CN105401931B - 一种套管滑套压裂生产一体化管柱及其压裂生产方法 - Google Patents

一种套管滑套压裂生产一体化管柱及其压裂生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于石油天然气压裂生产技术领域,是一种套管滑套压裂生产一体化管柱,包括油管和套管,套管由套管短节连接组成,套管短节通过拼接将套管滑套工具连接在套管上,套管的末端通过套管短节连接浮箍和浮鞋;油管下端连接着用于打开套管滑套工具的球座工具,该球座工具在竖直方向上位于套管滑套工具上方。用球座工具和压裂球的配合使用最终使得套管滑套工具的滑套打开,创造压裂条件,这种管柱,有效解决套管滑套工艺排液周期长,速度慢和带压下油管风险大等问题;管柱结构、操作简单,施工效率高,可以完成压裂‑生产一体化作业,在压裂完成后直接进行排液、生产,避免了原套管滑套压裂管柱压后排液困难及带压下入生产管柱等作业的操作风险。

Description

一种套管滑套压裂生产一体化管柱及其压裂生产方法
技术领域
[0001]本发明属于石油天然气压裂生产技术领域,具体涉及一种套管滑套压裂生产一体 化管柱及其压裂生产方法。
背景技术
[0002]套管固井滑套分段压裂技术是近年来兴起的一种储层改造技术,目前国外各大公 司已经在该技术的研究上取得了较大进展。
[0003]压裂套管滑套的应用是套管固井滑套分段压裂技术中的关键技术,目前,国内油 田压裂套管滑套的开启方式主要为投球开启,即投球并泵送到球座处,提高压力剪断销钉, 打开滑套,压裂后直接放喷排液投产,或下油管投产。 ’
[0004]随着气田开发不断深入,在实际推广应用过程中该管柱出现压后排液周期长,速 度慢,并且压后需及时带压下入23/8〃油管进行排液投产,工序复杂,安全风险大等问题。 [0005]因此,需要一种压裂及后期排液一体化压裂管柱,以解决目前套管滑套41/2〃套管 压后排液困难及带压下入生产管柱等作业的操作风险问题。
发明内容
[0006]本发明的目的是为了解决目前套管滑套41/2〃套管压后排液困难及带压下入生产 管柱等作业的操作风险的问题。
[0007]为此,本发明提供了一种套管滑套压裂生产一体化管柱,包括油管和套管,套管由 多个套管短节连接组成,所述的套管短节通过拼接将一个套管滑套工具连接在套管上,套 管的末端通过套管短节连接浮箍和浮鞋;所述的油管下端连接着用于打开套管滑套工具的 球座工具,该球座工具在竖直方向上位于套管滑套工具上方。
[0008]所述的套管滑套工具包括滑套筒体和芯筒,滑套筒体筒壁中部设有径向槽孔,槽 孔上方设有剪钉,芯筒由剪钉连接于筒体内将槽孔遮盖,且连接面两端设有密封圈。
[0009]所述的球座工具包括中心管、锁爪、密封套、滑套和外筒,所述的中心管连接在油 管下端,中心管下部与锁爪通过螺纹连接,锁爪外壁上卡接着密封套,密封套与位于其外部 的外筒通过螺纹连接,外筒底部设置台阶面,滑套通过剪钉连接于中心管内。
[0010]所述的锁爪为弹性材质,滑套外壁上设有一台阶面,该台阶面与锁爪内壁上的爪 部相抵而设,滑套通过该台阶面抵触锁爪将锁爪压缩后再通过剪钉连接于中心管内。
[0011] 所述的锁爪外壁上设有凹槽,密封套内壁上设有与凹槽配合安装的凸块,所述的 锁爪外壁上的凹槽的两端以及密封套内壁上的凸块的两端均为斜面。
[0012] 所述的滑套与中心管的配合面设有密封圈,所述的滑套与锁的配合面也设有密封 圈。
[0013] 一种如上述的套管滑套压裂生产一体化管柱的压裂生产方法,包括如下步骤:
[0014] 步骤一:套管滑套工具随完井套管一起入井,套管滑套工具的滑套端口依次对准 试气层位,水泥固井;
[0015]步骤二:采用爆破阀或者射孔枪进行第一层射孔;
