CN105239985A - 一种固井滑套式分段压裂完井管柱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及油田开采技术领域，尤其涉及一种固井滑套式分段压裂完井管柱，包括完井管柱本体、固井胶塞、内管柱、定位密封球和封隔密封球；所述内管柱和所述固井胶塞均设置于所述完井管柱本体内；所述内管柱包括封隔定位开关和连续油管，所述连续油管与所述封隔定位开关的第一端相连；所述定位密封球设置于所述封隔定位开关的第二端的内部，且，所述封隔密封球设置于所述第一端的内部；所述完井管柱本体包括顺次相连的浮鞋、浮箍、第一压裂定位滑套、第二压裂定位滑套和套管，其中，所述固井胶塞设置于所述完井管柱本体内靠近所述浮鞋的一端。本发明实现了在无限级分段压裂的同时快速准确地定位。

Description

一种固井滑套式分段压裂完井管柱

技术领域

本发明涉及油田开采技术领域，尤其涉及一种固井滑套式分段压裂完井管柱。

背景技术

水平井分段压裂工艺是一种常用的油田增产措施。目前，常用的固井滑套式分段压裂工艺主要有TAPlite固井滑套分段压裂工艺和OptiPort固井滑套分段压裂工艺。

TAPlite固井滑套分段压裂工艺是在套管串中提前连入不同等级的固井滑套，再通过投入相应等级的密封球开启滑套，从而完成该级的压裂措施改造，该工艺虽然操作简单，但是，压裂级数将受到滑套等级的限制。OptiPort固井滑套分段压裂工艺使用同一等级的固井滑套，通过拖动封隔器和机械定位器开启滑套，该工艺不受滑套等级限制，可以实现无限级的分段压裂，但是，机械定位器通过拖动封隔器管柱力量的变化显示是否定位，该特征不明显，且定位后封隔器管柱依旧可能向下偏离正确位置，需要多次定位。

