CN109989723A - 爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，属于油田压裂完井工具领域。所述爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置包括丢手头、连接轴、密封头和球体，当装置被配置为进行多簇射孔时，坐封工具被爆破，剪钉在爆破力的作用下被剪断，丢手头上行，且与连接轴分离，实现丢手；再通过井口设备移动电缆或连续油管，连接在其上的多簇射孔枪至设计位置进行多簇射孔，完成后提出多簇射孔枪及丢手头。当装置被配置为进行压裂时，注入的压裂液流经连接轴的内部和密封头的内部，使得球体在压裂液的作用下坐封在球座上进行压裂，该装置取代了现有技术中的可钻式桥塞及坐封工具，简化了施工工序，以较低廉的价格实现油气井的多簇射孔及压裂，安全可靠。

Description

爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置

技术领域

本发明涉及油田压裂完井工具领域，特别涉及一种爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置。

背景技术

国内页岩油气藏开发工作正处于起步阶段，与国外差距较大，许多制约我国页岩油气开发的技术瓶颈亟待突破。而多簇射孔压裂是针对页岩油气藏储层进行压裂改造的重要手段之一。

目前常用的多簇射孔压裂方法为使用连续油管或者电缆将多簇射孔枪以及可钻式桥塞输送至井筒内，待可钻式桥塞将井筒封隔后，再进行射孔、压裂作业，后期将可钻式桥塞钻除实现井筒内上下通径。

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：

现有技术需要对可钻式桥塞进行坐封，工艺要求高，且该项技术主要由国外公司掌握，使用价格昂贵，生产成本较高。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种替代可钻式桥塞的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，用于常规井内页岩油气藏储层压裂改造，以降低生产成本。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，设置在阀套内，所述装置包括：丢手头、连接轴、密封头和球体，其中，

所述连接轴的内部中空，所述连接轴的上端通过剪钉与所述丢手头的下端相连，所述连接轴的下端与所述密封头相连；

所述密封头的内部中空，且与所述连接轴的内部连通，所述密封头的外壁卡扣在与所述阀套内壁上的阀座内；

所述连接轴的内部开设有环形凹槽，所述球体可移动地设置在所述环形凹槽内，所述密封头内设置有适于被所述球体坐封的球座；

当所述装置被配置为进行多簇射孔时，所述丢手头的上端与连接有电缆或连续油管的坐封工具连接，所述坐封工具被爆破，所述剪钉在爆破力的作用下被剪断，所述丢手头上行，所述丢手头与所述连接轴分离；井口设备移动所述电缆或所述连续油管，连接在所述电缆或所述连续油管上的多簇射孔枪至设计位置，进行多簇射孔；

