CN113803021A - 压裂短节和包含其的压裂管柱 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种压裂短节和包含其的压裂管柱，压裂短节包括外套，在外套的壁上设置有能内外连通的压裂孔；设置在外套的内腔用于关闭压裂孔的内滑套，内滑套能相对于外套移动从而解除对压裂孔的关闭；用于防止杂质进入压裂孔的保护件，保护件构造为在内滑套解除对压裂孔的关闭后露出压裂孔，该压裂短节能有效地防止井筒杂质进入到内滑套处，并在固井替浆过程中有效避免水泥浆从压裂孔进入内滑套处，进而保护内滑套正常顺利地开启。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气完井技术领域，具体涉及一种压裂短节和包含其的压裂管柱。
背景技术
随着油气开发的不断深入，滑套已经成为压裂过程中沟通油套环空，实现分层压裂的关键工具之一。
在油气井完井试气过程中，通过滑套的打开动作将油套环空连通，以实现循环、替液、加砂压裂等作业。多层分段施工则需要在一趟管柱上串接多个滑套，施工时从下至上打开一级，压裂一层。随着致密气藏勘探开发的深入，水平井水平段越来越长，加砂压裂分段数越来越多，数十级的滑套技术已经提上日程。但是，在实际生产过程中，常常发生滑套不能顺利开启的问题。
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短节和包含其的压裂管柱。该压裂短节能有效地防止井筒杂质进入到内滑套处，并在固井替浆过程中有效避免水泥浆从压裂孔进入内滑套处，进而保护内滑套正常顺利地开启。
根据本发明的一方面，提出了一种压裂短节，包括：
外套，在外套的壁上设置有能内外连通的压裂孔，
设置在外套的内腔用于关闭压裂孔的内滑套，内滑套能相对于外套移动从而解除对压裂孔的关闭，
用于防止杂质进入压裂孔的保护件，保护件构造为在内滑套解除对压裂孔的关闭后露出压裂孔。
在一个实施例中，保护件设置为由外侧封堵压裂孔处的堵头，该堵头由可溶材料制成。
在一个实施例中，堵头由镁合金或铝合金制成。
在一个实施例中，在堵头上设置由内侧面径向向外延伸的盲孔。
在一个实施例中，在径向从外到内的方向上，堵头包括依次连接的连接段和斜面段，连接段与压裂孔固定配合，斜面段构造为在从外到内的径向方向上外壁尺寸减小。
在一个实施例中，连接段与压裂孔为螺纹配合或者过盈配合，并且，堵头的外侧面与外套的外壁面在同一弧面上。
在一个实施例中，保护件构造为设置在压裂孔处的破裂盘。
在一个实施例中，在保护件和内滑套之间的压裂孔中填充有润滑脂。
在一个实施例中，在压裂孔的轴向两端之外，外套与内滑套之间设置有间隙。
根据本发明的另一方面，提供一种压裂管柱，包括上述的压裂短节。
与现有技术相比，本发明至少具有下列优点中的一个，通过在压裂孔处设置保护件，有效防止了脏物进入到内滑套处并窜入到内滑套与外套之间的间隙，从而避免内滑套被卡，以保证内滑套能相对于外套顺利下移，尤其是在固井替浆过程中，通过设置保护件，有效避免水泥浆进入到压裂孔，进而保证内滑套的正常开启，从而保证施工的可靠。
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短节的初始状态图；
图2显示了根据本发明的一个实施例的压裂短节的内滑套下移状态图；
图3显示了根据本发明的一个实施例的压裂短节的压裂孔露出状态图；
图4为来自图1的A处放大图的第一个实施例；
图5为来自图1的A处放大图的第二个实施例；
图6为来自图1的A处放大图的第三个实施例；
图7为来自图4的B向图。
