CN209115092U - 一种具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，由上及下通过丝扣依次连接着连续油管连接器、安全接头、井底防喷阀、喷射器、连续油管底封隔器、套管接箍定位器、扶正头，在喷射器与安全接头之间连接有井底防喷阀，实现了可在井底实时关闭油放通道的功能，有效避免了连续油管起钻或调整位置时因连续油管破损而造成的井控风险的问题。该井底防喷阀采用了双通道的结构设计，具有正向畅通可过球、反向截止的功能，同时，内部压差滑套的结构设计又确保了其能够在需要时解除反向截止的功能，在起到连续油管井底防喷作用、有效降低井控风险的同时，不会对连续油管拖动压裂施工作业造成影响。

Description

一种具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱

技术领域

本实用新型属于油气田储层改造技术领域，具体涉及一种具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，特别是涉及具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱的压裂方法，用在连续油管拖动压裂施工作业中。

背景技术

国内外油服公司研发应用的连续油管带底封分段压裂作业管柱的结构从上至下基本上均采取如下结构：连续油管连接器、安全接头、喷射器、连续油管底封隔器、套管接箍定位器、扶正头，入井的工具管串至少从喷射器以上管内外始终自由连通。当起连续油管或拖动管柱调整钻具位置的时候，一旦起出防喷管的连续油管出现破损情况，井内高压就会从破损位置喷出失控，将无法继续起管柱，存在极高的井控风险。遇到这种情况时，如果我们能够在作业管柱上预先设计有应急关井措施，就可以实现在井底关井，阻止井内高压经过连续油管窜出。

实用新型内容

本实用新型的目的一是克服在起出连续油管时，连续油管易出现破损，井内高压从破损处喷出，造成的井控风险问题；目的二是在防喷、降低井控风险的同时，不对连续油管拖动压裂施工作业造成影响；目的三是在井底实时关闭油放通道，有效降低连续油管破损造成的井控风险。

为此，本实用新型提供了一种具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，采用具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，包括自上至下依次串接在连续油管上的连续油管连接器、安全接头、井底防喷阀、喷射器、连续油管底封隔器、套管接箍定位器和扶正头。

进一步地，所述的井底防喷阀包括上接头和下接头，上接头的下端具有外螺纹，下接头的上端具有内螺纹，内外螺纹配合连接，所述上接头的内腔和下接头的内腔形成连通的中空腔体，中空腔体内置有内滑套和衬套，所述内滑套外壁通过剪切销钉和固紧螺钉与上接头管壁连接，内滑套的下端内腔为锥面，且内滑套的下端外壁与衬套上端内壁接触，衬套外壁紧贴下接头内壁，所述衬套中部沿轴向设有隔板，隔板将衬套的内腔沿轴向分隔形成双通道，每一个通道内安装有一个球座。

进一步地，所述内滑套外壁中部沿径向开设有环形凹槽，外壁上部向外延伸形成凸起，上接头内壁设有限位台阶，上接头下端面与衬套上端面之间设有卡簧，步骤二中剪断剪切销钉后，内滑套在压力作用下向下滑移，通过凸起坐落在上接头的限位台阶上，卡簧卡入环形凹槽内，使内滑套在受力下滑后不会再向上滑移。

进一步地，所述衬套自上至下由上衬套、内衬套和下衬套组成，上衬套的内壁和外壁均套设有多个密封圈，内衬套的外壁和下衬套的外壁套设多个密封圈。

进一步地，所述内衬套的内壁在安装球座处设有台阶，台阶靠近上接头一端的直径大于靠近下接头一端的直径。

进一步地，所述隔板在安装球座处设有台阶，台阶靠近上接头一端的壁厚小于靠近下接头一端的壁厚。

进一步地，所述内滑套由直筒段和锥面内腔段组成，直筒段的直径小于钢球的直径，锥面内腔段的直径大于钢球的直径。

进一步地，所述上衬套下部为锥面内腔，所述锥面内腔与内滑套下部的锥面内腔平滑连接。

进一步地，所述上接头和下接头通过止退螺钉连接。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的这种具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，实现了连续油管施工中井底内防喷功能，有效降低了连续油管破损造成的井控风险，管柱中增加的井底防喷阀具有正向畅通可过球、反向截止及必要时可解除反向截止的功能，在起到连续油管井底防喷作用的同时，不会对连续油管拖动压裂施工作业造成影响。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱的结构示意图。

