CN209067186U - 压裂管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压裂管柱。其中，压裂管柱包括：油管，分多个管段，油管作为基管用于和管柱各工具进行螺纹连接，并提供压裂供液通道，且贯穿于水平井的套管内；悬挂器，悬挂器设置在油管上，以使压裂管柱整体固定在套管内，悬挂器与套管通过卡瓦实现固定约束的建立和解除；封隔器，封隔器为多个，且多个封隔器通过螺纹连接在在油管上；丢手工具，油管包括顺次连接的多个管段，且设置有悬挂器的管段通过丢手工具与相邻的管段连接，且丢手工具位于悬挂器的上方。本实用新型解决了现有技术中的压裂施工排量受限、压裂管柱易砂埋、打捞困难的问题。

Description

压裂管柱

技术领域

本实用新型涉及油气田压裂技术领域，具体而言，涉及一种压裂管柱。

背景技术

现有的水平井套管完井分段重复压裂管柱技术主要以下面三种为主：

“双封单卡”拖动压裂技术：油管带“双封隔器+滑套”入井，封隔器坐封卡封目的层段，通过油管实施压裂，上提管柱换层，实现分段改造。由于需从油管实施压裂施工，一般施工排量较小，且随着井深增加其管内摩阻越大，实际施工排量无法达到压裂设计要求，因此不适合深井段水平井改造，同时部分水平井完成单段压裂后，压力扩散慢，等候时间长，造成施工效率低、作业周期长的问题。若采用井口不压井装置作业，将存在作业流程复杂、成本高的问题。

全井筒化学暂堵+水力喷射压裂管柱技术：利用新型高性能化学暂堵剂对全井筒实施暂堵，再下入水力喷射管柱进行定点压裂改造，该工艺存在化学暂堵材料费用昂贵且性能不一、多喷枪多层段施工易砂埋的问题。

膨胀管二次完井+射孔压裂管柱技术：先下入具有膨胀性能的油管，再利用专用工具进行油管膨胀作业，使其紧贴原井筒壁创造新井筒，恢复井筒完整性，后期采用射孔压裂进行完井，由于成本高、风险大，因此难以实施。

由此可知，现有技术中的压裂施工存在排量受限、压裂管柱易砂埋、取出困难的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种压裂管柱，以解决现有技术中的压裂施工排量受限、压裂管柱易砂埋、取出困难的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种压裂管柱，包括：油管，分多个管段，油管作为基管用于和管柱各工具进行螺纹连接，并提供压裂供液通道，且贯穿于水平井的套管内；悬挂器，悬挂器设置在油管上，以使压裂管柱整体固定在套管内，悬挂器与套管通过卡瓦实现固定约束的建立和解除；封隔器，封隔器为多个，且多个封隔器通过螺纹连接在在油管上；丢手工具，油管包括顺次连接的多个管段，且设置有悬挂器的管段通过丢手工具与相邻的管段连接，且丢手工具位于悬挂器的上方。

