CN112343544A - 固井趾端阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种固井趾端阀，包括：套筒，用于设置在油井内，套筒的端部具有连接结构，连接结构用于与油层套管连接，套筒的侧壁上具有排出孔，排出孔与套筒内的腔体连通；破裂结构，设置在排出孔处，破裂结构封堵住排出孔；套筒的腔体内的流体压力在达到预定值的情况下，流体能够将破裂结构的至少部分冲破，以使流体从排出孔流出到套筒的外部。这样固井趾端阀可随油层套管下入到油井内，当套筒的腔体内的流体压力达到预定值后，流体将破裂结构的至少部分冲破以进行压裂。通过本方案无需专门设置连续油管，并且固井趾端阀可随油层套管下入到油井内，操作简便，因此可以降低压裂施工的设备成本以及作业时间。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开采技术领域，具体而言，涉及一种固井趾端阀。
背景技术
桥塞射孔联作是目前国内外常用的水平井分段压裂工艺之一，具有压裂级数不受限制、施工排量大、可实现多簇同时改造、压后钻塞或溶解后井筒全通径等特点。现有技术中一般第一级采用连续油管进行传输射孔，为后续桥塞下入提供泵送通道，设备成本高、作业时间长。
发明内容
本发明提供了一种固井趾端阀，以解决现有技术中的压裂施工设备成本高、作业时间长的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种固井趾端阀，包括：套筒，用于设置在油井内，套筒的端部具有连接结构，连接结构用于与油层套管连接，套筒的侧壁上具有排出孔，排出孔与套筒内的腔体连通；破裂结构，设置在排出孔处，破裂结构包括破裂部和限位部，破裂部设置在排出孔内，破裂部封堵住排出孔，限位部至少部分地设置在排出孔内，限位部与破裂部配合，以将破裂部限制在排出孔内；破裂部包括破裂片和压环，破裂片设置在排出孔内，套筒的腔体内的流体压力在达到预定值的情况下，流体能够将破裂片冲破，以使流体从排出孔流出到套筒的外部；压环设置在破裂片的背离套筒内的腔体的一侧，压环的外壁与排出孔的内壁配合，压环与破裂片连接，压环内的孔避让破裂片的中部区域，限位部与压环限位配合；限位部为环形结构，限位部的内壁上具有限位台阶，限位台阶与破裂部的端部限位配合，限位部的外壁与排出孔的内壁螺纹连接；挡板，设置在压环的背离破裂片的一端，挡板用于遮挡压环内的孔，挡板具有通孔，通孔与压环内的孔连通。
进一步地，破裂结构还包括：密封圈，密封圈设置在压环的外壁与排出孔的内壁之间。
进一步地，排出孔包括顺次连通的第一孔段、第二孔段和第三孔段，其中，第一孔段与套筒内的腔体连通，第二孔段的直径大于第一孔段的直径，第三孔段的直径大于第二孔段的直径，第一孔段的朝向第二孔段的端面用于对破裂部的轴向进行限位，第二孔段的内壁与破裂部配合，第三孔段的内壁与限位部配合。
进一步地，压环内的孔中填充有油脂，挡板设置在压环和限位部之间。
进一步地，排出孔为多个，多个排出孔沿套筒的周向和/或轴向间隔设置，破裂结构为多个，多个破裂结构与多个排出孔一一对应设置。
进一步地，套筒的一端具有内螺纹，套筒的内螺纹用于与油层套管的外螺纹连接，套筒的另一端具有外螺纹，套筒的外螺纹用于与油层套管的内螺纹连接，套筒的内螺纹和套筒的外螺纹形成连接结构。
进一步地，套筒包括顺次连接的第一筒段、第二筒段和第三筒段，其中，第二筒段的壁厚大于第一筒段的壁厚以及第三筒段的壁厚，排出孔位于第二筒段，套筒的内螺纹位于第一筒段，套筒的外螺纹位于第三筒段。