图2是井底防喷阀正向畅通状态示意图。

图3是井底防喷阀反向截止状态示意图。

图4是井底防喷阀反向截止作用解除状态示意图。

附图标记说明：

1、连续油管连接器；2、安全接头；3、井底防喷阀；4、喷射器；5、连续油管底封隔器；6、套管接箍定位器；7、扶正头；

3.1、下接头；3.2、下衬套；3.3、衬套；3.4、钢球；3.5、上衬套；3.6、卡簧；3.7、固紧螺钉；3.8、剪切销钉；3.9、止退螺钉；3.10、内滑套；3.11、上接头；3.12、隔板；3.13、球座；3.14、环形凹槽；3.15、限位台阶；3.16、凸起；3.17、内衬套。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，采用具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，如图1所示，包括自上至下依次串接在连续油管上的连续油管连接器1、安全接头2、井底防喷阀3、喷射器4、连续油管底封隔器5、套管接箍定位器6和扶正头7，所述的井底防喷阀3包括上接头3.11和下接头3.1，如图2～图4所示，上接头3.11的下端具有外螺纹，下接头3.1的上端具有内螺纹，所述上接头3.11的内腔和下接头3.1的内腔形成连通的中空腔体，中空腔体内置有内滑套3.10和衬套3.3，所述内滑套3.10外壁通过剪切销钉3.8和固紧螺钉3.7与上接头3.11管壁连接，内滑套3.10的下端内腔为锥面，且内滑套3.10的下端外壁与衬套3.3上端内壁接触，衬套3.3外壁紧贴下接头3.1内壁，所述衬套3.3中部沿轴向设有隔板3.12，隔板3.12将衬套3.3的内腔沿轴向分隔形成双通道，每一个通道内安装有一个球座3.13，所述内滑套3.10和衬套3.3采用高硬度轴承钢制成，上接头3.11和下接头3.1均进行了表面渗氮处理。

具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱的工作过程如下：

（1）连接具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱形成工具串，将该工具串下钻，下钻过程中保持井底防喷阀3的双通道始终有一个通道处于畅通状态，待工具串下放至预定位置后，通过套管接箍定位器6调整确定压裂工艺管柱的位置；

（2）通过上提下放工具串使连续油管底封隔器5坐封，然后进行水力喷砂射孔以及压裂施工，若在施工过程中，出现砂堵而需要进行反洗作业时，向压裂工艺管柱内投入钢球3.4，如图4所示，钢球3.4剪断剪切销钉3.8，内滑套3.10在压力作用下向下滑移，钢球3.4坐在双通道中其中一个通道内的球座3.13上，并卡在内滑套3.10下端与衬套3.3之间的空间内，双通道中的另一个通道为反向液流通道，反向液流通道保持畅通，进行反洗作业；

（3）当压裂施工完毕后，通过上提工具串使连续油管底封隔器5解封；

（4）连续油管底封隔器5解封后，通过套管接箍定位器6重新调整确定压裂工艺管柱位置至下一段需要压裂改造的层段，在调整压裂工艺管柱位置时，若井底存在高压，压裂工艺管柱管内高压液体上涌推动钢球3.4上移，如图3所示，钢球3.4顶在内滑套3.10下端锥面上，液体自下而上的流动通道关闭，井底防喷阀3处于反向截止状态，阻止井底高压液体上涌，起到井底防喷的作用；

重复（1）～（4），直至压裂工艺管柱中连续油管底封隔器5或喷射器4失效，起钻更换工具串，在起钻过程中，若井底存在高压，由于井底防喷阀3仍处于反向截止状态，仍可起到井底防喷作用。

