CN108999591A - 一种压裂滑套 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压裂滑套，属于石油工业完井试油作业中井下工具技术领域。包括：上接头(1)，与上接头(1)固定连接的下接头(2)，以及位于上接头(1)内部的球座(2)；上接头(1)上设置有喷射孔(11)；球座(2)通过剪切螺纹(4)与上接头(1)连接并将喷射孔(11)封闭，剪切螺纹(4)可在预设压力下被剪断；球座(2)由可被地层流体或者酸液溶解的可溶性材料制成，且球座(2)的内外表面均设置有保护层；球座(2)设置有剪切螺纹(4)的部位的保护层可在剪切螺纹(4)被剪断时被破坏。采用该压裂滑套能够在不进行钻除球座或者打捞球座等干预作业的情况下实现井筒全通径，降低酸化压裂作业风险，降低成本，提高效率。
Description
技术领域
本发明涉及石油工业完井试油作业中井下工具技术领域，特别涉及一种压裂滑套。
背景技术
随着油气藏勘探开发的不断发展，对水平井或者大斜度井进行分段酸化压裂作业成为油气藏有效开发的必要手段。在水平井或者大斜度井分段酸化压裂作业中，通常采用多级压裂滑套进行段与段之间的分隔。
目前常用的压裂滑套主要包括外筒、内筒、球座等部件。其中外筒上设置有喷射孔，内筒通过剪切销钉与外筒固定、并封闭外筒上的喷射孔，球座设置在内筒下端。各级压裂滑套之间采用级差式设计，即随着距离井口距离的增加，压裂滑套中球座的内径逐渐减小。在进行酸化压裂作业时按照直径由小到大的顺序依次投入与各球座内径相匹配的密封球，密封球将球座的中心孔封堵，在压力作用下使剪切销钉被剪断，内筒下行开启喷射孔，进行酸化压裂施工。酸化压裂施工结束后，密封球返排回地面。为了实现井筒全通径，需要利用连续油管带磨鞋将球座钻除，或者利用连续油管带打捞工具将球座捞出或者推至井底。
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：现有的压裂滑套需要进行钻除球座或者打捞球座等干预作业才能实现井筒全通径，作业风险大、成本投入高、施工效率底。
发明内容
基于以上所述，本发明实施例提供一种压裂滑套，在实现井筒全通径的同时，使酸化压裂作业的作业风险降低，成本投入减少，施工效率提高。
具体而言，包括以下的技术方案：
本发明实施例提供了一种压裂滑套，包括：上接头，与所述上接头固定连接的下接头，以及位于所述上接头内部的球座；
所述上接头上设置有喷射孔；所述球座通过剪切螺纹与所述上接头连接并将所述喷射孔封闭，所述剪切螺纹可在预设压力下被剪断；
所述球座由可被地层流体或者酸液溶解的可溶性材料制成，且所述球座的内外表面均设置有保护层；所述球座设置有所述剪切螺纹的部位的保护层可在所述剪切螺纹被剪断时被破坏。
进一步地，所述剪切螺纹被剪断后，所述球座长度方向上的一部分进入所述下接头内部；当所述球座长度方向上的一部分进入所述下接头内部后，所述球座的位于所述剪切螺纹以上的部分与所述上接头的下端和所述下接头的上端之间具有空隙。
进一步地，所述下接头内表面设置有与所述球座相配合的限位台阶。
进一步地，所述上接头内表面与所述球座上下两端相对应的位置处以及所述下接头内表面靠近所述限位台阶的位置处均设置有密封圈槽，所述密封圈槽内部设置有密封圈。
进一步地，所述上接头上设置有多个所述喷射孔，多个所述喷射孔沿所述上接头的圆周方向均匀分布。
进一步地，所述上接头的下端通过螺纹与所述下接头的上端固定连接。
进一步地，所述上接头的上端设置有用于连接油管的内螺纹，所述下接头的下端设置有用于连接油管的外螺纹。
进一步地，所述可溶性材料为镁铝合金，其溶解速率可根据井筒温度、压力及液体等条件进行设计。
进一步地，所述保护层为内外双层结构，内层材料为陶瓷或钛合金，外层材料为橡胶。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果：
本发明实施例提供的压裂滑套中，球座由可被地层流体或者酸液溶解的可溶性材料制成，球座的内外表面设置有保护层。在初始状态即压裂滑套启动前，球座通过剪切螺纹固定在上接头内，保护层将可溶性材料与地层流体隔开，使球座保持稳定。当向球座内投入密封球后，密封球将球座的中心孔封堵以产生憋压，当井筒内压力达到一定数值后剪切螺纹被剪断，球座下行将喷射孔露出，之后进行酸化压裂作业。在剪切螺纹被剪断的同时，球座设置有剪切螺纹的部位的保护层在剪切力的作用下破坏，将内部可溶性材料露出，地层流体或者酸液以上述保护层被破坏的位置为起始溶解点，逐渐将球座整体溶解，从而在不需要进行钻除球座或者打捞球座等干预作业的情况下实现井筒全通径，使酸化压裂作业的作业风险降低，成本投入减少，施工效率提高。
