CN110374550A - 一种免射孔趾端压裂阀及井筒套管与地层的建立通道方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种免射孔趾端压裂阀，包括：筒体，所述筒体的上端口设置有上接头，所述筒体的下端口设置有下接头，所述筒体的侧壁上设置有多个通孔，每个所述通孔的内部装配有爆破阀，每个所述通孔的外端口装配有可溶性压帽，所述可溶压帽的外侧覆盖有保护涂层。本发明的免射孔趾端压裂阀降低了爆破阀破裂后液体无法推开压帽从而导致的第一段无法正常压裂的风险，同时也降低了施工成本和风险。本发明还提出一种井筒套管与地层的建立通道方法，主要采用以上所述的免射孔趾端压裂阀实施。

Description

一种免射孔趾端压裂阀及井筒套管与地层的建立通道方法

技术领域

本发明属于油气井压裂、酸化技术领域，具体涉及一种免射孔趾端压裂阀及井筒套管与地层的建立通道方法。

背景技术

随着世界石油资源的不断开采，储层物性较好、相对容易开采的油气资源越来越少，因此大量的储层物性复杂、单井产量低的低品位油气资源正在成为石油、天然气上产的主体，储层物性差的油气田要得到有效开发，提高产量是关键，水平井已经成为近年来提高低渗油气田单井产量的一种有效手段，而光套管压裂是提高压裂施工排量和单井产量的有效手段。对于固井完井的水平井来说，由于第一段压裂时没有液体流动通道，压裂前必须用连续油管或油管进行射孔作业，其工具复杂，周期较长，且采用连续油管射孔成本较高，油管射孔又存在井控风险，因而用于水平井第一段压裂的趾端滑套应运而生。目前国内外常用的趾端滑套普遍采用两种结构：一是有液压机构，即在井筒内液压作用下内滑套发生位移，从而打开压裂端口；但该设计结构复杂，工具内径偏小，需要特定固井胶塞才能保证刮削效果，且由于水泥浆的影响，后期开启成功率不高。二是无液压机构，采用爆破阀外面附加金属盖板设计，该设计结构简单，工具内径较大，对固井胶塞通过性影响较小，无需特定胶塞；而且由于盖板的存在，环空水泥无法堆积到爆破阀外部，不影响爆破阀破裂；但是由于盖板为不可溶解材质，同时，盖板外有已完成胶结凝固的水泥，从而会导致爆破阀在液压作用下破裂后液压无法推开盖板，即形不成第一段压裂通道，无法正常压裂。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种一种免射孔趾端压裂阀及井筒套管与地层的建立通道方法，用于克服上述问题或者至少部分地解决或缓解上述问题。

本发明提出一种免射孔趾端压裂阀，包括：筒体，所述筒体的上端口设置有上接头，所述筒体的下端口设置有下接头，所述筒体的侧壁上设置有多个通孔，每个所述通孔的内部装配有爆破阀，每个所述通孔的外端口装配有可溶性压帽，所述可溶压帽的外侧覆盖有保护涂层。