当所述装置被配置为进行压裂时，注入的压裂液流经所述连接轴的内部和所述密封头的内部，所述球体坐封在所述球座上，进行压裂。

进一步地，所述装置还包括：连接筒，所述连接筒套设在所述丢手头的外侧，所述连接筒的上端与所述坐封工具连接，所述连接筒的下端与所述密封头相接触。

进一步地，所述连接筒的内壁上设置有变径台阶，所述变径台阶适于与所述丢手头的上端配合。

进一步地，所述连接筒的外壁在与所述剪钉相对应的位置开设有通孔。

进一步地，所述连接轴的下端外壁上设置有第一外螺纹段，所述密封头的内壁上设置有与所述第一外螺纹段配合的第二内螺纹段。

进一步地，所述装置还包括：安全钉，所述安全钉贯穿所述第一内螺纹段所在的所述密封头和所述第一外螺纹段。

进一步地，所述球座为环形斜面，所述环形斜面所围成的面积小于所述球体的最大横截面积。

进一步地，所述环形斜面所在平面的角度与水平面之间的角度为30°。

进一步地，所述连接轴与所述密封头接触的外壁上开设有圈槽，密封圈适于与所述圈槽配合。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供了一种爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，当装置被配置为进行多簇射孔时，通过在丢手头的上端与连接有电缆或连续油管的坐封工具连接，使得装置可以通过下放电缆或连续油管下入到井中，并到达阀套所在处，坐封工具被爆破，剪钉在爆破力的作用下被剪断，丢手头上行，丢手头与连接轴分离，实现丢手；再通过井口设备上提或下放电缆或连续油管，连接在电缆或连续油管上的多簇射孔枪至设计位置，进行多簇射孔，完成多簇射孔后，提出多簇射孔枪及丢手头；当装置被配置为进行压裂时，向井中注入压裂液，压裂液流经连接轴的内部和密封头的内部，使得球体在压裂液的作用下坐封在球座上，隔离上下连通，进行压裂，该装置取代了现有技术中的可钻式桥塞及坐封工具，简化了施工工序，以较低廉的价格实现页岩油气井的多簇射孔及压裂完井改造，安全可靠。

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爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的阀套的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置座与阀座配合的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置丢手后的结构示意图；

图5为图2中阀座钻除后的结构示意图。

图中的附图标记分别表示为：

1、阀套；

101、阀座；

2、丢手头；

201、第三内螺纹段；

3、连接轴；

301、环形凹槽；

302、第一外螺纹段；

303、圈槽；

4、密封头；

401、球座；

402、第一内螺纹段；

5、球体；

6、剪钉；

7、连接筒；

701、变径台阶；

702、通孔；

703、第二内螺纹段；

8、安全钉；

9、密封圈。

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。

本发明实施例提供的一种爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，该装置设置在阀套1内，其中，阀套1的结构示意图如图2所示，阀套1与套管配接下入到井中，阀套1内设置有阀座101，阀座101适于与密封头4配合，使得装置坐封在阀座101上。

具体地，该装置的结构示意图如图1所示，包括：丢手头2、连接轴3、密封头4和球体5。

其中，连接轴3的内部中空，连接轴3的上端通过剪钉6与丢手头2的下端相连，连接轴3的下端与密封头4相连；

密封头4的内部中空，且与连接轴3的内部连通，密封头4的外壁卡扣在与阀套1内壁上的阀座101内；

连接轴3的内部开设有环形凹槽301，球体5可移动地设置在环形凹槽301内，密封头4内设置有适于被球体5坐封的球座401，如图3所示；

当装置被配置为进行多簇射孔时，丢手头2的上端与连接有电缆或连续油管的坐封工具(在图中未显示)连接，坐封工具被爆破，剪钉6在爆破力的作用下被剪断，丢手头2上行，丢手头2与连接轴3分离；井口设备上提或下放电缆或连续油管，连接在电缆或连续油管上的多簇射孔枪(在图中未显示)至设计位置，进行多簇射孔；

当装置被配置为进行压裂时，注入的压裂液流经连接轴3的内部和密封头4的内部，球体5坐封在球座401上，如图4所示，进行压裂。

因此，本发明实施例的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置利用丢手头2、连接轴3、密封头4和球体5，当装置被配置为进行多簇射孔时，通过在丢手2头的上端与连接有电缆或连续油管的坐封工具连接，使得装置可以通过下放电缆或连续油管下入到井中，并到达阀套1所在处，坐封工具被爆破，剪钉6在爆破力的作用下被剪断，丢手头2上行，丢手头2与连接轴3分离，实现丢手；再通过井口设备上提或下放电缆或连续油管，连接在电缆或连续油管上的多簇射孔枪至设计位置进行多簇射孔，完成多簇射孔后，提出多簇射孔枪及丢手头2；当装置被配置为进行压裂时，向井中注入压裂液，压裂液流经连接轴3的内部和密封头4的内部，使得球体5在压裂液的作用下坐封在球座401上，隔离上下连通，进行压裂，该装置取代了现有技术中的可钻式桥塞及坐封工具，简化了施工工序，以较低廉的价格实现油气井的多簇射孔及压裂完井改造，安全可靠。

