CN213574012U - 一种用于水平井首段压裂的套管趾端阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于水平井首段压裂的套管趾端阀。它包括阀体、安装在阀体上的阀套以及阀体和阀套之间形成的安置腔，所述阀套上排布有外导流孔，阀体上排布有内导流孔，安置腔内安置有能够阻挡外导流孔和内导流孔并且还能够相对阀体转动的阀芯，阀体上设置有与阀芯配合的通孔，进入到阀体中心流道内的液体能够经过通孔推动阀芯动作并使液体推动阀芯沿阀体周向转动，阀芯的转动能够使内导流孔和外导流孔导通。采用上述的结构后，其结构设计简单，省去了首段压裂建立流通通道复杂工序（连续油管射孔作业），节省了施工量，降低了成本，有效提高了生产效率。

Description

一种用于水平井首段压裂的套管趾端阀

技术领域

本实用新型涉及一种水平井分段压裂完井管柱中的配套工具，具体涉及一种用于水平井首段压裂的套管趾端阀，属于油气田水平井压裂技术领域。

背景技术

在套管完井水平井分段压裂中，因为固井后套管底部形成封闭区，无法直接压裂是水平井趾端层段，目前水平井首段压裂改造方式有两种：一种是连续油管传输射孔；另一种是趾端滑套。连续油管传输射孔方式技术成熟可靠，但施工时效低，在超长水平井中下入受限，且施工费用高；趾端滑套方式直接憋压开启，施工时效高，不受水平段长度的限制。趾端滑套相对于连续油管传输射孔方式具有作业时效高、成本低、风险小、作业深度不受限等优势，但由于趾端滑套技术不成熟，施工工序复杂，开启成功率低，从而生产效率依然不能得到有效提高，目前水平井分段压裂建立首段压裂通道仍以连续油管传输射孔为主。

由于致密油气藏渗透率低，油气井产量与钻井数量和压裂规模密切相关，随着钻井技术的不断进步，超长水平段(2500米以上)水平井将是油气井开发的发展趋势，连续油管传输射孔方式已不能满足深层、超长水平井首段压裂射孔需求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构设计简单，省去首段压裂射孔作业的复杂工序，节省施工量，降低成本，有效提高生产效率的用于水平井首段压裂的套管趾端阀。

为了解决上述技术问题，本实用新型的用于水平井首段压裂的套管趾端阀，包括阀体、安装在阀体上的阀套以及阀体和阀套之间形成的安置腔，所述阀套上排布有外导流孔，阀体上排布有内导流孔，安置腔内安置有能够阻挡外导流孔和内导流孔并且还能够相对阀体转动的阀芯，阀体上设置有与阀芯配合的通孔，进入到阀体中心流道内的液体能够经过通孔推动阀芯动作并使液体推动阀芯沿阀体周向转动，阀芯的转动能够使内导流孔和外导流孔导通。

所述阀芯包括环形的阀块、阀块上环布的通槽以及阀块内设置的与通孔配合的弹性组件，进入到阀体中心流道内的液体能够经过通孔推动阀芯的弹性组件相对阀体径向移动从而使阀块沿阀体周向转动利用通槽使内导流孔和外导流孔导通。

所述阀块内设置有位于阀体外壁一侧的活动腔，所述活动腔内设置有将活动腔分隔成一号空腔和二号空腔的固定块，所述弹性组件安置在固定块的内腔中，所述固定块的一侧设置有与一号空腔相通的单侧导流孔，进入到阀体中心流道内的液体能够经过通孔推动弹性组件动作并经过单侧导流孔进入到一号空腔内从而使阀块沿阀体周向转动。

所述阀块上的通槽等间距排布，所述通槽的数量与内导流孔及外导流孔的数量相等。

所述阀块上设置有定位孔，所述弹性组件位于定位块的内腔中并且通过定位孔和通孔进行定位。

所述弹性组件包括通过定位孔定位安装的弹性件以及与弹性件配合安装的活动塞，所述活动塞的底端压入通孔中。

所述固定块的内腔的内径大于弹性件的外径，所述弹性件与活动塞固定安装。

所述活动塞为锥形活动塞。

采用上述的结构后，通过在阀芯上活动腔、弹性件、固定块、活动塞的组合设置，借助该机械结构和阀体内的液压，推动阀芯的周向旋转从而打开趾端阀，连通压裂管柱与所需压裂油层建立压裂液的通道，对油层进行压裂操作，其结构设计简单，省去了首段压裂建立流通通道复杂工序（连续油管射孔作业），节省了施工量，降低了成本，有效提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型用于水平井首段压裂的套管趾端阀的剖面结构示意图；

图2为 1的A-A截面结构示意图；

图3为图2的B处放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型的用于水平井首段压裂的套管趾端阀作进一步详细说明。

如图所示，本实用新型的用于水平井首段压裂的套管趾端阀，包括具有中心流道的阀体1、安装在阀体上的阀套2以及阀体和阀套之间形成的安置腔，阀套2上排布有外导流孔4，阀体1上排布有内导流孔5，安置腔内安置有能够阻挡外导流孔4和内导流孔5并且还能够相对阀体转动的阀芯6，阀体1上设置有与阀芯配合的通孔7，所说的阀芯6包括环形的阀块8、环布的通槽9以及阀块内设置的与通孔配合的弹性组件14，所说的阀块8内设置有位于阀体外壁一侧的活动腔10，活动腔内设置有将活动腔分隔成一号空腔11和二号空腔12的固定块13，弹性组件14安置在固定块13的内腔中，固定块13的一侧设置有与一号空腔11相通的单侧导流孔15，未工作时活动腔的左空腔体积小于右空腔体积；进入到阀体1中心流道内的液体能够经过通孔7推动阀芯的弹性组件动作并经过单侧导流孔进入到一号空腔11内从而使阀块沿阀体周向转动，阀块的转动并利用通槽9能够使内导流孔5和外导流孔4导通。

