CN101173607B - 喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，它包括水力锚、上级封隔器、中级封隔器、下级封隔器、坐封球座；水力锚下连接上级封隔器，该上级封隔器下连接上可控脱节喷砂器，在上可控脱节喷砂器下连接中级封隔器，在中级封隔器下连接下可控脱节喷砂器，该下可控脱节喷砂器下连接下级封隔器，在下级封隔器下连接坐封球座。本发明优点在于：压裂施工完后，若未砂卡，则直接上提起出施工管柱，以提高工作效率及降低成本；若发生砂卡则从地面转动管柱，使上或下可控脱节喷砂器脱开，然后上提管柱则可起出脱开位置以上的管柱，然后再下打捞管柱进行分段冲砂打捞后起出脱节位置下面的管柱，以提高安全性。

Description

喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置

技术领域

本发明涉及油田井下机具技术领域，是一种喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置。

背景技术

油田开发中为提高油气井产量，常需要压裂工艺进行改造。对于多层系油气井常用分层压裂来改造，以提高单井产量。而分层压裂改造工艺需要通过分层压裂管柱进行实施，本发明是分层压裂管柱中的一种。

目前，油田所使用的分层压裂管柱根据工艺要求和管柱上所使用配套工具的不同而不同，管柱上所使用的配套工具主要有封隔器、水力锚、喷砂器等。其中根据喷砂器的不同可分为固定式和脱节式两种类型分层压裂管柱，固定式就是不可脱开，也是目前使用得最多的，一旦发生分层压裂施工管柱被砂卡则必须对施工井进行大修；脱节式就是可以脱开，目前的使用量还很少，在施工管柱发生砂卡时，可以对分层压裂管柱进行分段起出，从而不必对施工井进行大修。

脱节式分层压裂管柱目前只有一种结构，即文献(专利号200420092490.4)所介绍的《可脱节三层压裂管柱》，该管柱是由水力锚、上封隔器、1级可退脱节喷砂器、中封隔器、2级可退脱节喷砂器、卡瓦封隔器等工具组成。在分压过程中通过投钢球打压使滑套下行，使脱节喷砂器自动脱开成两段，在分压施工完成后，上段随封隔器提出，下段需下专用工具边冲洗边打捞。

由于该管柱所使用的可退脱节喷砂器在滑套打下后即脱节，无论管柱是否砂卡都需要分段打捞，所以对施工时未砂卡的情况来说大大降低了效率并增加了成本。

在分层压裂施工中，压裂砂在液体的携带下从地面通过分层压裂管柱流动到地层，由于压裂砂的密度比液体的密度大，在重力的作用下与液体发生沉降分离，部分压裂砂就会脱离液体而沉降，管柱上的封隔器在坐封状态下与套管是密封的，压裂砂被阻挡在封隔器上部的管柱与套管之间，管柱上又连接有多级封隔器，每级封隔器上都会有压裂砂沉降，从而使管柱被卡在井内。此时，一般的分层压裂管柱因为没有脱节结构，全井管柱则无法正常起出，需要用倒扣、钻、磨、铣等大修方法才能起出，这样就会造成修井作业时间长，施工成本高的结果；如果使用如文献所述的《可脱节三层压裂管柱》，虽然可以采取分段冲砂打捞的方法依次起出井下管柱，但是，在没有发生砂卡的情况下也得采取此方法起出井下管柱，这就造成了增加多余的工作量和施工时间的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，它包括水力锚、上级封隔器、上可控脱节喷砂器、中级封隔器、下可控脱节喷砂器、下级封隔器、坐封球座；所述的水力锚下连接上级封隔器，该上级封隔器下连接上可控脱节喷砂器，在上可控脱节喷砂器下连接中级封隔器，在中级封隔器下连接下可控脱节喷砂器，该下可控脱节喷砂器下连接下级封隔器，在下级封隔器下连接坐封球座。

上述的上、下可控脱节喷砂器，它们分别包括有喷砂体、滑套、下接头，所述的滑套设置在喷砂体内，所述的喷砂体的下半部插入下接头内与下接头连接，其特征在于：在喷砂体的下端侧壁上设有и形开口槽，该и形开口槽的开口朝下，在и形开口槽对应的下接头侧壁上，连接有进入и形开口槽的销钉；在и形开口槽上部的喷砂体的侧壁圆周上沿轴向开有长槽孔，使长槽孔之间形成弹性肋板，在弹性肋板的中部凸出有凸块，在凸块对应的下接头内壁上设有凸出的环形沿，所述的凸块处在环形沿的下部。

由于滑套设置在喷砂体内，并且该滑套的下端部处在弹性肋板的内侧，支撑着弹性肋板，使弹性肋板在径向不会发生弹性变形，则弹性肋板的中部凸出有凸块与下接头内壁上凸出的环形沿形成相互连接。