具体地，（1）的下钻包括将连接工具串下钻，管柱入井前应先对全井筒进行冲砂、刮削及通径处理工序，下钻过程中井底防喷阀3内部双通道始终有一个通道处于畅通状态，即管柱内部保持畅通，待工具串下放至预定位置后，借助管柱中的套管接箍定位器6，通过测试套管接箍定位器6经过套管接箍时感应力的大小来调整和确定管柱位置。

（2）包括坐封封隔器和喷砂射孔及压裂：待管柱定位完毕后，通过上提下放作业管柱使连续油管底封隔器5实现坐封。此时，管柱内、外通过喷射器4的旁通孔进行连通；管柱中连续油管底封隔器5坐封完成后，按照施工设计的要求进行水力喷砂射孔及加砂压裂施工，若在施工过程中，出现砂堵等情况，需要进行反洗作业时，可通过投球打压的方式，剪断井底防喷阀3内部的剪切销钉，使井底防喷阀3的内滑套下移到指定位置，此时，井底防喷阀的反向液流通道保持畅通，反向截止功能解除，可进行正常的反洗作业。

（3）的解封封隔器是指当压裂施工完毕后，需要解封封隔器时只需上提管柱操作，解除施加在连续油管底封隔器5胶筒上的钻压，封隔器胶筒便会自行恢复原状解封。解封时，若连续油管底封隔器5上下存在较大压差，上提管柱时可率先提开连续油管底封隔器5上专门设计的平衡阀机构，强制串通并平衡封隔器上下的压力，“负压卡钻”现象并不会在该具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱应用中发生。

（4）包括调整钻具位置，封隔器解封后，按照步骤二重新调整定位钻具位置至下一需要压裂改造的层段。在调整钻具位置时，若井底存在高压，管内高压液体上涌可推动井底防喷阀3内部钢球上移，顶在井底防喷阀3内滑套下端锥面上，液体自下而上的流动通道关闭。此时，井底防喷阀3处于反向截止状态，可阻止井底高压液体上涌，有效避免出现因连续油管破裂起出防喷管或井口以上连续油管出现疲劳破损时导致井喷失控现象发生，从而起到井底防喷的作用。

需要特别说明的是，本实用新型提供的井底防喷阀采用了双通道的结构设计，具有正向畅通可过球、反向截止及必要时可解除反向截止的功能，在起到连续油管井底防喷作用、有效降低井控风险的同时，不会对连续油管拖动压裂施工作业造成影响；井底防喷阀在不影响原连续油管作业管柱正常使用的同时，可在井底实时关闭油放通道，有效降低连续油管破损造成的井控风险。

特别地，井底防喷阀采用了双通道和压差滑套的设计，加工材料上使用了抗冲蚀材料，同时强化了工具的表面处理，使得该双通道可过球式反向井底防喷阀不同于普通井底防喷阀，能够适应连续油管压裂施工的环境，同时作为管柱的一部分随管柱一起下入井内，可在井底实时关闭油放通道，有效降低连续油管破损造成的井控风险。

井底防喷阀的工作原理如下：

在下钻、水力喷砂射孔及压裂施工作业等工况时，在液柱压力作用下，钢球3.4坐落于衬套3.3双通道其中一个通道的上端球座位置，此时，另一个通道仍然保持畅通，此时，井底防喷阀内部正向液流通道保持畅通，井底防喷阀处于正循环畅通状态，如图2所示；在连续油管起钻或调整钻具位置过程中，井底存在高压时，管内高压液体上涌推动钢球3.4上移，顶在内滑套3.10下端锥面上，液体自下而上的流动通道关闭。此时，井底防喷阀处于反向截止状态，如图3所示，钢球3.4阻止井底高压液体上涌，避免出现连续油管破裂起出防喷管时导致井喷失控现象发生；当需要反洗作业时，通过投球打压的方式，剪断剪切销钉3.8，内滑套3.10在压力作用下向下滑移，坐落在上接头3.11内部的限位台阶上，同时，上衬套3.5上端面设置有卡簧3.6，使内滑套3.10在受力后不会再向上滑移，钢球3.4卡在内滑套3.10下端与内衬套3.3之间的空间内，不能接触到内滑套3.10下端球座锥面上，如图4所示，此时，井底防喷阀的反向液流通道保持畅通，反向截止功能解除。