进一步地，压裂管柱还包括液压安全接头，且设置有悬挂器的管段通过液压安全接头与相邻的管段连接，且液压安全接头位于悬挂器的下方。

进一步地，油管包括顺次连接的垂直管段和水平管段，悬挂器位于垂直管段上，水平管段包括多个顺次连接的子管段，且各子管段之间通过喷射器连接。

进一步地，相邻两个喷射器之间设置有封隔器。

进一步地，水平管段上设置有至少一个封隔器。

进一步地，子管段的个数大于三个，且喷射器为多个并包括至少一个压裂阀和至少一个投球压裂滑套。

进一步地，压裂阀的个数为一个且相对于投球压裂滑套位于水平管段远离垂直管段的一端。

进一步地，投球压裂滑套为多个，且多个投球压裂滑套通过螺纹连接在油管上。

进一步地，压裂管柱还包括导向头，水平管段的远离垂直管段的一端设置有导向头。

进一步地，不同喷射器的通径大小不同，通径沿靠近垂直管段的方向依次增大。

进一步地，封隔器的胶筒和/或投入投球压裂滑套中的密封球是可溶性材料制成的。

进一步地，悬挂器是卡瓦式套管悬挂器。

应用本实用新型的技术方案，压裂管柱包括油管、悬挂器和封隔器，油管分多个管段，油管作为基管用于和管柱各工具进行螺纹连接，并提供压裂供液通道，且贯穿于水平井的套管内；悬挂器设置在油管上，以使压裂管柱整体固定在套管内，悬挂器与套管通过卡瓦实现固定约束的建立和解除；封隔器为多个，且多个封隔器通过螺纹连接在在油管上；丢手工具，油管包括顺次连接的多个管段，且设置有悬挂器的管段通过丢手工具与相邻的管段连接，且丢手工具位于悬挂器的上方。本实用新型设计了管柱压裂作业结束后的整体打捞和分级打捞两种模式，减小了取出难度，提高了管柱安全性；另外，悬挂器设置在油管上可以对整个管柱起到固定的作用，有效地避免压裂过程中的管柱蠕动，不仅如此，悬挂器还具有密封作用，可以对管柱内部和外部起到一定的密封作用，以便将油管和套管形成的环空与外界环境进行隔绝，防止影响压裂施工效果；封隔器具有卡封、分隔、密封的作用，能够将井筒分为多个间隔设置的相对独立的密封空间，进而实现压裂装置的分级压裂，其中，每个密封空间为一级，根据实际情况可设置为多级；悬挂器的管段通过丢手工具与相邻的管段连接，操作方便、快捷，可靠性高。

本实用新型中的压裂管柱主要包括：“封隔器+投球压裂滑套”多个压裂单元、液压安全接头、悬挂器，各部分通过油管进行连接。压裂施工结束后封隔器自动解封，后期可对压裂管柱进行整体打捞、或者分级打捞，恢复井筒全通径。

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实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的压裂管柱的结构示意图；

图2示出了本申请的井筒的结构示意图；

图3示出了图1中的压裂装置为六级的结构示意图；

图4示出了图3中的压裂装置坐封后的结构示意图；

图5示出了图4中丢手工具与悬挂器分离的结构示意图；

图6示出了图5中的压裂装置进行第一级压裂的结构示意图；

图7示出了图5中的压裂装置进行第二级压裂的结构示意图；

图8示出了图5中的压裂装置进行第三至六级压裂的结构示意图；

图9示出了图5中的密封球与封隔器溶解后的结构示意图；

图10示出了图9中拆除悬挂器时的结构示意图；

图11示出了图10中拆除油管的结构示意图；

图12示出了图10中分段拆除油管的结构示意图；以及

图13示出了图10中分段拆除油管的另一结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、油管；20、套管；30、悬挂器；40、封隔器；50、丢手工具；60、液压安全接头；70、喷射器；71、压裂阀；72、投球压裂滑套；80、导向头；90、密封球；100、打捞管柱。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中的压裂管柱施工排量受限、打捞回收起出困难的问题，本实用新型提供了一种压裂管柱。其中，水平井分段重复压裂作业方法采用下述的压裂管柱。

如图1所示，压裂管柱包括油管10、悬挂器30和封隔器40，油管10分多个管段，油管10作为基管用于和管柱各工具进行螺纹连接，并提供压裂供液通道，且贯穿于水平井的套管20内；悬挂器30设置在油管10上，以使压裂管柱整体固定在套管20内，悬挂器30与套管20通过卡瓦实现固定约束的建立和解除；封隔器40为多个，且多个封隔器40通过螺纹连接在在油管10上；丢手工具50，油管10包括顺次连接的多个管段，且设置有悬挂器30的管段通过丢手工具50与相邻的管段连接，且丢手工具50位于悬挂器30的上方。本实用新型设计了管柱压裂作业结束后的整体打捞和分级打捞两种模式，减小了取出难度，提高了管柱安全性；另外，悬挂器30设置在油管10上可以对整个管柱起到固定的作用，有效地避免压裂过程中的管柱蠕动，不仅如此，悬挂器30还具有密封作用，可以对管柱内部和外部起到一定的密封作用，以便将油管10和套管20形成的环空进行密封，防止影响压裂施工效果；封隔器40具有卡封、分隔、密封的作用，能够将井筒分为多个间隔设置的相对独立的密封空间，进而实现压裂管柱的分级压裂，其中，每个密封空间为一级，根据实际情况可设置为多级；悬挂器30的管段通过丢手工具50与相邻的管段连接，操作方便、快捷，可靠性高。

