CN103485754B - 井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置 - Google Patents

井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开的是井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，尤其适用于水平井的分段压裂施工。本装置包括喷砂器和封隔器，喷砂器设有滑套，封隔器设有胶筒；喷砂体上设有液控启动孔和喷砂口，喷砂体的上部套装弹簧并与上接头连接、外部装有喷砂口护套对喷砂口提供有效保护、内部安装滑套、下部与承接筒连接并通过承接筒连接外缸体和封隔器中心管，实现与封隔器的连接；承接筒和滑套通过启动剪钉连接并且都设有坐封进液孔，该坐封进液孔与封隔器的液控通道贯通，有效控制封隔器的坐封和解封。本发明结构简单，工作可靠，可实现多层分段压裂施工，压裂规模和分段级数有效增加，可实现全井段反洗井，保证压裂管柱一次起出。

Description

井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置
技术领域
本发明涉及石油工业水平井的油井压裂施工，特别是井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，是一种低渗透油藏以及页岩油气等非常规资源开发的套管固井射孔完井的分段压裂工具，尤其适用于水平井的分段压裂施工。
背景技术
目前我国近50%的探明低渗透储量由于产能低、开采效益差难以动用。如何高效、经济的动用低渗透储量是长期探索的难题。水平井分段压裂技术是解决低渗透油田水平井开发的关键技术，其中水平井套管内不动管柱分段压裂技术以其施工工艺简单、费用低廉等特点受到现场的青睐。但随着该技术应用规模的不断扩大，也暴露出了一些问题。现有的分段压裂工具，如：申请号为201120468277.9的一种不动管柱压裂多层用导压喷砂封隔器，是靠节流嘴上的防磨套产生节流压差使扩张式封隔器处于坐封状态，压裂时不仅会对套管造成损害，同时其内径尺寸受限，使投球的尺寸、压裂规模及分段级数受限；该工具没有喷砂器护套，出现砂堵或砂卡不能进行全井段反洗井，施工风险大，分段沉砂造成管柱不能一次起出，增加了施工成本。
发明内容
本发明的目的是提供井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，克服现有不动管柱分段压裂工具的缺陷，使喷砂器的喷砂口得到有效保护，同时保证工具中封隔器的有效控制。压裂后可实现全井段反洗井，保证施工管柱一次提出，降低生产成本，为低渗透油藏高效、经济地动用提供技术手段。
本发明是这样实现的：井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置包括喷砂器和封隔器，喷砂器设有滑套，封隔器设有胶筒；喷砂体上设有液控启动孔和喷砂口，喷砂体的上部套装弹簧并与上接头连接、外部装有喷砂口护套对喷砂口提供有效保护、内部安装滑套、下部与承接筒连接并通过承接筒连接外缸体和封隔器中心管，实现与封隔器的连接；承接筒和滑套通过启动剪钉连接并且都设有坐封进液孔，该坐封进液孔与封隔器的液控通道贯通，有效控制封隔器的坐封和解封。
本发明的显著优点是将喷砂器和封隔器优化整合，喷砂口隐藏于喷砂口护套内，受液压力上推完全打开，本工具解封后在弹簧的作用下，喷砂口护套将喷砂口关闭，杜绝了喷砂口刺坏、半开半闭的现状，避免了一系列的后续问题。其显著效果体现在：
1、本工具的喷砂口护套在坐封过程中就被来自液控启动孔中的液压压力上推，完全打开，可保证喷砂口无障碍出砂，避免压裂砂刺坏喷砂口护套，对工具和套管提供有效保护。
2、压裂后喷砂口护套在油套压差和弹簧的作用下自动下落关闭喷砂口、胶筒解封，可以实现全井段反洗井，清理出分段沉砂，保证压裂管柱一次从井内起出，避免了不能一次全部起出引发的后续分段打捞井下作业，大大降低了生产成本。
3、喷砂器的喷砂口采用内圆镶嵌钨钢耐磨层，提高了耐冲蚀能力，延长了工具的使用寿命。
4、本发明结构简单，工作可靠，在压裂管柱中连接多个不同滑套尺寸的本发明，从下至上逐级增大投入的低密度球的直径，可实现多层分段压裂施工，压裂规模和分段级数有效增加。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图详述本发明，并非限制本发明的保护范围。参见图1，井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置包括喷砂器和封隔器，喷砂器设有滑套10，使用扩张式封隔器，封隔器设有胶筒16。喷砂体6上设有液控启动孔5和喷砂口8，喷砂体6的上部套装弹簧3并与上接头1连接、外部装有喷砂口护套4、内部安装滑套10、下部与承接筒9连接并通过承接筒9连接外缸体13和封隔器中心管14，实现与封隔器的连接；承接筒9和滑套10通过启动剪钉12连接并且都设有坐封进液孔11，该坐封进液孔11与封隔器的液控通道贯通。喷砂体6上的液控启动孔5设在喷砂口8的上方；连接承接筒9和滑套10的启动剪钉12设在坐封进液孔11的下方。承接筒9的下端面与胶筒16的胶筒护套15上端面之间留有3mm－5mm的液流间隙；承接筒9与外缸体13以及封隔器中心管14与胶筒护套15之间均留有3mm－5mm的液流环隙，上述液流间隙和液流环隙构成封隔器的液控通道，坐封进液孔11位于液控通道的上部并与之贯通。喷砂口护套4的上部内圆设有内台肩与喷砂体6的上部外圆台肩配合、套装在喷砂体6上，弹簧3坐于喷砂口护套4的上端端面上。承接筒9的下部内圆设有承接台肩，该承接台肩上端面至坐封进液孔11孔径上沿之间的距离比滑套10的长度小20mm-50mm。喷砂口8的内圆镶嵌钨钢耐磨层，提高耐冲蚀能力。弹簧3与上接头1之间还装有调节环2，该调节环2设有内螺纹与上接头1的下部外圆或喷砂体6的上部外圆螺纹连接。胶筒16两侧分别连接胶筒护套15和下接头17。滑套10上的坐封进液孔11和启动剪钉孔与承接筒9上的坐封进液孔11和启动剪钉孔对应设置，滑套10的上端内圆是球座密封面与低密度球7配合。
全井段分段压裂施工
根据分段层数，把多个本发明，按滑套10规格的不同，顺序连接在压裂管柱中，下入井内。配合相应的低密度球7，由小至大依次投入不同尺寸规格的低密度球7，完成各段的压裂施工。
当喷砂口8对应施工目的层段后，从油管打压，液流进入液控启动孔5，在压差的作用下，喷砂口护套4推动弹簧3上移，使喷砂口8完全打开；与此同时油管内液流进入坐封进液孔11，通过承接筒9与外缸体13之间封隔器的液控通道，使封隔器的胶筒16坐封。投入低密度球7，低密度球7与滑套10上的球座密封面配合，产生压力，剪断滑套10上的启动剪钉12，将滑套10向下推移至承接筒9下部内圆的承接台肩上。此时喷砂口8内外均全部打开，进行本层段的压裂施工，并依照上述步骤完成其它层段的施工。
全井段反洗井施工
当全井分段压裂施工完成后，停止油管打压，在没有压差的作用下，喷砂口护套4在弹簧3的推动下，关闭喷砂口8；与此同时在地层压力的作用下，环空压力大于油管压力，胶筒16回收，本装置解封。喷砂口8被喷砂口护套4完全关闭，可进行全井段的反洗井，不会产生洗井短路，可保证整体管柱一次起出。

