CN213869832U - 一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构，所述井筒包括套入外管内的基管，所述基管分为生产通道和压裂通道，所述外管通过下接头连接有留井管柱；所述井筒上设置有可以根据地层状况进行无限级分层的致密网状压裂和防砂的双级机构，所述双极结构包括对生产通道进行控制的生产套件和对压裂通道进行控制的压裂套件；所述生产套件与压裂套件连接实现压裂井筒的无限级分层和留井管柱的全通径；所述生产套件由生产滑套、生产闭套和生产解套构成，所述压裂套件由压裂滑套、压裂闭套和压裂解套构成，该机构解决现阶段水平井开发中由于受到压裂管柱内径限制和球座级差的限制技术问题。和后期生产中管柱出砂的问题。

Description

一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构

技术领域

本实用新型属于石油天然气勘探管柱改进，尤其涉及一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构。

背景技术

随着石油天然气勘探开发技术的不断深入，水平井目前已成为提高油田勘探开发效率和效益的重要手段，其技术已经得到广泛应用。在开发过程中，会遇到疏松砂岩油藏、稠油出砂油藏、低产能出砂油藏常规防砂后油井产量低的开发难题。需要采取分段压裂增产的措施。目前的针对该种类型的油气藏，特别是水平井。采用普通的分段压裂工艺，但由于油气藏的各段物性不均匀，需要分多段对油气藏进行改造。但普通的分段压裂工艺受施工管柱内径和投球级差的限制，压裂分段的层数受到限制。且压裂施工后，不能实现井筒的全通径，从而影响后期油气井后期措施和生产。现阶段的压裂增产的方案，未考虑后期油气井出砂和防砂的问题，导致油气井的开发的生命周期受到限制，增加了油气井的开发成本。1、需解决的技术问题：油气井的分段压裂的层数受到压裂施工管柱内径和球座级差的限制，不能实现一层多簇或无限级分段，从而不能实现油气井压后形成致密的网状裂缝，会造成压裂后的产量降低，不能满足设计施工的目标要求。2、存在问题的原因：针对原来的分段压裂管柱，一般需要通过投入不同级差的压裂球，打开压裂滑套，从而打开压裂通道。由于受油管内径尺寸和球座级差的限制，压裂的分段的层数会受到限制，不能根据实际的井况和地质条件实现一层多簇或无限级的分层，不能有效形成致密网状压裂裂缝，从而影响了压裂施工的效果。

现阶段水平井压裂施工过程中，存在的由于油管内径限制和球座级差的限制，造成水平井的分段压裂施工过程中分段层数受到限制，不能实现一层多簇或无限级分段压裂施工，不能实现在压裂层段形成致密裂缝，减少压裂施工的效果。若仅采用提高压裂的层数和规模的方式来提高稠油出砂井和低渗油气藏的产量，油气井压后吐砂现象频繁，加速设备腐蚀，严重时，可造成设备无法正常工作，当油气井处于开采的中后期，地层亏空较大可油井见水少时，油井吐砂加剧，严重制约着油井产能的正常发挥。尤其是压裂油井，压裂出砂频繁出现，需采取针对性的防砂措施才能保证措施后的效果。因此针对该种类型的油气井，需要从压裂增产和压后防砂两个角度来解决这个问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在问题，本实用新型提供一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构，该机构解决现阶段水平井开发中由于受到压裂管柱内径限制和球座级差的限制，造成的压裂层段受限制，不能达到压裂施工的效果，同时，解决油气井压裂施工后，造成出砂现象频繁，从而造成设备腐蚀损坏严重，缩短了生产井的生命周期，大幅增加油气井的开发成本。

为了解决现有技术存在的技术问题，本实用新型通过如下技术方案实施：

一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构，所述井筒包括套入外管内的基管，所述基管分为生产通道和压裂通道，所述外管通过下接头连接有留井管柱；所述井筒上设置有可以根据地层状况进行无限级分层的致密网状压裂和防砂的双级机构，所述双极结构包括对生产通道进行控制的生产套件和对压裂通道进行控制的压裂套件；所述生产套件与压裂套件连接实现压裂井筒的无限级分层和留井管柱的全通径；其中：

--所述生产套件由生产滑套、生产闭套和生产解套构成，

--所述压裂套件由压裂滑套、压裂闭套和压裂解套构成，

在对井筒进行压裂时，所述压裂滑套与压裂闭套打开后构成压裂通道后对地层进行致密网状压裂，并通过所述压裂解套关闭压裂通道；

在对井筒进行生产时，所述生产滑套、生产闭套打开后构成生产通道后对地层采油生产，并通过所述生产闭套对压裂通道关闭达到防砂作用。

进一步，所述生产闭套由计数槽、定位槽、锁定弹性套和剪切销钉槽构成；生产解套由密封圈、球座套、计数台阶和限位台阶构成；所述生产关闭套上计数槽与生产解套上的计数台阶相配合，从而打开生产闭套；所述定位槽可与限位台阶相配合，实现生产闭套定位；所述锁定弹性套与压裂滑套相配合，实现生产闭套的锁定。