应用本发明的技术方案，在固井趾端阀中设置有套筒和破裂结构，套筒中的连接结构可以和油层套管连接，这样固井趾端阀可随油层套管下入到油井内，由于设置有破裂结构，在压裂施工时，通过油层套管向套筒中注入高压流体，当套筒的腔体内的流体压力达到预定值后，流体将破裂结构的至少部分冲破，这样流体可从排出孔流出到套筒的外部进行压裂。通过该技术方案无需专门设置连续油管，并且固井趾端阀可随油层套管下入到油井内，操作简便，因此可以降低压裂施工的设备成本以及作业时间。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了本发明的实施例提供的固井趾端阀的结构示意图；
图2示出了图1中的固井趾端阀中的破裂结构的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、套筒；11、排出孔；20、破裂结构；21、破裂部；211、破裂片；212、压环；22、限位部；23、密封圈；24、限位环；25、挡板；26、油脂。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图2所示，本发明的实施例提供了一种固井趾端阀，包括：套筒10，用于设置在油井内，套筒10的端部具有连接结构，连接结构用于与油层套管连接，套筒10的侧壁上具有排出孔11，排出孔11与套筒10内的腔体连通；破裂结构20，设置在排出孔11处，破裂结构20封堵住排出孔11；套筒10的腔体内的流体压力在达到预定值的情况下，流体能够将破裂结构20的至少部分冲破，以使流体从排出孔11流出到套筒10的外部。
应用本实施例的技术方案，在固井趾端阀中设置有套筒10和破裂结构20，套筒10中的连接结构可以和油层套管连接，这样固井趾端阀可随油层套管下入到油井内，由于设置有破裂结构20，在压裂施工时，通过油层套管向套筒10中注入高压流体，当套筒10的腔体内的流体压力达到预定值后，流体将破裂结构20的至少部分冲破，这样流体可从排出孔11流出到套筒10的外部进行压裂。通过该技术方案无需专门设置连续油管，并且固井趾端阀可随油层套管下入到油井内，操作简便，因此可以降低压裂施工的设备成本以及作业时间。
在本实施例中，破裂结构20包括：破裂部21，设置在排出孔11内，破裂部21封堵住排出孔11；限位部22，至少部分地设置在排出孔11内，限位部22与破裂部21配合，以将破裂部21限制在排出孔11内。这样当破裂部21的两侧的压力差大于一定值时会发生破裂，从而使套筒10的内部与外部连通。通过设置限位部22能够可靠地将破裂部21固定在限位部22内。在本实施例中，限位部22上具有避让破裂部21的中部的孔。
具体地，破裂部21包括：破裂片211，设置在排出孔11内，套筒10的腔体内的流体压力在达到预定值的情况下，流体能够将破裂片211冲破；压环212，设置在破裂片211的背离套筒10内的腔体的一侧，压环212的外壁与排出孔11的内壁配合，压环212与破裂片211连接，压环212内的孔避让破裂片211的中部区域，限位部22与压环212限位配合。破裂片211的两侧的压力差大于一定值时会发生破裂，从而使套筒10的内部与外部连通。通过压环212可对破裂片211进行固定。而且，压环212为中空结构，不影响破裂片211发生破裂。
可选地，压环212与破裂片211可以采用不同的方式配合，例如，压环212的端面与破裂片211抵接，或压环212的端部的周缘与破裂片211的周缘焊接。
可选地，破裂结构20还包括限位环24，限位环24设置在排出孔中，破裂片211设置在限位环24与压环212之间。这样可通过限位环24与压环212共同对破裂片211进行限位。
在本实施例中，破裂结构20还包括：密封圈23，密封圈23设置在压环212的外壁与排出孔11的内壁之间。通过设置密封圈23，可以避免在压环212的外壁与排出孔11的内壁之间发生泄漏，以保证有足够的压力施加给破裂片211。可选地，压环212的外壁上具有环形凹槽，密封圈23设置在环形凹槽内。
如图2所示，限位部22为环形结构，限位部22的内壁上具有限位台阶，限位台阶与破裂部21的端部限位配合，限位部22的外壁与排出孔11的内壁螺纹连接。通过设置限位台阶，能够可靠地对破裂部21的轴向进行限位，防止破裂部21移动。限位部22的外壁与排出孔11的内壁螺纹连接，可以通过简单的方式实现限位部22与套筒10的可靠连接。