实施例2：

在实施例1的基础上，所述连续油管底封隔器5上安装有平衡阀，（3）中，若由于连续油管底封隔器5上下存在压差，连续油管底封隔器5无法正常解封，则上提工具串打开平衡阀，平衡阀强制串通并平衡连续油管底封隔器5上下的压差。

解封时，若连续油管底封隔器5上下存在较大压差，上提管柱时可率先提开连续油管底封隔器5上专门设计的平衡阀机构，强制串通并平衡封隔器上下的压力，“负压卡钻”现象并不会在该具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱应用中发生。

实施例3：

在实施例1的基础上，如图2号图3所示，所述内滑套3.10外壁中部沿径向开设有环形凹槽3.14，外壁上部向外延伸形成凸起3.16，上接头3.11内壁设有限位台阶3.15，上接头3.11下端面与衬套3.3上端面之间设有卡簧3.6，如图4所示，步骤二中剪断剪切销钉3.8后，内滑套3.10在压力作用下向下滑移，通过凸起3.16坐落在上接头3.11的限位台阶3.15上，卡簧3.6卡入环形凹槽3.14内，使内滑套3.10在受力下滑后不会再向上滑移。

井底防喷阀实现了可在井底实时关闭油放通道的功能，有效降低了连续油管破损造成的井控风险。该井底防喷阀保留了球座式单向阀简单可靠的结构设计，采用双通道结构设计，允许投球穿过，具有正向畅通、反向截止的功能，同时，压差滑套的结构设计能够在需要时解除单向阀作用，即必要时亦可实现反循环畅通。另外，在有密封需求的部位均设置了密封结构，采用了耐高温高压密封圈作为密封元件，增强了该单流阀的耐温耐压性能。由于水力喷砂射孔工况对单流阀双通道结构、衬套及内滑套等内部关键零件耐冲蚀性能要求较高，该单流阀内部关键零件均采用高硬度轴承钢加工而成，保证了良好的抗冲蚀性能，同时，对本体及上接头等外部零件进行了表面渗氮处理，进一步提升了双通道可过球式反向单流阀的整体抗冲刷性能，其整体设计克服了目前现有井底防喷阀技术的不足，满足了连续油管底封拖动分段压裂施工中井底防喷技术的要求。

实施例4：

在实施例1的基础上，所述衬套3.3自上至下由上衬套3.5、内衬套3.17和下衬套3.2组成，上衬套3.5的内壁和外壁均套设有多个密封圈，内衬套3.17的外壁和下衬套3.2的外壁套设多个密封圈。

本实施例中，在有密封需求的部位均设置了密封结构，采用了耐高温高压密封圈作为密封元件，增强了井底防喷阀的耐温耐压性能。

实施例5：

在实施例4的基础上，所述内衬套3.17的内壁在安装球座3.13处设有台阶，台阶靠近上接头3.11一端的直径大于靠近下接头3.1一端的直径。所述隔板3.12在安装球座3.13处设有台阶，台阶靠近上接头3.11一端的壁厚小于靠近下接头3.1一端的壁厚。

如图2、图3和图4所示，钢球3.4卡在球座3.13内时，由于与钢球3.4接触的内衬套3.17直径较大、隔板3.12较薄，钢球3.4可以平滑的被卡在球座3.13、内衬套3.17和隔板3.12形成的空间内，当反向截止状态解除时，可以迅速由球座3.13向上移动。

实施例6：

在实施例1的基础上，所述内滑套3.10由直筒段和锥面内腔段组成，为了在反向截止状态时，防止钢球3.4上移，直筒段的直径小于钢球3.4的直径，锥面内腔段的直径大于钢球3.4的直径。