需要说明的是，这里所采用的悬挂器30包括三部分，分别为连接结构、固定结构、密封结构，其中连接结构用于和油管10连接，固定结构可通过卡瓦与套管20锚定，以便对整个管柱起到固定作用，密封结构设置在固定结构的下方，对管柱和套管20环空起到密封的作用，该悬挂器30在使用后可与套管20分离，通过上提的方式可将悬挂器30的卡瓦与套管20的内壁分离收回。

如图1所示，压裂管柱还包括液压安全接头60，且设置有悬挂器30的管段通过液压安全接头60与相邻的管段连接，且液压安全接头60位于悬挂器30的下方。这样，悬挂器30的管段通过液压安全接头60与相邻的管段连接，操作方便、快捷，可靠性高。

如图1所示，油管10包括顺次连接的垂直管段和水平管段，悬挂器30位于垂直管段上，水平管段包括多个顺次连接的子管段，且各子管段之间通过喷射器70连接。悬挂器30位于垂直管段上可以起到很好的固定与密封作用。

如图1所示，相邻两个喷射器70之间设置有封隔器40。封隔器40具有密封压裂管柱和套管20之间环空的作用，可以将水平管段分为多个间隔设置的密封空间，进而实现压裂装置的分级压裂，其中，每个密封空间为一级，根据实际情况可设置为多级，这样有利于提高工作效率。

如图1所示，水平管段上设置有至少一个封隔器40。

如图1所示，子管段的个数大于三个，且喷射器70为多个并包括至少一个压裂阀71和至少一个投球压裂滑套72。根据压裂级数的不同，子管段的个数也不同，每一级压裂包含一个喷射器70，其中，第一级所采用的喷射器70是压裂阀71，其他的采用投球压裂滑套72。

如图1所示，压裂阀71的个数为一个且相对于投球压裂滑套72位于水平管段远离垂直管段的一端。压裂阀71作为第一级的喷射器70，液体通过压裂阀71进入第一级的管柱外部空间内，进而进行压裂施工。

如图1所示，投球压裂滑套72为多个，且多个投球压裂滑套72通过螺纹连接在油管10上。投球压裂滑套72用于为地层压裂提供供液通道，沟通地层，根据需要压裂改造的级数确定投球压裂滑套72的数量。

如图1所示，压裂管柱还包括导向头80，水平管段的远离垂直管段的一端设置有导向头80。导向头80具有导向的作用，能够引导油管10在井筒中前进，有利于油管10下入。

如图1所示，不同喷射器70的通径大小不同，通径沿靠近垂直管段的方向依次增大。为了达到更好的压裂效果，压裂装置需要分级进行压裂，通过从井口投入直径大小不同的密封球90，密封球90根据直径的大小停在对应的喷射器70的位置，以进行分级压裂。

可选地，封隔器40的胶筒和/或投入投球压裂滑套72中的密封球90是可溶性材料制成的。这样，在压裂作业结束，油气井进行生产的过程当中，以上可溶性材料可自行溶解，封隔器40解封，投球压裂滑套72恢复原通径。