进一步地，所说的弹性组件14包括通过定位孔定位安装的弹性件17以及与弹性件配合安装的活动塞18，活动塞18的底端压入通孔7中，弹性件压紧在活动塞和阀芯之间（弹性件在活动腔内始终处于压缩状态），活动塞18能够相对阀体径向活动，其中，固定块13的内腔的内径大于弹性件17的外径，弹性件17与活动塞18进行焊接固定，通过固定块、弹性件的设置，可以防止活动塞脱离活动腔，满足防脱要求，通过固定块的设置，可以防止弹性件发生弯曲损坏；通过活动塞和弹性件的推力控制阀芯的开启，当套管内的液体压力大于弹性件的推力时，活动塞打开，液体进入活动腔；高压液体流入左空腔，左空腔体积逐渐变大，推动阀芯逆时针周向旋转一定角度后，达到内导流孔和外导流孔相通的目的；所说的阀芯6上的通槽9等间距排布，通槽9的数量可根据射孔要求开设，通槽9的数量与内导流孔5及外导流孔4的数量相等，另外，阀块8上设置有定位孔16，弹性组件14位于固定块的内腔中并且通过定位孔和通孔进行定位。

再进一步地，所说的活动塞18为锥形活动塞，即：活动塞18的下部为能够堵塞通孔的柱形，活动塞18的上部为锥形结构，由此使得活动塞与阀体的通孔配合能够对套管严格密封。

其工作原理如下：

本实用新型的用于水平井首段压裂的套管趾端阀的上下两端与套管螺纹连接，在套管内流动通道封闭的情况下，向套管内泵入液体，套管内压力逐渐升高，当套管内液体作用于活动塞上压力大于弹性件作用于活动塞推力时，活动塞被打开，解除了对通孔的密封状态，套管内流体流入通过单侧导流孔进入活动腔的左空腔内，推动阀芯相对阀体周向旋转，使阀芯的通槽与阀体上的内导流孔、阀套上的外导流孔相通，建立套管内外流动通道，压裂液从套管中释放，对油层进行压裂操作，由此将压裂管柱与所需压裂油层连通构成压裂液的通道，即打开套管趾端阀所对应的压裂位置，节省了施工量，降低了成本，有效提高了生产效率。

Claims (8)

1.一种用于水平井首段压裂的套管趾端阀，其特征在于：包括阀体（1）、安装在阀体上的阀套（2）以及阀体和阀套之间形成的安置腔，所述阀套（2）上排布有外导流孔（4），阀体（1）上排布有内导流孔（5），所述安置腔内安置有能够阻挡外导流孔（4）和内导流孔（5）并且还能够相对阀体转动的阀芯（6），所述阀体（1）上设置有与阀芯配合的通孔（7），进入到阀体（1）中心流道内的液体能够经过通孔推动阀芯动作并使液体推动阀芯沿阀体周向转动，所述阀芯（6）的转动能够使内导流孔（5）和外导流孔（4）导通。

2.按照权利要求1所述的用于水平井首段压裂的套管趾端阀，其特征在于：所述阀芯（6）包括环形的阀块（8）、阀块上环布的通槽（9）以及阀块内设置的与通孔配合的弹性组件（14），进入到阀体（1）中心流道内的液体能够经过通孔推动阀芯（6）的弹性组件相对阀体径向移动从而使阀块沿阀体周向转动利用通槽（9）使内导流孔（5）和外导流孔（4）导通。

3.按照权利要求2所述的用于水平井首段压裂的套管趾端阀，其特征在于：所述阀块（8）内设置有活动腔（10），所述活动腔内设置有将活动腔分隔成一号空腔（11）和二号空腔（12）的固定块（13），所述弹性组件（14）安置在固定块（13）的内腔中，所述固定块（13）的一侧设置有与一号空腔（11）相通的单侧导流孔（15），进入到阀体（1）中心流道内的液体能够经过通孔推动弹性组件动作并经过单侧导流孔进入到一号空腔（11）内从而使阀块沿阀体周向转动。

4.按照权利要求2或3所述的用于水平井首段压裂的套管趾端阀，其特征在于：所述阀芯（6）上的通槽（9）等间距排布，所述通槽（9）的数量与内导流孔（5）及外导流孔（4）的数量相等。

5.按照权利要求4所述的用于水平井首段压裂的套管趾端阀，其特征在于：所述阀块（8）上设置有定位孔（16），所述弹性组件（14）位于固定块的内腔中并且通过定位孔和通孔进行定位。

6.按照权利要求2、3或5所述的用于水平井首段压裂的套管趾端阀，其特征在于：所述弹性组件（14）包括通过定位孔定位安装的弹性件（17）以及与弹性件配合安装的活动塞（18），所述活动塞（18）的底端压入通孔（7）中。

7.按照权利要求3所述的用于水平井首段压裂的套管趾端阀，其特征在于：所述固定块（13）的内腔的内径大于弹性件（17）的外径，所述弹性件（17）与活动塞（18）固定安装。

8.按照权利要求7所述的用于水平井首段压裂的套管趾端阀，其特征在于：所述活动塞（18）为锥形活动塞。

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