CN103306658B - 逐级坐封多级分段压裂管柱及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种逐级坐封多级分段压裂管柱及其使用方法，压裂管柱包括多个封隔器和压裂滑套，每个封隔器对应一个压裂滑套，成对配套使用的封隔器坐封传压通道通过传压管连接在压裂滑套的传压孔上。使用方法：1）.组装压裂管柱；2）.将压裂管柱下井，使每一级压裂管柱的滑套泄流通道与储层段位置对应；3）.投放启动钥匙，打开滑套内筒，露出传压孔，封隔器坐封；打压验封；4）.油管内压力继续打开滑套内筒，露出滑套泄流通道，实施压裂施工；5）.按从下往上的坐封、压裂顺序，重复步骤3）、4），将各级压裂管柱的压裂滑套进行逐级开启，开启每一级，进行相应级次封隔器的坐封和验封，并进行相应级次的压裂施工，直到完成最后一级压裂施工。

Description

逐级坐封多级分段压裂管柱及其使用方法

技术领域

本发明涉及压裂管柱，具体是一种逐级坐封多级分段压裂管柱，以及该压裂管柱的使用方法。

背景技术

封隔器是油气井完井改造作业中常用的一种井下工具，其与压裂滑套组合使用可实现油气井多级分段压裂改造。当封隔器与压裂滑套组合使用时，将组合好的压裂管柱下入油气井内，保持压裂滑套关闭，投球至压裂管柱底端的坐封球座上，再往油管内打压，油管内压力通过与封隔器的中心管连通的小孔进行传压，进而使封隔器的活塞进行运动压缩，封隔器的胶筒在活塞运动压缩的过程中产生变形膨胀，进而使压裂管柱上的所有封隔器同时实现坐封，再依次自下而上投球开启压裂滑套，进行多级分段压裂施工。这种压裂管柱的缺点在于：压裂管柱上的所有封隔器是一次性、同时坐封的，在进行封隔器的坐封密封性检验时，只能进行最上一级的封隔器坐封验封，其余封隔器的坐封验封是无法实现的，也就是说，除最上一级封隔器以外，其余封隔器的坐封资料是无法获取的，进而不能有效保障压裂管柱上除最上一级封隔器以外的其余封隔器坐封密封性，从而导致在压裂施工过程中存在较大的封隔器坐封失效的隐患，不利于油气井的压裂施工作业正常、可靠的进行，严重影响油气井整体开发水平和开发效益。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种能够逐级坐封、多级分段压裂、且能对每一级封隔器的坐封效果进行可靠有效检验的逐级坐封多级分段压裂管柱，以及该压裂管柱的使用方法。

本发明采用的技术方案是：一种逐级坐封多级分段压裂管柱，所述压裂管柱包括多个封隔器和压裂滑套，每个封隔器对应一个压裂滑套，封隔器通过连接油管与压裂滑套连接，封隔器和压裂滑套为成对配套使用，所述成对配套使用的封隔器坐封传压通道通过传压管连接在压裂滑套的传压孔上，压裂滑套在开启之前，压裂滑套上的传压孔被压裂滑套的滑套内筒封堵，无压力传至封隔器的坐封传压通道内，封隔器不发生坐封，压裂滑套在开启之后，压裂滑套的滑套内筒下滑，露出压裂滑套上的传压孔，压力经传压管传至封隔器的坐封传压通道内，封隔器发生坐封。

所述封隔器主要由封隔器上接头、中心管、双层管和封隔器下接头构成；所述封隔器上接头的上端与油管连接，封隔器上接头的下端内壁与中心管连接，封隔器上接头的下端外壁与锁套连接；所述中心管的下端与设有传压通道的缸座连接，在中心管上套装有胶筒心管和活塞，活塞的下端与缸座的上端之间形成环空间隙，胶筒心管的上端与锁套下端连接，胶筒心管的下端与活塞上端，在锁套与活塞之间的胶筒心管上套装有胶筒，活塞的外壁上连接有缸套，缸套的下端连接有棘齿外管；所述双层管的上端与缸座下端连接，双层管的环空与缸座上的传压通道对接，双层管的下端与封隔器下接头连接，双层管的外壁上套装棘齿卡簧和棘齿外管，棘齿外管的下端外壁与装配在封隔器下接头上端的剪销座连接；所述封隔器下接头上套装有尾座，尾座处在剪销座下方，在封隔器下接头上设有传压通道，封隔器下接头的传压通道与双层管的环空对接，封隔器下接头的下端与连接油管连接。