发明内容

本发明通过提供一种固井滑套式分段压裂完井管柱，解决了现有技术中封隔器管柱的定位特征不明显，且难以快速准确的定位的技术问题。

本发明实施例提供了一种固井滑套式分段压裂完井管柱，包括完井管柱本体、固井胶塞、内管柱、定位密封球和封隔密封球；

所述内管柱和所述固井胶塞均设置于所述完井管柱本体内；

所述内管柱包括封隔定位开关和连续油管，所述连续油管与所述封隔定位开关的第一端相连；

所述定位密封球设置于所述封隔定位开关的第二端的内部，且，所述封隔密封球设置于所述第一端的内部；

所述完井管柱本体包括顺次相连的浮鞋、浮箍、第一压裂定位滑套、第二压裂定位滑套和套管，其中，所述固井胶塞设置于所述完井管柱本体内靠近所述浮鞋的一端。

优选的，所述第一压裂定位滑套包括顺次相连的滑套上接头、压裂体、滑套剪钉、内滑套、外套和滑套下接头；

其中，所述压裂体上径向开设有若干压裂孔，所述内滑套的内壁开设有定位槽。

优选的，所述第二压裂定位滑套的结构与所述第一压裂定位滑套的结构相同。

优选的，还包括第三压裂定位滑套，所述第三压裂定位滑套连接在所述第二压裂定位滑套与所述套管之间。

优选的，所述封隔定位开关包括开关上接头、喷嘴、喷嘴滑套、泄压套、上胶筒座、胶筒、弹簧、下胶筒座、弹力定位爪、挂爪、爪套、定位滑套和开关下接头；

所述喷嘴设置于所述开关上接头的第三端，且，所述喷嘴滑套设置于所述喷嘴所在位置处的所述开关上接头的内壁上；

所述泄压套设置于所述开关上接头的第四端，且，所述第四端径向开设有若干第一泄压孔，所述泄压套上径向开设有若干第二泄压孔；

所述上胶筒座的第五端与所述泄压套相连，且，所述第五端通过所述挂爪挂在所述第四端上；

所述胶筒、所述弹簧和所述下胶筒座顺次套在所述上胶筒座的外壁上，且，所述胶筒靠近所述第五端；

所述弹力定位爪设置于所述下胶筒座的外壁上；

所述爪套与所述下胶筒座连接，且，所述爪套压在所述弹力定位爪上，以使所述弹力定位爪收缩；

所述开关下接头与所述下胶筒座相连；

所述定位滑套设置于所述开关下接头的内壁上，且，所述定位滑套与所述开关下接头连接。

优选的，还包括压裂剪钉；

所述喷嘴滑套通过所述压裂剪钉固定在所述开关上接头上。

优选的，所述下胶筒座通过螺纹结构与所述开关下接头相连。

优选的，还包括锁块；

所述爪套通过所述锁块与所述下胶筒座连接。

优选的，在所述定位滑套的外壁的上部设置有锁块槽，其中，当所述定位滑套下行时，所述锁块落入所述锁块槽内。

优选的，还包括定位剪钉；

所述定位滑套与所述开关下接头通过所述定位剪钉相连接。

本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明通过由浮鞋、浮箍、第一压裂定位滑套、第二压裂定位滑套和套管顺次相连组成的完井管柱本体，并在完井管柱本体内设置内管柱和固井胶塞，内管柱包括相连的封隔定位开关和连续油管，且，在封隔定位开关的一端设置定位密封球，在封隔定位开关的另一端设置封隔密封球，在完井管柱本体内靠近浮鞋的一端设置固井胶塞，实现了在无限级分段压裂的同时快速准确地定位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种固井滑套式分段压裂完井管柱的结构示意图；

图2为本发明实施例中第一压裂定位滑套的结构示意图；

图3为本发明实施例中封隔定位开关的结构示意图；

图4为本发明实施例中施工结束形成压裂裂缝的示意图；

图5为本发明实施例中第一压裂定位滑套和封隔定位开关在开启压裂通道后的结构示意图。

其中，100为完井管柱本体，200为内管柱，1为浮鞋，2为浮箍，3为第一压裂定位滑套，4为第二压裂定位滑套，5为第三压裂定位滑套，6为套管，7为固井胶塞，8为封隔定位开关，9为连续油管，10为定位密封球，11为封隔密封球，301为滑套上接头，302为压裂体，303为滑套剪钉，304为内滑套，305为外套，306为滑套下接头，307为压裂孔，308为定位槽，801为开关上接头，802为喷嘴，803为压裂剪钉，804为喷嘴滑套，805为泄压套，806为上胶筒座，807为胶筒，808为弹簧，809为下胶筒座，810为弹力定位爪，811为爪套，812为锁块，813为定位滑套，814为定位剪钉，815为开关下接头，816为第一泄压孔，817为第二泄压孔，818为挂爪，819为锁块槽，101为第一段油层，102为第二段油层，103为第三段油层，300为压裂裂缝。

具体实施方式

为解决现有技术中封隔器管柱的定位特征不明显，且难以快速准确的定位的技术问题，本发明提供一种固井滑套式分段压裂完井管柱。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种固井滑套式分段压裂完井管柱，如图1所示，所述固井滑套式分段压裂完井管柱包括完井管柱本体100、固井胶塞7、内管柱200、定位密封球10和封隔密封球11。内管柱200和固井胶塞7均设置于完井管柱本体100内。其中，内管柱200自下而上包括封隔定位开关8和连续油管9，连续油管9与封隔定位开关8的第一端相连，定位密封球10设置于封隔定位开关8的第二端的内部，且，封隔密封球11设置于第一端的内部。在工作时，定位密封球10打压后可开启封隔定位开关8的定位功能，封隔密封球11打压后可开启封隔定位开关8与完井管柱本体100中各个压裂定位滑套之间的压裂通道。

进一步，在本申请中，如图1所示，完井管柱本体100自下而上包括顺次相连的浮鞋1、浮箍2、第一压裂定位滑套3、第二压裂定位滑套4和套管6，其中，固井胶塞7设置于完井管柱本体100内靠近浮鞋1的一端。其中，浮鞋1用于在管柱下入过程中起到引导作用，并且，浮鞋1还能够防止固井过程中水泥浆倒流。浮箍2同样可以防止固井过程中水泥浆倒流，另外，浮箍2在固井过程中与固井胶塞7接触起到碰压作用。固井胶塞7在固井作业后期坐落在浮箍2上端，起到顶替水泥浆下行和碰压的作用。

