CN215485952U - 固井和压裂装置 - Google Patents

Abstract

一种固井和压裂装置。该固井和压裂装置包括：技术套管、固井组件和压裂组件。固井组件的第一端与技术套管固定连接，配置为对从固井组件开始并向井口一侧延伸的第一井段进行固井作业。压裂组件与固井组件的第二端固定连接，配置为对压裂组件所在的第二井段进行压裂作业。该装置可以提高开采效率，减小开采成本。

Description

固井和压裂装置

技术领域

本实用新型的实施例涉及一种固井和压裂装置。

背景技术

在油气开采过程中，需要进行固井作业和压裂作业。通过固井作业，可以在一个井段中注入水泥，以封隔易塌、易漏等复杂地层，保证钻井顺利进行。通过压裂作业，可以把压裂液挤入地层，以使地层形成裂缝。然后，可以将支撑剂充填进裂缝中，以提高地层的渗透能力，使石油和天然气的开采更加高效。

实用新型内容

本实用新型至少一个实施例提供一种固井和压裂装置，包括技术套管、固井组件和压裂组件；固井组件的第一端与所述技术套管固定连接，配置为对从所述固井组件开始并向井口一侧延伸的第一井段进行固井作业；压裂组件，与所述固井组件的第二端固定连接，配置为对所述压裂组件所在的第二井段进行压裂作业。

例如，在本实用新型一实施例提供的固井和压裂装置中，所述固井组件包括第一封隔器和分级箍；第一封隔器具有封隔状态和非封隔状态，配置为在封隔状态下隔离所述第一井段的第一环形空间和所述第二井段的第二环形空间，所述第一环形空间为所述固井和压裂装置与所述第一井段的井壁之间的空间，所述第二环形空间为所述固井和压裂装置与所述第二井段的井壁之间的空间；分级箍具有打开状态和关闭状态，配置为在打开状态下连通所述固井组件的内部空间和所述第一环形空间。

例如，在本实用新型一实施例提供的固井和压裂装置中，所述压裂组件包括M个第一滑套和(M+1)个第二封隔器，每两个所述第二封隔器之间设置一个所述第一滑套，每个所述第一滑套具有打开状态和关闭状态，每个所述第二封隔器具有封隔状态和非封隔状态；所述(M+1)个第二封隔器配置为在封隔状态下隔离所述第二环形空间的M个第一子环形空间，每相邻两个所述第二封隔器之间对应形成一个所述第一子环形空间；所述M个第一滑套配置为在打开状态下分别连通所述压裂组件的内部空间和所述M个第一子环形空间，M为大于或等于1的整数。

例如，在本实用新型一实施例提供的固井和压裂装置中，所述固井组件还包括碎屑捕捞器，碎屑捕捞器设置于所述第一封隔器和所述分级箍之间，配置为承接钻磨作业产生的碎屑，所述碎屑捕捞器呈喇叭状；所述碎屑捕捞器具有封闭状态和非封闭状态，在封闭状态下，所述碎屑捕捞器将所述固井组件的内部空间分为相互隔离的两个第一子内部空间。

例如，在本实用新型一实施例提供的固井和压裂装置中，所述第二环形空间还包括位于所述M个第一子环形空间远离所述第一环形空间一侧的第二子环形空间；所述压裂组件还包括第二滑套，第二滑套位于所述M个第二封隔器的远离所述固井组件的一侧，具有打开状态和关闭状态，配置为在打开状态下连通所述压裂组件的内部空间和所述第二子环形空间。

例如，在本实用新型一实施例提供的固井和压裂装置中，所述压裂组件还包括启动短节、浮箍和旋转引鞋；启动短节位于所述第二滑套的远离所述固井组件的一侧，配置为使所述压裂组件的内部空间的一端封闭；浮箍位于所述启动短节的远离所述固井组件的一侧；旋转引鞋位于所述浮箍的远离所述固井组件的一侧。

例如，本实用新型一实施例提供的固井和压裂装置还包括回接插头，所述回接插头配置为经由所述固井组件的内部空间穿过并与所述压裂组件的内部空间连通，并隔离所述压裂组件的内部空间与所述固井组件的内部空间。