所述压裂滑套主要由滑套上接头、滑套外筒和滑套内筒构成；所述滑套上接头的上端与连接油管连接，滑套上接头的外壁与滑套外筒连接；所述滑套外筒上从上到下设有传压孔和滑套泄流通道；所述滑套内筒由滑套外筒上从上到下的滑套一级销钉和滑套二级销钉装配在滑套外筒内，滑套二级销钉插装在滑套内筒外壁上的滑槽内，滑套二级销钉与滑槽顶部的距离等于或大于滑套内筒上端端部与滑套外筒上传压孔之间的距离。

所述胶筒为多节，各节胶筒之间设有隔环。

所述活塞与胶筒心管之间、与中心管之间、与缸套之间分别设有密封圈。

所述棘齿卡簧由通过剪切销固定在双层管上的止退环限位。

所述缸座与缸套之间、与双层管之间分别设有密封圈。

所述滑套外筒与滑套上接头之间、与滑套内筒之间分别设有密封圈。

一种上述逐级坐封多级分段压裂管柱的使用方法，包括下列顺序步骤：

1）.根据油气井的储层井况，准备对应数量的封隔器和压裂滑套；将每个封隔器和对应的压裂滑套进行组装，使其形成成对配套的压裂管柱；

2）.将组装好的压裂管柱下入油气井的井筒中，使每一级压裂管柱的压裂滑套上滑套泄流通道与油气井内的储层段位置对应；

3）.在油气井内投放启动钥匙，使启动钥匙到达对应压裂管柱的压裂滑套内，启动钥匙将压裂滑套的滑套内筒打开，滑套内筒在滑套外筒内下滑，露出滑套外筒上的传压孔，油气井内的压力经传压孔、传压管传至封隔器的坐封传压通道内，封隔器发生坐封；从环空打压验封；

4）.提高压裂管柱的油管内压力，在油管内压力作用下，将压裂滑套的滑套内筒继续打开，滑套内筒在滑套外筒内继续下滑，露出滑套外筒上的滑套泄流通道，实施压裂施工；

5）.按照从下往上的坐封、压裂顺序，重复步骤3）和步骤4），将油气井内的各级压裂管柱进行逐级投放启动钥匙，开启每一级压裂管柱的压裂滑套，进行相应级次封隔器的坐封和验封，并进行相应级次的压裂施工，直到完成最后一级压裂施工。

本发明的有益效果是：将封隔器坐封用的传压通道进压口从封隔器中心管处改变至压裂滑套处，利用压裂滑套的滑套内筒闭启动作来控制封隔器上传压通道进压口的闭启，从而使压裂管柱达到逐级坐封、多级分段压裂的目的，这种逐级坐封能够可靠、有效地对坐封的每一级封隔器进行坐封密封性检验，从而可靠、有效地掌握压裂管柱上各级封隔器的坐封资料，有效保障压裂管柱上所有封隔器坐封的密封性，利于油气井的压裂施工作业正常、可靠的进行，从而提高油气井整体开发水平和开发效益。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明封隔器的一种结构示意图（由于封隔器的长柱状结构，为了使其清楚，将其分成两段）。

图3是本发明压裂滑套的一种结构示意图。

图中代号含义：1—封隔器上接头；2—锁套；3—中心管；4—胶筒心管；5—隔环；6—胶筒；7—密封圈；8—活塞；9—缸套；10—缸座；11—双层管；12—棘齿卡簧；13—止退环；14—剪切销；15—棘齿外管；16—剪销座；17—尾座；18—封隔器下接头；19—传压管；20—滑套上接头；21—滑套外筒；22—滑套泄流通道；23—滑套一级销钉；24—滑套二级销钉；25—滑套内筒；26—封隔器；27—连接油管；28—油管；29—压裂滑套。