在本申请中，如图2所示，第一压裂定位滑套3包括顺次相连的滑套上接头301、压裂体302、滑套剪钉303、内滑套304、外套305和滑套下接头306，其中，压裂体302上径向开设有若干压裂孔307，内滑套304的内壁开设有定位槽308，定位槽308位于内滑套304的下部，且，定位槽308斜向上开口。在具体实施过程中，优选的，滑套上接头301、压裂体302、外套305和滑套下接头306通过螺纹连接，压裂体302和内滑套304通过滑套剪钉303连接。

进一步，根据压裂完井施工分段的级数，完井管柱本体100可以包括多个压裂定位滑套，以三级分段压裂完井施工为例，完井管柱本体100包括三个压裂定位滑套，分别为第一压裂定位滑套3、第二压裂定位滑套4和第三压裂定位滑套5。当完井管柱本体100包括多个压裂定位滑套时，多个压裂定位滑套顺次连接后，设置在浮箍2和套管6之间，例如，当完井管柱本体100包括三个压裂定位滑套时，浮鞋1、浮箍2、第一压裂定位滑套3、第二压裂定位滑套4、第三压裂定位滑套5和套管6顺次相连。需要说明的是，当完井管柱本体100包括多个压裂定位滑套时，各压裂定位滑套的结构均相同。

在本申请中，如图3所示，封隔定位开关8包括开关上接头801、喷嘴802、喷嘴滑套804、泄压套805、上胶筒座806、胶筒807、弹簧808、下胶筒座809、弹力定位爪810、挂爪818、爪套811、定位滑套813和开关下接头815。喷嘴802设置于开关上接头801的第三端，喷嘴802安装于开关上接头801的上部的径向通孔内，喷嘴滑套804设置于喷嘴802所在位置处的开关上接头801的内壁上，具体的，喷嘴滑套804通过压裂剪钉803固定在开关上接头801上。

进一步，泄压套805设置于开关上接头801的第四端，开关上接头801的第四端与第三端相对。开关上接头801的第四端径向开设有若干第一泄压孔816，泄压套805上径向开设有若干第二泄压孔817，其中，第一泄压孔816为内泄压孔，第二泄压孔817为外泄压孔。

进一步，上胶筒座806的第五端设置有挂爪818，上胶筒座806通过挂爪818挂在开关上接头801的第四端的外壁的开槽处，另外，上胶筒座806的第五端还与泄压套805相连。胶筒807、弹簧808和下胶筒807座顺次套在上胶筒座806的外壁上，且，胶筒807靠近上胶筒座806的第五端。弹力定位爪810设置于下胶筒807座的外壁上。爪套811与下胶筒807座连接，具体的，爪套811通过锁块812与下胶筒807座连接。且，爪套811的压在弹力定位爪810上，以使弹力定位爪810收缩。具体的，爪套811的上部压在弹力定位爪810的下部。另外，定位滑套813的外壁的上部设置有锁块槽819，当定位滑套813下行时，锁块812落入锁块槽819内。

进一步，开关下接头815与下胶筒807座相连。具体的，下胶筒座809通过螺纹结构与开关下接头815相连。定位滑套813设置于开关下接头815的内壁上，且，定位滑套813与开关下接头815连接。具体的，定位滑套813与开关下接头815通过定位剪钉814相连接。

下面以三级分段压裂完井施工为例，对本申请的固井滑套式分段压裂完井管柱的施工方法进行详细说明：

首先进行固井作业，将完井管柱本体100下入裸眼井筒内，使完井管柱本体100包括的第一压裂定位滑套3、第二压裂定位滑套4和第三压裂定位滑套5所处位置分别对应第一段油层101、第二段油层102和第三段油层103。套管6可根据需要调整为不同长度。浮鞋1、浮箍2所处井段为井底。接着，向完井管柱本体100内注入水泥，再投入固井胶塞7，固井胶塞7顶替水泥浆下行至浮鞋1处返出，以将完井管柱本体100与裸眼井筒之间的环空注满水泥，当固井胶塞7行至浮箍2位置时碰压，待水泥浆凝固后，固井施工结束。

