CN108729895B - 一种套管球座多级压裂工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种套管球座多级压裂工具，属于井下分层改造领域。所述工具包括第一接头、第二接头、滑套、剪切套、外套管、芯管、球座和壳体，滑套的壁部外侧设有环形凸起，外套管与滑套的凸起间形成第二封闭环形腔，当滑套在第二封闭环形腔处的壁部被穿设通孔时，液体从滑套内通过穿设的通孔流入第二封闭环形腔，在流入到第二封闭环形腔的液体压力达到阈值后，销钉被剪断，滑套的凸起带动芯管向第一接头滑动，球座与芯管的另一端外侧相分离，球座闭合，在对地层进行压裂操作时，向该压裂工具中投入可溶球至球座即可实现对下段的封闭，可以满足无限级分段压裂的要求，省去钻磨桥塞的工序，保证套管球座多级压裂工具内部流通通径的需求。
Description
技术领域
本发明属于井下分层改造领域，特别涉及一种套管球座多级压裂工具。
背景技术
目前分层压裂技术已成为低渗透油气藏增储上产的重要手段，分层压裂使用的工艺有化学堵塞剂分层压裂、不动管柱分层压裂、桥塞分层压裂、封隔器分层压裂、连续油管分层压裂等。
目前，低渗储层的分层压裂改造主要采用可钻式复合桥塞加多簇射孔工艺，改造结束后通过连续油管带磨鞋钻除可钻式复合桥塞。
在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：
在桥塞加多簇射孔工艺的应用过程中，面临着桥塞提前坐封、卡瓦不易钻磨等风险。同时在钻除可钻式复合桥塞工序中，受改造作业过程中套管变形的影响，一些井存在磨鞋不能顺利下至桥塞位置，导致桥塞不能钻除或者钻除效果不理想等问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种套管球座多级压裂工具，既可满足对地层无限级分段压裂的要求，又能省去钻磨工序。
具体而言，包括以下的技术方案：
一种套管球座多级压裂工具，所述工具包括第一接头、第二接头、滑套、剪切套、外套管、芯管、球座和壳体，其中，
所述外套管的一端与所述第一接头的一端相连，所述外套管的另一端与壳体的一端相连，所述壳体的另一端与所述第二接头的一端相连；
所述剪切套与所述滑套通过销钉相连，所述滑套的一端的外侧与所述第一接头的一端的内侧相接触，所述剪切套与所述第一接头的一端的端面相接触，所述滑套的壁部外侧设有环形凸起，所述环形凸起与所述外套管相接触；
所述芯管的一端与所述滑套的另一端相连，所述芯管的另一端外侧与所述球座相接触；
所述外套管与所述滑套之间在所述环形凸起两侧分别形成第一封闭环形腔和第二封闭环形腔，所述球座位于所述壳体与所述芯管和所述第二接头所构成的空腔中；
当所述滑套在第二封闭环形腔处的壁部被穿设通孔时，液体从滑套内通过穿设的通孔流入所述第二封闭环形腔，在流入到所述第二封闭环形腔的液体压力达到阈值后，所述销钉被剪断，所述滑套的凸起带动所述芯管向所述第一接头滑动，所述球座与所述芯管的另一端外侧相分离，所述球座闭合。
进一步地，所述球座包括球座端和球座杆，所述球座杆与所述第二接头的端面接触。
进一步地，所述工具还包括锥形套，所述锥形套位于所述空腔中，所述锥形套的一端与所述球座端相接触，用于使所述球座端处于压缩状态。
进一步地，所述工具还包括弹簧，所述弹簧位于所述空腔中，所述弹簧的一端与所述锥形套的另一端相接触，所述弹簧的另一端与所述壳体相接触。
进一步地，所述芯管的另一端端面与所述第二接头的一端的端面相接触，用于封堵所述球座端的内端面。
进一步地，所述滑套的另一端的外侧与所述壳体的一端的内侧相接触。
进一步地，所述第一接头的另一端通过螺纹与套管相连，所述第二接头的另一端通过螺纹与所述套管相连。
进一步地，所述外套管通过螺纹与所述壳体相连，所述芯管通过螺纹与所述滑套相连。
进一步地，所述壳体通过螺纹与所述外套管相连，所述壳体通过螺纹与所述第二接头相连。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