具体实施方式

参见图1：本发明包括两个封隔器26和两个压裂滑套29，每个封隔器26对应一个压裂滑套29，封隔器26通过连接油管27与压裂滑套29连接，封隔器26和压裂滑套29为成对配套使用，成对配套使用的封隔器26坐封传压通道通过传压管19连接在压裂滑套29的传压孔上。两副成对配套使用的封隔器26和压裂滑套29轴向串装组装成一根两级的压裂管柱。

参见图2：上述封隔器26主要由封隔器上接头1、中心管3、双层管11和封隔器下接头18构成。其中，封隔器上接头1的上端用作与油管28连接，封隔器上接头1的下端内壁通过螺纹与中心管3的上端外壁连接，封隔器上接头1的下端外壁通过螺纹与锁套2的上端内壁连接。中心管3的下端外壁通过螺纹与设有传压通道的缸座10上端内壁连接；在中心管3上由上到下分别套装有胶筒心管4和活塞8，胶筒心管4的上端外壁与锁套2的下端内壁形成套接，胶筒心管4的下端外壁通过螺纹与活塞8上端内壁，且胶筒心管4的下端外壁与活塞8的上端内壁之间设有密封圈7；活塞8的下端与缸座10的上端之间形成环空间隙，活塞8与中心管3之间设有密封圈7，活塞8的外壁上通过螺纹连接有缸套9，活塞8与缸套9之间设有密封圈7，缸套9的下端内壁通过螺纹连接有棘齿外管15；在锁套2与活塞8之间的胶筒心管4上套装有胶筒6，该胶筒6为三节，相邻两节胶筒6之间设有隔环5。双层管11的上端通过密封圈7与缸座10下端形成抵触连接，双层管11的环空与缸座10上的传压通道对接，缸座10与缸套9之间设有密封圈7，双层管11的下端与封隔器下接头18的上端形成抵触连接，双层管11的外壁上套装棘齿卡簧12和棘齿外管15；棘齿卡簧12由通过剪切销14固定在双层管11上的止退环13限位，棘齿卡簧12处在双层管11的外壁台阶面与止退环13之间；棘齿外管15的下端外壁通过螺纹与装配在封隔器下接头18上端的剪销座16内壁连接。封隔器下接头18上套装有尾座17，尾座17处在剪销座16下方，在封隔器下接头18的上部设有传压通道，传压通道的上端与双层管11的环空对接，封隔器下接头18的传压通道下端端口处在封隔器下接头18中部的外壁上（尾座17下方），该传压通道端口用作连接传压管19的上端；封隔器下接头18的下端用作与连接油管27连接。

参见图3：上述压裂滑套29主要由滑套上接头20、滑套外筒21和滑套内筒25构成。其中，滑套上接头20的上端用作与连接油管27连接，滑套上接头20的外壁通过螺纹与滑套外筒21连接，在滑套上接头20与滑套外筒21之间设有密封圈7。滑套外筒21上从上到下设有传压孔和滑套泄流通道22，传压孔用作连接传压管19的下端。滑套内筒25由滑套外筒21上从上到下的滑套一级销钉23和滑套二级销钉24装配在滑套外筒21内，滑套内筒25与滑套外筒21之间设有密封圈7，滑套内筒25的上端与滑套上接头20的下端形成抵接，在滑套内筒25的外壁上设有插装滑套二级销钉24的滑槽，滑套二级销钉24插装在滑套内筒25外壁上的滑槽内，当滑套内筒25未被开启之前，滑套二级销钉24与滑槽顶部的距离等于（也可以是大于）滑套内筒25上端端部与滑套外筒21上传压孔之间的距离（但不能大于滑套内筒25上端端部与滑套外筒21上滑套泄流通道22之间的距离）。