本发明还具有以下可选特征。

可选地，所述可溶压帽由可与水、盐溶液或酸溶液发生反应的活性金属材料制成。

可选地，所述可溶压帽为以镁铝合金。

可选地，所述筒体的中部设置有多个条形凸起，每两个相邻的所述条形凸起之间形成轴向的过流槽。

可选地，所述通孔设置在各个所述条形凸起上。

可选地，所述通孔中从外至内依次设置有第一沉孔和第二沉孔，所述可溶压帽固定在所述第一沉孔中，所述爆破阀固定在所述第二沉孔中。

可选地，所述可溶压帽通过螺纹连接在所述第一沉孔中。

可选地，所述可溶压帽与所述爆破阀之间设置有密封垫，所述爆破阀与所述第二沉孔的侧壁之间设置有密封圈。

本发明还提出一种井筒套管与地层的建立通道方法，包括以下步骤：

将免射孔趾端压裂阀随井筒套管下入油井内预定位置，通过油井套管向油井内通入预设量的水泥；

往油井套管内通入预设体积的顶替液，使井筒套管内的水泥全部进入井筒套管外的空间，并等候水泥凝固，完成固井；

向井筒套管内通入水或含氯离子溶液，并憋压，使溶解式面射孔趾端压裂阀内的爆破阀破裂，使水或含氯离子溶液与可溶压帽相接触，并最终溶解可溶压帽；

继续往油井套管中通入水或含氯离子溶液，使高压液体从免射孔趾端压裂阀的筒体上的通孔中冲开水泥并与地层相连通。

本发明的有益效果：

本发明的免射孔趾端压裂阀在筒体上的每个通孔中设置爆破阀和可溶性压帽，将其连接在井筒套管上并送入油井中预定位置后，再对井筒套管内注入水泥和顶替液，水泥从井筒套管最底部进入套管外，再往井筒套管中不断注入计算好体积的顶替液，使井筒套管中的水泥从底部全部进入套管外，并充满套管外的空间，完成固井，固井结束后，井筒套管中充满顶替液，可通过网井筒套管内加压使爆破阀破裂，使井筒套管内的液体与可溶性压帽的内侧相接触，可溶性压帽的内侧与液体接触后开始融化直至消失，可溶性压帽上的保护涂层自动脱落，完成井筒套管与地层的沟通，建立第一段压裂通道。本发明降低了爆破阀破裂后液体无法推开压帽从而导致的第一段无法正常压裂的风险，同时也降低了施工成本和风险。

附图说明

图1是本发明的免射孔趾端压裂阀的全剖结构示意图；

图2是图1中的端部结构结构示意图。

在以上图中：1 筒体；101 上接头；102 下接头；103 通孔；104 条形凸起；105 过流槽；2 爆破阀；3 可溶压帽。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1

参考图1，本发明的免射孔趾端压裂阀，包括筒体1，筒体1的上端口设置有上接头101，筒体1的下端口设置有下接头102，筒体1的侧壁上设置有多个通孔103，每个通孔103的内部装配有爆破阀2，每个通孔103的外端口装配有可溶性压帽3，可溶压帽3的外侧覆盖有保护涂层。

当水平井完钻后，将该工具的筒体1的上接头101和下接头102与井筒套管连接，下入设计位置，例如地下3000米处，再对井筒套管内注入水泥，水泥从井筒套管最底部进入套管外，再往井筒套管中不断注入计算好体积的顶替液，使井筒套管中的水泥从底部全部进入井筒套管外，并充满井筒套管外的空间，完成固井，固井结束后，井筒套管中充满顶替液，在下入及固井过程中，设置在每个通孔103的外端口内的可溶压帽3外通过保护涂层隔离井筒外的液体，避免可溶压帽3提前溶解；固井、候凝结束后，用泵车在油井的井筒套管内憋压，爆破阀2只能单向开启，只有当内压超过其破裂压力时，例如35-40MPa，爆破阀2便会破裂，使可溶压帽3接触井筒套管内的顶替液，在顶替液的作用下，可溶压帽3溶解，其上附着的保护涂层自动脱落，完成井筒套管与地层的沟通，建立第一段压裂通道。

实施例2

在实施例1的基础上，可溶压帽3由可与水和具有氯离子的盐溶液和酸溶液发生反应的活性金属材料制成。在井筒套管中通入的顶替液为水或0.5-%1的氯化钾溶液或盐酸溶液，加压使爆破阀2破裂后，水、氯化钾溶液或稀盐酸与可溶压帽3发生反应，使其溶解。

实施例3

在实施例2的基础上，可溶压帽3为以镁为主的活性金属材料制成，以镁为主要成分的活性金属材料如镁铝合金，镁铝合金中的镁的含量占10%以上，其与水、氯化钾溶液或稀盐酸反应更快，可溶压帽3会迅速溶解，使通孔103迅速导通。

实施例4

参考图1和图2，在实施例1的基础上，所述筒体1的中部设置有多个条形凸起104，每两个相邻的所述条形凸起104之间形成轴向的过流槽105，过流槽105和条形凸起104的数量均为四个，四个过流槽105可增加固井时环空过流面积，降低固井压力和风险。

实施例5

参考图1和图2，在实施例4的基础上，通孔103设置在各个条形凸起104上，可使通孔103的长度增加，为爆破阀2和可溶压帽3提供安装位置，每个条形凸起104上均设置有三个通孔103。

实施例6

参考图2，在实施例5的基础上，通孔103中从外至内依次设置有第一沉孔和第二沉孔，可溶压帽3固定在第一沉孔中，其外侧表面低于筒体1的外侧壁，可避免可溶压帽3外侧的保护涂层被磨损和破坏，爆破阀2固定在第二沉孔中，可使爆破阀2与可溶压帽3保持距离，预留压裂空间。