本发明的套管球座多级压裂工具，当滑套在第二封闭环形腔处的壁部被穿设通孔时，液体从滑套内通过穿设的通孔流入第二封闭环形腔，在流入到第二封闭环形腔的液体压力达到阈值后，销钉被剪断，滑套的凸起带动芯管向第一接头滑动，球座与芯管的另一端外侧相分离，球座闭合，实现了操作人员在对地层进行压裂操作时，向套管球座多级压裂工具中投入可溶球至球座即可实现对下段的封闭，不仅可以满足无限级分段压裂的要求，而且可以省去钻磨桥塞的工序，同时，保证了套管球座多级压裂工具内部流通通径的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的套管球座多级压裂工具的结构示意图。
图中的附图标记分别表示：
1、第一接头；2、剪切套；3、滑套；4、外套管；5、弹簧；6、芯管；7、锥形套；8、球座；9、壳体；10、第二接头。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种套管球座多级压裂工具，如图1所示，该套管球座多级压裂工具包括第一接头1、第二接头10、滑套3、剪切套2、外套管4、芯管6、球座8和壳体9。
具体地，外套管4的一端与第一接头1的一端相连，外套管4的另一端与壳体9的一端相连，壳体9的另一端与第二接头10的一端相连，第一接头1、外套管4、壳体9和第二接头10共同构成该套管球座多级压裂工具的外部框架。
剪切套2与滑套3通过销钉相连，滑套3的一端的外侧与第一接头1的一端的内侧相接触，剪切套2与第一接头1的一端的端面相接触，滑套3的壁部外侧设有环形凸起，环形凸起与外套管4相接触，使得环形凸起和外套管4之间实现密封。
芯管6的一端与滑套3的另一端相连，芯管6的另一端外侧与球座8相接触，且芯管6为中空直管，使得压裂工具内部为流通大通径。
外套管4与滑套3之间在环形凸起两侧分别形成第一封闭环形腔和第二封闭环形腔，球座8位于壳体9与芯管6和第二接头10所构成的空腔中。
当滑套3在第二封闭环形腔处的壁部被穿设通孔时，液体从滑套3内通过穿设的通孔流入第二封闭环形腔，在流入到第二封闭环形腔的液体压力达到阈值后，销钉被剪断，滑套3的凸起带动芯管6向第一接头1滑动，球座8与芯管6的另一端外侧相分离，球座8闭合。
因此，本发明实施例利用第一接头1、第二接头10、滑套3、剪切套2、外套管4、芯管6、球座8和壳体9，构成了一种套管球座多级压裂工具，当操作人员在对地层进行压裂操作时，通过向套管球座多级压裂工具中投入可溶球至球座8即可实现对下段的封闭，不仅可以满足无限级分段压裂的要求，而且可以省去钻磨桥塞的工序，同时，保证了压裂工具内部流通通径的需求。
为了更好地实现套管球座多级压裂工具的功能，球座8包括球座端和球座杆，球座杆与第二接头10的端面接触，在销钉被剪断前，球座端处于压缩状态；在销钉被剪断后，球座端处于展开状态，用于承接向套管球座多级压裂工具中投入的可溶球。
在上述套管球座多级压裂工具中，壳体9包括相连的第一管体和第二管体，第一管体的半径小于第二管体的半径，鉴于第一管体与第二管体的半径不同，使得壳体9与芯管6之间形成空腔。
在上述套管球座多级压裂工具中，该套管球座多级压裂工具还包括锥形套7，锥形套7位于空腔中，锥形套7的一端与球座端相接触，用于使球座端处于压缩状态，保证锥形套7对球座8进行限位，阻止球座端的展开。
在上述套管球座多级压裂工具中，锥形套7的锥形尖所在的一端与球座端相接触，且球座端的端面为具有一定倾角的斜面，适于与锥形套7的锥形尖所在的一端的斜面相配合。
在上述套管球座多级压裂工具中，该套管球座多级压裂工具还包括弹簧5，弹簧5位于壳体9与芯管6和第二接头10所构成的空腔中空腔中，弹簧5的一端与锥形套7的另一端相接触，弹簧5的另一端与壳体9相接触，用于持续向锥形套7提供挤压力，进而保证锥形套7对球座8的限位。
在上述套管球座多级压裂工具中，芯管6的另一端端面与第二接头10的一端的端面相接触，用于封堵球座端的内端面，使得球座端处于压缩状态。
在上述套管球座多级压裂工具中，第二接头10内部中空，第二接头10与芯管6接触的一端的半径小于与壳体9相连的一端的半径，使得壳体9与第二接头10之间形成空腔。
在上述套管球座多级压裂工具中，滑套3的另一端的外侧与壳体9的一端的内侧相接触，用于保证第二封闭环形腔的密闭。