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显示了根据本发明的压裂短节100。如图1所示，压裂短节100包括外套2和内滑套6。在外套2的壁上设置有能内外连通的压裂孔21，用于作为压裂操作的通道。内滑套6设置在外套2的内腔中，用于在初始状态下关闭压裂孔21。例如，该内滑套6通过剪切销钉5设置在外套2的内壁上。在内滑套6受到轴向向下的力并达到剪切销钉5的剪断压力后，使得剪切销钉5剪断，以致内滑套6能相对于外套2下移，而从内侧解除对压裂孔21的封堵，如图2所示。在压裂孔21处还设置有保护件4，用于防止在压裂操作前杂质进入到压裂孔21处。该保护件4构造为在内滑套6解除对压裂孔21的封堵后露出压裂孔21，如图3所示。
通过设置保护件4能有效防止杂质等进入到压裂孔21内，以在后期需要打开压裂孔21时，防止杂质进入到内滑套6和外套2之间，保证内滑套6能顺利下移。尤其是，在将该压裂短节100应用于完井固井一体化生产的固井过程中，通过设置保护件4能防止水泥浆堵塞在压裂孔21处，能防止水泥浆封堵并固化在压裂孔21处，避免内滑套6下移困难。由此，通过上述设置能保证施工顺利进行。
在一个实施例中，保护件4为由外侧封堵压裂孔21处的堵头，如图4、5所示。该堵头由可溶材料制成。例如，内滑套6构造为投球式。具体实施中，先向内滑套6中投球。球与内滑套6配合，并在配合处形成密封，用于进行憋压。再向内滑套6中泵压，憋压至剪断剪切销钉5剪断，且压力进一步促动内滑套6下移。此时，可以向压裂短节100的内腔中泵送降解液，保证堵头位置均为降解液。待一段时间后，堵头被溶解，压裂孔21露出。至此，可以进行此级的压裂作业。优选地，堵头由镁合金或铝合金制成。而镁合金的堵头可以溶解于酸液或者含氯离子的溶液。需要说明的是，可以设置堵头的溶解时间，用于实现设计目的，例如，通过设置堵头的材质、以及溶解液的浓度等调整堵头的溶解时间。
在一个实施例中，在堵头上设置由内侧面径向向外延伸的盲孔41，如图7所示。例如，在内侧面的上，盲孔41均匀分布。再例如，盲孔41为一个，且设置在堵头的中心位置处。通过这种设置能保证，在注入溶解液后，溶解液进入到盲孔41中，以增加溶解液与堵头的接触面积，从而均匀地、更快速地和完全地溶解该堵头，避免出现堵头溶解不彻底影响后期压裂作业的问题。
当然，本申请并不限于上述的盲孔的形式，例如，还可以在堵头的自身的周向设置沿着压裂短节100的径向延伸的槽48，这种设置方式尤其能使得溶解液包围至少一端堵头的外壁，用于保证堵头在溶解过程中，由堵头的径向外侧向堵头的径向内侧的比较全方位的接触溶解液。
优选地，在从外到内的径向方向上，堵头包括依次连接的连接段42和斜面段43，如图4、5所示。其中，连接段42与压裂孔21固定配合，斜面段43构造为在从外到内的径向方向上外壁尺寸减小，以与压裂孔21的壁之间形成间隙，从而有利于溶解液进入。例如，连接段42与斜面段43的长度的比为0.5:1-1:1。进一步优选地，连接段42与压裂孔21为螺纹配合或者过盈配合，并且，堵头的外侧面与外套2的外壁面在同一弧面上。这种结构在该压裂短节100下入过程中，并与井筒产生干涉，还能在外侧完全封堵压裂孔21，防止水泥等杂质进入，另外这种结构简单，装配方便。容易理解地，堵头的外侧面也可以凹于外套2的外壁面，同样起到了防止泥沙及水泥通过压裂孔21进入到内滑套6和外套2之间的作用。可以理解的，根据压裂孔21的形状不同，保护件4的截面也可以为不同的结构形式，例如，椭圆形、方形或者多边形等。