进一步，所述压裂闭套由计数槽、定位槽、剪切销钉槽和弹性爪构成；所述压裂解套由密封圈、球座套、计数台阶和限位台阶构成；所述压裂闭套上计数槽与压裂解套上的计数台阶相配合，从而打开压裂关闭套；所述定位槽可与限位台阶相配合，实现压裂闭套的定位；弹性爪与下接头相配合，实现压裂闭套的锁定。

有益效果

1、本实用新型解决现阶段水平井开发中由于受到压裂管柱内径限制和球座级差的限制，造成的压裂层段受限制，不能达到压裂施工的效果。

2、本实用新型解决油气井压裂施工后，造成出砂现象频繁，从而造成设备腐蚀损坏严重，缩短了生产井的生命周期，大幅增加油气井的开发成本。

3、本实用新型通过分段压裂防砂双级滑套，每层的分段压裂防砂双级滑套都有与之配合的压裂开关钥匙和生产开关钥匙，压裂管柱不存在级差，可实现压裂井筒的无限级分层和留井管柱的全通径。每层的压裂施工完成后，送入生产开关钥匙，可以关闭压裂滑套，并打开生产滑套，并且实现筛管与生产滑套的连通，从而实现压裂后管柱防砂。

附图说明

图1是本实用新型一种针对分段压裂井筒全通径压裂防砂双级机构示意图；

图2是本实用新型中生产闭套结构示意图；

图3是本实用新型中压缩闭套结构示意图；

图4是本实用新型中生产解套和压裂滑套结构示意图。

附图标记：

1、生产连接接头 2、筛管基管 3、密封圈 4、桥通接头 5、外保护套 6、过滤层

7、支撑层 8、固定接头 9、密封圈 10、外管 11、生产滑套 12、密封圈 13、生产闭套

14、生产解套 15、密封圈 16、压裂滑套 17、剪切销钉 18、19密封圈 20、压裂闭套

21、压裂解套 22、剪切销钉 23、密封圈 24、下接头 25、密封圈

具体实施方式：

以下结合实施案例和附图，对本实用新型的技术和方法进行详细描述，以下案例和附图用于说明本实用新型的构成，但不是用来限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构，所述井筒包括套入外管内的基管2，所述基管2分为生产通道和压裂通道，所述外管10通过下接头24连接有留井管柱；所述井筒上设置有可以根据地层状况进行无限级分层的致密网状压裂和防砂的双级机构，所述双级结构包括对生产通道进行控制的生产套件和对压裂通道进行控制的压裂套件；所述生产套件与压裂套件连接实现压裂井筒的无限级分层和留井管柱的全通径；其中：

--所述生产套件由生产滑套11、生产闭套13和生产解套14构成，

--所述压裂套件由压裂滑套16压裂闭套20和压裂解套21构成，

在对井筒进行压裂时，所述压裂滑套16与压裂闭套20打开后构成压裂通道后对地层进行致密网状压裂，并通过所述压裂解套21关闭压裂通道；

在对井筒进行生产时，所述生产滑套11与生产闭套13打开后构成生产通道后对地层采油生产，并通过所述生产解套14关闭压裂通道达到防砂作用。所述井筒内具体如下描述：所述基管2通过连接头1套入桥通接头4；所述桥通接头4分别通过过滤层6、支撑层7与设置在所述外管10一端的固定接头8套入连接；生产套件的所述生产闭套13与所述生产滑套11套入连接，所述生产滑套11通过剪切销钉与所述压裂滑套16螺纹连接；所述压裂滑套16通过剪切销钉17与所述压裂闭套20连接；其中：连接接头1与基管2用API油管螺纹连接，连接接头1与桥通接头4之间为套入连接，且密封圈3实现连接接头1与桥通接头4的密封。桥通接头4与外保护套5之间为焊接；固定接头8与外保护套5之间为焊接连接；固定接头8与外筒10之间为套入连接，密封圈9实现固定接头8与外筒10的密封；筛管基管2与生产滑套11用API油管螺纹连接；生产滑套11与压裂滑套16之间为螺纹连接，密封圈15实现生产滑套11与压裂滑套16之间的密封；生产关闭套13套入生产滑套11，且密封圈12实现生产关闭套13与生产滑套11之间的密封；剪切销钉17将生产关闭套13与压裂滑套16固定；压裂滑套16与下接头24为螺纹连接，密封圈23实现压裂滑套16与下接头24之密封；剪切销钉22将压裂关闭套20与压裂滑套16相固定。