基于上述装置，下面对本发明实施例中的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置内的结构和其与阀套1的配合结构进行进一步地详细地描述：

为了限制丢手头2的上行距离，防止丢手头2与连接轴3脱离，装置还包括连接筒7，连接筒7套设在丢手头2的外侧，连接筒7的上端与坐封工具连接，连接筒7的下端与密封头4相接触，如图1所示。

具体地，在连接关系上，连接筒7的上端的内壁上设置有第二内螺纹段703，第二内螺纹段703适于与坐封工具的缸套上设置的第二外螺纹段连接；丢手头2的上端内壁上设置有第三内螺纹段201，第三内螺纹段201适于与坐封工具的工具轴上设置的第三外螺纹段连接，使得连接筒7与丢手头2都与坐封工具实现牢固连接。

进一步地，连接筒7的内壁上设置有变径台阶701，如图1所示，变径台阶701适于与丢手头2的上端配合，使得剪钉6在爆破力的作用下断开后，丢手头2向上运动至变径台阶701处，以限制丢手头2的行程。

需要说明的是，连接筒7的外壁在与剪钉6相对应的位置开设有通孔702，如图1所示，开设通孔702的目的在于便于操作人员利用安装工具安装剪钉6。

当装置实现丢手后，上提电缆或连续油管，提出射孔枪、坐封工具、丢手头2和连接筒7，至井口。

为了确保剪钉6可以在爆破力的作用下实现剪断，使得连接轴3与密封头4之间形成牢固连接，在连接设置上，连接轴3的下端外壁上设置有第一外螺纹段302，密封头4的内壁上设置有与第一外螺纹段302配合的第一内螺纹段402，使得连接轴3与密封头4之间实现牢固连接，便于在爆破工作的爆破作用下实现丢手时，连接轴3可以稳定地与密封头4连接，固定在阀座101上。

同时，为了加强连接轴3与密封头4之间的连接固定关系，装置还包括安全钉8，安全钉8贯穿第一内螺纹段402所在的密封头4和第一外螺纹段302，如图1所示，进一步加强对连接轴3与密封头4之间的固定关系。

为了在爆破丢手后可以顺利实施压裂工艺，需要确保球体5与球座401的配合，其中，球座401为环形斜面，环形斜面所围成的面积小于球体5的最大横截面积，使得球体5可以完全坐封在环形斜面上。在本发明实施例中，环形斜面所在平面的角度与水平面之间的角度为30°，便于球体5的坐封。

为了确保本发明实施例的爆破丢手多簇射孔联作密封装置的密封性，在结构设置上：连接轴3与密封头4接触的外壁上开设有圈槽303，如图1所示，密封圈9适于与圈槽303配合，以确保连接轴3与密封头4之间的密封性。

如此设置，使得装置在进行压裂时，防止压裂液从连接轴3与密封头4之间的空隙继续向下流，影响压裂的效果。

需要说明的是，圈槽303的数量可以为多个，相对应的，密封圈9的数量也可以为多个，在实际使用中，可以根据连接轴3与密封头4的尺寸大小来进行设置，例如，在本发明实施例中，圈槽303的数量可以为两个，密封圈9的数量也可以为两个，如图1或图3所示或图4所示。

本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置不仅可以用于常规井的多簇射孔与压裂工艺中，而且可以用于大斜度井、水平井的多簇射孔与压裂工艺中，使用的井的类型在本发明实施例中不作具体限定。

在实际的使用过程中，可以根据选定井的多簇射孔和压裂的需要，通过套管配接相应数量的阀套1下入到井中，分多次投送与阀套1的数量相同的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，实现不同层位的多簇射孔和压裂。

以套管接配一个阀套1为例，当选定的井需要进行多簇射孔时，向井中下放连接有多簇射孔枪、坐封工具和该装置的电缆或连续油管，当装置坐封在阀套1内的阀座101上时，在地面点火传至坐封工具，坐封工具爆破，在爆破力的冲击作用下，剪钉6被剪断，连接筒7和丢手头2上行，丢手头2与连接轴3分离；继而通过井口设备上提或下放电缆或连续油管，使得多簇射孔枪至设计位置，进行多簇射孔，在完成多簇射孔后，提出多簇射孔枪、坐封工具、丢手头2和连接筒7；