优选地，可溶性材料是铝镁合金。

优选地，悬挂器30是卡瓦式套管20悬挂器30。卡瓦式套管20悬挂器30能够满足使用要求，能够对整个管柱起到很好的固定作用，避免在压裂施工时，管柱发生蠕动。

如图2至图8所示，矿井压裂作业方法包括：正向循环洗井作业；将压裂管柱下放至套管20内后，进行压裂作业。通过洗井作业，将井筒内部清理干净，以便于压裂管柱的顺利坐封。

如图4至图8所示，在进行压裂作业的过程中包括预压裂步骤，预压裂步骤包括：对压裂管柱进行整体管内加压处理，以使压裂管柱的封隔器40坐封；当压裂管柱的管内压力继续增大时，压裂管柱的悬挂器30坐封并固定在套管20内壁上；将位于悬挂器30上方的压裂管柱的油管10的管段起出。通过封隔器40的坐封，可以将套管20分为多个独立的空间，每个空间代表一级，分级进行压裂作业，这样可以提高压裂作业的效率，易于操作；另外，悬挂器30通过坐封以防止套管20外的污染物进入套管20内部，对压裂作业造成影响，不仅如此，悬挂器30上设置有卡瓦，卡瓦卡在套管20的内壁上以实现对油管10的固定，通过起出悬挂器30上方的压裂管柱的油管10，以增大套管20的内部供液空间，减少压裂施工时，压裂液的沿程摩阻，降低井口施工泵压，提高施工排量。

如图5所示，预压裂步骤还包括：当悬挂器30通过压裂管柱的丢手工具50与相邻的管段连接时，需要将丢手工具50与位于悬挂器30上方的管段一同起出。起出丢手工具50与位于悬挂器30上方的管段后，可以直接在悬挂器30处对套管20内的压裂管柱进行压裂作业，同时也增大了套管20的内部作业空间，为大排量压裂施工，提供足够的供液通道，提高了作业效率。

在对丢手工具50与位于悬挂器30上方的管段一同起出时，需要用打捞管柱100，通过打捞管柱100将丢手工具50与位于悬挂器30上方的管段从套管20中打捞出来。

如图4至图8所示，在进行压裂作业的过程中还包括位于预压裂步骤之后的分级压裂步骤，分级压裂步骤包括：对压裂管柱逐级投球、逐级加压，以使压裂管柱的各个喷射器70的喷砂孔沿靠近垂直管段的方向依次开启，由喷砂孔射出的液体和/或气体通过套管20射孔层段流入地层。通过对压裂管柱逐级投球、逐级加压，实现压裂管柱的分级作业，液体和/或气体通过喷射器70进入套管20内，然后在其压力的作用下通过套管20射孔层段流入地层，地层中的液体由喷射孔流入套管20内，每一级的压裂作业逐级进行，互不影响，有利于提高压裂作业的效率，便于操作。

如图9至图13所示，水平井分段重复压裂作业方法还包括在压裂作业完成后的管柱打捞回收作业，打捞回收作业包括：通过向压裂管柱内添加溶解剂或自溶解的方式使压裂管柱的封隔器40的胶筒和位于压裂管柱的喷射器70内的密封球90溶解；打捞压裂管柱的悬挂器30；将压裂管柱的油管10由套管20内打捞起出。在进行回收作业时，需要先把密封球90和封隔器40溶解掉，这样，套管20和压裂管柱内的压力趋于平衡，然后通过打捞管柱100对套管20内的压裂管柱进行打捞，开始打捞时，通过上提的方式可以将悬挂器30的卡瓦收回以与套管20内壁分离，同时悬挂器30的坐封结束，然后上提的力不断增大，将压裂管柱打捞出来，若在上提的过程中，上提力已经达到上限时还未打捞出，可进行逐级打捞，这时继续上提，在遇阻位置，对应的投球压裂滑套72的上下本体脱开，先打捞出投球压裂滑套72的上本体及以上管柱，再对下本体及以下管柱进行打捞。

