CN104179485B - 一种固井压裂工艺管柱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固井压裂工艺管柱。所述固井压裂工艺管柱，自下而上依次包括：浮鞋、浮箍、碰压座、固井压差滑套和固井投球滑套，所述浮鞋、浮箍、碰压座、固井压差滑套和固井投球滑套经套管连接；在所述固井压差滑套上设有定压阀。固井压裂工艺流程，包括以下步骤：固井过程：向井口内下入固井压裂工艺管柱，向所述固井压裂工艺管柱注入水泥浆，胶塞运行至碰压座，进行水泥候凝；压裂过程：在地面向所述固井压裂工艺管柱进行加压，从而打开设置在固井压差滑套上的定压阀，然后进行压裂过程。本发明所公开的固井压裂工艺管柱刚性小、下入地层十分的方便，且封隔效果较好。

Description

一种固井压裂工艺管柱

技术领域

本发明涉及石油工业的完井工艺领域，尤其是一种固井压裂工艺管柱。

背景技术

随着非常规油气藏和页岩气等项目的开发，储层改造技术在油田开发中受到了更多的关注与研究。

目前，国内油田套管井多段压裂改造方式主要有三大类：一是裸眼分段压裂技术，利用裸眼封隔器实现层段间的封隔，通过依次打开压裂滑套完成多级压裂改造；二是水力喷射压裂技术，利用水力喷射压裂工具进行水力喷射射孔，通过水力射流效应实现层间封隔，喷射压裂完成多级改造；三是桥塞+射孔技术，在套管上射孔后，通过桥塞实现无限级的改造技术。针对不同油藏情况和要求，这三种改造技术都得到了广泛的应用。

裸眼分段压裂技术和水力喷射压裂技术，能够实现完井压裂一趟管柱，但工艺操作相对复杂，当分级较多时，管柱的刚性较大，对井眼要求高，裸眼完井，不适合井壁不稳定地层；裸眼封隔器对水层的封隔能力有限，受管柱的结构影响，后续的二次改造空间有限。

桥塞+射孔技术分段的级数不受限制，桥塞可钻可实现全通径，但工艺复杂，施工难度较大，施工的周期比较长，压裂液在储层的停留时间长，对储层伤害大。

因此，需要发明一种新型的固井压裂工艺管柱。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型固井压裂工艺管柱，对井眼要求低，通过套管固井，能够对漏层和水层进行有效的封隔，同时可以对储层压裂点进行精确的定位于压裂，压裂完成后，可以钻除滑套的球座，实现套管的 全通径，为以后的技术措施提供空间。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

通过一种固井压裂工艺管柱，所述固井压裂工艺管柱自下而上依次包括：浮鞋、浮箍、碰压座、固井压差滑套和固井投球滑套，所述浮鞋、浮箍、碰压座、固井压差滑套和固井投球滑套经套管连接；在所述固井压差滑套上设有定压阀。

优选地，所述固井投球滑套的个数为两个以上。

优选地，所述固井压差滑套包括壳体和设置在所述壳体内的内滑套，所述内滑套在所述壳体内轴向滑动；所述壳体包括上壳体和下壳体；在所述内滑套的顶部设有至少一个过流孔；在所述内滑套的侧壁上设有定压阀和滑套凸台，所述定压阀设置在所述上壳体下方的所述内滑套的侧壁上，所述滑套凸台设置在所述低压阀下方；在所述上壳体和所述下壳体之间设有第一密封件，在所述滑套凸台和所述下壳体之间设有第二密封件。