如图2所示，所述生产闭套13由计数槽1301、定位槽1302、锁定弹性套1303和剪切销钉槽1304构成；如图4所示，所述生产解套由密封圈1401、球座套1402、计数台阶1403和限位台阶1404构成；所述生产关闭套13上计数槽1301与生产解套14上的计数台阶1403相配合，从而打开生产闭套；所述定位槽1302可与限位台阶相配合，实现生产闭套定位；所述锁定弹性套1303与压裂滑套16相配合，实现生产闭套13的锁定。

如图3所示，所述压裂闭套20由计数槽2001、定位槽2003、剪切销钉槽2002和弹性爪2004构成；如图4，所述压裂解套21由密封圈2101、球座套2102、计数台阶2103和限位台阶2104构成；所述压裂闭套20上计数槽2001与压裂解套21上的计数台阶2103相配合，从而打开压裂闭套21；所述定位槽2003可与限位台阶2104相配合，实现压裂闭套21的定位；弹性爪2004与下接头24相配合，实现压裂闭套20的锁定。

本实用新型改变了传统水平井下压裂施工过程中，由于压裂管柱内径限制和球座的限制造成的施工井分段层数受到限制，不能实现一层多簇压裂和无限级分段压裂。可实现井筒的无限级分层和留井井筒的全通径。不仅有利于压裂层段形成致密的网状裂缝，提高压裂施工的效果。且每层压裂施工完成后，打开每层对应的生产滑套，可实现生产通道与无限级全通径分段压裂防砂双级滑套的连通，从而实现井筒的后期的防砂。本实用新型实际应用过程：

1)下入分段压裂防砂管柱：管柱的连接顺序从下到上，依次为浮鞋、井筒隔离阀、对应层段无限级全通径分段压裂防砂双级滑套、裸眼压裂封隔器、每层对应的分段压裂防砂双级滑套和顶部悬挂压裂封隔器。

2)分段压裂防砂管柱座封完成后，对最下层进行压裂施工。投入最下层对应的压裂解套，最下层的压裂闭套与最下层的压裂滑套相配合，从而打开最下层的压裂滑套，开始对最下层实施压裂施工。压裂施工完成后，在井口投入与最下层生产闭套相对应的生产解套，生产解套定位后，打开最下层的生产滑套。在打开生产滑套的同时，生产滑套关套会将压裂滑套关闭，从而将最下层压裂通道关闭。打开生产滑套后，生产通道与双层筛管是连通的，石油或天然气将通过双层筛管进入到生产滑套内，从而进入生产井筒。

3)按照以上程序，分别对井筒的每一个层段进行压裂施工。

4)对所有层段压裂施工完成后，由于采用的是压裂闭套对每层压裂，压裂施工完成后，留井通道为全通径。不用后期钻磨球座等作业，可直接转入生产。

5)后期若发现某个层段出水严重，可用连续油管或生产油管下入专门的滑套开关工具，去关闭出水严重层段的生产滑套，从而关闭该层段的生产通道，降低生产井的出水率，从而提高生产井的采收率。

Claims (3)

1.一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构，所述井筒包括套入外管内的基管，所述基管分为生产通道和压裂通道，所述外管通过下接头连接有留井管柱；其特征在于，所述井筒上设置有可以根据地层状况进行无限级分层的致密网状压裂和防砂的双级机构，所述双级机构包括对生产通道进行控制的生产套件和对压裂通道进行控制的压裂套件；所述生产套件与压裂套件连接实现压裂井筒的无限级分层和留井管柱的全通径；其中：

所述生产套件由生产滑套、生产闭套和生产解套构成，

所述压裂套件由压裂滑套、压裂闭套和压裂解套构成，

在对井筒进行压裂时，所述压裂滑套与压裂闭套打开后构成压裂通道后对地层进行致密网状压裂，并通过所述压裂解套关闭压裂通道；

在对井筒进行生产时，所述生产滑套与生产闭套打开后构成生产通道后对地层采油生产，并通过所述生产闭套对压裂通道关闭达到防砂作用。

2.根据权利要求1所述的一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构，其特征在于：所述生产闭套由计数槽、定位槽、锁定弹性套和剪切销钉槽构成；生产解套由密封圈、球座套、计数台阶和限位台阶构成；所述生产闭套上计数槽与生产解套上的计数台阶相配合，从而打开生产闭套；所述定位槽可与限位台阶相配合，实现生产闭套定位；所述锁定弹性套与压裂滑套相配合，实现生产闭套的锁定。

3.根据权利要求1所述的一种针对分段压裂井筒全通径防砂双级机构，其特征在于：所述压裂闭套由计数槽、定位槽、剪切销钉槽和弹性爪构成；所述压裂解套由密封圈、球座套、计数台阶和限位台阶构成；所述压裂闭套上计数槽与压裂解套上的计数台阶相配合，从而打开压裂关闭套；所述定位槽可与限位台阶相配合，实现压裂闭套的定位；弹性爪与下接头相配合，实现压裂闭套的锁定。

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