示意图；

图2为液控自解封式压裂封隔器的结构示意图。

图中：油管1、安全接头2、锚定器3、Y341封隔器4、液控自解封的喷砂压裂封隔器5、压裂球6、坐封启动阀7、坐封球8；

上接头5-1、喷砂体5-2、滑套5-3、挡砂皮碗5-4、上压帽5-5、组合胶筒5-6、下压帽5-7、防松销钉5-8、解封剪钉5-9、压裂剪钉5-10、解封活塞5-11、锁环5-12、卡环座5-13、卡环5-14、锁套5-15、上活塞5-16、密封圈5-17、下中心管5-18、下活塞5-19、坐封剪钉5-20、下接头5-21。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

根据图1-2，实施例1：液控自解封式分段压裂管柱从上到下主要由油管1、安全接头2、锚定器3、Y341封隔器4、液控自解封的喷砂压裂封隔器5、座封启动阀7组成。当对多段进行压裂时，需要在管柱中配置多个液控自解封式压裂封隔器5，液控自解封式压裂封隔器之间可通过油管1或者油管短接连接。液控自解封式压裂封隔器包括自上而下依次连接的上接头5-1、喷砂体5-2、下中心管5-18、下接头5-21，所述喷砂体上端径向开设喷砂口，喷砂体内壁套装滑套5-3，滑套下端通过压裂剪钉5-10连接固定在喷砂体上暂时封堵住喷沙口，所述喷砂体外壁自上而下依次套装有组合胶筒5-6、锁套5-15，所述锁套内部设置卡环座5-13，卡环座下端外壁设置卡环5-14，在坐封时卡环对应锁套内壁下端开设的锁齿配合锁紧，所述卡环座与喷砂体之间设置有解封活塞5-11，所述解封活塞上端顶在喷砂体开设的限位台下端面，并且解封活塞一方面通过解封剪钉5-9与喷砂体连接，另一方面通过锁环5-12与卡环座连接，所述锁套下方依次连接上活塞5-16和下活塞5-19，所述上活塞位于下中心管外部并且和下中心管之间形成空腔，在上活塞上开设连通至该空腔的通孔，所述下活塞5-19位于下接头外部并且通过坐封剪钉5-20暂时与下接头连接固定，所述喷砂体5-2在自身下端且位于解封剪钉、上活塞附近位置开设有传压孔，所述下中心管5-18在自身下端且位于下活塞附近位置也开设有传压孔。所述滑套外壁和喷砂体内壁均开设相互配合限制轴向定程移动的限位台阶，所述限位台阶的轴向长度大于等于滑套上端面到喷砂口的距离。所述滑套上端端口内壁设计为锥面端口，该锥面端口最小直径小于投球的直径。

实施例2：在实施例1的基础上，所述组合胶筒上下两端分别设置上挡帽5-5和下挡帽5-7，所述喷砂体外壁还设置挡砂皮碗5-4，所述挡砂皮碗位于组合胶筒上端的上挡帽上端。所述锁套上端连接在下挡帽上，所述卡环座上端固定在喷砂体上并且两者之间安装防松销钉5-8。所述滑套与喷砂体之间设置密封圈，解封活塞与喷砂体之间设置密封圈，所述上活塞与喷砂体以及下中心管之间设置密封圈，所述下活塞与下中心管以及下接头之间设置密封圈。

上接头5-1下端连接喷砂体5-2，喷砂体5-2径向上均匀分布四个喷砂孔，喷砂体5-2内部与滑套5-3配合，且通过压裂剪钉5-10连接，外部依次与挡砂皮碗5-4、上压帽5-5、组合胶筒5-6、下压帽5-7、解封活塞5-11等配合，与解封活塞5-11通过解封剪钉5-9连接，下端通过螺纹与卡环座5-13连接，连接螺纹处配有防松销钉。滑套上设有多道密封圈,上端部与投入的压裂球配合。卡环座5-13上配有卡环5-14，座封时卡环5-14可与锁套5-15配合锁紧。卡环座5-13内部通过锁环5-12与解封活塞5-11连接。上活塞5-16和下活塞5-19上均设有两道密封圈，二者通过螺纹连接，连接螺纹处配有防松销钉，座封时可在喷砂体5-2和下中心管5-18上滑动。下接头5-21内部与下中心管5-18通过螺纹连接，螺纹连接处配有防松销钉，外部与下活塞5-19通过座封剪钉5-20连接。喷砂体5-21下端、下中心管5-18下端均设有传压孔。

