CN104088615A - 一种套管固井分段压裂控制阀 - Google Patents

一种套管固井分段压裂控制阀 Download PDF

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张全胜
吕玮
张峰
李敢
李明
依西峰
董建国
刘永顺
李娜
卢雅兰
刘希明
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China Petroleum and Chemical Corp
Oil Production Technology Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
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China Petroleum and Chemical Corp
Oil Production Technology Research Institute of Sinopec Shengli Oilfield Co
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Abstract

本发明公开的是石油工业使用的一种套管固井分段压裂控制阀，适用于低渗透油藏以及页岩油气等非常规资源开发的套管固井分段压裂完井工艺。本压裂控制阀包括上接头、喷砂体和下接头，喷砂体与滑套之间设有锁块，喷砂体与滑套通过开启剪钉连接，喷砂体上的压裂出砂孔是螺旋孔，在喷砂体上360°全相位布孔。由于压裂出砂孔外周的凸台，在孔与孔之间形成了导流槽，使工具在下井过程中下入更顺利，降低了完井施工风险，在固井时，更利于水泥浆的循环，减少摩阻，提高固井质量。本工具用于低渗透油藏以及页岩油气等非常规资源开发的套管固井分段压裂完井工艺技术中，可实现低渗透油藏高效、经济的动用以及规模化应用。

Description

一种套管固井分段压裂控制阀
技术领域
本发明涉及石油工业水平井的油水井固井完井压裂工具，特别是一种套管固井分段压裂控制阀，适用于低渗透油藏以及页岩油气等非常规资源开发的套管固井分段压裂完井工艺。
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藏开发的关键技术，而相比浊积岩，滩坝砂和砂砾岩的钻井、完井、压裂难度更大。针对滩坝砂、砂砾岩低渗透油藏需要固井完井以及大规模、大排量、快速高效压裂改造的工艺需要，近年来，研发了套管固井滑套分段压裂完井技术，但随着技术系列化的研发和应用规模的不断扩大，也暴露出了一些问题：一是不同区块地层的围压不同，在没有射孔措施的情况下，通过固井分段压裂控制阀进行压裂时，由于水泥环的影响，压开地层时的破裂压力会比裸眼井或射孔井的破裂压力高很多，有时甚至高出套管及井口设备的承压极限，难以进行正常的施工；二是为了降低水泥环的破裂压力而采用节流设计的方案，以牺牲出砂孔的面积为代价，使出砂孔的面积之和小于套管内径的截面积，在大规模压裂时，会造成节流损失和出砂孔的破坏，对于一些能再次开启、关闭的固井分段压裂控制阀的密封性能造成损坏。因此有必要研发一种能降低破裂压力的套管固井分段压裂控制阀来解决上述问题，提高该工艺的技术水平和应用规模。
发明内容
　本发明的目的是提供一种套管固井分段压裂控制阀，改变出砂孔的结构形状，不靠节流就能达到降低破裂压力的目的。提高套管固井分段压裂完井工艺的技术水平和应用规模。
　　本发明的技术解决方案是：一种套管固井分段压裂控制阀包括上接头、喷砂体和下接头，喷砂体与滑套之间设有锁块，喷砂体与滑套通过开启剪钉连接，喷砂体上的压裂出砂孔是螺旋孔，在喷砂体上360°全相位布孔。
　本发明与现有技术相比较具有如下显著的效果：本发明对压裂出砂孔的外部结构进行了优化并设计了凸台，使压裂出砂孔外部水泥环的厚度与原有工具相比大幅度减小，最大限度的减小了水泥环对压裂时破裂压力的影响；工具的压裂出砂孔是螺旋孔，可实现360°全相位布孔，在压裂时，保证最先找到地应力较低的点，使其最先破裂，从而达到降低破裂压力的目的。由于本发明压裂出砂孔的面积之和能够大于或等于套管的截面积，使得压裂时出砂孔的节流损失最小，不会增加压裂施工压力且避免了出砂孔的磨蚀破坏。由于压裂出砂孔外周的凸台，在孔与孔之间形成了导流槽，使工具在下井过程中下入更顺利，降低了完井施工风险，在固井时，更利于水泥浆的循环，减少摩阻，提高固井质量。本工具用于低渗透油藏以及页岩油气等非常规资源开发的套管固井分段压裂完井工艺技术中，可实现低渗透油藏高效、经济的动用以及规模化应用，具有显著的应用效果和经济效益。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图。
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1，一种套管固井分段压裂控制阀包括上接头1、喷砂体3和下接头8，喷砂体3与滑套6之间设有锁块7，喷砂体3与滑套6通过开启剪钉2连接，喷砂体3上的压裂出砂孔5是螺旋孔，在喷砂体3上360°全相位布孔。压裂出砂孔5的外周设有凸台，在喷砂体3上形成导流槽4。压裂出砂孔5的面积之和大于或等于套管内径的截面积。压裂出砂孔5的螺旋角度和在喷砂体3上布置的数量相配合，满足360°全相位布孔。即：压裂出砂孔5的螺旋角度小的时候，喷砂体3上布置的压裂出砂孔5的数量就多，压裂出砂孔5的螺旋角度大的时候，喷砂体3上布置的压裂出砂孔5的数量就少。
本工具在确定分段压裂级数和安装位置后配接在完井管柱中，本工具的上接头1和下接头8分别与套管连接。将配接好的完井管柱下入井内，泵入固井水泥固井。水泥浆在循环时，由于本工具在压裂出砂孔5之间形成的导流槽4减少了摩阻，还能使水泥浆发生旋流，提高固井质量，降低完井施工风险。
固井完井后，安装压裂井口装置，通过投球或下入专用工具将本工具的滑套6打开，从井口向套管内泵入压裂液进行第一段套管压裂施工。由于本发明在压裂出砂孔5外周的凸台结构和360°全相位布孔，压裂出砂孔5的位置更接近地层的位置且能最先找到地应力较低的点，降低破裂压力。因此，在压裂时，不需要射孔措施也能压开地层，实施压裂。滑套6开启后，由锁块7锁紧，避免了滑套6上下滑动，保证了压裂出砂孔5的完全打开。
用同样的方式完成剩余各地层的压裂施工。

Claims (4)

1.一种套管固井分段压裂控制阀，包括上接头、喷砂体和下接头，喷砂体与滑套之间设有锁块，喷砂体与滑套通过开启剪钉连接，其特征是，喷砂体上的压裂出砂孔是螺旋孔，在喷砂体上360°全相位布孔。
2.根据权利要求1所述的一种套管固井分段压裂控制阀，其特征是，所述压裂出砂孔的外周设有凸台，在喷砂体上形成导流槽。
3.根据权利要求1或2所述的一种套管固井分段压裂控制阀，其特征是，所述压裂出砂孔的面积之和大于或等于套管内径的截面积。
4.根据权利要求3所述的一种套管固井分段压裂控制阀，其特征是，所述压裂出砂孔的螺旋角度和在喷砂体上布置的数量相配合，满足360°全相位布孔。
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