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为本发明实施例提供的一种压裂滑套初始状态时的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种压裂滑套的喷射孔开启后的结构示意图。
图中附图标记分别表示：
1-上接头；
11-喷射孔；
2-球座；
21-与密封球相配合的限位台阶；
3-下接头；
31-与下接头相配合的限位台阶；
4-剪切螺纹；
5-密封圈；
6-密封球。
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。除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。
本发明实施例提供了一种压裂滑套，参见图1并结合图2，该压裂滑套包括：上接头1，与上接头1固定连接的下接头2，以及位于上接头1内部的球座2。
其中，上接头1上设置有喷射孔11；球座2通过剪切螺纹4与上接头1连接并将喷射孔11封闭，剪切螺纹4可在预设压力下被剪断。
球座2由可被地层流体或者酸液溶解的可溶性材料制成，且球座2的内外表面均设置有保护层；球座2设置有剪切螺纹4的部位的保护层可在剪切螺纹4被剪断时被破坏。
如图1、图2所示，本发明实施例提供的压裂滑套中，上接头1、球座2以及下接头3均为两端开放的中空圆柱体。其中上接头1的下端与下接头3的上端固定连接。球座2设置有中心孔，并且该中心孔下端的内径小于上端的内径，呈阶梯形状，在孔径变化的部位形成与密封球6相配合的限位台阶21。密封球6进入球座2后被上述限位台阶21卡住，将球座2的中心孔封堵。在酸化压裂管柱中，随着距离井口的距离的增加，球座2中心孔的孔径逐渐减小，以实现分段酸化压裂作业。
基于以上所述，本发明实施例提供了一种具有全可溶球座、在不需要进行钻除球座或者打捞球座等干预作业的情况下即可实现井筒全通径的压裂滑套。具体来说，本发明实施例提供的压裂滑套的球座2由可被地层流体或者酸液溶解的可溶性材料制成，球座2的内外表面设置有保护层。在初始状态即压裂滑套启动前，球座2通过剪切螺纹4固定在上接头1内，保护层将可溶性材料与地层流体隔开，使球座2保持稳定。当向球座2内投入密封球6后，密封球6将球座2的中心孔封堵以产生憋压，当井筒内压力达到一定数值后剪切螺纹4被剪断，球座2下行将喷射孔11露出，之后进行酸化压裂作业。在剪切螺纹4被剪断的同时，球座2设置有剪切螺纹4的部位的保护层在剪切力的作用下破坏，使内部可溶性材料暴露出来，地层流体或者酸液以上述保护层被破坏的位置为起始溶解点，逐渐将球座2整体溶解，从而在不需要进行钻除球座或者打捞球座等干预作业的情况下实现井筒全通径，使酸化压裂作业的作业风险降低，成本投入减少，施工效率提高，为后期测井、重复压裂及修井创造条件。
本发明实施例提供的压裂滑套结构简单，有利于增加井筒通径。
本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例提供的压裂滑套中，剪切螺纹4包括设置在球座2外表面的外螺纹以及设置在上接头1内表面的内螺纹，普通的矩形螺纹即可。剪切螺纹4的长度不需要很长，只要能使球座2在压裂滑套开启前与上接头1固定、将喷射孔11封闭即可。如果剪切螺纹4的长度过长，将使得剪切螺纹4不容易被剪断。
需要说明的是，本发明实施例提供的压裂滑套中，保护层设置在球座2所有的表面上，包括其外表面外螺纹的表面。可以先用可溶性材料加工球座2，并在球座2外表面加工外螺纹，之后再设置保护层。保护层的厚度不需要很厚，要保证剪切螺纹4被剪断时该保护层能够被破坏从而使可溶性材料暴露出来。
进一步地，参见图1和图2，当剪切螺纹4被剪断后，球座2长度方向上的一部分进入下接头3内部，即球座2的下端进入下接头3内部，球座2的上端仍留在上接头1内部。当球座2长度方向上的一部分进入下接头2内部后，球座2的位于剪切螺纹4以上的部分与上接头1的下端和下接头3的上端之间具有空隙，酸化压裂作业结束后，地层流体或者酸液从上接头1的喷射孔11进入压裂滑套后，进入上述空隙中，与球座2外表面暴露出可溶性材料的部位相接触，从该部位开始逐渐将球座2溶解。
