CN213331021U - 一种水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，它包括用于与泵送工具串连接的上接头、安装在上接头上的外管体以及安置在外管体内且能够沿外管体内腔上下移动的滑套，滑套的侧壁上设置有多个沿圆周排布的内引流孔，外管体的圆周表面上设置有多个环形凹槽，各个环形凹槽内排布有多个能够与内引流孔对应的导流孔，泵送液体能够进入滑套的内腔推动滑套下移并将内引流孔与导流孔相连通，冲散在环形凹槽处形成的砂堤。其优点在于：防止砂堤直接造成泵送的工具串砂卡，提高泵送液流冲砂效果，减少沉砂对井筒和工具的摩擦，实现水平井套管内工具串的安全、高效、高速泵送，整体结构简单、安装方便、工作可靠。

Description

一种水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置

技术领域

本实用新型涉及一种水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，属于油气田勘探和开发技术领域。

背景技术

对于井眼轨迹较复杂的水平井，沉砂相对更加严重，当完成水平井的第一段压裂结束后，在后一段压裂之前一般要采用电缆传输水力泵送的方式将桥塞及射孔枪串送至两段之间，点火投放坐封桥塞实现段间封隔之后再上提进行多簇射孔。由于水平井井筒内存在沉砂，工具串在井筒内行进过程中，往往前部的砂粒会逐渐堆积形成砂堤，工具串受到的阻力会越来越大，速度也会越来越慢直至停止，造成泵送失败，严重时工具串会被完全卡死，造成现场重大事故。针对水平井井筒内沉砂，目前现场所能采取的措施只有增加顶替液的注入液量、排量或者提高顶替阶段液体粘度，但实践证明该措施并不能完全消除砂卡的影响。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够依据泵送液体压力变化，冲散井筒内沉砂，满足各井段的井筒净化要求，以解决由于井筒沉砂造成工具串泵送失败或砂卡事故问题，从而实现水平井套管内工具串的安全、高效、高速泵送的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，包括用于与泵送工具串连接的上接头、安装在上接头上的外管体以及安置在外管体内且能够沿外管体内腔上下移动的滑套，滑套的侧壁上设置有多个沿圆周排布的内引流孔，外管体的圆周表面上设置有多个环形凹槽，各个环形凹槽内排布有多个能够与内引流孔对应的导流孔，泵送液体能够进入滑套的内腔推动滑套下移并将内引流孔与导流孔相连通，冲散在环形凹槽处形成的砂堤。

所述外管体的底端一侧设置有限位座，所述滑套与限位座之间设置有弹性件，所述滑套中靠近限位座的一端封闭，远离限位座的一端敞开。

各个所述环形凹槽的宽度不同，各个所述导流孔的直径也不相同。

所述外管体的外壁具有锥度，各个所述环形凹槽从外管体的底端至外管体的顶端的宽度尺寸依次增大，各个所述环形凹槽的导流孔的直径从外管体的底端至外管体的顶端依次增大。

所述外管体上的导流孔沿外管体径向方向具有向外向下倾斜的倾角。

所述滑套长度小于外管体的长度，所述滑套的敞开端一侧通过螺纹连接有台阶限位环，所述外管体的顶端设置有内限位面，所述上接头的下端伸入外管体内，所述台阶限位环由上接头的下底面和外管体的内台阶面实现定位。

所述滑套的外壁与外管体的内壁之间为间隙滑动配合。

所述弹性件为压缩弹簧。

所述外管体的顶端侧壁上设置有外引流孔，所述泵送液体能够从外引流孔进入滑套的内腔中推动滑套下移。

本实用新型的优点在于：

1、工作过程中，遇到砂堤，具有锥度的外管体上不同尺寸的环形凹槽会将砂堤逐层携带，防止了砂堤直接造成泵送的工具串砂卡。

2、当出现砂堤影响工具串正常泵送时，泵送压力会增大，滑套沿外管体内壁从上向下移动，滑套侧壁上的引流孔能够与外管体上从上至下不同孔径的导流孔连通，向下移动过程中连通的孔数逐渐增多，孔径逐渐增大，在到达最大极限位置时导流孔与引流孔相通的通流量最大，提高泵送液流冲砂效果，减少沉砂对井筒和工具的摩擦。

3、弹性件使得滑套与外管体之间的刚性限位转变为弹性缓冲限位，根据泵送液体压力变化自动调节分流流量，满足水射流的需要，冲散井筒内的沉砂进入地层，起到自清除套管内的砂堤的作用，实现各井段的井筒净化，避免井筒内沉砂造成工具磨损、工具泵送失败或卡死等井下事故的发生，实现水平井套管内工具串的安全、高效、高速泵送。

