CN109209319A - 一种压裂滑套和包含其的压裂管串 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种压裂滑套和包含器的压裂管串，该压裂滑套包括筒状的外壳，在外壳的壁上设置有内外连通的循环孔；设置在外壳的内腔中用于封堵循环孔的内套；设置在内套的内腔中的球座；用于与球座配合的球，其中，在被投的球与球座复合后，泵送压力液并在液压力作用下，球座与内套一起下移以露出循环孔且球座接触完井液并发生化学反应，该压裂滑套能方便地实现压裂管串的全通径。
Description
技术领域
本发明涉及油气井井下工具技术领域，具体涉及一种压裂滑套和包含其的压裂管串。
背景技术
多级滑套分段压裂技术是近年来油气井工程技术领域发展迅速的一项新兴的完井技术，作为非常规油气资源开采的一种重要手段，主要应用于页岩气和低渗透油产层的定向井、水平井的压裂增产改造。
该项技术可根据地层地址状况和储层开发的需要，采用封隔器将水平井分隔成若干段，通过投球控制装置向井内依次投入由小到大的憋压球，逐级打开滑套，有针对性的对产层进行分段压裂，提高采收率。然而，传统的滑套分段压裂工具，为保证后期求产及二次改造，需要进行球座钻除，实现井筒全通径，否则，影响井下工具的下入。这种钻除式的施工方式周期长且成本较高。
因此，需要一种压裂完成后不影响井下工具下入的压裂滑套和包含其的压裂管串。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种压裂滑套和包含其的压裂管串。该压裂滑套在不钻除球座的情况下，也能实现全通径，并且具有通径简单，施工方便的优点。
根据本发明的一方面，提出了一种压裂滑套，包括：
筒状的外壳，在所述外壳的壁上设置有内外连通的循环孔，
设置在所述外壳的内腔中用于封堵所述循环孔的内套，
固定设置在所述内套的内腔中的球座，
用于与所述球座配合的球，
其中，在被投的所述球与所述球座复合后，泵送压力液并在液压力作用下，所述球座与所述内套一起下移以露出所述循环孔且所述球座接触完井液并发生化学反应。
在一个实施例中，所述球座由可溶解性材料制成，并在除了外壁的第一段表面之外的表面上设置有耐腐蚀层，在所述球座下移后，所述第一段表面与完井液接触。
在一个实施例中，在所述第一段表面上设置内凹的沟槽。
在一个实施例中，所述沟槽轴向延伸，并在所述周向上间隔式设置多个所述沟槽，在从内到外的方向上，各所述沟槽的截面尺寸逐渐增加。
在一个实施例中，在所述沟槽的底壁上设置盲孔。
在一个实施例中，在所述内套的外壁上设置有与所述第一段表面对应的能连通内外的第一过流孔，并在所述外壳的下端的壁上构造能连通内外的第二过流孔以使得所述内套下移后所述第一过流孔能与所述第二过流孔连通。
在一个实施例中，所述第二过流孔的过流面积大于所述第一过流孔的过流面积。
在一个实施例中，在初始状态下，在所述内套和所述外壳之间的所述第二过流孔的两端分别设置第一密封圈，在所述内套和所述球座之间的所述第一段表面的两端分别设置第二密封圈，在所述内套和所述外壳之间的所述循环孔的两端分别设置第三密封圈，并且，所述第一密封圈中的一个与所述第三密封圈中的一个分别位于所述第一过流孔的两端。
在一个实施例中，在所述内套的外壁上构造有第一防退齿，并且在所述外壳的内壁上构造有能与所述第一防退齿相啮合的第二防退齿。
根据本发明的另一方面，提出一种压裂管串，包括上述的多个压裂滑套，在从上到下的方向上，各所述压裂滑套的球座的直径尺寸逐渐变小。
与现有技术相比，本发明的优点在于，使用该压裂滑套进行压裂过程中，由于球座为可溶材料制成，以使得球座在跟随内套下移并露出循环空后可以溶于完井液，以实现全通径。
附图说明