在喷砂体的下端侧壁上均布设有2～4个и形开口槽，在и形开口槽对应的下接头侧壁上，连接有相同数量的进入и形开口槽的2～4个销钉。该и形开口槽与销钉的配合连接形成喷砂体与下接头可控脱节功能。

在喷砂体与滑套的侧壁之间穿接有将喷砂体与滑套连接一起的剪钉。

在喷砂体与下接头套接之间设有密封圈。

水力锚用于克服管柱在压力作用下产生的向上的顶力，保持管柱稳定；上、中、下三级封隔器用于密封套管与油管间的环形空间，以实现分层压裂施工，其中上级封隔器用无支撑式封隔器，即可以满足密封和支撑的使用要求；中级封隔器可用卡瓦式封隔器或无支撑式封隔器；下级封隔器用卡瓦式封隔器，可以对管柱提供支撑和提高管柱的稳定性；上、下可控脱节喷砂器用于分别建立分层压裂施工的液流通道和实现管柱的可控脱节；坐封球座用于封隔器液压坐封，并建立下层压裂的液流通道。

上述管柱装置的可控脱节的方法，它包括下列步骤：若发生砂卡需要喷砂器脱节时，则从地面正时针转动管柱，带动喷砂体转动，使销钉在и形开口槽中从内侧槽b点换位至外侧槽c点，然后上提喷砂体使销钉沿и形开口槽从外侧槽c点经开口槽的出口d点脱出；由于滑套下行到下接头的底部，对弹性肋板内侧失去支撑的作用，喷砂体上提时，凸块受环形沿的阻挡，使弹性肋板形成弹性变形，从而使喷砂体下端从下接头中脱出，实现脱节分离。

本发明优点在于：由于在喷砂体的下端侧壁上设有и形开口槽，并配合销钉与下接头连接，形成喷砂器可控脱节；压裂施工完后，若未砂卡，则直接上提起出施工管柱，以提高工作效率及降低成本；若发生砂卡则从地面转动管柱，使销钉在喷砂体的и形开口槽内换位，使上或下可控脱节喷砂器脱开，然后上提管柱则可起出脱开位置以上的管柱，然后再下打捞管柱进行分段冲砂打捞后起出脱节位置下面的管柱，以提高安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2是本发明的半剖结构示意图。

图3是本发明的喷砂体半剖结构示意图。

图4是本发明的下接头半剖结构示意图。

图5是图3A向喷砂孔示意图。

图6是喷砂体下端и形开口槽展开放大示意图。

具体实施方式

参见图1所示：这种喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，它包括水力锚101、上级封隔器102、上可控脱节喷砂器103、中级封隔器104、下可控脱节喷砂器105、下级封隔器106、坐封球座107；所述的水力锚101下连接上级封隔器102，该上级封隔器102下连接上可控脱节喷砂器103，在上可控脱节喷砂器103下连接中级封隔器104，在中级封隔器104下连接下可控脱节喷砂器105，该下可控脱节喷砂器105下连接下级封隔器106，在下级封隔器106下连接坐封球座107。

参见图1～图6所示：上述的上、下可控脱节喷砂器103、105，它们分别包括有喷砂体2、滑套4、下接头12，所述的滑套4设置在喷砂体2内，将喷砂孔3挡住，所述的喷砂体2的下半部插入下接头12内与下接头12连接，在喷砂体2的下端侧壁上设有и形开口槽13，该и形开口槽13的开口朝下，在и形开口槽13对应的下接头12侧壁上，连接有进入и形开口槽的销钉11；在и形开口槽上部的喷砂体的侧壁圆周上沿轴向开有长槽孔10，使长槽孔10之间形成弹性肋板9，在弹性肋板9的中部凸出有凸块8，在凸块8对应的下接头内壁上设有凸出的环形沿7，所述的凸块8处在环形沿7的下部。

在喷砂体2的下端侧壁上均布设有3个и形开口槽13(也可2个或4个)，在и形开口槽对应的下接头侧壁上，连接有进入и形开口槽的3个销钉11(也可2个或4个)。使喷砂体2与下接头12通过销钉11相连，该и形开口槽13与销钉11的配合连接形成喷砂体与下接头可控脱节功能。

在喷砂体2与滑套4的侧壁之间穿接有将喷砂体与滑套连接一起的剪钉5。

在喷砂体2与下接头12套接之间设有密封圈6，形成防砂密封。

水力锚101用于克服管柱在压力作用下产生的向上的顶力，保持管柱稳定；上、中、下三级封隔器102、104、106用于密封套管108与油管109间的环形空间，以实现分层压裂施工，其中上级封隔器102用无支撑式封隔器，中级封隔器104可用卡瓦式封隔器或无支撑式封隔器，下级封隔器106用卡瓦式封隔器；上、下可控脱节喷砂器103、105用于分别建立分层压裂施工的液流通道和实现管柱的可控脱节；坐封球座107用于封隔器液压坐封，并建立下层压裂的液流通道。