在本实施例中，排出孔11包括顺次连通的第一孔段、第二孔段和第三孔段，其中，第一孔段与套筒10内的腔体连通，第二孔段的直径大于第一孔段的直径，第三孔段的直径大于第二孔段的直径，第一孔段的朝向第二孔段的端面用于对破裂部21的轴向进行限位，第二孔段的内壁与破裂部21配合，第三孔段的内壁与限位部22配合。通过上述设置，可实现不同零部件的配合、定位与可靠连接。
在本实施例中，固井趾端阀还包括：挡板25，设置在压环212的背离破裂片211的一端，挡板25用于遮挡压环212内的孔，挡板25具有通孔，通孔与压环212内的孔连通。通过设置挡板25，可避免水泥等杂物进入到压环212的孔中而影响破裂片211破裂。通过挡板25上的通孔，可以实现压环212的孔与套筒10的外部的压力平衡。
进一步地，压环212内的孔中填充有油脂26，挡板25设置在压环212和限位部22之间。通过填充油脂，可进一步避免水泥等杂物进入到压环212的孔中，利于破裂部21破裂。挡板25的保护可防止套筒10下入、固井过程中油脂26流失。
在本实施例中，通孔可以使压环212内空气及多余润滑油脂排出，同时使破裂部21外部压力能够传导至破裂片211，减小破裂片211内外压差，使破裂片211开启压力不受套筒10内液注单方面影响。
在本实施例中，排出孔11为多个，多个排出孔11沿套筒10的周向和/或轴向间隔设置，破裂结构20为多个，多个破裂结构20与多个排出孔11一一对应设置。通过设置多个破裂结构20与多个排出孔11，可以在破裂结构20破裂后增大向套筒10外部输出的流体的流量，以提高压裂效果和效率。这样破裂结构20开启后过流面积大，且套筒10强度高。
可选地，套筒10的轴向上设置有排破裂结构20，每排破裂结构20中设置有多个破裂结构20，这样既可以提高流体的流量，又可以保证套筒10的强度。例如，每排破裂结构20中设置有4个破裂结构20，在套筒10的圆周方向上，所有的破裂结构20中的任意相邻的两个之间的夹角为45度。
如图1所示，套筒10的一端具有内螺纹，套筒10的内螺纹用于与油层套管的外螺纹连接，套筒10的另一端具有外螺纹，套筒10的外螺纹用于与油层套管的内螺纹连接，套筒10的内螺纹和套筒10的外螺纹形成连接结构。通过上述设置，可以方便地实现套筒10与油层套管的连接，并且可在套筒10的两端均连接油层套管。
进一步地，套筒10包括顺次连接的第一筒段、第二筒段和第三筒段，其中，第二筒段的壁厚大于第一筒段的壁厚以及第三筒段的壁厚，排出孔11位于第二筒段，套筒10的内螺纹位于第一筒段，套筒10的外螺纹位于第三筒段。这样可以避免因为在套筒10上开设排出孔11而降低套筒10的强度，保证套筒10的整体结构强度。
应用本实施例的固井趾端阀工作时，首先根据地层压力系数、固井泥浆密度、井深、井口承压级别和油层套管规格选择固井趾端阀开启压力与内径，裸眼完钻后根据电测解释结果确定固井趾端阀下入位置，然后将固井趾端阀与油层套管连接下入井中设计位置进行固井。压裂施工时，首先提高井筒压力至破裂结构20开启压力值，注意观察压力变换，当发现压力突降时迅速提高排量，以确保所有破裂结构20完全开启，排量提高至设计值后按泵注程序进行第一级压裂施工。施工结束后依次进行后续层段桥塞泵送、射孔、压裂施工。
应用本发明的技术方案，在固井趾端阀中设置有套筒10和破裂结构20，套筒10中的连接结构可以和油层套管连接，这样固井趾端阀可随油层套管下入到油井内，由于设置有破裂结构20，在压裂施工时，通过油层套管向套筒10中注入高压流体，当套筒10的腔体内的流体压力达到预定值后，流体将破裂结构20的至少部分冲破，这样流体可从排出孔11流出到套筒10的外部进行压裂。通过该技术方案无需专门设置连续油管，并且固井趾端阀可随油层套管下入到油井内，操作简便，因此可以降低压裂施工的设备成本以及作业时间。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (7)