具体来说，球座2位于剪切螺纹以上的部分的外径略小于位于剪切螺纹以下的部分的外径，而上接头1的下端的内径和下接头3的上端的内径与球座2位于剪切螺纹以下的部位的外径相配合，从而当球座2的下端进入下接头3后，球座2的位于剪切螺纹4以上的部分与上接头1的下端和下接头3的上端之间形成上述空隙。
进一步地，参见图1和图2，本发明实施例提供的压裂滑套中，下接头3内表面设置有与球座2相配合的限位台阶31，当剪切螺纹4被剪断、球座2进入下接头3后对球座2进行限位。上述限位台阶31距离喷射孔11下端的距离大于球座2的长度，从而使球座2进入下接头3后能够将喷射孔11完全开启。
进一步地，参见图1和图2，本发明实施例提供的压裂滑套中，上接头1内表面与球座2上下两端相对应的位置处以及下接头3内表面靠近限位台阶的位置处均设置有密封圈槽，密封圈槽内部设置有密封圈5。
本发明实施例提供的压裂滑套中，上接头1上设置有多个喷射孔11，多个喷射孔11沿上接头11的圆周方向均匀分布。对于喷射孔11的具体数量本发明实施例不作特殊限定，本领域技术人员根据实际情况设置即可。
本发明实施例提供的压裂滑套中，上接头1的下端通过螺纹与下接头3的上端固定连接并且密封，并保证上接头1和下接头3的外表面平齐。具体地，上接头1的下端加工外螺纹，下接头3的上端加工内螺纹。同时，上接头1的上端设置有用于连接油管的内螺纹，下接头3的下端设置有用于连接油管的外螺纹。
进一步地，本发明实施例提供的压裂滑套中，对于可溶性材料具体种类没有严格的限定，本领域常用的能够内地层流体或酸液腐蚀的材料均可，包括但不限于镁铝合金等高强度可溶性材料。可根据井筒温度、地层流体或酸液性质来选择可溶性材料的具体种类，以使球座2能够以合适的速度溶解。
本发明实施例中，密封球6也可由上述可溶性材料制成，从而使密封球6也能被溶解，省去将密封球6返排回地面的工序，进一步提高酸化压裂作业的效率。
对于保护层设置为双层结构，保证球座2在井下环境中的稳定性，其中内层材料为陶瓷或钛合金，用于提高球座2的耐温性能及耐冲蚀性能，外层材料为橡胶，用于增强球座2的耐腐蚀性能。
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 (9)
1.一种压裂滑套，其特征在于，包括：上接头(1)，与所述上接头(1)固定连接的下接头(2)，以及位于所述上接头(1)内部的球座(2)；
所述上接头(1)上设置有喷射孔(11)；所述球座(2)通过剪切螺纹(4)与所述上接头(1)连接并将所述喷射孔(11)封闭，所述剪切螺纹(4)可在预设压力下被剪断；
所述球座(2)由可被地层流体或者酸液溶解的可溶性材料制成，且所述球座(2)的内外表面均设置有保护层；所述球座(2)设置有所述剪切螺纹(4)的部位的保护层可在所述剪切螺纹(4)被剪断时被破坏。
2.根据权利要求1所述的压裂滑套，其特征在于，所述剪切螺纹(4)被剪断后，所述球座(2)长度方向上的一部分进入所述下接头(3)内部；当所述球座(2)长度方向上的一部分进入所述下接头(2)内部后，所述球座(2)的位于所述剪切螺纹(4)以上的部分与所述上接头(1)的下端和所述下接头(3)的上端之间具有空隙。
3.根据权利要求1所述的压裂滑套，其特征在于，所述下接头(3)内表面设置有与所述球座(2)相配合的限位台阶(31)。
4.根据权利要求3所述的压裂滑套，其特征在于，所述上接头(1)内表面与所述球座(2)上下两端相对应的位置处以及所述下接头(3)内表面靠近所述限位台阶的位置处均设置有密封圈槽，所述密封圈槽内部设置有密封圈(5)。
5.根据权利要求1所述的压裂滑套，其特征在于，所述上接头(1)上设置有多个所述喷射孔(11)，多个所述喷射孔(11)沿所述上接头(11)的圆周方向均匀分布。
6.根据权利要求1所述的压裂滑套，其特征在于，所述上接头(1)的下端通过螺纹与所述下接头(3)的上端固定连接。
7.根据权利要求1所述的压裂滑套，其特征在于，所述上接头(1)的上端设置有用于连接油管的内螺纹，所述下接头(3)的下端设置有用于连接油管的外螺纹。
8.根据权利要求1所述的压裂滑套，其特征在于，所述可溶性材料为镁铝合金。
9.根据权利要求1所述的压裂滑套，其特征在于，所述保护层为内外双层结构，内层材料为陶瓷或钛合金，外层材料为橡胶。
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| PB01 | Publication | ||
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