以上述的封隔器26和压裂滑套29结构，当压裂滑套29在开启之前，压裂滑套29上的传压孔被压裂滑套29的滑套内筒25封堵，无压力传至封隔器26的坐封传压通道内，封隔器26不发生坐封；当压裂滑套29在开启之后，压裂滑套29的滑套内筒25下滑，露出压裂滑套29上的传压孔，井筒内的压力经压裂滑套29上的传压孔、传压管19传至封隔器26的坐封传压通道（即封隔器下接头18上的传压通道、双层管11的环空、缸座10上的传压通道）内，活塞8在压力推动下发生上行运动，胶筒心管4随着活塞8一同上行，活塞8挤压胶筒6，使胶筒6发生变形膨胀，进而使封隔器26发生坐封。

上述两副成对配套使用的封隔器26和压裂滑套29组装成的压裂管柱（共两级）使用方法，包括下列顺序步骤：

1）.根据油气井的储层井况，准备对应数量的封隔器和压裂滑套（即两个封隔器26和两个压裂滑套29）；将每个封隔器和对应的压裂滑套进行组装（即封隔器26的坐封传压通道通过传压管19与压裂滑套29上的传压孔进行连接），使其形成成对配套的压裂管柱；

2）.将组装好的压裂管柱下入油气井的井筒中，使每一级压裂管柱的压裂滑套上滑套泄流通道与油气井内的储层段位置形成对应；

3）.在油气井内投放启动钥匙（例如启动球），使启动钥匙到达对应压裂管柱的压裂滑套内，启动钥匙将压裂滑套的滑套内筒打开，滑套内筒在滑套外筒内下滑，露出滑套外筒上的传压孔，油气井内的压力经传压孔、传压管传至封隔器的坐封传压通道内，封隔器发生坐封；从环空打压验封，当压力达到预定要求时，则表明封隔器坐封成功；

4）.提高压裂管柱的油管内压力，在油管内压力作用下，将压裂滑套的滑套内筒继续打开，滑套内筒在滑套外筒内继续下滑，露出滑套外筒上的滑套泄流通道，实施压裂施工；

5）.按照从下往上（井底方向为下、井口方向为上）的坐封、压裂顺序，重复步骤3）和步骤4），将油气井内的各级压裂管柱进行逐级投放启动钥匙，开启每一级压裂管柱的压裂滑套，进行相应级次封隔器的坐封和验封，并进行相应级次的压裂施工，直到完成最后一级（即最靠近井口的一级）压裂施工。压裂完成后，即可开井排液，进入投产。

上述封隔器和压裂滑套的数量仅为示例，而非特定值，除此之外还可以是其它值，例如五个封隔器和压裂滑套、八个封隔器和压裂滑套等。

Claims (9)

1.一种逐级坐封多级分段压裂管柱，其特征在于：所述压裂管柱包括多个封隔器（26）和压裂滑套（29），每个封隔器（26）对应一个压裂滑套（29），封隔器（26）通过连接油管（27）与压裂滑套（29）连接，封隔器（26）和压裂滑套（29）为成对配套使用，所述成对配套使用的封隔器（26）坐封传压通道通过传压管（19）连接在压裂滑套（29）的传压孔上，压裂滑套（29）在开启之前，压裂滑套（29）上的传压孔被压裂滑套（29）的滑套内筒（25）封堵，无压力传至封隔器（26）的坐封传压通道内，封隔器（26）不发生坐封，压裂滑套（29）在开启之后，压裂滑套（29）的滑套内筒（25）下滑，露出压裂滑套（29）上的传压孔，压力经传压管（19）传至封隔器（26）的坐封传压通道内，封隔器（26）发生坐封。