然后进行第一级定位封隔作业，将内管柱200下入到完井管柱本体100内，根据连续油管9的长度判断封隔定位开关8所到达第一压裂定位滑套3中的位置。接着，向连续油管9内投入定位密封球10，定位密封球10坐落到封隔定位开关8内部的定位滑套813上，打压启动其定位功能，上提内管柱200后缓慢下放，弹力定位爪810弹入第一压裂定位滑套3的定位槽308中，向内管柱200加压，内管柱200保持不动无法继续下放，从而证明定位成功。再，向连续油管9内投入封隔密封球11，封隔密封球11坐落到封隔定位开关8内部的喷嘴滑套804上，打压开启喷射通道，露出喷嘴802泄压。最后，向内管柱200加压，封隔定位开关8坐封。

再进行第一级压裂作业，向内管柱200内打压，同时向油套环空内加压裂液，第一压裂定位滑套3露出压裂孔307，压裂通道建立，进行第一级压裂施工，在施工结束后，上提内管柱200，封隔定位开关8解封。

在完成第一级压裂作业后，按照同样的方式依次执行其他各级压裂施工。具体的，依次执行第二级定位封隔作业和第二级压裂作业。上提内管柱200，根据连续油管9的长度判断封隔定位开关8所到达第二压裂定位滑套4中的位置，上提内管柱200后缓慢下放，弹力定位爪810弹入第二压裂定位滑套4的定位槽308中，向内管柱200加压，内管柱200保持不动无法继续下放，证明定位成功，继续加压，封隔定位开关8坐封。向内管柱200内加压，同时向油套环空内加压裂液，第二压裂定位滑套4露出压裂孔307，压裂通道建立，进行第二级压裂施工。施工结束后上提内管柱200，封隔定位开关8解封。

以此类推，在完成第三级压裂作业后，提出内管柱200，施工结束，在各油层段形成压裂裂缝300，如图4所示。需要说明的是，在压裂作业起始，如果未能开启各个压裂定位滑套上的压裂孔307，则，可以使用封隔定位开关8上的喷嘴802进行喷射建立压裂通道。

在本申请中，当固井作业结束后，内管柱200下入到完井管柱本体100内，封隔定位开关8的位置先后位于第一压裂定位滑套3、第二压裂定位滑套4和第三压裂定位滑套5的内部，从而，各个压裂定位滑套与封隔定位开关8相配合，实现定位、封隔管柱和开启压裂通道的作用。

下面将对封隔定位开关8和各个压裂定位滑套的配合工作过程进行详细说明：

对于每一个压裂定位滑套813，在将封隔定位开关8下至压裂定位滑套813处后，投定位密封球10至定位滑套813处，向封隔定位开关8内打压，定位剪钉814被剪断，定位滑套813下行，锁块812落到锁块槽819内，爪套811下行，弹力定位爪810失去约束从而弹出，上下拖动封隔定位开关8，使弹力定位爪810弹入定位槽308。定位槽308为斜向上开口，使弹力定位爪810不能下行脱离定位槽308，因此，当封隔定位开关8不能继续下放时，表明定位成功。投封隔密封球11至喷嘴滑套804处，向封隔定位开关8内打压，压裂剪钉803被剪断，喷嘴滑套804下行，露出喷嘴802泄压。在连续油管9上加压，推动开关上接头801、上胶筒座806下行，压缩胶筒807及弹簧808，从而封隔油套环空。向封隔定位开关8内打压，同时向油套环空内打入压裂液，滑套剪钉303被剪断，内滑套304下行，露出压裂孔307，压裂通道建立，如图5所示，此时可以进行压裂作业。