优选地，所述上壳体和所述下壳体经螺纹连接和/或静定螺钉连接。

优选地，在所述过流孔内设有高粘度的油脂。

优选地，所述下壳体下端设有限位凸台，在所述内滑套和所述限位凸台之间设有限位挡圈。

优选地，在所述内滑套和所述限位凸台之间还设有第三密封件。

优选地，在所述上壳体上设有压裂孔，在所述上壳体的内侧分别设有第四密封件和第五密封件，所述第四密封件和第五密封件分别设置在所述压裂孔的上下两侧。

本发明的目的还可以通过以下技术方案来实现。通过一种固井压裂工艺流程，包括以下步骤：固井过程：向井口内下入固井压裂工艺管柱，向所述固井压裂工艺管柱注入水泥浆，胶塞运行至碰压座，进行水泥候凝；压裂过程：在地面向所述固井压裂工艺管柱进行加压，从而打开设置在固井压差滑套上的定压阀，然后进行压裂过程。

优选地，所述压裂过程包括多级压裂过程。

借由上述技术方案，本发明提出的一种固井压裂工艺管柱至少具有下列优点：

1)本发明所公开的固井压裂工艺管柱刚性小、下入地层十分的方便， 且封隔效果较好。

2)在内滑套顶部仅设有过流孔，从而能够确保只有固井压裂工艺管柱内的压力达到预设值时，才能使所述固井压裂工艺管柱内部的液体进入凸台上方，然后使内滑套下滑，从而能够避免提前坐封情况的发生，提高固井压裂工艺管柱的安全性。

3)投球滑套的球座与坐封球的设定，尽量取大直径的组合，从而能够保证固井时胶塞的通过率。

4)依靠密封件和高粘度油脂的共同作用，固井水泥不会进入到内滑套和壳体的间隙中，从而不会影响内滑套在壳体内的滑动。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明固井压裂工艺管柱的结构示意图；

图2是本发明固井压裂工艺管柱的结构示意图；

图3是本发明固井压裂工艺管柱的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种固井压裂工艺管柱的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

固井压裂工艺管柱实施例

如图1和图2所示的一种固井压裂工艺管柱，自下而上依次包括：浮鞋1、浮箍2、碰压座3、固井压差滑套4和固井投球滑套，所述浮鞋1、浮箍2、碰压座3、固井压差滑套4和固井投球滑套经套管9连接；在所述固井压差滑套4上设有定压阀25。

根据油藏情况和压裂设计，确定所述固井压差滑套4和所述固井投球 滑套的数量和位置。按照管柱表，依次将上述部件下入到位。所述固井压裂工艺管柱的刚性小，所述固井压裂工艺管柱下入地层十分的方便。且所述固井压裂工艺管柱封隔效果较好。

本实施例中，通过定压阀25来控制所述固井压差滑套4的打开。从而能够确保所述固井压差滑套4内的压力达到预设值时，才能够打开所述定压阀25。按照常规的固井程序进行固井。注入水泥浆，投固井胶塞进行顶替，当胶塞运行到碰压座3位置，进行碰压。然后，进行水泥侯凝。压裂时，先打开所述固井压差滑套4，由于所述固井压差滑套4上没有平衡孔，所述固井压差滑套4的打开压力是管柱内的静压力与泵车压力的和值。

所述固井投球滑套的个数为两个以上。本实施例中，所述固井投球滑套的个数为四个(分别为第一投球滑套5、第二投球滑套6、第三投球滑套7和第四投球滑套8)。在所述固井压裂工艺管柱打开所述固井压差滑套4后，在固井压差滑套4处进行第一级压裂，按照预设的压裂设计方案进行压裂。然后，投不同直径的球，相应的打开各个投球滑套，进行上面各级压裂。具体实施时，所述第一投球滑套5的直径小于所述第二投球滑套6直径，所述第二投球滑套6的直径小于所述第三投球滑套7直径，所述第三投球滑套7的直径小于所述第四投球滑套8直径。投球滑套的球座与投球动作所用的坐封球的设定，尽量取较大直径的组合，从而能够保证固井时胶塞的通过率。