1.一种固井趾端阀，其特征在于，包括：
套筒(10)，用于设置在油井内，所述套筒(10)的端部具有连接结构，所述连接结构用于与油层套管连接，所述套筒(10)的侧壁上具有排出孔(11)，所述排出孔(11)与所述套筒(10)内的腔体连通；
破裂结构(20)，设置在所述排出孔(11)处，所述破裂结构(20)包括破裂部(21)和限位部(22)，所述破裂部(21)设置在所述排出孔(11)内，所述破裂部(21)封堵住所述排出孔(11)，所述限位部(22)至少部分地设置在所述排出孔(11)内，所述限位部(22)与所述破裂部(21)配合，以将所述破裂部(21)限制在所述排出孔(11)内；
所述破裂部(21)包括破裂片(211)和压环(212)，所述破裂片(211)设置在所述排出孔(11)内，所述套筒(10)的腔体内的流体压力在达到预定值的情况下，所述流体能够将所述破裂片(211)冲破，以使所述流体从所述排出孔(11)流出到所述套筒(10)的外部；所述压环(212)设置在所述破裂片(211)的背离所述套筒(10)内的腔体的一侧，所述压环(212)的外壁与所述排出孔(11)的内壁配合，所述压环(212)与所述破裂片(211)连接，所述压环(212)内的孔避让所述破裂片(211)的中部区域，所述限位部(22)与所述压环(212)限位配合；
所述限位部(22)为环形结构，所述限位部(22)的内壁上具有限位台阶，所述限位台阶与所述破裂部(21)的端部限位配合，所述限位部(22)的外壁与所述排出孔(11)的内壁螺纹连接；
挡板(25)，设置在所述压环(212)的背离所述破裂片(211)的一端，所述挡板(25)用于遮挡所述压环(212)内的孔，所述挡板(25)具有通孔，所述通孔与所述压环(212)内的孔连通。
2.根据权利要求1所述的固井趾端阀，其特征在于，所述破裂结构(20)还包括：
密封圈(23)，所述密封圈(23)设置在所述压环(212)的外壁与所述排出孔(11)的内壁之间。
3.根据权利要求1所述的固井趾端阀，其特征在于，所述排出孔(11)包括顺次连通的第一孔段、第二孔段和第三孔段，其中，所述第一孔段与所述套筒(10)内的腔体连通，所述第二孔段的直径大于所述第一孔段的直径，所述第三孔段的直径大于所述第二孔段的直径，所述第一孔段的朝向所述第二孔段的端面用于对所述破裂部(21)的轴向进行限位，所述第二孔段的内壁与所述破裂部(21)配合，所述第三孔段的内壁与所述限位部(22)配合。
4.根据权利要求1所述的固井趾端阀，其特征在于，所述压环(212)内的孔中填充有油脂(26)，所述挡板(25)设置在所述压环(212)和所述限位部(22)之间。
5.根据权利要求1所述的固井趾端阀，其特征在于，所述排出孔(11)为多个，多个所述排出孔(11)沿所述套筒(10)的周向和/或轴向间隔设置，所述破裂结构(20)为多个，多个所述破裂结构(20)与多个所述排出孔(11)一一对应设置。
6.根据权利要求1所述的固井趾端阀，其特征在于，所述套筒(10)的一端具有内螺纹，所述套筒(10)的内螺纹用于与所述油层套管的外螺纹连接，所述套筒(10)的另一端具有外螺纹，所述套筒(10)的外螺纹用于与所述油层套管的内螺纹连接，所述套筒(10)的内螺纹和所述套筒(10)的外螺纹形成所述连接结构。
7.根据权利要求6所述的固井趾端阀，其特征在于，所述套筒(10)包括顺次连接的第一筒段、第二筒段和第三筒段，其中，所述第二筒段的壁厚大于所述第一筒段的壁厚以及所述第三筒段的壁厚，所述排出孔(11)位于所述第二筒段，所述套筒(10)的内螺纹位于所述第一筒段，所述套筒(10)的外螺纹位于所述第三筒段。
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