CN105089554B - 油田水平井带压拖动压裂改造作业阀和反洗井解卡方法 - Google Patents

油田水平井带压拖动压裂改造作业阀和反洗井解卡方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种油田水平井带压拖动压裂改造作业阀和反洗井解卡方法,油田水平井带压拖动压裂改造作业阀包括相互连接的上阀体和下阀体,下阀体内设置有主通道和桥式通道,主通道朝向上阀体的一侧设置有倒角球座,倒角球座上设置有承压钢球。应用本发明的技术方案,在正常压裂过程中,压裂液体走本阀内的桥式通道,不对主通道和承压钢球产生冲蚀破坏,保证该阀的长期工作可靠性,可满足3.0m3/min以上油管排量、千方砂、万方液的作业要求。

Description

油田水平井带压拖动压裂改造作业阀和反洗井解卡方法
技术领域
本发明涉及油田水平井带压拖动压裂改造技术领域,具体而言,涉及一种油田水平井带压拖动压裂改造作业阀和反洗井解卡方法。
背景技术
水平井作为提高单井产量和转变开发方式的主要技术手段,其数量及产量的比重都呈较快上升趋势。目前,国内油田水平井开发均采用多段压裂改造方式,其中水力喷射工艺在油田水平井多段压裂改造中占据绝对优势。但该工艺每段压裂改造完成需要先泄压才能拖动至下一段,单段平均泄压时间为5至7h。随着段数的增加(目前普遍以接近10段)及“体积压裂”的推广应用,累计泄压时间已超过50h,并在逐渐增加,因此,导致油田水平井多段压裂改造施工周期长,效率低。
当前,国内已有油田开始探索试验油田水平井带压拖动压裂改造技术,将带压作业技术与油田水平井多段压裂结合,但其中段与段之间的油管封堵技术成为该工艺的难点。前期带压作业的各种阀仅适用于施工井的后期开发,如高压注水井的注水管柱等,虽可实现油管的单向封堵,但在压裂改造过程中的阀芯、钢球及弹簧等极易损坏。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种油田水平井带压拖动压裂改造作业阀和反洗井解卡方法,以解决现有技术中的在压裂改造过程中的阀芯、钢球及弹簧等极易损坏问题。
为了实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种油田水平井带压拖动压裂改造作业阀,包括相互连接的上阀体和下阀体,下阀体内设置有主通道和桥式通道,主通道朝向上阀体的一侧设置有倒角球座,倒角球座上设置有承压钢球。
进一步地,油田水平井带压拖动压裂改造作业阀还包括设置在上阀体内的滑套,滑套的朝向下阀体的一侧设置有用于与承压钢球配合的球座。
进一步地,油田水平井带压拖动压裂改造作业阀还包括锁止筒,锁止筒设置在上阀体内并套装在滑套的外侧。
进一步地,锁止筒与滑套通过剪钉和马牙扣连接。
进一步地,滑套上设置有用于支撑锁止筒的扩径台阶。
进一步地,油田水平井带压拖动压裂改造作业阀还包括设置在上阀体的远离下阀体一端的压环,滑套内径小于压环内径,滑套的靠近压环的一端设置有用于与换向钢球配合的球座。
进一步地,滑套的靠近下阀体的一段的内壁上沿周向设置有泄压槽。
根据本发明的另一方面,提供了一种反洗井解卡方法,包括:提供上述的油田水平井带压拖动压裂改造作业阀作为压裂管柱的作业阀;从油田水平井带压拖动压裂改造作业阀的上阀体的端口处放入换向钢球;提高压裂管柱内的压力大于底层或套管的压力;当井口压力大于井口套管压力时停止打压;当井口溢流量增大后,换向钢球被反排出井口,完成反洗井解卡。
进一步地,控制井口压力大于井口套管压力4MPa至10MPa时停止打压。
进一步地,控制洗井排量在0.4m3/min至1.0m3/min之间。