优选地，所述固井压差滑套4包括壳体和设置在所述壳体内的内滑套22，所述内滑套22在所述壳体内轴向滑动；所述壳体包括上壳体21和下壳体24；在所述内滑套22的顶部设有至少一个过流孔；在所述内滑套22的侧壁上设有定压阀25和滑套凸台27，所述定压阀25设置在所述上壳体21下方的所述内滑套22的侧壁上，所述滑套凸台27设置在所述低压阀下方；在所述上壳体21和所述下壳体24之间设有第一密封件11，在所述滑套凸台27和所述下壳体24之间设有第二密封件12。

在所述内滑套22顶部仅设有过流孔，从而能够确保只有所述固井压裂工艺管柱内的压力达到预设值时，才能使所述固井压裂工艺管柱内部的液体进入凸台上方，然后使所述内滑套22下滑。避免提前坐封情况的发生。

所述上壳体21、下壳体24、内滑套22的侧壁和滑套凸台27组成第一 密闭腔体，而所述定压阀25则设置在所述密闭腔体的壁上(即内滑套22的侧壁上)。所述滑套凸台27、内滑套22侧壁和下壳体24组成第二密闭腔体。其中，内滑套22具有内腔，本实施例的静压力压差滑套4在工作过程中，首先从地面向内滑套22的内腔内泵入高压流体，所述定压阀25在预设压力条件下打开，所述定压阀25打开后，液体由定压阀25通过细长孔17所述第一密闭腔体中，而所述滑套凸台27下方的第二密闭腔体中是空气，在相同的面积上，滑套凸台27的上下两端产生压力差，从而能够推动所述内滑套22向下运动，从而实现打开所述固井压差滑套4，以实现沟通地层，实现压裂的目的。

通过所述定压阀25的设置，能够使所述固井压差滑套4在设定压力条件下才能打开，从而不会提前打开所述固井压差滑套4，提高了所述固井压差滑套4的安全性。

所述固井压差滑套4，在固井压裂中不受水泥的影响，能够正常开启使用。同时，所述固井压差滑套4也可以用在常规的裸眼压裂工艺中。

优选地，所述过流孔的数目至少为一个。

优选地，所述定压阀25的打开压力为5MPa。本实施例中，通过从地面向所述内滑套22内打压，当压力值达到5MPa时，所述定压阀25开启，液体流入所述第一密闭腔体中，从而，推动所述内滑套22下行。

优选地，所述上壳体21和所述下壳体24经螺纹连接。

可选择地，所述上壳体21和所述下壳体24经静定螺钉23固定连接。

可选择地，所述上壳体21和所述下壳体24通过螺纹连接后，再通过所述静定螺钉23固定连接，从而使所述上壳体21和所述下壳体24的连接方式更加坚固。

优选地，在所述过流孔内设有高粘度的油脂，起到隔离水泥的作用。考虑到固井水泥对所述固井压差滑套4和所述固井投球滑套所述造成的影响，所述固井压差滑套4和所述投球滑套的过流槽内都涂满高粘度的油脂，确保在固井顶替循环水泥浆的时候，不会使水泥流入滑套零件间隙内，影响滑套在所述壳体内的滑动。

优选地，所述下壳体24下端设有限位凸台28，在所述内滑套22和所述限位凸台28之间设有限位挡圈26。所述限位挡圈26运动到下方内径放 大处会弹出，防止内滑套22上移，保证流通通道的开启状态。从而可以实现沟通地层，进行压裂的目的。

优选地，在所述下壳体24上设有限位槽，用于与所述限位挡圈26配合。限位挡圈26运动到限位槽处会弹出，防止所述内滑套22上移，保证流通通道的开启状态。

优选地，在所述内滑套22和所述限位凸台28之间还设有第三密封件13。

优选地，所述第三密封件13设置在所述限位挡圈26上方。

优选地，在所述上壳体21上设有压裂孔，在所述上壳体21的内侧分别设有第四密封件14和第五密封件15，所述第四密封件14和第五密封件15分别设置在所述压裂孔的上下两侧。在实际使用时，依靠密封件和高粘度油脂的共同作用，固井水泥不会进入到壳体与内滑套之间的间隙中，待水泥凝固后，所述固井压差滑套4仍然是封闭的，从而不会影响内滑套22的滑动。