当多簇射孔完成后需要进行压裂时，向井中注入压裂液，压裂液流经连接轴3的内部和密封头4的内部，使得球体5坐封在球座401上，通过球体5与球座401的配合，使得压裂液只能存留在装置及装置的上部，隔离上下连通，进行压裂。

在压裂结束后，可直接生产。如果生产需要，可以通过下放常规打捞管柱捞住连接轴3的上部，上提管柱，将连接轴3、密封头4、球体5捞出井口；也可以下入常规钻除工具钻除连接轴3、密封头4、球体5及阀座101，钻除后的效果如图5所示，使得阀套1与套管内径一致，便于后期作业。

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)

1.一种爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，设置在阀套(1)内，其特征在于，所述装置包括：丢手头(2)、连接轴(3)、密封头(4)和球体(5)，其中，

所述连接轴(3)的内部中空，所述连接轴(3)的上端通过剪钉(6)与所述丢手头(2)的下端相连，所述连接轴(3)的下端与所述密封头(4)相连；

所述密封头(4)的内部中空，且与所述连接轴(3)的内部连通，所述密封头(4)的外壁卡扣在与所述阀套(1)内壁上的阀座(101)内；

所述连接轴(3)的内部开设有环形凹槽(301)，所述球体(5)可移动地设置在所述环形凹槽(301)内，所述密封头(4)内设置有适于被所述球体(5)坐封的球座(401)；

当所述装置被配置为进行多簇射孔时，所述丢手头(2)的上端与连接有电缆或连续油管的坐封工具连接，所述坐封工具被爆破，所述剪钉(6)在爆破力的作用下被剪断，所述丢手头(2)上行，所述丢手头(2)与所述连接轴(3)分离；井口设备移动所述电缆或所述连续油管，连接在所述电缆或所述连续油管上的多簇射孔枪至设计位置，进行多簇射孔；

当所述装置被配置为进行压裂时，注入的压裂液流经所述连接轴(3)的内部和所述密封头(4)的内部，所述球体(5)坐封在所述球座(401)上，进行压裂。

2.根据权利要求1所述的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，其特征在于，所述装置还包括：连接筒(7)，所述连接筒(7)套设在所述丢手头(2)的外侧，所述连接筒(7)的上端与所述坐封工具连接，所述连接筒(7)的下端与所述密封头(4)相接触。

3.根据权利要求2所述的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，其特征在于，所述连接筒(7)的内壁上设置有变径台阶(701)，所述变径台阶(701)适于与所述丢手头(2)的上端配合。

4.根据权利要求2所述的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，其特征在于，所述连接筒(7)的外壁在与所述剪钉(6)相对应的位置开设有通孔(702)。

5.根据权利要求1所述的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，其特征在于，所述连接轴(3)的下端外壁上设置有第一外螺纹段(302)，所述密封头(4)的内壁上设置有与所述第一外螺纹段(302)配合的第一内螺纹段(402)。

6.根据权利要求5所述的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，其特征在于，所述装置还包括：安全钉(8)，所述安全钉(8)贯穿所述第一内螺纹段(402)所在的所述密封头(4)和所述第一外螺纹段(302)。

7.根据权利要求1所述的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，其特征在于，所述球座(401)为环形斜面，所述环形斜面所围成的面积小于所述球体(5)的最大横截面积。

8.根据权利要求7所述的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，其特征在于，所述环形斜面所在平面的角度与水平面之间的角度为30°。

9.根据权利要求1所述的爆破丢手多簇射孔联作压裂密封装置，其特征在于，所述连接轴(3)与所述密封头(4)接触的外壁上开设有圈槽(303)，密封圈(9)适于与所述圈槽(303)配合。