4、整体结构简单、安装方便、工作可靠，从而满足了页岩气井分段压裂连续作业的需要，实现了页岩气水平井分段压裂的商业化高效开发。

附图说明

图1为本实用新型水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置作进一步详细说明。

如图所示，本实用新型的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，包括用于与泵送工具串连接的上接头1、安装在上接头上的外管体2以及安置在外管体内且能够沿外管体内腔上下移动的滑套3，滑套3的外壁与外管体2的内壁之间为间隙滑动配合，滑套3长度小于外管体2的长度，外管体2的底端侧设置有限位座7，滑套3与限位座7之间设置有压缩弹簧8，滑套3为一端封闭，另外一端敞开的筒体结构，具体地说，滑套3中靠近限位座7的一端封闭，远离限位座7的一端敞开，滑套3的敞开端一侧通过螺纹连接有台阶限位环9，外管体2的顶端设置有内限位面10，上接头1的下端伸入外管体2内，台阶限位环9由上接头的下底面和外管体的内台阶面实现定位，由图可见，滑套3与外管体2的下端之间安装有限位座7，滑套3的封闭端的底面通过压缩弹簧8压在限位座7上，滑套3的敞开端的上顶面与台阶限位环9通过螺纹连接，由此实现了由上接头的下底面和外管体的台阶面的配合定位；滑套3的侧壁上设置有多个沿圆周排布的贯穿滑套侧壁的内引流孔4，外管体2的圆周表面上设置有多个环形凹槽5，各个环形凹槽5内排布有多个能够与内引流孔对应的导流孔6，泵送液体能够从外引流孔6进入滑套3的内腔推动滑套下移并将内引流孔4与导流孔6相连通，冲散在环形凹槽5处形成的砂堤。

进一步地，外管体2的外壁设置有锥度且外管体的外壁上设置有四个环形凹槽，四个环形凹槽5的宽度设置不同，各个导流孔6的直径也不相同，具体地说，外管体2上设有不同尺寸的环形凹槽5，外管体2的内壁设置有若干贯穿外管体外壁并沿圆周排列的不等径导流孔6，由图可见，四个环形凹槽5从外管体的底端至外管体的顶端的宽度尺寸依次减小，四个环形凹槽5内的导流孔的直径从外管体的底端至外管体的顶端依次减小，另外，外管体2上的导流孔6沿外管体径向方向具有向外向下倾斜的倾角。

其工作原理如下：

1、泵送分段工具过程中，遇到砂堤，具有锥度的外管体上的不同尺寸的环形凹槽会将砂堤逐层携带，防止砂堤直接卡住泵送的作业工具。

2、当出现砂堤影响工具串正常泵送时（砂堤造成砂卡），泵送液体压力会增大，泵送液体从外引流孔进入滑套内腔，推动滑套下移，使滑套沿外管体内壁从上向下移动，滑套侧壁上的内引流孔能够与外管体上从上至下不同孔径的导流孔连通，冲散在环形凹槽处形成的砂堤，起到自清除套管内的砂堤的作用，其中，向下移动过程中连通的孔数逐渐增多，孔径逐渐增大，在到达最大极限位置时导流孔与引流孔相通的通流量最大，提高泵送液流冲砂效果，减少沉砂对井筒和工具的摩擦；弹性件使得滑套与外管体之间的刚性限位转变为弹性缓冲限位，根据泵送液体压力变化自动调节分流流量，满足水射流的需要，冲散井筒内的沉砂进入地层，起到自清除套管内的砂堤的作用，实现各井段的井筒净化，实现水平井套管内工具串的安全、高效、高速泵送。

Claims (9)

1.一种水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，其特征在于：包括用于与泵送工具串连接的上接头（1）、安装在上接头上的外管体（2）以及安置在外管体内且能够沿外管体内腔上下移动的滑套（3），所述滑套（3）的侧壁上设置有多个沿圆周排布的内引流孔（4），所述外管体（2）的圆周表面上设置有多个环形凹槽（5），各个所述环形凹槽（5）内排布有多个能够与内引流孔对应的导流孔（6），泵送液体能够进入滑套（3）的内腔中推动滑套下移并将内引流孔（4）与导流孔（6）相连通，冲散在环形凹槽（5）处形成的砂堤。

2.按照权利要求1所述的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，其特征在于：所述外管体（2）的底端一侧设置有限位座（7），所述滑套（3）与限位座（7）之间设置有弹性件（8），所述滑套（3）中靠近限位座（7）的一端封闭，远离限位座（7）的一端敞开。

3.按照权利要求1或2所述的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，其特征在于：各个所述环形凹槽（5）的宽度不同，各个所述导流孔（6）的直径也不相同。

4.按照权利要求3所述的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，其特征在于：所述外管体（2）的外壁具有锥度，各个所述环形凹槽（5）从外管体的底端至外管体的顶端的宽度尺寸依次增大，各个所述环形凹槽（5）的导流孔的直径从外管体的底端至外管体的顶端依次增大。

5.按照权利要求1、2或4所述的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，其特征在于：所述外管体（2）上的导流孔（6）沿外管体径向方向具有向外向下倾斜的倾角。

6.按照权利要求5所述的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，其特征在于：所述滑套（3）长度小于外管体（2）的长度，所述滑套（3）的敞开端一侧通过螺纹连接有台阶限位环（9），所述外管体（2）的顶端设置有内限位面（10），所述上接头（1）的下端伸入外管体（2）内，所述台阶限位环（9）由上接头的下底面和外管体的内台阶面实现定位。

7.按照权利要求2、4或6所述的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，其特征在于：所述滑套（3）的外壁与外管体（2）的内壁之间为间隙滑动配合。

8.按照权利要求2所述的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，其特征在于：所述弹性件（8）为压缩弹簧。

9.按照权利要求1、2、4、6或8所述的水平井分段压裂泵送工具用防砂卡装置，其特征在于：所述外管体（2）的顶端侧壁上设置有外引流孔（11），所述泵送液体能够从外引流孔（11）进入滑套（3）的内腔中推动滑套下移。

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