下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：
图1显示了根据本发明的一个实施例的压裂滑套；
图2显示了根据本发明的一个实施例的压裂滑套的打开状态；
图3显示了根据本发明的一个实施例的球座；
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步说明。
图1和图2显示了根据本发明的压裂滑套100的不同状态。如图1和2所示，该压裂滑套100包括外壳2、内套3、球座5和球8。其中，外壳2为筒状，且在其壁上设置有内外连通的循环孔21，以用于向外输送压裂液。内套3设置在外壳2的内腔中，在初始状态下，用于封堵循环孔21，如图1所示。而在液压力作用下，内套3能相对于外壳2运动，而露出循环孔21，在这种情况下，可以进行压裂操作，如图2所示。球座5固定设置在内套3的内腔中，用于与投入的球8配合，以封堵内套3的内通道，从而实现在内套3的内通道内憋压。同时，球座5能跟随内套3一起下移，从而与完井液接触并发生化学反应，以使得球座5溶解而实现全通径。
具体地，在将压裂滑套100下入井内后，向内套3内投球8。球8作用在球座5上，以封堵内套3的内腔。然后，向内套3的内腔中泵送压力液，在压力作用下，球座5与内套3的一起下移，以接触井筒内的完井液，并与其发生化学反应使得球座5慢慢被腐蚀。同时，由于内套3相对外壳2下移，则露出循环孔21，备进行压裂操作。之后，球座5被完井液溶解，以实现全通径。
在一个实施例中，内套3通过剪切销钉7固定在外壳2上，以在液压力作用下，剪切销钉7被剪断而使得内套3相对于外壳2向下移动。而剪切销钉7的抗剪强度可以根据具体情况而进行不同的设置，本申请并不做具体限定。
球座5由可溶解材料制成，例如，由镁铝合金制成。球座5除了外壁的第一段表面51之外的表面上设置有耐腐蚀层，该耐腐蚀层可以为喷涂的碳化钨层。在初始状态下，第一段表面51并不接触完井液，则可以保证球座5的完整性和封堵内套3时憋压的安全性。而在球座5相对于内套3下移后，第一段表面51接触完井液，而开始产生化学反应从而逐渐被腐蚀。而喷涂有碳化钨层的球座具有抗腐蚀能力，能保证球座5进行憋压等操作。
具体地，在内套3的壁上设置第一过流孔31，以与第一段表面51连通。同时，在外壳2的壁上构造第二过流孔22，以在内套3下移后，第一过流孔31与第二过流孔22可以连通。从而完井液可以通过第二过流孔22后，进入第一过流孔31再作用到第一段表面51上，如图2所示。优选地，第二过流孔22的过流面积大于第一过流孔31的过流面积。需要说明的是，第一过流孔31和第二过流孔22均可以为设置在相应的壁上的间隔的多个孔，而此处所述的过流面积可以指各相应的第一过流孔31或第二过流孔22的过流面积的和。通过这种设置能保证完井液能比较完全的进入到第一过流孔31处。
为了保证腐蚀的速度，在第一段表面51上构造内凹的沟槽52，如图3所示。通过这种设置能增加完井液与球座5的接触面积，从而保证球座5的溶解速度。优选地，如图3所示，沟槽52沿着轴向延伸。在球座5的周向上，间隔式设置多个沟槽52，以保证球座5的各处大体均匀地被腐蚀。在从内到外的方向上，各沟槽52的截面尺寸增加。例如，沟槽52的径向截面为大体的梯形结构，且短边处于内侧，而长边处于外侧。这种设置方便加工，同时这种设置能进一步提高球座5与完井液的接触面积。进一步优选地，在沟槽52的底壁上设置盲孔53。该盲孔53能加速球座5与完井液的反应速度。