若未能开启压裂孔307，则可以使用喷嘴802进行喷射从而建立压裂通道。压裂作业完成后，上提连续油管9，带动开关上接头801上行，露出第二泄压孔817，与第一泄压孔816连通，使封隔定位开关8内外压力平衡，继续上提，压缩胶筒807及弹簧808回弹，油套环空解封，同时弹力定位爪810上行脱离定位槽308，此后可将拖动封隔定位开关8上提至另一个压裂定位滑套处进行下一次作业。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本发明通过由浮鞋、浮箍、第一压裂定位滑套、第二压裂定位滑套和套管顺次相连组成的完井管柱本体，并在完井管柱本体内设置内管柱和固井胶塞，内管柱包括相连的封隔定位开关和连续油管，且，在封隔定位开关的一端设置定位密封球，在封隔定位开关的另一端设置封隔密封球，在完井管柱本体内靠近浮鞋的一端设置固井胶塞，实现了在无限级分段压裂的同时快速准确地定位，还能够提高长井段多层压裂的改造效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，包括完井管柱本体、固井胶塞、内管柱、定位密封球和封隔密封球；

所述内管柱和所述固井胶塞均设置于所述完井管柱本体内；

所述内管柱包括封隔定位开关和连续油管，所述连续油管与所述封隔定位开关的第一端相连；

所述定位密封球设置于所述封隔定位开关的第二端的内部，且，所述封隔密封球设置于所述第一端的内部；

所述完井管柱本体包括顺次相连的浮鞋、浮箍、第一压裂定位滑套、第二压裂定位滑套和套管，其中，所述固井胶塞设置于所述完井管柱本体内靠近所述浮鞋的一端。

2.如权利要求1所述的固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，所述第一压裂定位滑套包括顺次相连的滑套上接头、压裂体、滑套剪钉、内滑套、外套和滑套下接头；

其中，所述压裂体上径向开设有若干压裂孔，所述内滑套的内壁开设有定位槽。

3.如权利要求2所述的固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，所述第二压裂定位滑套的结构与所述第一压裂定位滑套的结构相同。

4.如权利要求1所述的固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，还包括第三压裂定位滑套，所述第三压裂定位滑套连接在所述第二压裂定位滑套与所述套管之间。

5.如权利要求1所述的固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，所述封隔定位开关包括开关上接头、喷嘴、喷嘴滑套、泄压套、上胶筒座、胶筒、弹簧、下胶筒座、弹力定位爪、挂爪、爪套、定位滑套和开关下接头；

所述喷嘴设置于所述开关上接头的第三端，且，所述喷嘴滑套设置于所述喷嘴所在位置处的所述开关上接头的内壁上；

所述泄压套设置于所述开关上接头的第四端，且，所述第四端径向开设有若干第一泄压孔，所述泄压套上径向开设有若干第二泄压孔；

所述上胶筒座的第五端与所述泄压套相连，且，所述第五端通过所述挂爪挂在所述第四端上；

所述胶筒、所述弹簧和所述下胶筒座顺次套在所述上胶筒座的外壁上，且，所述胶筒靠近所述第五端；

所述弹力定位爪设置于所述下胶筒座的外壁上；

所述爪套与所述下胶筒座连接，且，所述爪套压在所述弹力定位爪上，以使所述弹力定位爪收缩；

所述开关下接头与所述下胶筒座相连；

所述定位滑套设置于所述开关下接头的内壁上，且，所述定位滑套与所述开关下接头连接。

6.如权利要求5所述的固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，还包括压裂剪钉；

所述喷嘴滑套通过所述压裂剪钉固定在所述开关上接头上。

7.如权利要求5所述的固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，所述下胶筒座通过螺纹结构与所述开关下接头相连。

8.如权利要求5所述的固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，还包括锁块；

所述爪套通过所述锁块与所述下胶筒座连接。

9.如权利要求8所述的固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，在所述定位滑套的外壁的上部设置有锁块槽，其中，当所述定位滑套下行时，所述锁块落入所述锁块槽内。

10.如权利要求5所述的固井滑套式分段压裂完井管柱，其特征在于，还包括定位剪钉；

所述定位滑套与所述开关下接头通过所述定位剪钉相连接。