例如，在本实用新型一实施例提供的固井和压裂装置中，所述第一封隔器由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力与每个所述第二封隔器由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力相同；所述分级箍由关闭状态转变为打开状态所需的开启压力大于所述第一封隔器由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1示出了本实用新型至少一实施例提供的一种固井和压裂装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型至少一实施例提供的固井前固井组件的示意图；

图3示出了本实用新型至少一实施例提供的固井后固井组件的示意图；

图4示出了本实用新型至少一实施例提供的压裂组件的示意图；

图5示出了本实用新型至少一实施例提供的另一种固井组件和压裂组件的示意图；

图6示出了本实用新型至少一实施例提供的碎屑捕捞器的部分截面示意图；

图7示出了本实用新型至少一实施例提供的一种固井和压裂方法的流程图；

图8示出了本实用新型至少一实施例提供的一种固井方法的流程图；

图9示出了本实用新型至少一实施例提供的一种压裂方法的流程图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在固井和压裂作业过程中，可以在钻井后向井眼中下入技术套管，然后下入固井套管并将固井套管坐挂在技术套管底部，利用固井套管进行固井作业。然后，再在原有井深的基础上进一步向下钻进形成裸眼井部分，最后下入完井管柱，利用完井管柱在裸眼井部分进行压裂完井作业。此工艺流程虽然稳定可靠，但是需要进行多次起下钻操作以及需要向井中分多次下入套管，开采效率较低，开采成本高。

本实用新型至少一个实施例提供一种固井和压裂装置以及一种固井和压裂方法。

该固井和压裂装置包括技术套管、固井组件和压裂组件，固井组件的第一端与技术套管固定连接，配置为对从固井组件开始并向井口一侧延伸的第一井段进行固井作业。压裂组件与固井组件的第二端固定连接，配置为对压裂组件所在的第二井段进行压裂作业。

该固井和压裂方法包括：将技术套管、固井组件和压裂组件依次固定连接，并将固定连接的技术套管、固井组件和压裂组件一起送至井眼中的预定位置；利用固井组件对从固井组件开始并向井眼的井口一侧延伸的第一井段进行固井作业；以及利用压裂组件对压裂组件所在的第二井段进行压裂作业。

该固井和压裂装置和该固井和压裂方法均可以提高开采效率，减小开采成本。

图1示出了本实用新型至少一实施例提供的一种固井和压裂装置的结构示意图。

如图1所示，该固井和压裂装置可以包括技术套管110、固井组件120 和压裂组件130。固井组件120的第一端与技术套管110固定连接，固井组件120配置为对从固井组件120开始并向井口一侧延伸的第一井段A1进行固井作业。压裂组件130与固井组件120的第二端固定连接，压裂组件130 配置为对压裂组件130所在的第二井段A2进行压裂作业。

例如，技术套管110也可称为中间套管，在井深较大的情况下，技术套管110可以对井眼中间井段的易塌、易漏、高压、含盐等地层起到隔离地层和保护井身的作用。

例如，固井组件120的第一端与技术套管110固定连接，并且固井组件 120的第二端与压裂组件130固定连接，固定连接方式包括但不限于紧固件连接、焊接等。例如，技术套管110、固井组件120和压裂组件130的内部空间可以是连通的。将技术套管110、固井组件120和压裂组件130依次固定连接，形成一个工具串，进而可以将固定连接的技术套管、固井组件和压裂组件一起送至井眼A中的预定位置。在将固定连接的技术套管110、固井组件120和压裂组件130送入井中后，固井组件120的第二端相对于第一端更远离井眼的井口，即固井组件120位于技术套管110的远离井口的一侧，并且压裂组件130位于固井组件120远离井口的一侧，技术套管110、固井组件120和压裂组件130的深度依次增加。可以理解的是，固井组件120的第一端和第二端是指在轴向方向彼此相对的两端。

例如，固定连接的技术套管110、固井组件120和压裂组件130在井中向下行进至预定位置后，可以利用固井组件120对其所在位置及上部的井段 (第一井段A1)进行固井作业，固井后，可以再利用压裂组件130对其所在的井段(第二井段A2)进行压裂作业。第一井段A1和第二井段A2的长度可以根据实际情况而定，本实用新型实施例对此不作限制。

根据本实用新型实施例的固井和压裂装置，将技术套管、固井组件和压裂组件依次固定连接，进而可以将三者一起送至井眼A中的预定位置。基于这一方式，不仅可以使钻井时一次钻至目的深度，无需进行多次起下钻，而且可以将技术套管、固井组件和压裂组件一同下入井中预定位置，而无需分多次下入井中。因此，可以提高开采效率，减小开采成本。

图2示出了本实用新型至少一实施例提供的固井前固井组件的示意图。

图3示出了本实用新型至少一实施例提供的固井后固井组件的示意图。

如图2和图3所示，固井组件包括第一封隔器111和分级箍112，第一封隔器111位于分级箍112的靠近压裂组件120的一侧。

例如，第一封隔器111具有封隔状态和非封隔状态，图2中的第一封隔器111处于非封隔状态，图3中的第一封隔器111处于封隔状态。处于非封隔状态下的第一封隔器111的径向尺寸(例如沿D2轴方向的尺寸)小于处于封隔状态下的第一封隔器111的径向尺寸。也就是说，当第一封隔器111 在由非封隔状态转变为封隔状态的过程中，第一封隔器111可以沿径向膨胀，例如可以膨胀至能够挤压井壁的程度。相反地，当第一封隔器111在由封隔状态转变为非封隔状态的过程中，第一封隔器111沿径向收缩回原始尺寸。

例如，在固井前，第一封隔器111可以处于非封隔状态，在需要进行固井时，可以将第一封隔器111由非封隔状态转变为封隔状态。如图3所示，第一封隔器111配置为在封隔状态下隔离第一井段A1的第一环形空间和第二井段A2的第二环形空间，第一环形空间为固井和压裂装置与第一井段A1 的井壁之间的空间，第二环形空间为固井和压裂装置与第二井段A2的井壁之间的空间。

例如，固井和压裂装置与井壁之间具有环形的缝隙，该缝隙可以称为环形空间。由于第一封隔器111可以膨胀至井壁，因而可以将环形空间分为沿轴向(例如D1轴的方向)排列且封隔的两个环形空间，该两个环形空间分别对应第一井段A1和第二井段A2。

例如，分级箍112具有打开状态和关闭状态，分级箍112配置为在打开状态下连通固井组件的内部空间和第一环形空间，相反地，在分级箍112处于关闭状态下可以隔离固井组件的内部空间和第一环形空间。在固井前，分级箍112可以处于关闭状态，在需要进行固井时，可以将分级箍112由关闭状态转变为打开状态。

例如，如图3所示，在第一封隔器111处于封隔状态且分级箍112处于打开状态，在这种情况下，可以向固井组件的内部空间中注入水泥等固井介质，以使固井介质经由分级箍112进入第一环形空间。并且在第一封隔器111 的封隔作用下，固井介质不会流入第二环形空间中，而是朝向井口一侧流动，填充第一井段A1的环形空间，以完成针对第一井段A1的固井作业，并且在第一封隔器111的封隔作用下，可以保证第二井段A2为裸眼井。

图4示出了本实用新型至少一实施例提供的压裂组件的示意图。

如图4所示，压裂组件包括M个第一滑套121和(M+1)个第二封隔器 122，例如，M为大于或等于1的整数，M可以根据实际需求而定，例如根据所需的压裂段数而定，本实用新型实施例对此不作限制。该M个第一滑套121和(M+1)个第二封隔器122沿轴向排列，第一滑套121与第二封隔器 122间隔排列，每两个第二封隔器122之间设置一个第一滑套121。每个第一滑套121具有打开状态和关闭状态，每个第二封隔器122具有封隔状态和非封隔状态。每个第二封隔器122可以包括一个或多个并排的子封隔器122。例如，M个第一滑套121可以均为投球滑套，将可溶球等球体推至投球滑套处，可以将投球滑套封堵，随着装置内压升高，投球滑套可以被打开。

例如，图4中的(M+1)个第二封隔器122均处于封隔状态。处于非封隔状态下的第二封隔器122沿径向(例如D2轴方向)的尺寸小于处于封隔状态下的第二封隔器122的径向尺寸。也就是说，当第二封隔器122在由非封隔状态转变为封隔状态的过程中，第二封隔器122可以沿径向膨胀，例如可以膨胀至能够挤压第二井段A2的井壁的程度。相反地，当第二封隔器122 在由封隔状态转变为非封隔状态的过程中，第二封隔器122沿径向收缩回原始尺寸。

例如，在压裂前，(M+1)个第二封隔器122可以均处于非封隔状态，在需要进行压裂时，可以将(M+1)个第二封隔器122均由非封隔状态转变为封隔状态。如图4所示，(M+1)个第二封隔器122配置为在封隔状态下隔离第二环形空间的M个第一子环形空间，每相邻两个第二封隔器122之间对应形成一个第一子环形空间。

例如，每个第一滑套121具有打开状态和关闭状态，M个第一滑套121 配置为在打开状态下分别连通压裂组件的内部空间和M个第一子环形空间， M个第一滑套与M个第一子环形空间一一对应。例如，某两个第二封隔器 122之间设置有一个第一滑套，并且该两个第二封隔器122之间可以形成一个第一子环形空间，则该第一滑套处于打开状态时可以连通压裂组件的内部空间与该第一子环形空间。相反地，在第一滑套121处于关闭状态下可以隔离压裂组件的内部空间和相应的第一子环形空间。在压裂前，M个第一滑套 121可以处于关闭状态，在需要进行压裂时，可以将M个第一滑套121均由关闭状态转变为打开状态。

例如，在进行压裂作业的过程中，可以将(M+1)个第二封隔器均由非封隔状态转变为封隔状态，以隔离第二环形空间中的M个第一子环形空间，然后，可以依次将M个第一滑套由关闭状态转变为打开状态，以依次连通压裂组件的内部空间和M个第一子环形空间。经由所述M个第一滑套，将压裂介质依次注入所述M个第一子环形空间，以进行M次压裂操作。

例如，可以由远离井口的一端朝向井口的方向(即图4中由右向左的方向)依次打开各个第一滑套121。可以先打开最远端的第一滑套121(即图4 中最右端的第一滑套121)，其他第一滑套121处于关闭状态，向压裂组件的内部空间注入压裂介质，压裂介质经由最远端的第一滑套121进入最远端的第一子环形空间中，并进一步进入与第一子环形空间对应的地层中，使地层产生裂缝，完成一次压裂操作。然后，可以打开与该最远端的第一滑套121相邻的前一个第一滑套121，向压裂组件的内部空间注入压裂介质，以使压裂介质进入前一个第一子环形空间，并对前一个第一子环形空间对应的地层进行压裂操作。以此类推，直至完成最近端的第一滑套121和第一子环形空间(即图4中最左端的第一滑套121和第一子环形空间)对应的压裂操作。基于这一方式，可以实现逐级分段压裂。

图5示出了本实用新型至少一实施例提供的另一种固井组件和压裂组件的示意图。

如图5所示，固井组件还可以包括碎屑捕捞器113，碎屑捕捞器113设置于第一封隔器111和分级箍112之间，碎屑捕捞器113配置为承接钻磨作业产生的碎屑，碎屑捕捞器113呈喇叭状，例如为倒喇叭球座结构。例如，在固井作业后，可以钻磨位于固井和压裂装置内部的胶塞及其余附件，钻磨的碎屑可以掉落到碎屑捕捞器113上，碎屑捕捞器113呈倒喇叭结构，钻磨时越钻越少，以保证上部钻屑充分钻成碎屑。

例如，碎屑捕捞器113具有封闭状态和非封闭状态，在封闭状态下，碎屑捕捞器113将固井组件的内部空间分为相互隔离的两个第一子内部空间。

图6示出了本实用新型至少一实施例提供的碎屑捕捞器的部分截面示意图。

如图6所示，碎屑捕捞器的内部设置有凸起结构1131，在相对的另一侧也可以设置有一个对称的凸起结构，两个凸起结构之间具有间隙，向碎屑捕捞器中投入球体等结构后，可以堵塞该间隙，使碎屑捕捞器由非封闭状态转变为封闭状态。

例如，在进行需要进行固井作业时，可以将碎屑捕捞器113由非封闭状态转变为封闭状态，以将固井组件的内部空间分为相互隔离的两个第一子内部空间。如图5所示，封闭状态下的碎屑捕捞器可以隔离位于碎屑捕捞器左右两侧的子内部空间。然后，向分级箍112所在的第一子内部空间(即图5 中位于碎屑捕捞器113左侧的子内部空间)进行加压操作，当内部压力到达分级箍112的开启压力时，可以使分级箍112由关闭状态转变为打开状态，进而可以通过分级箍112进行固井操作。

例如，第二环形空间还包括位于M个第一子环形空间远离第一环形空间一侧的第二子环形空间。如图5所示，第二子环形空间例如为位于最右侧的第二封隔器122右边的环形空间。

例如，如图5所示，压裂组件还可以包括第二滑套123，第二滑套123 位于M个第二封隔器122的远离固井组件的一侧，第二滑套123具有打开状态和关闭状态，第二滑套123配置为在打开状态下连通压裂组件的内部空间和第二子环形空间。相反地，第二滑套123在关闭状态下可以隔离压裂组件的内部空间和第二子环形空间。

例如，在进行压裂作业的过程中，在依次打开M个第一滑套121之前，可以先将第二滑套121由关闭状态转变为打开状态，以连通压裂组件的内部空间和第二子环形空间。向压裂组件的内部空间注入压裂介质，压裂介质经由第二滑套121可以注入到第二子环形空间中，以对与第二子环形空间对应的地层进行一次压裂操作。

例如，如图5所示，压裂组件还可以包括启动短节124，启动短节124 位于第二滑套123的远离固井组件的一侧，启动短节124配置为使压裂组件的内部空间的一端封闭。例如，启动短节124为投球式短节，将可溶球等球体推至启动短节124处，可溶球可以将启动短节124封堵，进而将压裂组件的内部空间的右端封闭。

例如，如图5所示，压裂组件还包括浮箍125和旋转引鞋126，浮箍125 位于启动短节124的远离固井组件的一侧，旋转引鞋126位于浮箍125的远离固井组件的一侧。例如，旋转引鞋126可以起到引导作用，旋转引鞋126 的旋转头可以360°旋转，在旋转引鞋126内部可以带有单流阀机构，与浮箍125形成双层防护。

例如，在进行固井作业前，可以利用启动短节124使压裂组件的内部空间的一端封闭，然后可以向固井组件的内部空间和与其连通的压裂组件的内部空间进行加压操作。例如，第一封隔器111和第二封隔器122均可以在压力作用下由非封隔状态转变为封隔状态，当装置内部空间的压力到达第一封隔器111和第二封隔器122的封隔压力时，可以使第一封隔器和(M+1)个第二封隔器由非封隔状态转变为封隔状态。

例如，在一种示例中，第一封隔器111由非封隔状态转变为封隔状态所需的压力(简称封隔压力或者坐封压力)可以与每个第二封隔器122由非封隔状态转变为封隔状态所需的压力相同，在这种情况下，可以使第一封隔器 111和多个第二封隔器122同时转变为封隔状态。

例如，在另一种示例中，第一封隔器111的封隔压力也可以与第二封隔器122的封隔压力不同。

例如，如图5所示，固井和压裂装置还可以包括回接插头131，回接插头131配置为经由固井组件的内部空间穿过并与压裂组件的内部空间连通，并隔离压裂组件的内部空间与固井组件的内部空间。

例如，固井和压裂装置还可以包括回接筒132，回接筒132可以位于固井组件和压裂组件之间，回接插头131可以穿过技术套管和固井组件的内部空间并插入回接筒132中，通过回接筒132，回接插头131可以与压裂组件的内部空间连通。例如，回接插头131的远离回接筒的一端可以连通回接管，当回接插头131插入回接筒132中后，回接管、回接插头131、回接筒132 和压裂组件的内部空间连通，由于回接管位于技术套管和固井组件的内部空间中，因而，可以在压裂组件的内部空间与固井组件的内部空间之间形成阻隔。然后，可以通过回接器件130向压裂组件的内部空间进行加压操作。

例如，结合图5，在一个实施例中，固井作业和压裂作业可以采用如下流程(1)～(8)：

(1)向井中下入固定连接的技术套管、固井组件和压裂组件，向下行进过程中，压裂组件的旋转引鞋126可以起引导作用。在这一步骤中，技术套管、固井组件和压裂组件的内部空间互通，装置到达目的深度后可以向装置的内部空间注入完井保护液，完井保护液可以流入装置与井壁的环形空间中，以循环顶替完井保护液。

(2)向装置的内部空间中投入可溶球至启动短节124，可溶球封堵启动短节124，以使压裂组件的内部空间的一端封闭。对装置的内部空间进行加压操作，直至内部压力使第一封隔器111和多个第二封隔器122由非封隔状态转变为封隔状态。第一封隔器111和多个第二封隔器122的封隔压力可以设置为一致，以保证一次打压可以全部坐封。

(3)向内部空间投入可溶球，使可溶球落在碎屑捕捞器113上，可溶球封堵碎屑捕捞器113，以使碎屑捕捞器113由非封闭状态转变为封闭状态，进而将固井组件的内部空间分为相互隔离的两个第一子内部空间。对内部空间加压可以使分级箍112所在的第一子内部空间的压力升高，直至压力升至分级箍112的开启压力时，分级箍112可以由关闭状态转变为打开状态，以连通固井组件的内部空间和第一环形空间。例如，分级箍由关闭状态转变为打开状态所需的开启压力大于第一封隔器111由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力，以保证第一封隔器111及第二封隔器122坐封时分级箍112 不会开启。

(4)向内部空间注入固井介质，固井介质通过分级箍112可以进入第一环形空间中，以进行针对第一井段的固井作业，第一封隔器111可以防止固井泥浆掉入第二环形空间中。

(5)对内部空间内的胶塞及其余附件进行钻磨操作，钻磨的碎屑掉落到碎屑捕捞器113上，碎屑捕捞器113呈倒喇叭结构，钻磨时越钻越少，以保证上部钻屑充分钻成碎屑。钻完后可以进行循环洗井操作。

(6)将回接插头131回接插入回接筒132，对连通的回接插头131、回接筒132、压裂组件的内部空间进行试压操作，在试压合格后可以进行下一步操作。

(7)通过回接插头131和回接筒132向压裂组件的内部空间进行加压操作，直至压力到达第二滑套123的开启压力时，第二滑套123由关闭状态转变为打开状态，以连通压裂组件的内部空间和第二子环形空间，注入压裂介质，通过第二滑套123可以将压裂介质注入相应的地层中，使第二滑套123 对应位置处的地层出现裂缝。

(8)向压裂组件的内部空间依次投入分别与M个第一滑套121对应的可溶球，以依次封堵M个第一滑套121，增加内压可以依次打开M个第一滑套121，以依次连通压裂组件的内部空间和所述M个第一子环形空间。经由M个第一滑套，将压裂介质依次注入M个第一子环形空间，以进行M次压裂操作。

例如，向压裂组件的内部空间投入一个与最右端的第一滑套121的尺寸相对应的可溶球，利用可溶球封堵最右端的第一滑套121，然后向压裂组件的内部空间加压，直至内压到达最右端的第一滑套121的开启压力，可以打开第一滑套121，其他第一滑套121处于关闭状态。向压裂组件的内部空间注入压裂介质，压裂介质经由最右端的第一滑套121进入最右端的第一子环形空间，并进一步进入与第一子环形空间对应的地层中，使地层产生裂缝。然后，向压裂组件的内部空间投入一个与前一个第一滑套121的尺寸相对应的可溶球，利用可溶球封堵前一个第一滑套121，向压裂组件的内部空间加压，直至内压到达前一个第一滑套121的开启压力。向压裂组件的内部空间注入压裂介质，压裂介质经由前一个第一滑套121进入前一个第一子环形空间，并进一步进入与前一个第一子环形空间对应的地层中，使地层产生裂缝。以此类推，直至完成最左端的第一滑套121对应的压裂操作。

本实用新型实施例还提供了一种固井和压裂方法。

图7示出了本实用新型至少一实施例提供的一种固井和压裂方法的流程图。

如图7所示，该方法可以包括步骤S210～S230。

步骤S210：将技术套管、固井组件和压裂组件依次固定连接，并将固定连接的技术套管、固井组件和压裂组件一起送至井眼中的预定位置。

步骤S220：利用固井组件对从固井组件开始并向井眼的井口一侧延伸的第一井段进行固井作业。

步骤S230：利用压裂组件对压裂组件所在的第二井段进行压裂作业。

本实用新型实施例的固井和压裂方法，不仅可以使钻井时一次钻至目的深度，无需进行多次起下钻，而且可以将技术套管、固井组件和压裂组件一同下入井中预定位置，而无需分多次下入井中。因此，可以提高开采效率，减小开采成本。

例如，固井组件可以包括第一封隔器和分级箍，第一封隔器可以位于分级箍的靠近压裂组件的一侧。

图8示出了本实用新型至少一实施例提供的一种固井方法的流程图。

如图8所示，步骤S220可以包括步骤S221～步骤S223。

步骤S221：将第一封隔器由非封隔状态转变为封隔状态，以隔离第一井段的第一环形空间和第二井段的第二环形空间。例如，第一环形空间为固井和压裂装置与第一井段的井壁之间的空间，第二环形空间为固井和压裂装置与第二井段的井壁之间的空间。

步骤S222：将分级箍由关闭状态转变为打开状态，以连通固井组件的内部空间和第一环形空间。

步骤S223：向固井组件的内部空间注入固井介质，以使固井介质经由分级箍进入第一环形空间。

例如，压裂组件可以包括M个第一滑套和(M+1)个第二封隔器，每两个第二封隔器之间设置一个第一滑套。

图9示出了本实用新型至少一实施例提供的一种压裂方法的流程图。

如图9所示，步骤S230可以包括步骤S231～步骤S233。

步骤S231：将(M+1)个第二封隔器均由非封隔状态转变为封隔状态，以隔离第二环形空间中的M个第一子环形空间。例如，每相邻两个第二封隔器之间对应形成一个第一子环形空间。

步骤S232：依次将M个第一滑套由关闭状态转变为打开状态，以依次连通压裂组件的内部空间和M个第一子环形空间。

步骤S233：经由M个第一滑套，将压裂介质依次注入M个第一子环形空间，以进行M次压裂操作。

例如，固井组件还包括碎屑捕捞器，碎屑捕捞器可以设置于第一封隔器和分级箍之间，可以为承接钻磨作业产生的碎屑，碎屑捕捞器可以呈喇叭状，例如为倒喇叭球座结构。碎屑捕捞器113具有封闭状态和非封闭状态，在封闭状态下，碎屑捕捞器113将固井组件的内部空间分为相互隔离的两个第一子内部空间。步骤S220还可以包括：将碎屑捕捞器由非封闭状态转变为封闭状态，以将固井组件的内部空间分为相互隔离的两个第一子内部空间；向分级箍所在的第一子内部空间进行加压操作，以使分级箍由关闭状态转变为打开状态。

例如，第二环形空间还包括位于M个第一子环形空间远离第一环形空间一侧的第二子环形空间。压裂组件还包括位于M个第二封隔器的远离固井组件的一侧的第二滑套。步骤S230还可以包括：将压裂组件的第二滑套由关闭状态转变为打开状态，以连通压裂组件的内部空间和第二子环形空间，经由第二滑套，将压裂介质注入第二子环形空间，以进行一次压裂操作。

例如，压裂组件还可以包括启动短节，启动短节位于第二滑套的远离固井组件的一侧。固井和压裂方法还可以包括：利用启动短节使压裂组件的内部空间的一端封闭；向固井组件的内部空间和压裂组件的内部空间进行加压操作，以使第一封隔器和(M+1)个第二封隔器均由非封隔状态转变为封隔状态。

例如，固井和压裂装置还可以包括回接插头。固井和压裂方法还可以包括：经由固井组件的内部空间穿入回接插头，以使回接插头与压裂组件的内部空间连通，并隔离压裂组件的内部空间与固井组件的内部空间；通过回接插头向压裂组件的内部空间进行加压操作。

例如，第一封隔器由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力与每个第二封隔器由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力相同。分级箍由关闭状态转变为打开状态所需的开启压力大于第一封隔器由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力。

例如，本实用新型实施例的固井和压裂方法可以参考图1至图6以及参照关于固井和压裂装置的实施例的相关描述，在此不再赘述。

(1)本实用新型实施例附图只涉及到本实用新型实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种固井和压裂装置，其特征在于，包括：

技术套管；

固井组件，所述固井组件的第一端与所述技术套管固定连接，配置为对从所述固井组件开始并向井口一侧延伸的第一井段进行固井作业；以及

压裂组件，与所述固井组件的第二端固定连接，配置为对所述压裂组件所在的第二井段进行压裂作业。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述固井组件包括：

第一封隔器，具有封隔状态和非封隔状态，配置为在封隔状态下隔离所述第一井段的第一环形空间和所述第二井段的第二环形空间，其中，所述第一环形空间为所述固井和压裂装置与所述第一井段的井壁之间的空间，所述第二环形空间为所述固井和压裂装置与所述第二井段的井壁之间的空间；以及

分级箍，具有打开状态和关闭状态，配置为在打开状态下连通所述固井组件的内部空间和所述第一环形空间。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述压裂组件包括：

M个第一滑套和(M+1)个第二封隔器，每两个所述第二封隔器之间设置一个所述第一滑套，每个所述第一滑套具有打开状态和关闭状态，每个所述第二封隔器具有封隔状态和非封隔状态；

所述(M+1)个第二封隔器配置为在封隔状态下隔离所述第二环形空间的M个第一子环形空间，每相邻两个所述第二封隔器之间对应形成一个所述第一子环形空间；

所述M个第一滑套配置为在打开状态下分别连通所述压裂组件的内部空间和所述M个第一子环形空间，

其中，M为大于或等于1的整数。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述固井组件还包括：

碎屑捕捞器，设置于所述第一封隔器和所述分级箍之间，并配置为承接钻磨作业产生的碎屑，其中，所述碎屑捕捞器呈喇叭状；

所述碎屑捕捞器具有封闭状态和非封闭状态，在封闭状态下，所述碎屑捕捞器将所述固井组件的内部空间分为相互隔离的两个第一子内部空间。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述第二环形空间还包括位于所述M个第一子环形空间远离所述第一环形空间一侧的第二子环形空间；

所述压裂组件还包括：

第二滑套，位于所述M个第二封隔器的远离所述固井组件的一侧，具有打开状态和关闭状态，配置为在打开状态下连通所述压裂组件的内部空间和所述第二子环形空间。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述压裂组件还包括：

启动短节，位于所述第二滑套的远离所述固井组件的一侧，配置为使所述压裂组件的内部空间的一端封闭；

浮箍，位于所述启动短节的远离所述固井组件的一侧；以及

旋转引鞋，位于所述浮箍的远离所述固井组件的一侧。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

回接插头，配置为经由所述固井组件的内部空间穿过并与所述压裂组件的内部空间连通，并隔离所述压裂组件的内部空间与所述固井组件的内部空间。

8.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

所述第一封隔器由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力与每个所述第二封隔器由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力相同；

所述分级箍由关闭状态转变为打开状态所需的开启压力大于所述第一封隔器由非封隔状态转变为封隔状态所需的封隔压力。

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