[0016] 步骤三:下入油管,油管连接球座工具;
[0017] 步骤四:对步骤二的射孔形成的第一级射孔层进行压裂作业;
[0018]步骤五:从油管内投球,该球作用于球座工具,油管憋压,使密封套、滑套和外筒同 时轴向向下移动;
[0019]步骤六:球同密封套、滑套和外筒一起落入套管滑套工具内,继续井口加压打开套 管滑套工具的滑套,漏出压裂端口槽孔,高压液体突破压裂套管滑套外围的固井水泥环,进 入地层;
[0020]步骤七:油管和油套环空同时栗注,实施该套管滑套对第二层级的压裂;
[0021]步骤八:施工结束后,直接进行排液投产,完井。
[0022]本发明的有益效果:本发明的这种套管滑套压裂生产一体化管柱,能有效解决套 管滑套工艺排液周期长,速度慢和带压下油管风险大等问题;管柱结构、操作简单,施工效 率高,可以完成压裂-生产一体化作业;而且这种一体化管柱能在压裂完成后直接进行排 液、生产,避免了原套管滑套压裂管柱压后排液困难及带压下入生产管柱等作业的操作风 险。
附图说明
[0023] 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
[0024] 图1是本发明的总体结构示意图。
[0025]图2是套管滑套工具的结构示意图。
[0026]图3是球座工具的结构示意图。
[0027]附图标记说明:1、油管;2、套管;3、球座工具;4、套管滑套工具;5、浮箍;6、浮鞋;7、 滑套筒体;8、芯筒;9、槽孔;10、剪钉;11、中心管;12、锁爪;13、密封套;14、滑套;15、外筒; 16、剪钉。
具体实施方式 [0028] 实施例1:
[0029]本实施例提供一种套管滑套压裂生产一体化管柱,如图i所示,包括油管丨和套管 2,套管2由多个套管短节连接组成,所述的套管短节通过拼接将一个套管滑套工具4连接在 套管2上,套管2的末端通过套管短节连接浮箍5和浮鞋6;所述的油管1下端连接着用于打开 套管滑套工具4的球座工具3,该球座工具3在竖直方向上位于套管滑套工具4上方。
[0030]本实施例的这种结构,主要是利用了套管滑套工具4中的滑套能被打开,实现套管 内外相通,为压裂作业提供条件。由油管1内投入压裂球,该球会作用在球座工具3上,形成 憋压,压力到达一定程度后,球会随着球座一起落入到套管滑套工具4中,将套管滑套工具4 中的滑套打开,然后油管和油套环空同时泵注,进行压裂作业。 、 实施例2:
[0032]在实施例1的基础上,本实施例给出套管滑套工具4的具体结构,本实施例中,套管 滑套工具4包括滑套筒体7和芯筒8,如图2所示,滑套筒体7筒壁中部设有径向槽孔9,槽孔g 上方设有剪钉10,芯筒8由剪钉10连接于筒体7内将槽孔9遮盖,且连接面两端设有密封圈。
[0033]本实施例的这种结构是一种简单常用的滑套结构,由油管1下端来的球和球座作 用在芯筒8上,随着压力的不断增大,固定芯筒8的剪钉10会被剪断,固定芯筒8与滑套筒体7 脱离向下运动,露出滑套筒体7筒壁中部的槽孔9,使得套管滑套工具4通过槽孔9实现内外 相通,即相当于套管2实现内外相通,此时油管和油套环空同时泵注,通过槽孔9可进行下一 步的压裂作业。
[0034] 实施例3:
[0035] 在实施例1的基础上,本实施例给出套球座工具3的具体结构,本实施例中,球座工 具3包括中心管11、锁爪12、密封套13、滑套14和外筒15,如图3所示,所述的中心管11连接在 油管1下端,中心管11下部与锁爪12通过螺纹连接,锁爪12外壁上卡接着密封套13,密封套 13与位于其外部的外筒15通过螺纹连接,外筒lf5底部设置台阶面,滑套14通过剪钉16连接 于中心管11内。