在另一个实施例中，保护件4还可以构造为设置在压裂孔21处的破裂盘4’，如图6所示。破裂盘4’主体部分44’与压裂孔21固定连接，而盘部分45’可以破裂，从而使得压裂孔21内外连通。操作中，待内滑套6下移后，继续憋压以促动破裂盘的盘部分45’破损，从而露出压裂孔21，以进行后期的压裂作业。
根据本申请，在保护件4和内滑套6之间的压裂孔21中填充有润滑脂。例如，该润滑脂可以为润滑黄油。另外，在压裂孔21的轴向两端之外，外套2与内滑套6之间设置有小间隙(图中未示出)。例如，可以在外套2的内壁面上，并位于压裂孔21的外侧设置槽用于形成上述的间隙。也就是，在压裂孔21的内侧形成扩口形式。并且，在从压裂孔21的中心到两端的方向上，间隙的径向尺寸逐渐变小。润滑油可以进入到间隙中，并很容易地跟随内滑套6的移动而引入到内滑套6和外套2之间，从而保证两者之间的润滑而进一步保证内滑套6的顺利下移。
另外，如图1所示，该压裂短节100还包括上接头1和下接头7。其中，上接头1的下端面延伸到外套2的内腔中，并与外套2固定连接，用于起到连接作用。在上接头1的上端内壁上设置有内螺纹，用于连接。下接头7设置在外套2的下端，并与其固定连接。同时，下接头7的上端面延伸到外套2的内腔中，用于形成承接台，以在内滑套6下落过程中，承接内滑套6。例如，在下接头7的下端外壁上设置外螺纹，用于连接。压裂短节100还包括密封圈3，例如，在内滑套6和外套之间设置多道密封圈3，且这多道密封圈3位于压裂孔21的轴向两端、剪切销钉5的轴向两端，以及靠近内滑套6的下端。
本发明还提供一种压裂管柱，包括多个上述的压裂短节100。在压力操作过程中，压裂短节100被逐级打开，以进行分层压裂施工。
本申请中，方位用语“上”、“下”与压裂短节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)
1.一种压裂短节，其特征在于，包括：
外套，在所述外套的壁上设置有能内外连通的压裂孔，
设置在所述外套的内腔用于关闭所述压裂孔的内滑套，所述内滑套能相对于所述外套移动从而解除对所述压裂孔的关闭，
用于防止杂质进入所述压裂孔的保护件，所述保护件构造为在所述内滑套解除对所述压裂孔的关闭后露出所述压裂孔。
2.根据权利要求1所述的压裂短节，其特征在于，所述保护件设置为由外侧封堵所述压裂孔处的堵头，该堵头由可溶材料制成。
3.根据权利要求2所述的压裂短节，其特征在于，所述堵头由镁合金或铝合金制成。
4.根据权利要求2或3所述的压裂短节，其特征在于，在所述堵头上设置由内侧面径向向外延伸的盲孔。
5.根据权利要求2到4中任一项所述的压裂短节，其特征在于，在径向从外到内的方向上，所述堵头包括依次连接的连接段和斜面段，所述连接段与所述压裂孔固定配合，所述斜面段构造为在从外到内的径向方向上外壁尺寸减小。
6.根据权利要求5所述的压裂短节，其特征在于，所述连接段与所述压裂孔为螺纹配合或者过盈配合，并且，所述堵头的外侧面与所述外套的外壁面在同一弧面上。
7.根据权利要求1所述的压裂短节，其特征在于，所述保护件构造为设置在所述压裂孔处的破裂盘。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的压裂短节，其特征在于，在所述保护件和所述内滑套之间的压裂孔中填充有润滑脂。
9.根据权利要求8所述的压裂短节，其特征在于，在所述压裂孔的轴向两端之外，所述外套与所述内滑套之间设置有间隙。
10.一种压裂管柱，其特征在于，包括根据权利要求1到9中任一项所述的压裂短节。
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