在初始状态下，在内套3和外壳2之间的第二过流孔22的两端分别设置第一密封圈9。在内套3和球座5之间的第一段表面51的两端分别设置第二密封圈10。在内套3和外壳2之间的循环孔21的两端分别设置第三密封圈11。并且，第一密封圈9中的一个与第三密封圈11中的一个分别位于第一过流孔31的两端。由此，在初始状态下，由于设置第一密封圈9和第三密封圈11，外壳2之外的完井液在通过第二过流孔22后不能进入到第一过流孔31处，则也不能接触第一段表面51，从而保证了球座5的安全性。同时，由于设置第二密封圈10，完井液也不能通过内套3的内腔而接触到第一段表面51，从而也保证了球座5的安全性。
根据本发明，在内套3的外壁上构造有第一防退齿23。优选地，第一防退齿23可以为嵌入到内套3的外壁内的C型棘齿环。同时，在外壳2的内壁上构造有能与第一防退齿23相啮合的第二防退齿32。在内套3相对于外壳2下移过程中，第一防退齿23和第二防退齿32配合，从而防止内套3相对于外壳2回退而引起的循环孔21被封堵。
压裂滑套100还包括上接头1和下接头6。上接头1设置在外壳2的上端，用于与其它部件连接。同理地，下接头6设置在外壳2的下端，用于与其它部件连接。同时，下接头6的上端面延伸到外壳2的内腔中并位于第二过流孔22的下端，从而下接头6起到了承接内套3的作用。
本发明还设置压裂管串，其包括多个上述的压裂滑套100。并且，在从上到下的方向上，不同压裂滑套100的球座5的直径逐渐变小，以保证相对应的球8的顺利入井。
本申请中，方位用语“上”、“下”与压裂滑套100的实际工作方位为参照。
以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种压裂滑套，其特征在于，包括：
筒状的外壳，在所述外壳的壁上设置有内外连通的循环孔，
设置在所述外壳的内腔中用于封堵所述循环孔的内套，
固定设置在所述内套的内腔中的球座，
用于与所述球座配合的球，
其中，在被投的所述球与所述球座复合后，泵送压力液并在液压力作用下，所述球座与所述内套一起下移以露出所述循环孔且所述球座接触完井液并发生化学反应。
2.根据权利要求1所述的压裂滑套，其特征在于，所述球座由可溶解性材料制成，并在除了外壁的第一段表面之外的表面上设置有耐腐蚀层，在所述球座下移后，所述第一段表面与完井液接触。
3.根据权利要求2所述的压裂滑套，其特征在于，在所述第一段表面上设置内凹的沟槽。
4.根据权利要求3所述的压裂滑套，其特征在于，所述沟槽轴向延伸，并在所述周向上间隔式设置多个所述沟槽，在从内到外的方向上，各所述沟槽的截面尺寸逐渐增加。
5.根据权利要求3或4所述的压裂滑套，其特征在于，在所述沟槽的底壁上设置盲孔。
6.根据权利要求2到5中任一项所述的压裂滑套，其特征在于，在所述内套的外壁上设置有与所述第一段表面对应的能连通内外的第一过流孔，并在所述外壳的下端的壁上构造能连通内外的第二过流孔以使得所述内套下移后所述第一过流孔能与所述第二过流孔连通。
7.根据权利要求6所述的压裂滑套，其特征在于，所述第二过流孔的过流面积大于所述第一过流孔的过流面积。
8.根据权利要求6或7所述的压裂滑套，其特征在于，在初始状态下，在所述内套和所述外壳之间的所述第二过流孔的两端分别设置第一密封圈，在所述内套和所述球座之间的所述第一段表面的两端分别设置第二密封圈，在所述内套和所述外壳之间的所述循环孔的两端分别设置第三密封圈，并且，所述第一密封圈中的一个与所述第三密封圈中的一个分别位于所述第一过流孔的两端。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的压裂滑套，其特征在于，在所述内套的外壁上构造有第一防退齿，并且在所述外壳的内壁上构造有能与所述第一防退齿相啮合的第二防退齿。
10.一种压裂管串，其特征在于，包括多个根据权利要求1到9中任一项所述的压裂滑套，在从上到下的方向上，各所述压裂滑套的球座的直径尺寸逐渐变小。
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