CN103527143A - 投球式压裂阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种投球式压裂阀，该压裂阀采用常闭式滑套，在不投钢球的情况下处于关闭状态，并且只要阀内油压大于阀外套压，此压裂阀始终处于关闭状态；需要开启时，从井口投相应规格的钢球，打开喷嘴，进行压裂施工。本发明由原喷射工具进行水力喷砂射孔，投球式压裂阀进行加砂压裂，降低了单个工具的工作负荷，有效保证了工具串的使用寿命。

Description

投球式压裂阀

技术领域

本发明涉及油气田水平井压裂工具领域，特别涉及一种投球式压裂阀，适用于水平井多级分层压裂施工。

背景技术

水力喷射压裂工具是低渗透油藏储层改造必不可少的井下工具，近年来为进一步提高单井产量并缩短作业周期，对储层进行更加有效的改造，开展了水平井多级水力喷射压裂工具的研究。在多级分层压裂施工中大多采用水力喷射压裂联作。但目前的水力喷射压裂一体化工具在连续喷射压裂施工后极易因喷嘴磨损严重或其他原因造成工具失效，直接影响施工进程。

发明内容

为了克服上述现有技术中连续喷射导致喷嘴严重磨损导致工具失效，影响施工进程的缺陷，本发明提供一种投球式压裂阀，把常规水力喷射压裂工具一体化作业分离开，由原喷射工具进行水力喷砂射孔，投球式压裂阀进行加砂压裂，降低了单个工具的工作负荷，有效保证了工具串的使用寿命。

本发明通过如下技术方案实现：

一种投球式压裂阀，该压裂阀为柱状结构，包括上接头、外套和下接头，上接头、下接头分别从内侧与外套螺纹连接，上接头靠近外套的一端沿径向对称开有两个通孔，通孔通过螺纹连接有硬质喷嘴，所述硬质喷嘴采用硬质合金制成；外套与上接头连接处的末端设有一外导压口，连通外套内外两侧；上接头与外套连接处的内壁设有滑套，滑套上部与上接头内壁贴合滑动，并封堵住硬质喷嘴，滑套下部与外套内壁贴合滑动，并紧贴上接头的底端；滑套内壁中部凸出部分为一棱台；外套上半部分的内径大于下半部分的内径，外套下半部分的内径小于滑套下部的外径；滑套的长度小于外套内径收缩处与硬质喷嘴之间的距离；外套内侧在滑套与下接头之间设有复位弹簧，滑套底端与下接头顶端的距离远小于复位弹簧处于平衡位置时的长度；投入所述压裂阀内钢球的直径大于滑套内棱台处的内径，并小于滑套其余部分的内径。

进一步的，复位弹簧内侧设有防砂管，所述防砂管底端从内侧与下接头螺纹连接，防砂管顶端从内侧与滑套内壁贴合，防砂管靠近下接头的一端设有一内导压口，所述内导压口连通防砂管内外两侧。

进一步的，滑套与上接头、滑套与外套、下接头与外套之间均设有密封环。

本发明采用常闭式滑套，需要从井口投相应规格的钢球开启，打开喷嘴，进行压裂施工。由原喷射工具进行水力喷砂射孔，投球式压裂阀进行加砂压裂，降低了单个工具的工作负荷，有效保证了工具串的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明关闭状态的结构示意图；

图2是本发明开启状态的结构示意图。

图中：1：上接头；2：硬质喷嘴；3：滑套；4：外套；5：防砂管；6：复位弹簧；7：下接头；8：内导压口；9：外导压口；10：密封环；11：钢球。

具体实施方式

实施例1

参照图1、图2，本发明包括上接头1、外套4和下接头7，上接头1、下接头7分别从内侧与外套4螺纹连接，上接头1靠近外套4的一端沿径向对称开有两个通孔，（通孔开在圆柱体的上接头上，只要沿径向对称开孔即可，角度无所谓）通孔通过螺纹连接有硬质喷嘴2，所述硬质喷嘴2采用硬质合金制成；外套4与上接头1连接处的末端设有一外导压口9，连通外套4内外两侧；上接头1与外套4连接处的内壁设有滑套3，滑套3上部与上接头1内壁贴合滑动，并封堵住硬质喷嘴2，滑套3下部与外套4内壁贴合滑动，并紧贴上接头1的底端；滑套3内壁中部凸出部分为一棱台；外套3上半部分的内径大于下半部分的内径，外套4下半部分的内径小于滑套3下部的外径；滑套3的长度小于外套4内径收缩处与硬质喷嘴2之间的距离；外套4内侧在滑套3与下接头7之间设有复位弹簧6，滑套3底端与下接头7顶端的距离远小于复位弹簧6处于平衡位置时的长度；投入所述压裂阀内钢球11的直径大于滑套3内棱台处的内径，并小于滑套3其余部分的内径。

