CN110130863A - 一种趾端阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种趾端阀，安装在固井套管上，包括上下两端与所述套管连通的阀体，以及套设在阀体上的阀套，阀体及阀套之间设置有充满降解液的环形空隙；阀体的侧壁上开设有导流孔，紧贴阀体的外侧安装有导流孔的密封套，密封套浸泡在降解液中可腐蚀降解，使阀体内的压裂液释放并将阀套冲破，以此将压裂液从套管中释放对油层进行压裂操作。通过采用含有氯根离子的降解液对可降解的密封套缓蚀降解，使趾端阀内的压裂液从阀体中流出，进而在压裂液的高压作用下将阀套爆破破坏，从而将压裂液从导流孔中导流至压裂油层进行正常的压裂施工，整体过程操作简单，安全可靠，减少了大量的人力物力成本。
Description
技术领域
本发明属于油田油井压裂技术领域，涉及到一种压裂完井管柱中的配套工具，具体涉及一种趾端阀。
背景技术
压裂工艺是油井提高产能的主要手段，油井投产前一般都要进行压裂施工，通过压裂提高地层的导流能力，从而提高油井产量。
根据油井的地质特征选择不同的完井方式，目前有裸眼管外封分层压裂、固井滑套分层压裂、速钻塞分层压裂、套内分层压裂及套内混合压裂完井等。
在固井滑套或裸眼管外封分层压裂中，因为固井后套管下部形成高压死区，无法直接压裂下部层位，最常用的方式是单独走一趟射孔管柱，射孔后对下部层位进行压裂，压裂结束后，再投球打开上部欲压裂层滑套对上部层位进行压裂，因此施工较复杂，投入成本高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种趾端阀，该趾端阀可将套管内的压裂液释放到压裂油层，降低了施工难度，节省了施工量及成本，有效提高了工作效率。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种趾端阀，安装在固井套管上，包括上下两端与所述套管连通的阀体，以及套设在阀体上的阀套，阀体及阀套之间设置有充满降解液的环形空隙；阀体的侧壁上开设有导流孔，紧贴阀体的外侧安装有导流孔的密封套，密封套浸泡在降解液中可腐蚀降解，使阀体内的压裂液释放并将阀套冲破，以此将压裂液从套管中释放对油层进行压裂操作。
进一步，所述降解液为含有氯根离子的溶液。
进一步，所述降解液为氯化钾或氯化钠溶液。
进一步，所述密封套的材质为镁铝合金。
进一步，所述密封套通过周向设置的若干个销钉安装在所述阀体上。
进一步，所述密封套位于所述导流孔的上下两侧设置有密封圈，密封圈安装在位于密封套里侧的容置槽中。
进一步，所述阀套为薄壁的套筒结构，可在压裂液的高压作用下爆破。
进一步，所述阀套通过丝扣固定安装在所述阀体上。
进一步，所述阀套的材质为灰铸铁、铝合金或者铝的任意一种。
进一步，所述阀体、密封套及阀套同心安装。
本发明克服固井滑套或裸眼管外封分层压裂施工过程中，针对套管下部压裂时施工较复杂，投入成本高的问题，通过安装在固井套管上的趾端阀，将压裂管柱与所需压裂油层即趾端所对应的压裂位置连通构成压裂液的通道，节省了施工量，降低了成本，有效提高了生产效率。
可降解的密封套通过在降解液中缓蚀降解，使趾端阀内部的压裂液从阀体内部释放，然后在压裂液的高压作用下冲破安装在阀体上的阀套，最终使压裂液从固井套管中释放出来，对趾端所对应的压裂位置进行压裂作业。本发明中的趾端阀减少了另外单独设置射孔管柱对高压死区的射孔操作，以及后续投球打开欲压裂层滑套等工作量，降低了施工难度，提高了工作效率，同时也降低了因复杂工序带来的安全风险。