在上述套管球座多级压裂工具中，滑套3和外套管4的长度依据实际开发的具体情况进行具体设定。
在连接关系上，第一接头1的另一端通过螺纹与套管相连，第二接头10的另一端通过螺纹与套管相连，使得第一接头1和第二接头10分别与套管固定；
外套管4通过螺纹与壳体9连接，使得外套管4与壳体9固定；
芯管6通过螺纹与滑套3连接，使得芯管6与滑套3固定；
壳体9通过螺纹与外套管4相连，壳体9通过螺纹与第二接头10相连，使得壳体9分别与外套管4和第二接头10固定。
需要说明的是，该套管球座多级压裂工具工作压差最大为70MPa，最高耐温为120℃，球座8闭合前的通径≥102mm，球座8闭合后的通径≥90mm，整体最大抗内压为137MPa。
在实际使用过程中，按照如下步骤进行实施：
首先，将该套管球座多级压裂工具随固井套管一起下入井中；
其次，利用电缆泵送射孔枪，通过接箍定位工具至套管球座多级压裂工具的管腔中，对准滑套在的第二封闭环形腔处的壁部进行射孔，射穿滑套3；
然后，管腔中的液体从滑套内通过穿设的通孔流入到第二封闭环形腔中，当流入到第二封闭环形腔的液体压力达到销钉能承受的阈值后，销钉被剪断，此时，滑套3的凸起带动芯管6向第一接头1滑动，球座8与芯管6的另一端外侧相分离，球座闭合；
再次，再上提电缆，进行多簇射孔；
最后，通过向套管球座多级压裂工具中投入可溶球至球座即可实现对下段的封闭。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。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 (7)
1.一种套管球座多级压裂工具，其特征在于，所述工具包括第一接头、第二接头、滑套、剪切套、外套管、芯管、球座、壳体、锥形套和弹簧，其中，
所述外套管的一端与所述第一接头的一端相连，所述外套管的另一端与壳体的一端相连，所述壳体的另一端与所述第二接头的一端相连；
所述剪切套与所述滑套通过销钉相连，所述滑套的一端的外侧与所述第一接头的一端的内侧相接触，所述剪切套与所述第一接头的一端的端面相接触，所述滑套的壁部外侧设有环形凸起，所述环形凸起与所述外套管相接触；
所述芯管的一端与所述滑套的另一端相连，所述芯管的另一端外侧与所述球座相接触；
所述外套管与所述滑套之间在所述环形凸起两侧分别形成第一封闭环形腔和第二封闭环形腔，所述球座位于所述壳体与所述芯管和所述第二接头所构成的空腔中；
所述锥形套位于所述空腔中，所述锥形套的一端与所述球座端相接触，用于使所述球座端处于压缩状态；所述弹簧位于所述空腔中，所述弹簧的一端与所述锥形套的另一端相接触，所述弹簧的另一端与所述壳体相接触；
当所述滑套在第二封闭环形腔处的壁部被穿设通孔时，液体从滑套内通过穿设的通孔流入所述第二封闭环形腔，在流入到所述第二封闭环形腔的液体压力达到阈值后，所述销钉被剪断，所述滑套的凸起带动所述芯管向所述第一接头滑动，所述球座与所述芯管的另一端外侧相分离，所述球座闭合。
2.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述球座包括球座端和球座杆，所述球座杆与所述第二接头的端面接触。
3.根据权利要求2所述的工具，其特征在于，所述芯管的另一端端面与所述第二接头的一端的端面相接触，用于封堵所述球座端的内端面。
4.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述滑套的另一端的外侧与所述壳体的一端的内侧相接触。
5.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述第一接头的另一端通过螺纹与套管相连，所述第二接头的另一端通过螺纹与所述套管相连。
6.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述外套管通过螺纹与所述壳体相连，所述芯管通过螺纹与所述滑套相连。
7.根据权利要求1所述的工具，其特征在于，所述壳体通过螺纹与所述外套管相连，所述壳体通过螺纹与所述第二接头相连。
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