应用本发明的技术方案,在正常压裂过程中,压裂液体走本阀内的桥式通道,不对主通道和承压钢球产生冲蚀破坏,保证该阀的长期工作可靠性,可满足3.0m3/min以上油管排量、千方砂、万方液的作业要求。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1示出了根据本发明的油田水平井带压拖动压裂改造作业阀的实施例的剖视图;
图2示出了图1中的油田水平井带压拖动压裂改造作业阀的滑套部位的剖视图;以及
图3示出了图1中的油田水平井带压拖动压裂改造作业阀的承压钢球部位的剖视图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
油田水平井带压拖动压裂改造作业阀的上阀体内圆下部设有缩径台阶,上部连接压环;压环下方是通过剪钉和马牙扣连接的、内外套装的滑套和锁止筒,滑套内径小于压环内径,套两端设有球座,套下部设有周向泄压槽,套下部外圆设有支撑锁止筒的扩径台阶;上阀体下部缩径外圆连接下阀体,并由密封圈密封;下阀体内设有主通道和桥式通道,主通道内的倒角球座上设有承压钢球。
在同等使用环境下,与目前的阀相比,本阀具有更多的功能。在正常压裂过程中,压裂液体走本阀内的桥式通道,不对主通道和承压钢球产生冲蚀破坏,保证该阀的长期工作可靠性,可满足3.0m3/min以上油管排量、千方砂、万方液的作业要求。本阀内的换向机构采用两个钢球进行控制,能满足正常压裂、封堵油管及管柱遇卡后的反洗井等各种工况的技术要求。本阀内的自锁式的滑套可与承压钢球和换向钢球顺利配合,通过周向泄压槽顺利返液。
参照图1至3对本发明的实施例进一步说明:
本阀主要包括上阀体1、换向钢球2、压环3、剪钉4、锁止筒5、密封圈6、滑套7、下阀体8和承压钢球9。
上阀体1内圆下部设有缩径台阶,上部螺纹连接压环3;压环3下方是通过剪钉4和马牙扣连接的、内外套装的滑套7和锁止筒5,滑套7内径小于压环3内径,套两端设有球座,套下部设有四个均布的周向泄压槽,套下部外圆设有支撑锁止筒5的扩径台阶;上阀体1下部缩径外圆螺纹连接下阀体8,并由密封圈6密封;下阀体8内设有主通道和桥式通道,主通道内的倒角球座上设有承压钢球9。
装配本阀时,把锁止筒5套在滑套7上并由剪钉4固定,再将两者从上阀体1上端插入至上阀体1缩径台阶上,再将压环3螺纹连接在上阀体1内。将两个密封圈6装入上阀体1缩径外圆上的密封槽内,再将承压钢球9从下阀体8上端放入其倒角球座上,最后将上阀体1与下阀体8上螺纹连接,即可实现该阀的正常工作。
本阀的工作机理如下:
1、正常压裂:
在压裂(油管压裂环空补液、环空压裂油管补液)过程中(包括前期喷砂射孔),单流阀堵塞施工管柱下端,液体从水力喷射器的喷嘴压入地层(或喷出),此时,承压钢球9被冲入至下阀体8主通道内的倒角球座上实现密封,迫使液体走桥式通道(当量通径大于主通道,能保证压裂液体顺利通过),此间,压环3主要承受缩颈的滑套7的截流压差,该压差被剪钉4平衡,使滑套7在大排量压裂过程中仍可处在图示位置。
2、封堵油管:
当施工段压裂完后油管泄压时,液体从单流阀及水力喷射器喷嘴同时涌向油管内部,从该阀主通道及桥式通道上返。此时,由于主通道孔径大于每个桥式通道孔径且主通道的粘滞阻力最小,因此,承压钢球9被大排量液体冲至滑套7下端球座处封堵油管。此时,可采用井口带压作业装置或防喷器组配合,拖动压裂管柱至下一段。当大排量压裂时,液压致承压钢球9离开滑套7下端球座,再次进入主通道进行密封,迫使液体走桥式通道,此时,单流阀堵塞施工管柱下端,液体仅能从水力喷射的喷嘴压入地层(或喷出)。
重复以上流程,可实现油田水平井带压拖动压裂改造所有段间的封堵作业。