[0036]锁爪12为弹性材质,滑套14外壁上设有一台阶面,该台阶面与锁爪12内壁上的爪 部相抵而设,滑套14通过该台阶面抵触锁爪12将锁爪I2压缩后再通过剪钉16连接于中心管 11内。
[0037] 所述的锁爪12外壁上设有凹槽,密封套13内壁上设有与凹槽配合安装的凸块,所 述的锁爪12外壁上的凹槽的两端以及密封套13内壁上的凸块的两端均为斜面。
[0038] 滑套14与中心管11的配合面设有密封圈,所述的滑套14与锁爪12的配合面也设有 密封圈。
[0039] 施工过程中,球从油管1的下端进入中心管11,首先坐在滑套14的上端,开始憋压, 随着压力的不断增大,作用在滑套14上的力也不断增大,剪钉16会被剪断,由于锁爪12装配 后在滑套14作用挤压作用下处于压缩状态,当剪钉16被剪断滑套向下运动后,锁爪12与滑 套14初始装配的挤压约束消失,锁爪I2被解锁,锁爪回弹性促使其爪部回弹至滑套14外部 凹面;滑套14继续向下运动,最终坐在外筒I5内壁的台阶面上,随着压力增大,滑套14最终 使得外筒I5向下运动,由于密封套13与外筒lf5通过螺纹连接,所以外筒15会迫使密封套13 向下运动,因为锁爪12外壁上的凹槽的两端以及密封套I3内壁上的凸块的两端均为斜面, 当锁爪12回弹后,密封套13最终从斜面位置与锁爪12脱开,密封套13锁定失效,最终密封套 I3、滑套14和外筒I5在液体压力作用下,沿着轴向向下运动,最后作用在下方的套管滑套工 具4上,打开滑套,创造压裂条件。
[0040] 实施例4:
[0041]本实施例提供上述的套管滑套压裂生产一体化管柱的一种压裂生产方法,包括如 下步骤:
[0042]步骤一:套管滑套工具4随完井套管2—起入井,套管滑套工具4的滑套端口对准试 气层位,水泥固井,此处的套管滑套工具4可以是多个,每级芯筒的内通径均大于其上一级 芯筒的内通径;
[0043]步骤二:采用爆破阀或者射孔枪进行第一层射孔,用传统的方式完成下方位置的 第一层的射孔;
[0044]步骤三:下入2V8"油管1 (或23/8〃油管),油管1连接球座工具3;
[0045]步骤四:对步骤二的射孔形成的第一级射孔层进行压裂作业;
[0046]步骤五:施工过程中,球从油管1的下端进入中心管11,首先坐在滑套14的上端,开 始憋压,随着压力的不断增大,作用在滑套14上的力也不断增大,剪钉16会被剪断,由于锁 爪12装配后在滑套14作用挤压作用下处于压缩状态,当剪钉16被剪断滑套向下运动后,锁 爪12与滑套14初始装配的挤压约束消失,锁爪12被解锁,锁爪回弹性促使其爪部回弹至滑 套14外部凹面;滑套14继续向下运动,最终坐在外筒15内壁的台阶面上,随着压力增大,滑 套14最终使得外筒15向下运动,由于密封套13与外筒15通过螺纹连接,所以外筒15会迫使 密封套13向下运动,因为锁爪12外壁上的凹槽的两端以及密封套13内壁上的凸块的两端均 为斜面,当锁爪12回弹后,密封套13最终从斜面位置与锁爪12脱开,密封套13锁定失效,最 终密封套13、滑套14和外筒15在液体压力作用下,沿着轴向向下运动,最后作用在下方的套 管滑套工具4上,打开滑套,创造压裂条件。
[0047] 步骤六:油管1下端来的球和密封套13、滑套14和外筒15作用在芯筒8上,随着压力 的不断增大,固定芯筒8的剪钉10会被剪断,固定芯筒8与滑套筒体7脱离向下运动,露出滑 套筒体7筒壁中部的槽孔9,使得套管滑套工具4通过槽孔9实现内外相通,即相当于套管2实 现内外相通,通过槽孔9可进行下一步的压裂作业。
[0048] 步骤七:油管和油套环空同时栗注,高压液体突破压裂套管滑套外围的固井水泥 环,进入地层,实施该套管滑套对第二层级的压裂;
[0049] 步骤八:施工结束后,直接进行排液投产,完井。