安装在阀体上的密封套能够对导流孔起到良好的密封效果，且该密封套在降解前能够达到承受阀体内压裂液高压的目的，在降解完全或者密封套的厚度不能承受高压的压裂液后即可进入压裂操作，结构简单，操作可靠。
通过采用含有氯根离子的溶液对镁铝合金材质的密封套缓蚀降解，解除对导流孔的密封状态，使趾端阀内的压裂液从阀体中流出，进而在压裂液的高压作用下将阀套爆破破坏，从而将压裂液从导流孔中导流至压裂油层进行正常的压裂施工，整体过程操作简单，安全可靠，减少了大量的人力物力成本。
附图说明
图1为本发明中趾端阀的结构示意图。
图中，1阀体，1-1导流孔，1-2容置槽，2阀套，3环状空隙，4氯化钾溶液，5密封套，6销钉，7密封圈。
具体实施方式
为清楚地说明本发明的设计思想，下面结合示例对本发明进行说明。
在本实施方式的描述中，术语“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为特定指示或暗示相对重要性。
实施例
参见图1，本实施例的一种趾端阀，安装在固井套管上，包括上下两端与固井套管连通的阀体1，以及套设在阀体1上的阀套2，阀体1及阀套2之间设置有充满氯化钾溶液4的环状空隙3；阀体1为中空结构，阀体1顶端与底端均与固井套管（图中未示出）连接；阀体1的侧壁上开设有导流孔1-1，紧贴阀体1的外侧安装有密封导流孔1-1的密封套5，可降解的密封套5浸泡在氯化钾溶液4中缓慢腐蚀，最终解除密封套5对导流孔1-1的密封状态，释放压裂液到环状空隙3中，在压裂液的高压作用下将阀套2爆破，以此打通压裂管柱与趾端所对应压裂位置的压裂液通道，对油层进行压裂操作。
本发明中的趾端阀安装在固井套管上，在固井操作时随着固井套管一并深入到地下油层中，当达到预设的压裂油层后，首先进行固井作业，在固井作业完成后，趾端阀内的密封套5在氯化钾溶液4电化学的作用下被缓慢腐蚀，在压裂操作的开始阶段，当缓蚀后的密封套5机械强度承受不住通入趾端阀内部的压裂液的压力时，密封套5即行解除对导流孔1-1的密封状态，使压裂液流入环状空隙3中，进而阀套2在压裂液的高压作用下瞬时炸裂，形成爆破状态，最终使压裂液从趾端阀中冲出，对地下所需压裂油层进行压裂操作。
本发明中密封套在降解液中的降解时间是与降解液的浓度相关联的，浓度越高，密封套缓蚀的时间越短，反之则缓蚀的时间较长。在具体的操作过程中，固井操作的时间可控，在深入地下之前，对密封套的厚度及降解液的浓度进行调配，保证密封套完全腐蚀将压裂液释放出来的时间在固井作业完成之后。
在传统的完井操作中，一般采用可降解金属来制备可降解的压裂球，本发明创造性的将降解液与可降解金属引入到趾端阀的结构上。通过采用对金属具有普遍腐蚀性的含有氯根离子溶液的降解液，来对镁铝合金的密封套5进行缓蚀，除了采用上述的氯化钾溶液4，降解液还可选用常规的氯化钠溶液。本实施例中的密封套5除了能够在降解液中腐蚀溶解，更重要的还需承受阀体1内部压裂液的压力。镁铝合金具有质量轻，刚性好，机械强度高等优点，能够承受阀体1内部高压液体的压力；由于化学活泼性高，金属镁又是耐腐蚀性能最差的金属之一，在含有氯根离子的溶液中会受到腐蚀而变成Mg2+离子，从而使腐蚀一段时间后的密封套5能够更加容易的解除对导流孔1-1内高压液体的密封作用，使压裂液更加顺畅的冲出趾端阀。同时为了保证密封套5对导流孔1-1的密封，需要通过周向设置在阀体1上的两个销钉6对密封套5进行轴向定位，使密封套5与导流孔1-1的位置相对；密封套5位于导流孔1-1的上下两侧均设置有橡胶O型密封圈7，密封圈7安装在位于密封套5里侧的容置槽1-2中，容置槽1-2保证了密封套5与阀体1的紧贴安装以及密封效果，也从另一角度防止了降解液向阀体内的渗透，对趾端阀的其他金属组件进行腐蚀，从而影响趾端阀的正常操作使用。