压裂施工时，上述各工具按图1所示的顺序连接并用油管下入套管井内的预定位置，投入钢球至坐封球座107，从油管内施加液压使封隔器坐封后提高压力打掉坐封球座107内的阀座，进行下层的压裂施工；再投钢球打开下可控脱节喷砂器105，即投钢球打压后滑套4剪断剪钉5，使滑套4下行到下接头12的底部，对中间层进行压裂施工；再投钢球打开上可控脱节喷砂器103，对上层进行压裂施工。施工完后上提管柱，若能正常起动则说明管柱未砂卡，则可正常起出井下分层压裂管柱；若不能正常起动则说明管柱已砂卡，此时可在地面转动管柱1使可控脱节喷砂器103或105脱开；

压裂施工完成后可视情况控制是否脱节；若未发生砂卡，则上提管柱1，销钉11处于и形开口槽的a点(见图4所示)，喷砂体2通过销钉11将拉力传递至下接头12，则喷砂器可以顺利提出。

实施上述管柱装置的可控脱节的方法，它包括下列步骤：若发生砂卡需要喷砂器脱节时，则从地面正时针转动管柱1，带动喷砂体2转动，使销钉11在и形开口槽13中从内侧槽b点换位至外侧槽c点，然后上提喷砂体2使销钉11沿и形开口槽从外侧槽c点经经开口槽的出口d点脱出。由于滑套4下行到下接头12的底部，对弹性肋板9内侧失去支撑的作用，喷砂体2上提时，凸块8受环形沿7的阻挡，使弹性肋板9形成弹性变形，从而使喷砂体2下端从下接头12中脱出，实现脱节分离，然后再下打捞工具进行分段冲砂打捞，以提高安全性。

由于在喷砂体2的下端侧壁上设有и形开口槽13，并配合销钉11与下接头12连接，形成喷砂器可控脱节；当压裂施工完后，若未砂卡，则直接上提管柱1，喷砂体2通过销钉11带动下接头提出下面的所有工具，从而大大提高了工作效率及降低了生产成本。

Claims (7)

1.一种喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，它包括水力锚(101)、上级封隔器(102)、上可控脱节喷砂器(103)、中级封隔器(104)、下可控脱节喷砂器(105)、下级封隔器(106)、坐封球座(107)；其特征在于：所述的水力锚(101)下连接上级封隔器(102)，该上级封隔器(102)下连接上可控脱节喷砂器(103)，在上可控脱节喷砂器(103)下连接中级封隔器(104)，在中级封隔器(104)下连接下可控脱节喷砂器(105)，该下可控脱节喷砂器(105)下连接下级封隔器(106)，在下级封隔器(106)下连接坐封球座(107)；

上述的上、下可控脱节喷砂器(103、105)，它们分别包括有喷砂体(2)、滑套(4)、下接头(12)，所述的滑套(4)设置在喷砂体(2)内，所述的喷砂体(2)的下半部插入下接头(12)内与下接头(12)连接，在喷砂体(2)的下端侧壁上设有и形开口槽(13)，该и形开口槽(13)的开口朝下，在и形开口槽(13)对应的下接头(12)侧壁上，连接有进入и形开口槽的销钉(11)；在и形开口槽上部的喷砂体的侧壁圆周上沿轴向开有长槽孔(10)，使长槽孔(10)之间形成弹性肋板(9)，在弹性肋板(9)的中部凸出有凸块(8)，在凸块(8)对应的下接头内壁上设有凸出的环形沿(7)，所述的凸块(8)处在环形沿(7)的下部。

2.根据权利要求1所述的喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，其特征在于：在喷砂体(2)的下端侧壁上均布设有2～4个и形开口槽(13)，

在и形开口槽(13)对应的下接头侧壁上，连接有相同数量的进入и形开口槽的2～4个销钉(11)。

3.根据权利要求2所述的喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，其特征在于：在喷砂体(2)与滑套(4)的侧壁之间穿接有将喷砂体与滑套连接一起的剪钉(5)。

4.根据权利要求3所述的喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，其特征在于：在喷砂体(2)与下接头(12)套接之间设有密封圈(6)。

5.根据权利要求1所述的喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，其特征在于：所述的上级封隔器(102)采用无支撑式封隔器。

6.根据权利要求5所述的喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，其特征在于：所述的中级封隔器(104)采用卡瓦式封隔器或无支撑式封隔器。

7.根据权利要求6所述的喷砂器可控脱节的多层分层压裂管柱装置，其特征在于：所述的下级封隔器(106)采用卡瓦式封隔器。

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