3、反洗井:
当施工段压裂完后油管泄压时,承压钢球9被冲至滑套7下端球座处封堵油管。在拖动压裂管柱至下一段过程中,如果压裂管柱遇卡(封隔器未解封或管柱砂卡等)、上下活动管柱不能解卡且需要反洗井解卡时,从井口投换向钢球2打压(此时先记录井口套管压力)。当油管压力大于地层(或套管)压力时,承压钢球9离开滑套7下端球座,再次进入主通道进行密封。液体走桥式通道,冲击换向钢球2至滑套7上端球座,此时,井口压力会瞬间稍有升高,提高至大于井口套管压力4MPa至10MPa时停止打压。在此过程中,换向钢球2处的截流压力推动滑套7下移,剪断剪钉4,至下阀体8主通道与桥式通道之间。此时,锁止筒5被滑套7撑开,贴紧上阀体1内壁,锁止筒5与滑套7均被马牙扣锁死,滑套7的四个周向泄压槽进入上阀体1下端面与下阀体8桥式通道上方的环形空间。当油管泄压后(确保阀已换向,可通过井口溢流量来检测,如溢流量很大且源源不断则该阀已换向),承压钢球9被冲至滑套7下端球座处封堵主通道,液体则从桥式通道进入,通过滑套7的周向泄压槽返出。换向钢球2被液体冲击(反洗井排量及地层返液共同作用下),沿压裂管柱内部上移,最后被反排出井口(洗井排量一般控制在0.4m3/min至1.0m3/min即可),即实现反洗井解卡。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种油田水平井带压拖动压裂改造作业阀,其特征在于,包括相互连接的上阀体(1)和下阀体(8),所述下阀体(8)内设置有主通道和桥式通道,所述主通道朝向所述上阀体(1)的一侧设置有倒角球座,所述倒角球座上设置有承压钢球(9);
所述油田水平井带压拖动压裂改造作业阀还包括设置在所述上阀体(1)内的滑套(7),所述滑套(7)的朝向所述下阀体(8)的一侧设置有用于与所述承压钢球(9)配合的球座;
所述油田水平井带压拖动压裂改造作业阀还包括设置在所述上阀体(1)的远离所述下阀体(8)一端的压环(3),所述滑套(7)内径小于所述压环(3)内径,所述滑套(7)的靠近所述压环(3)的一端设置有用于与换向钢球(2)配合的球座。
2.根据权利要求1所述的油田水平井带压拖动压裂改造作业阀,其特征在于,所述油田水平井带压拖动压裂改造作业阀还包括锁止筒(5),所述锁止筒(5)设置在所述上阀体(1)内并套装在所述滑套(7)的外侧。
3.根据权利要求2所述的油田水平井带压拖动压裂改造作业阀,其特征在于,所述锁止筒(5)与所述滑套(7)通过剪钉(4)和马牙扣连接。
4.根据权利要求2所述的油田水平井带压拖动压裂改造作业阀,其特征在于,所述滑套(7)上设置有用于支撑所述锁止筒(5)的扩径台阶。
5.根据权利要求1所述的油田水平井带压拖动压裂改造作业阀,其特征在于,所述滑套(7)的靠近所述下阀体的一段的内壁上沿周向设置有泄压槽。
6.一种反洗井解卡方法,其特征在于,包括:
提供权利要求1所述的油田水平井带压拖动压裂改造作业阀作为压裂管柱的作业阀;
从所述油田水平井带压拖动压裂改造作业阀的上阀体(1)的端口处放入所述换向钢球(2);
提高所述压裂管柱内的压力大于底层或套管的压力;
当井口压力大于井口套管压力时停止打压;
当井口溢流量增大后,所述换向钢球(2)被反排出井口,完成反洗井解卡。
7.根据权利要求6所述的反洗井解卡方法,其特征在于,控制井口压力大于井口套管压力4MPa至10MPa时停止打压。
8.根据权利要求6所述的反洗井解卡方法,其特征在于,控制洗井排量在0.4m3/min至1.0m3/min之间。
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