实施例7

参考图2，在实施例6的基础上，可溶压帽3通过螺纹连接在第一沉孔中，使其不容易从第一沉孔中脱落。

实施例8

参考图1，可溶压帽3与爆破阀2之间设置有密封垫，爆破阀2与第二沉孔的侧壁之间设置有密封圈。爆破阀2只能单向破裂，密封圈可保证井筒内的溶液不会进入爆破阀2的外侧，避免爆破阀2因为压力平衡而无法破裂；爆破阀2与可溶压帽3之间设置密封垫，密封垫与密封圈形成双重密封，防止在爆破阀2未破裂前由于密封不严导致的可溶压帽提前溶解。

本发明还提出一种筒套管与地层的建立通道方法，包括以下步骤：

将免射孔趾端压裂阀随井筒套管下入油井内预定位置，即地下3000米处，通过油井套管向油井内通入预设量的水泥；

往油井套管内通入预设体积的顶替液，使井筒套管内的水泥全部进入井筒套管外的空间，并等候水泥凝固，完成固井；

向井筒套管内通入水或氯化钾溶液，并憋压至35-40MPa，使溶解式面射孔趾端压裂阀内的爆破阀2破裂，使氯化钾溶液与镁铝合金制成的可溶压帽3相接触，并最终溶解可溶压帽3，可溶压帽3外侧的保护涂层自动脱落，

继续往油井套管中通入高压液体，高压液体为水，使高压水从免射孔趾端压裂阀的筒体1上的12个通孔103中冲开水泥，并与地层相连通，建立第一段压裂通道。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (9)

1.一种免射孔趾端压裂阀，其特征在于，包括：筒体（1），所述筒体（1）的上端口设置有上接头（101），所述筒体（1）的下端口设置有下接头（102），所述筒体（1）的侧壁上设置有多个通孔（103），每个所述通孔（103）的内部装配有爆破阀（2），每个所述通孔（103）的外端口装配有可溶性压帽（3），所述可溶压帽（3）的外侧覆盖有保护涂层。

2.根据权利要求1所述的免射孔趾端压裂阀，其特征在于，所述可溶压帽（3）由可与水、盐溶液或酸溶液发生反应的活性金属材料制成。

3.根据权利要求2所述的免射孔趾端压裂阀，其特征在于，所述可溶压帽（3）为以镁铝合金。

4.根据权利要求1所述的免射孔趾端压裂阀，其特征在于，所述筒体（1）的中部设置有多个条形凸起（104），每两个相邻的所述条形凸起（104）之间形成轴向的过流槽（105）。

5.根据权利要求4所述的免射孔趾端压裂阀，其特征在于，所述通孔（103）设置在各个所述条形凸起（104）上。

6.根据权利要求5所述的免射孔趾端压裂阀，其特征在于，所述通孔（103）中从外至内依次设置有第一沉孔和第二沉孔，所述可溶压帽（3）固定在所述第一沉孔中，所述爆破阀（2）固定在所述第二沉孔中。

7.根据权利要求6所述的免射孔趾端压裂阀，其特征在于，所述可溶压帽（3）通过螺纹连接在所述第一沉孔中。

8.根据权利要求1所述的免射孔趾端压裂阀，其特征在于，所述可溶压帽（3）与所述爆破阀（2）之间设置有密封垫，所述爆破阀（2）与所述第二沉孔的侧壁之间设置有密封圈。

9.一种井筒套管与地层的建立通道方法，其特征在于，包括以下步骤：

将免射孔趾端压裂阀随井筒套管下入油井内预定位置，通过油井套管向油井内通入预设量的水泥；

往油井套管内通入预设体积的顶替液，使井筒套管内的水泥全部进入井筒套管外的空间，并等候水泥凝固，完成固井；

向井筒套管内通入水或含氯离子溶液，并憋压，使溶解式面射孔趾端压裂阀内的爆破阀破裂，使水或含氯离子溶液与可溶压帽相接触，并最终溶解可溶压帽；

继续往油井套管中通入水或含氯离子溶液，使高压液体从免射孔趾端压裂阀的筒体上的通孔中冲开水泥并与地层相连通。