实施例7：

在实施例4的基础上，为了减少阻力，方便钢球3.4上移进入内滑套3.10，所述上衬套3.5下部为锥面内腔，所述锥面内腔与内滑套3.10下部的锥面内腔平滑连接。

进一步地，所述上接头3.11和下接头3.1通过止退螺钉3.9连接，止退螺钉3.9用于防止下接头3.1与上接头3.11因为压力断开。

本实用新型在具有防喷功能的连续油管拖动压裂工艺管柱在常规作业管柱的基础上，在喷射器与安全接头之间增加设计了井底放喷阀，有效避免了连续油管起钻或调整位置时因连续油管破损而造成的井控风险的问题。其压裂方法中涉及的井底防喷阀采用了双通道的结构设计，具有正向畅通可过球、反向截止及必要时可解除反向截止的功能，在起到连续油管井底防喷作用、有效降低井控风险的同时，不会对连续油管拖动压裂施工作业造成影响。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。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)

1.一种具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，其特征在于，采用具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，包括自上至下依次串接在连续油管上的连续油管连接器（1）、安全接头（2）、井底防喷阀（3）、喷射器（4）、连续油管底封隔器（5）、套管接箍定位器（6）和扶正头（7）。

2.如权利要求1所述的具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，其特征在于：所述的井底防喷阀（3）包括上接头（3.11）和下接头（3.1），上接头（3.11）的下端具有外螺纹，下接头（3.1）的上端具有内螺纹，内外螺纹配合连接，所述上接头（3.11）的内腔和下接头（3.1）的内腔形成连通的中空腔体，中空腔体内置有内滑套（3.10）和衬套（3.3），所述内滑套（3.10）外壁通过剪切销钉（3.8）和固紧螺钉（3.7）与上接头（3.11）管壁连接，内滑套（3.10）的下端内腔为锥面，且内滑套（3.10）的下端外壁与衬套（3.3）上端内壁接触，衬套（3.3）外壁紧贴下接头（3.1）内壁，所述衬套（3.3）中部沿轴向设有隔板（3.12），隔板（3.12）将衬套（3.3）的内腔沿轴向分隔形成双通道，每一个通道内安装有一个球座（3.13）。

3.如权利要求2所述的具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，其特征在于：所述内滑套（3.10）外壁中部沿径向开设有环形凹槽（3.14），外壁上部向外延伸形成凸起（3.16），上接头（3.11）内壁设有限位台阶（3.15），上接头（3.11）下端面与衬套（3.3）上端面之间设有卡簧（3.6），内滑套（3.10）在压力作用下向下滑移，通过凸起（3.16）坐落在上接头（3.11）的限位台阶（3.15）上，卡簧（3.6）卡入环形凹槽（3.14）内，使内滑套（3.10）在受力下滑后不会再向上滑移。

4.如权利要求2所述的具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，其特征在于：所述衬套（3.3）自上至下由上衬套（3.5）、内衬套（3.17）和下衬套（3.2）组成，上衬套（3.5）的内壁和外壁均套设有多个密封圈，内衬套（3.17）的外壁和下衬套（3.2）的外壁套设多个密封圈。

5.如权利要求4所述的具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，其特征在于：所述内衬套（3.17）的内壁在安装球座（3.13）处设有台阶，台阶靠近上接头（3.11）一端的直径大于靠近下接头（3.1）一端的直径。

6.如权利要求2所述的具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，其特征在于：所述隔板（3.12）在安装球座（3.13）处设有台阶，台阶靠近上接头（3.11）一端的壁厚小于靠近下接头（3.1）一端的壁厚。

7.如权利要求2或3所述的具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，其特征在于：所述内滑套（3.10）由直筒段和锥面内腔段组成，直筒段的直径小于钢球（3.4）的直径，锥面内腔段的直径大于钢球（3.4）的直径。

8.如权利要求4所述的具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，其特征在于：所述上衬套（3.5）下部为锥面内腔，所述锥面内腔与内滑套（3.10）下部的锥面内腔平滑连接。

9.如权利要求2所述的具有内防喷功能的连续油管带底封拖动压裂工艺管柱，其特征在于：所述上接头（3.11）和下接头（3.1）通过止退螺钉（3.9）连接。