需要说明的是，当密封球90和封隔器40溶解不完全时，可以通过注入高浓度盐水等酸性溶液的方式进行溶解。

在本实施例中，在将压裂管柱下放至套管20内时还包括预安装步骤，预安装步骤包括：将各压裂管柱的油管10的各管段顺次连接，且在相邻两个子管段之间安装喷射器70；伸入套管20内的一端上安装有导向头80；将压裂管柱的封隔器40、悬挂器30安装在油管10上。

液压安全接头60是用来当悬挂器30上提解封困难时，液压安全接头60投球憋压可先和下部管柱脱开，解除悬挂器30的下部约束，便于悬挂器30解封。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、由于油管具有多个管段，因而在打捞过程中，可以分段取出，减小了取出难度，提高了效率；

2、悬挂器设置在油管上可以对管柱起到固定的作用，有效地避免压裂过程中的管柱蠕动，不仅如此，悬挂器还具有密封作用，可以对管柱内部和外部起到一定的密封作用；

3、在压裂过程中将悬挂器上方的油管的管段取出，增大了井筒内部空间，形成的井筒大空间压裂供液通道，进而有利于增加压裂施工排量。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种压裂管柱，其特征在于，包括：

油管(10)，分多个管段，所述油管(10)作为基管用于和管柱各工具进行螺纹连接，并提供压裂供液通道，且贯穿于水平井的套管(20)内；

悬挂器(30)，所述悬挂器(30)设置在所述油管(10)上，以使压裂管柱整体固定在所述套管(20)内，所述悬挂器(30)与所述套管(20)通过卡瓦实现固定约束的建立和解除；

封隔器(40)，所述封隔器(40)为多个，且多个所述封隔器(40)通过螺纹连接在在所述油管(10)上；

丢手工具(50)，所述油管(10)包括顺次连接的多个所述管段，且设置有所述悬挂器(30)的管段通过所述丢手工具(50)与相邻的所述管段连接，且所述丢手工具(50)位于所述悬挂器(30)的上方。

2.根据权利要求1所述的压裂管柱，其特征在于，所述压裂管柱还包括液压安全接头(60)，且设置有所述悬挂器(30)的管段通过所述液压安全接头(60)与相邻的所述管段连接，且所述液压安全接头(60)位于所述悬挂器(30)的下方。

3.根据权利要求1所述的压裂管柱，其特征在于，所述油管(10)包括顺次连接的垂直管段和水平管段，所述悬挂器(30)位于所述垂直管段上，所述水平管段包括多个顺次连接的子管段，且各所述子管段之间通过喷射器(70)连接。

4.根据权利要求3所述的压裂管柱，其特征在于，相邻两个所述喷射器(70)之间设置有所述封隔器(40)。

5.根据权利要求3所述的压裂管柱，其特征在于，所述水平管段上设置有至少一个所述封隔器(40)。

6.根据权利要求3所述的压裂管柱，其特征在于，所述子管段的个数大于三个，且所述喷射器(70)为多个并包括至少一个压裂阀(71)和至少一个投球压裂滑套(72)。

7.根据权利要求6所述的压裂管柱，其特征在于，所述压裂阀(71)的个数为一个且相对于所述投球压裂滑套(72)位于所述水平管段远离所述垂直管段的一端。

8.根据权利要求7所述的压裂管柱，其特征在于，所述投球压裂滑套(72)为多个，且多个所述投球压裂滑套(72)通过螺纹连接在所述油管(10)上。

9.根据权利要求3所述的压裂管柱，其特征在于，所述压裂管柱还包括导向头(80)，所述水平管段的远离所述垂直管段的一端设置有所述导向头(80)。

10.根据权利要求3所述的压裂管柱，其特征在于，不同所述喷射器(70)的通径大小不同，所述通径沿靠近所述垂直管段的方向依次增大。

11.根据权利要求6所述的压裂管柱，其特征在于，所述封隔器(40)的胶筒和/或投入所述投球压裂滑套(72)中的密封球(90)是可溶性材料制成的。

12.根据权利要求1所述的压裂管柱，其特征在于，所述悬挂器(30)是卡瓦式套管悬挂器。