以直井中施工为例的施工方法和步骤：

首先根据底层需要配置的液控自解封式压裂封隔器5的数量，连接管柱，并将连接好的液控自解封式分段压裂管柱下入境内预定位置，具体工艺如下：

1、本工艺管柱在确定分段压裂级数和压裂用液控自解封式压裂封隔器5的安装位置后进行压裂管柱的配接，将配接好的压裂管柱下入井内预定位置并进行反洗井，确保管柱内腔干净无杂质。

2、投入座封球8，油管内打压，座封Y341封隔器4和全部液控自解封式压裂封隔器5。压力从液控自解封式压裂封隔器5的喷砂体5-2、下中心管5-18的传压孔内传入，剪断座封剪钉5-20，上活塞5-16和下活塞5-19分别沿着喷砂体5-2和下中心管5-18上行，同时带动卡环座5-13、下压帽5-7上行，压缩组合胶筒5-6座封，卡环5-14与锁套5-15配合锁紧。

3、降低排量，投入第一级压裂球6，剪断液控自解封式压裂封隔器5的压裂剪钉5-10，滑套5-3下行，露出喷砂体5-2上的喷砂口，增大排量，泵入压裂携砂液进行压裂，同时压力通过滑套5-3与喷砂体5-2的环空进入喷砂体5-2上的压裂剪钉孔以及附近的传压孔，作用在解封活塞5-11的压差面上，推动解封活塞5-11剪断解封剪钉5-9并克服锁环5-12的锁紧力下行，则解封活塞5-11与卡环座5-13脱开，完成丢手机构的启动。压裂过程中由于球座在滑套5-3的球座面上，形成活塞，压力作用在活塞面上产生向下的作用力，并通过滑套5-3外面的台阶作用在喷砂体5-2上，因此液控自解封式压裂封隔器5仍处于座封状态。

4、按照从下往上的顺序按照步骤3依次完成其他层段的压裂。压裂完成后，开井放喷排液。此时作用在喷砂体5-2上向下的力消失，组合胶筒5-6在回弹力的作用下开始慢慢回弹解封。

5、放喷排液完成后，上提管柱，起出液控自解封式分段压裂管柱。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (4)

1.液控自解封式分段压裂管柱，其特征在于，包括自上而下依次连接的锚定器、Y341封隔器、液控自解封的喷砂压裂封隔器、坐封启动阀；

所述液控自解封的喷砂压裂封隔器包括自上而下依次连接的上接头、喷砂体、下中心管、下接头，所述喷砂体上端径向开设喷砂口，喷砂体内壁套装滑套，滑套下端通过压裂剪钉连接固定在喷砂体上暂时封堵住喷砂口，所述喷砂体外壁自上而下依次套装有组合胶筒、锁套，所述锁套内部设置卡环座，卡环座下端外壁设置卡环，在坐封时卡环对应锁套内壁下端开设的锁齿配合锁紧，所述卡环座与喷砂体之间设置有解封活塞，所述解封活塞上端顶在喷砂体开设的限位台下端面，并且解封活塞一方面通过解封剪钉与喷砂体连接，另一方面通过锁环与卡环座连接，所述锁套下方依次连接上活塞和下活塞，所述上活塞位于下中心管外部并且和下中心管之间形成空腔，在上活塞上开设连通至该空腔的通孔，所述下活塞位于下接头外部并且通过坐封剪钉暂时与下接头连接固定，所述喷砂体在自身下端且位于解封剪钉附近位置和上活塞附近位置均开设有传压孔，所述下中心管在自身下端且位于下活塞附近位置也开设有传压孔；所述组合胶筒上下两端分别设置上挡帽和下挡帽，所述喷砂体外壁还设置挡砂皮碗，所述挡砂皮碗位于组合胶筒上端的上挡帽上端；所述锁套上端连接在下挡帽上，所述卡环座上端固定在喷砂体上并且两者之间安装防松销钉；所述滑套外壁和喷砂体内壁均开设相互配合限制轴向定程移动的限位台阶，两个限位台阶之间的轴向长度大于等于滑套上端面到喷砂口的距离；所述滑套上端端口内壁设计为锥面端口，该锥面端口最小直径小于投球的直径。

2.根据权利要求1所述的液控自解封式分段压裂管柱，其特征在于，所述液控自解封的喷砂压裂封隔器的数量至少设置二个，液控自解封的喷砂压裂封隔器之间可通过油管或者油管短接连接。

3.根据权利要求1所述的液控自解封式分段压裂管柱，其特征在于，所述锚定器上端通过安全接头与油管连接。

4.根据权利要求1所述的液控自解封式分段压裂管柱，其特征在于，所述滑套与喷砂体之间设置密封圈，解封活塞与喷砂体之间设置密封圈，所述上活塞与喷砂体以及下中心管之间设置密封圈，所述下活塞与下中心管以及下接头之间设置密封圈。

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