2.根据权利要求1所述逐级坐封多级分段压裂管柱，其特征在于：所述封隔器（26）主要由封隔器上接头（1）、中心管（3）、双层管（11）和封隔器下接头（18）构成；所述封隔器上接头（1）的上端与油管（28）连接，封隔器上接头（1）的下端内壁与中心管（3）连接，封隔器上接头（1）的下端外壁与锁套（2）连接；所述中心管（3）的下端与设有传压通道的缸座（10）连接，在中心管（3）上套装有胶筒心管（4）和活塞（8），活塞（8）的下端与缸座（10）的上端之间形成环空间隙，胶筒心管（4）的上端与锁套（2）下端连接，胶筒心管（4）的下端与活塞（8）上端，在锁套（2）与活塞（8）之间的胶筒心管（4）上套装有胶筒（6），活塞（8）的外壁上连接有缸套（9），缸套（9）的下端连接有棘齿外管（15）；所述双层管（11）的上端与缸座（10）下端连接，双层管（11）的环空与缸座（10）上的传压通道对接，双层管（11）的下端与封隔器下接头（18）连接，双层管（11）的外壁上套装棘齿卡簧（12）和棘齿外管（15），棘齿外管（15）的下端外壁与装配在封隔器下接头（18）上端的剪销座（16）连接；所述封隔器下接头（18）上套装有尾座（17），尾座（17）处在剪销座（16）下方，在封隔器下接头（18）上设有传压通道，封隔器下接头（18）的传压通道与双层管（11）的环空对接，封隔器下接头（18）的下端与连接油管（27）连接。

3.根据权利要求1所述逐级坐封多级分段压裂管柱，其特征在于：所述压裂滑套（29）主要由滑套上接头（20）、滑套外筒（21）和滑套内筒（25）构成；所述滑套上接头（20）的上端与连接油管（27）连接，滑套上接头（20）的外壁与滑套外筒（21）连接；所述滑套外筒（21）上从上到下设有传压孔和滑套泄流通道（22）；所述滑套内筒（25）由滑套外筒（21）上从上到下的滑套一级销钉（23）和滑套二级销钉（24）装配在滑套外筒（21）内，滑套二级销钉（24）插装在滑套内筒（25）外壁上的滑槽内，滑套二级销钉（24）与滑槽顶部的距离等于或大于滑套内筒（25）上端端部与滑套外筒（21）上传压孔之间的距离。

4.根据权利要求2所述逐级坐封多级分段压裂管柱，其特征在于：所述胶筒（6）为多节，各节胶筒（6）之间设有隔环（5）。

5.根据权利要求2所述逐级坐封多级分段压裂管柱，其特征在于：所述活塞（8）与胶筒心管（4）之间、与中心管（3）之间、与缸套（9）之间分别设有密封圈（7）。

6.根据权利要求2所述逐级坐封多级分段压裂管柱，其特征在于：所述棘齿卡簧（12）由通过剪切销（14）固定在双层管（11）上的止退环（13）限位。

7.根据权利要求2所述逐级坐封多级分段压裂管柱，其特征在于：所述缸座（10）与缸套（9）之间、与双层管（11）之间分别设有密封圈（7）。

8.根据权利要求3所述逐级坐封多级分段压裂管柱，其特征在于：所述滑套外筒（21）与滑套上接头（20）之间、与滑套内筒（25）之间分别设有密封圈（7）。

9.一种权利要求1所述逐级坐封多级分段压裂管柱的使用方法，包括下列顺序步骤：

1）.根据油气井的储层井况，准备对应数量的封隔器和压裂滑套；将每个封隔器和对应的压裂滑套进行组装，使其形成成对配套的压裂管柱；

2）.将组装好的压裂管柱下入油气井的井筒中，使每一级压裂管柱的压裂滑套上滑套泄流通道与油气井内的储层段位置对应；

3）.在油气井内投放启动钥匙，使启动钥匙到达对应压裂管柱的压裂滑套内，启动钥匙将压裂滑套的滑套内筒打开，滑套内筒在滑套外筒内下滑，露出滑套外筒上的传压孔，油气井内的压力经传压孔、传压管传至封隔器的坐封传压通道内，封隔器发生坐封；从环空打压验封；

4）.提高压裂管柱的油管内压力，在油管内压力作用下，将压裂滑套的滑套内筒继续打开，滑套内筒在滑套外筒内继续下滑，露出滑套外筒上的滑套泄流通道，实施压裂施工；

5）.按照从下往上的坐封、压裂顺序，重复步骤3）和步骤4），将油气井内的各级压裂管柱进行逐级投放启动钥匙，开启每一级压裂管柱的压裂滑套，进行相应级次封隔器的坐封和验封，并进行相应级次的压裂施工，直到完成最后一级压裂施工。