[0050] 综上所述,本发明能有效解决套管滑套工艺排液周期长,速度慢和带压下油管风 险大等问题;管柱结构及操作简单,效率高,可以完成压裂-生产一体化作业。
[0051] 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。
[0052]以上例举仅仅是对本发明的举例说明,并不构成对本发明的保护范围的限制,凡 是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

  1. 、1. 一种套管滑套压裂生产一体化管柱,包括油管(1)和套管(2),套管(2)由多 p连接组成,其特征在于:所述的套管短节通过拼接将一个套管滑套工具(4)连接在1 ‘ (2)上,套管(2)的末端通过套管短节连接浮箍(5)和浮鞋(6);所述的油管(1)下端 | ^ 于打开套管滑套工具(4)的球座工具(3),该球座工具(¾在竖直方向上位于套管潜查= ⑷上方; 目鄕工具 所述的套管滑套压裂生产一体化管柱的压裂生产方法,包括如下步骤: 步骤一:套管滑套工具(4)随完井套管(¾ 一起入井,套管滑套工具(4)的滑套端 对准试气雖冰測井; 步骤二:采用爆破阀或者射孔枪进行第一层射孔; 步骤三:下入油管(1),油管(1)连接球座工具(3); 步骤四:对步骤二的射孔形成的第一级射孔层进行压裂作业; 步骤五:从油管(1)内投球,该球作用于球座工具(3),油管憋压,使密封套(ls)、滑套 (14)和外筒(15)同时轴向向下移动; 步骤7K:球同密封套(13)、滑套(14)和外筒(155) —起落入套管滑套工具(4)内,继续井 口加压打开套管滑套工具(4)的滑套,漏出压裂端口槽孔(9),尚压液体突破压裂套管滑套 外围的固井水泥环,进入地层; 步骤七:油管和油套环空同时泵注,实施该套管滑套对第二层级的压裂; 步骤八:施工结束后,直接进行排液投产,完井。
  2. 2.如权利要求1所述的套管滑套压裂生产一体化管柱,其特征在于:所述的套管滑套工 具(4)包括滑套筒体(7)和芯筒(8),滑套筒体(7)筒壁中部设有径向槽孔(9),槽孔(9)上方 设有剪钉(10),芯筒⑻由剪钉(10)连接于筒体⑺内将槽孔⑼遮盖,且连接面两端设 有密封圈。
  3. 3.如权利要求1或2所述的套管滑套压裂生产一体化管柱,其特征在于:所述的球座工 具⑶包括中心管(11)、锁爪(12)、密封套(13)、滑套(14)和外筒(15),所述的中心管(11)连 接在油管(1)下端,中心管(11)下部与锁爪(12)通过螺纹连接,锁爪(12)外壁上卡接着密封 套(13),密封套(13)与位于其外部的外筒(15)通过螺纹连接,外筒(15)底部设置台阶面,滑 套(14)通过剪钉(16)连接于中心管(11)内。
  4. 4. 如权利要求3所述的套管滑套压裂生产一体化管柱,其特征在于:所述的锁爪(12)为 弹性材质,滑套(14)外壁上设有一台阶面,该台阶面与锁爪(12)内壁上的爪部相抵而设,滑 套(14)通过该台阶面抵触锁爪(12)将锁爪(12)压缩后再通过剪钉(16)连接于中心管(11) 内。
  5. 5. 如权利要求4所述的套管滑套压裂生产一体化管柱,其特征在于:所述的锁爪(I2)外 壁上设有凹槽,密封套(13)内壁上设有与凹槽配合安装的凸块,所述的锁爪(12)外壁上的 凹槽的两端以及密封套(13)内壁上的凸块的两端均为斜面。
  6. 6. 如权利要求3所述的套管滑套压裂生产一体化管柱,其特征在于:所述的滑套(14)与 中心管(11)的配合面设有密封圈,所述的滑套(14)与锁爪(12)的配合面也设有密封圈。
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