具体的实施过程，先将所述定压阀25、所述第一密封件11、所述第二密封件12、所述第三密封件13装配、所述第四密封件14到、所述第五密封件15分别装配至所述内滑套22上的相应位置，然后，将装配有定压阀25和密封件的密封套装入所述上壳体21内，再将所述内滑套22下端套入所述下壳体24中，并将所述下壳体24与所述上壳体21进行固定连接。从而，完成所述固井压差滑套4的整体装配过程。

固井压裂工艺流程实施例

一种固井压裂工艺流程，包括以下步骤：固井过程：向井口内下入固井压裂工艺管柱，向所述固井压裂工艺管柱注入水泥浆，胶塞运行至碰压座3，进行水泥候凝；压裂过程：在地面向所述固井压裂工艺管柱进行加压，从而打开设置在固井压差滑套4上的定压阀25，然后进行压裂过程。

通过固井过程，能够将所述固井压裂工艺管柱进行固定在井眼适当位置，当管柱下入到位后，按照常规的固井程序进行固井。将浮鞋1、浮箍2、碰压座3、固井压差滑套4和固井投球滑套经套管9连接完成后，下入井内进行固井；然后，投入胶塞，泵入顶替液，在胶塞到达井底并碰压座3碰 压后继续稳压，并确保水平段套管9居中，从而提高固井质量和分段效果。固井碰压后进行侯凝，井队搬家，安装井口。

压裂时，在地面向所述固井压裂工艺管柱内打压，当压力值达到定压阀25的设定压力时，定压阀25开启，产生压力差，从而推动内滑套22向下运动，打开滑套。

优选地，所述压裂过程包括多级压裂过程。首先通过压力打开最下面的固井压差滑套4，进行第一级压裂，再投球打开上面的投球滑套，进行逐级压裂。本实施例的多级压裂过程施工操作简单，周期短且能够连续工作。根据油藏情况和压裂设计，设定所述压裂过程分级数量和所述固井压差滑套4的位置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种固井压裂工艺管柱，其特征在于，所述固井压裂工艺管柱自下而上依次包括：

浮鞋、浮箍、碰压座、固井压差滑套和固井投球滑套，所述浮鞋、浮箍、碰压座、固井压差滑套和固井投球滑套经套管连接；

在所述固井压差滑套上设有定压阀；

所述固井压差滑套包括壳体和设置在所述壳体内的内滑套，所述内滑套在所述壳体内轴向滑动；

所述壳体包括上壳体和下壳体；

在所述内滑套的顶部设有至少一个过流孔；

在所述内滑套的侧壁上设有定压阀和滑套凸台，所述定压阀设置在所述上壳体下方的所述内滑套的侧壁上，所述滑套凸台设置在低压阀下方；

在所述上壳体和所述下壳体之间设有第一密封件，在所述滑套凸台和所述下壳体之间设有第二密封件。

2.根据权利要求1所述的固井压裂工艺管柱，其特征在于，

所述固井投球滑套的个数为两个以上。

3.根据权利要求1所述的固井压裂工艺管柱，其特征在于，

所述上壳体和所述下壳体经螺纹连接和/或静定螺钉连接。

4.根据权利要求1所述的固井压裂工艺管柱，其特征在于，

在所述过流孔内设有高粘度的油脂。

5.根据权利要求1所述的固井压裂工艺管柱，其特征在于，

所述下壳体下端设有限位凸台，在所述内滑套和所述限位凸台之间设有限位挡圈。

6.根据权利要求5所述的固井压裂工艺管柱，其特征在于，

在所述内滑套和所述限位凸台之间还设有第三密封件。

7.根据权利要求2所述的固井压裂工艺管柱，其特征在于，

在所述上壳体上设有压裂孔，在所述上壳体的内侧分别设有第四密封件和第五密封件，所述第四密封件和第五密封件分别设置在所述压裂孔的上下两侧。