本发明采用常闭式滑套，在不投钢球11的情况下压裂阀处于关闭状态，滑套3下部紧靠上接头1底端，此时滑套3上部封堵硬质喷嘴2，使得硬质喷嘴2处于闭合状态。当压裂阀内有液体流动时，由于滑套3内侧棱台处内径缩小，会在该棱台处产生节流压差，使得滑套3收到指向下接头7方向的力，产生向下接头7滑动的趋势。但由于外导压口9处的压裂阀外压力小于阀内压力，且复位弹簧6因发生形变处于压紧状态，对滑套3施加指向上接头1方向的预制力，使得滑套3所受的指向上接头1的力大于指向下接头7的力，故滑套3不会向下接头7方向滑动。

当压裂阀需要开启时，将相应规格的钢球11从井口随泵注液体投入滑套3内，由于钢球11直径大于滑套3内棱台处的内径，小于滑套3其余部分的内径，使得钢球11能够顺利进入滑套3的内腔，并在滑套3内侧的棱台处停止。此时，滑套3受到来自钢球11的冲击力和钢球11上部阀内通道中液体的压力，克服复位弹簧6的预制力，使滑套3沿上接头1内壁和外套4内壁向下接头7方向滑动，打开硬质喷嘴2，同时封堵压裂阀内的钢球11下部的出液通道。此时压裂阀处于开启状态。由于硬质喷嘴2的口径较小，在硬质喷嘴2处产生节流压差，只要油管内保持一定液体排量，则阀外压力大于阀内压力，滑套3所受到的复位弹簧6的回复力不足以抵抗钢球11、阀内钢球11上部通道中液流的压力，一直处于开启状态。在压裂阀开启状态下，阀内液体经硬质喷嘴2喷出，该硬质喷嘴2因采用硬质合金制成，具有一定的耐腐蚀、耐磨损的特点。

当油管内停止泵注，复位弹簧6的回复力克服钢球11的重力，使得滑套3向上接头1方向滑动，关闭硬质喷嘴2，钢球11则在放喷时随放喷液流发出井筒。

实施例2

结合图1、图2，在实施例1的基础上，复位弹簧6内侧设有防砂管5，所述防砂管5底端从内侧与下接头7螺纹连接，防砂管5顶端从内侧与滑套3内壁贴合，防砂管5靠近下接头7的一端设有一内导压口8，所述内导压口8连通防砂管5内外两侧。内导压口8和外导压口9使得滑套3能直接承受来自压裂阀内和压裂阀外的液压，辅助控制硬质喷嘴2的开启和闭合。防砂管5一方面能够阻挡滑套3滑动过程中带入管柱的杂质，一方面起到保护复位弹簧6的作用。

实施例3

在上述实施例的基础上，滑套3与上接头1、滑套3与外套4、下接头7与外套4之间均设有密封环10，用于对接触面进行密封，防止液体、杂质通过连接处进入压裂阀内部。

本发明采用常闭式滑套，在不投钢球的情况下处于关闭状态，并且只要阀内油压大于阀外套压，此压裂阀始终处于关闭状态；需要开启时，从井口投相应规格的钢球，打开喷嘴，进行压裂施工。本发明由原喷射工具进行水力喷砂射孔，投球式压裂阀进行加砂压裂，降低了单个工具的工作负荷，有效保证了工具串的使用寿命。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (3)

1.投球式压裂阀，所述压裂阀为柱状结构，包括上接头、外套和下接头，所述上接头、下接头分别从内侧与外套螺纹连接，其特征在于，上接头靠近外套的一端沿径向对称开有两个通孔，通孔通过螺纹连接有硬质喷嘴，所述硬质喷嘴采用硬质合金制成；所述外套与上接头连接处的末端设有一外导压口，连通外套内外两侧；所述上接头与外套连接处的内壁设有滑套，滑套上部与上接头内壁贴合滑动，并封堵住硬质喷嘴，滑套下部与外套内壁贴合滑动，并紧贴上接头的底端；所述滑套内壁中部凸出部分为一棱台；所述外套上半部分的内径大于下半部分的内径，外套下半部分的内径小于滑套下部的外径；所述滑套的长度小于外套内径收缩处与硬质喷嘴之间的距离；所述外套内侧在滑套与下接头之间设有复位弹簧，滑套底端与下接头顶端的距离远小于复位弹簧处于平衡位置时的长度；投入所述压裂阀内钢球的直径大于滑套内棱台处的内径，并小于滑套其余部分的内径。

2.根据权利要求1所述的投球式压裂阀，其特征在于：所述复位弹簧内侧设有防砂管，所述防砂管底端从内侧与下接头螺纹连接，防砂管顶端从内侧与滑套内壁贴合，防砂管靠近下接头的一端设有一内导压口，所述内导压口连通防砂管内外两侧。

3.根据权利要求1或2所述的投球式压裂阀，其特征在于：所述滑套与上接头、滑套与外套、下接头与外套之间均设有密封环。

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