Claims (7)

1.井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，包括喷砂器和封隔器，喷砂器设有滑套（10），封隔器设有胶筒（16），其特征是，喷砂体（6）上设有液控启动孔（5）和喷砂口（8），喷砂体（6）的上部套装弹簧（3）并与上接头（1）连接、外部装有喷砂口护套（4）、内部安装滑套（10）、下部与承接筒（9）连接并通过承接筒（9）连接外缸体（13）和封隔器中心管（14）；承接筒（9）和滑套（10）通过启动剪钉（12）连接并且都设有坐封进液孔（11），该坐封进液孔（11）与封隔器的液控通道贯通；喷砂体（6）上的液控启动孔（5）设在喷砂口（8）的上方；连接承接筒（9）和滑套（10）的启动剪钉（12）设在坐封进液孔（11）的下方；喷砂口护套（4）的上部内圆设有内台肩与喷砂体（6）的上部外圆台肩配合、套装在喷砂体（6）上，弹簧（3）坐于喷砂口护套（4）的上端端面上。
2.如权利要求1所述的井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，其特征是，所述承接筒（9）的下端面与胶筒（16）的胶筒护套（15）上端面之间留有3mm－5mm的液流间隙；承接筒（9）与外缸体（13）以及封隔器中心管（14）与胶筒护套（15）之间均留有3mm－5mm的液流环隙，上述液流间隙和液流环隙构成封隔器的液控通道，坐封进液孔（11）位于液控通道的上部并与之贯通。
3.如权利要求1或2所述的井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，其特征是，所述承接筒（9）的下部内圆设有承接台肩，该承接台肩上端面至坐封进液孔（11）孔径上沿之间的距离比滑套（10）的长度小20mm-50mm。
4.如权利要求1所述的井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，其特征是，所述喷砂口（8）的内圆镶嵌钨钢耐磨层。
5.如权利要求1所述的井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，其特征是，所述弹簧（3）与上接头（1）之间还装有调节环（2），该调节环（2）设有内螺纹与上接头（1）的下部外圆或喷砂体（6）的上部外圆螺纹连接。
6.如权利要求2所述的井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，其特征是，所述胶筒（16）两侧分别连接胶筒护套（15）和下接头（17）。
7.如权利要求3所述的井下液控全开式滑套喷砂及封隔一体化分段压裂装置，其特征是，所述滑套（10）上的坐封进液孔（11）和启动剪钉孔与承接筒（9）上的坐封进液孔（11）和启动剪钉孔对应设置，滑套（10）上端内圆的球座密封面与低密度球（7）配合。
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