通过可降解材料与趾端阀结构的有机结合，实现了完井工具无干预作业的有效途径，进一步解决了在深井，超深井开发力度加大的难题，提高了压裂操作的作业效率，减少了因对高压死区单独进行射孔管柱的工作量，降低了施工成本。
本实施例中的阀套2是压裂液突破趾端阀的最后屏障，在压裂液冲出阀体1进入环状空隙3后，需要阀套2在短时间内被破坏掉，从而将压裂液从趾端阀中释放，本实施例中的阀套2为薄壁的套筒结构，且选用铝合金的低强度材料，可在压裂液的高压作用下爆破。本实施例中的阀套2是通过丝扣旋拧在阀体1外部的，在具体的爆破过程中，压裂液突破低强度材料制成的阀套2的束缚，将阀套2的侧壁撕裂，构成爆破状态，阀套2所承受的压力限定在1.0MPa以内，使压裂液的释放更加顺畅。阀体1、密封套5及阀套2的同心安装可以保证趾端阀所承受的内部压力更加均匀，不至于出现应力集中点的情况，保证上述操作的顺利进行。
需要重点指出，本发明通过可降解的镁铝合金以及相匹配的氯化钾溶液，实现了无干预的完井作业，显著提高了作业效率，降低了成本，改善了因复杂施工带来的施工安全风险，使可降解材料更好的服务于油田的完井领域。
需要说明的有，1、除了采用两个销钉，还可设置三个或者四个，需要满足其在阀体上周向均匀布设的要求；2、阀套的材质除了采用铝合金，还可选用灰铸铁或者铝等，套筒的壁厚在满足对阀体的密封要求前提下尽可能的减小，使阀套更加容易爆破，使压裂液的释放更加顺畅。而这些都是本领域技术人员在理解本发明思想的基础上基于其基本技能即可做出的，故在此不再一一例举。
最后，可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种趾端阀，安装在固井套管上，其特征在于，包括上下两端与所述套管连通的阀体，以及套设在阀体上的阀套，阀体及阀套之间设置有充满降解液的环形空隙；阀体的侧壁上开设有导流孔，紧贴阀体的外侧安装有导流孔的密封套，密封套浸泡在降解液中可腐蚀降解，使阀体内的压裂液释放并将阀套冲破，以此将压裂液从套管中释放对油层进行压裂操作。
2.如权利要求1所述的趾端阀，其特征在于，所述降解液为含有氯根离子的溶液。
3.如权利要求2所述的趾端阀，其特征在于，所述降解液为氯化钾或氯化钠溶液。
4.如权利要求1所述的趾端阀，其特征在于，所述密封套的材质为镁铝合金。
5.如权利要求4所述的趾端阀，其特征在于，所述密封套通过周向设置的若干个销钉安装在所述阀体上。
6.如权利要求5所述的趾端阀，其特征在于，所述密封套位于所述导流孔的上下两侧设置有密封圈，密封圈安装在位于密封套里侧的容置槽中。
7.如权利要求1-6任一权利要求所述的趾端阀，其特征在于，所述阀套为薄壁的套筒结构，可在压裂液的高压作用下爆破。
8.如权利要求7所述的趾端阀，其特征在于，所述阀套通过丝扣固定安装在所述阀体上。
9.如权利要求7所述的趾端阀，其特征在于，所述阀套的材质为灰铸铁、铝合金或者铝的任意一种。
10.如权利要求1所述的趾端阀，其特征在于，所述阀体、密封套及阀套同心安装。
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| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20190816 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |