CN216240591U - 新型底封拖动压裂工具串 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型底封拖动压裂工具串，包括：外卡瓦连接器(1)、丢手(2)、扶正器(3)、喷枪(4)、平衡阀(7)、底部封隔器(8)、接箍定位器(9)、导引头(10)，其特征在于：所述工具串进一步包括先导阀(5)和水力振荡器(6)，以上所述工具依次通过螺纹彼此连接。所述工具串利用水力振荡器靠液流产生轴向振荡，将静摩擦力转换成动摩擦力，解决管柱拖底，使管柱可以更深的下入。

Description

新型底封拖动压裂工具串

技术领域

本实用新型属于石油等能源作业领域，具体而言，涉及一种新型底封拖动压裂工具串，即：一种用于在油气井内由连续油管等管柱作为传输媒介的可以下入更长水平段的底封拖动压裂工具串。

背景技术

以连续油管为例，连续油管底封拖动压裂，即无限级喷砂射孔压裂，可对水平薄储层进行精细压裂，是致密砂岩油气藏、煤层气、页岩油气藏等非常规油气藏行之有效的改造手段。目前底封拖动压裂工具串包括外卡瓦连接器、丢手、扶正器、喷枪、平衡阀、底部封隔器、接箍定位器和导引头。作业施工过程是从井的底部开始，工具通过连续油管下到第一个射孔位置，坐封底部封隔器，通过连续油管泵送携砂液，经喷嘴射出高速射流，5-8分钟后射穿套管和水泥环并进入地层。通过连续油管顶替研磨砂液到上部井眼或出井口，从环空泵注压裂液进入目标地层。在压裂过程中，连续油管可实时监测井底压力变化，以便实时调整加砂规模、砂浓度和排量。如果计划与施工协调得当，一两个小时可完成一级压裂作业。当作业完最后一级，起出连续油管工具后，一个全通径井筒即可试油投产了。

连续油管底封拖动压裂工艺，在油气田完井方面应用已非常成熟，但随着水平井技术的日趋进步，水平段长度也随之变得越长，水平段长度的增加，随之而来的是管柱受到的摩擦力越来越大，下到一定深度后，管柱受到的静摩擦力和地面设备给的钻压大小一样时，这时管柱则无法继续下入，管柱出现自锁拖底现象，井眼轨迹差的井也会出现自锁拖底现象。如何让拖动压裂工具串克服静摩擦力，将静摩擦力转换成动摩擦力，解决管柱拖底，使管柱可以更深的下入，成为了亟待解决的作业难题。

在实际作业中，根据工艺需求，喷砂射孔期间不能有砂子流经水力振荡器，必须从喷枪喷射出去，因此需要一种可以根据作业需要而关闭和打开水力振荡器的装置，先导阀可根据液力大小，将内部通道打开或关闭，进而液体可选择性的流经水力振荡器。

针对上述问题，本发明提供了一种新的工具串，可用在连续油管或其他管柱上。以连续油管为例，将水力振荡器加装在常规连续油管底封拖动压裂工具串上，利用水力振荡器靠液流产生的轴向振荡，使连续油管底封拖动压裂工具串在长水平段或井眼轨迹差的井下入更深。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型底封拖动压裂工具串，其利用水力振荡器靠液流产生轴向振荡，将静摩擦力转换成动摩擦力，解决管柱拖底，使管柱可以更深的下入；利用先导阀靠液力实现内部通道的关闭和打开，从而实现无流体和有流体在水力振荡器内流经。

本发明的目的通过如下技术方案得以实现：

一种新型底封拖动压裂工具串，包括如下组成部分：外卡瓦连接器、丢手、扶正器、喷枪、平衡阀、底部封隔器、接箍定位器、导引头，其特征在于：所述工具串进一步包括先导阀和水力振荡器，以上所述各部分依次通过螺纹彼此连接，组成底封拖动压裂工具串。

所述外卡瓦连接器是高强度的连续油管接头，与连续油管内通径一致，其通过卡瓦实现与连续油管的连接与锁定，具有优异的抗拉伸及抗扭能力。

丢手用于工具串遇卡时，通过拉拽连续油管、油管投球憋压，或采用两种方式的结合，将剪切销钉靠上提力或下推力或两者结合力进行剪断，实现连续油管与下部工具串脱开。

扶正器用于实现整个工具串居中，提升水力喷砂射孔的成功率，保证喷射孔眼规则。

喷枪是利用伯努利原理，通过喷嘴节流，使油管内的高压射孔液变换成高速射流将套管和水泥环射穿，沟通储层与井筒的通道。

先导阀是靠液力和弹簧力之间的大小关闭和打开的，由上接头、下接头、连接短节、衬套、弹簧、堵头和推环组成。

上接头为两端母扣螺纹，下端母扣螺纹和连接短节公扣连接，上接头内有放置和匹配堵头的孔槽及放置和匹配推环的孔槽。堵头前端是锥形头，用来插入衬套座进行封住内通道，堵头内径是不贯穿的，锥形头上部外壁设有流道孔可联通堵头内外，流道孔是用来过流体的通道。

弹簧放置于衬套内，靠弹簧力顶住衬套和推环。推环前内部孔槽是用来插入堵头，内部孔径前端顶在上接头台阶上；后内部孔径外两侧分别和弹簧、连接短节台阶接触。衬套前端有内部锥形的衬套座，是用来和堵头配合；有放置弹簧的外径筒，外径筒上有推环的限位台阶；衬套另外一端和下接头接触配合。下接头为上下端公扣，一端设有和衬套配合的孔径，并且此孔径端螺纹和连接短节螺纹扣连接。

先导阀是先通过螺纹连接上接头和连接短节，再从连接短节处放入堵头，推环、弹簧和衬套，最后下接头和连接短节通过螺纹连接，将内部衬套、弹簧、推环和堵头压紧。

先导阀根据作业原理，根据作业要求设置一定弹簧力的弹簧。作业时，当泵入的液体的液压力小于弹簧力时，内部的堵头在弹簧力的作用下一直处于和衬套分离的状态，流体可以在先导阀内部流过；当液压力大于弹簧力时，将堵头下推，堵头推动推环挤压弹簧，最终堵头和衬套座接触，内部通道被关闭，流体无法通过先导阀往下流。

水力振荡器通过液流可以产生轴向振荡，将静摩擦力转换成动摩擦力，解决管柱拖底，使管柱可以更深的下入。优先选用流道自激发式水力振荡器，长度短，结构简单，适合和目前的拖动压裂工具串匹配。作业前根据作业井深所使用的油管参数等，选用匹配的水力振荡器。

平衡阀主要作用是配合底部封隔器实现顺利解封，在底部封隔器解封时，平衡底部封隔器上下压差，降低解封载荷。提前于内部母扣下面的球座处放置堵球，堵住下部通道，使得后期喷砂射孔的砂液只能从喷枪喷射出来。

底部封隔器用于层间封隔，防止压裂过程中的层间干涉，可对下部已压裂层位实施有效隔离，从而保证对目标层位的精细压裂。

接箍定位器靠本身的弹条的弹力在接箍定位块通过套管接箍时，因接箍定位块有一定的坡度，会卡入套管接箍槽并被拉出，形成遇卡接着解卡情况，操作室值重表会显示过提和恢复的示重变化，据此可以精确校准工具串深度，精确定位射孔层位。

导引头连接在整个工具串的最下端，引导工具串顺利入井。

本发明的新型底封拖动压裂工具串的优点在于：本实用新型的工具串可以让底封拖动压裂工具串下入的更深，到达所需深度的目的层；加装水力振荡器也不会影响工艺的实施，先导阀和水力振荡器组合很好地解决了拖动压裂工具串本身可以激荡进尺的问题。

附图说明

图1a是本实用新型工具串的外卡瓦连接器的正视示意图。

图1b是沿着图1a中A-A方向的本实用新型工具串的外卡瓦连接器的剖视示意图。

图2a是本实用新型工具串的丢手的正视示意图。

图2b是沿着图2a中A-A方向的本实用新型工具串的丢手的剖视示意图。

图3a是本实用新型工具串的扶正器的正视示意图。

图3b是沿着图3a中A-A方向的本实用新型工具串的扶正器的剖视示意图。

图4a是本实用新型工具串的喷枪的正视示意图。

图4b是沿着图4a中A-A方向的本实用新型工具串的喷枪的剖视示意图。

图5a是本实用新型工具串的先导阀的正视示意图。

图5b是沿着图5a中A-A方向的本实用新型工具串的先导阀的剖视示意图。

图6a是本实用新型工具串的水力振荡器的正视示意图。

图6b是沿着图6a中A-A方向的本实用新型工具串的水力振荡器的剖视示意图。

图7a是本实用新型工具串的平衡阀的正视示意图。

图7b是沿着图7a中A-A方向的本实用新型工具串的平衡阀的剖视示意图。

图8a是本实用新型工具串的底部封隔器的正视示意图。

图8b是沿着图8a中A-A方向的本实用新型工具串的底部封隔器的剖视示意图。

图9a是本实用新型工具串的接箍定位器的正视示意图。

图9b是沿着图9a中A-A方向的本实用新型工具串的接箍定位器的剖视示意图。

图10a是本实用新型工具串的导引头的正视示意图。

图10b是沿着图10a中A-A方向的本实用新型工具串的导引头的剖视示意图。

图11是现有技术的底封拖动压裂工具串示意图。

图12是本实用新型的新型底封拖动压裂工具串示意图。

附图说明

1、外卡瓦连接器；2、丢手；3、扶正器；4、喷枪；5、先导阀；6、水力振荡器；7、平衡阀；8、底部封隔器；9、接箍定位器；10、导引头；11上接头；12下接头；13连接短节；14衬套；15弹簧；16堵头；17推环。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例进一步详细说明本发明的装置。

实施例1：

一种新型底封拖动压裂工具串，包括：外卡瓦连接器1、丢手2、扶正器3、喷枪4、先导阀5、水力振荡器6、平衡阀7、底部封隔器8、接箍定位器9和导引头10。工具串的各个组成部分之间按照所述顺序通过螺纹依次连接在一起。

本实用新型的工具串工作过程如下：

连续油管带底封拖动压裂工具串入井，下至自锁拖底无法继续下放时，开泵泵入液体，此时根据水力振荡器的排量需求，泵入的液体的排量不大，形成的液压力也不大，这时先导阀内部的弹簧力比液压力大，先导阀内部的堵头无法到达衬套座处，从而无法堵住内部通道，使液体流经先导阀和水力振荡器从而激活水力振荡器，产生轴向振荡，进而带动整个工具串继续向目的深度移动。

到达目的深度后，坐封底部封隔器，进行喷砂射孔，喷砂射孔的排量远大于激活水力振荡器的排量，液压力增大，使先导阀内部的堵头推动推环挤压弹簧，最终堵头到达衬套座处，从而堵住内部通道，砂液无法流经水力振荡器，最终使喷砂射孔的砂液只能从喷枪喷射出来，完成喷砂射孔作业；在喷砂射孔和压裂结束后，将工具串按照上面的操作继续振荡到下一段，进行喷砂射孔和压裂，直至施工结束。

Claims (10)

1.一种新型底封拖动压裂工具串，包括如下工具：外卡瓦连接器(1)、丢手(2)、扶正器(3)、喷枪(4)、平衡阀(7)、底部封隔器(8)、接箍定位器(9)、导引头(10)，其特征在于：所述工具串进一步包括先导阀(5)和水力振荡器(6)，以上所述工具依次通过螺纹彼此连接。

2.根据权利要求1所述的底封拖动压裂工具串，其特征在于：所述外卡瓦连接器(1)与连续油管内通径一致，其通过卡瓦实现与连续油管连接与锁定。

3.根据权利要求1所述的底封拖动压裂工具串，其特征在于：所述先导阀(5)由上接头(11)、下接头(12)、连接短节(13)、衬套(14)、弹簧(15)、堵头(16)和推环(17)组成；其中，先通过螺纹连接上接头(11)和连接短节(13)，再从连接短节(13)处放入堵头(16)，推环(17)、弹簧(15)和衬套(14)，最后下接头(12)和连接短节(13)通过螺纹连接，将内部衬套(14)、弹簧(15)、推环(17)和堵头(16)压紧。

4.根据权利要求3所述的底封拖动压裂工具串，其特征在于：所述上接头(11)为两端母扣螺纹，上接头内有放置和匹配堵头(16)的孔槽及放置和匹配推环(17)的孔槽，下端母扣螺纹和连接短节公扣连接。

5.根据权利要求3所述的底封拖动压裂工具串，其特征在于：堵头(16)前端是锥形头，用来插入衬套座封住内通道，堵头内径是不贯穿的，锥形头上部外壁有流道孔联通堵头内外。

6.根据权利要求3所述的底封拖动压裂工具串，其特征在于：弹簧(15)放置于衬套(14)内，靠弹簧力顶住衬套(14)和推环(17)；推环(17)前内部有用于插入堵头的孔槽，内部孔径前端顶在上接头台阶上；后内部孔径外两侧分别和弹簧、连接短节台阶接触。

7.根据权利要求3所述的底封拖动压裂工具串，其特征在于：衬套(14)前端有内部锥形的衬套座，用来与堵头配合，有放置弹簧的外径筒，外径筒上有推环的限位台阶；衬套(14)另外一端和下接头(12)接触配合。

8.根据权利要求3所述的底封拖动压裂工具串，其特征在于：下接头(12)为上下端公扣，一端设有和衬套配合的孔径，且此孔径端螺纹和连接短节螺纹扣连接。

9.根据权利要求1所述的底封拖动压裂工具串，其特征在于：所述水力振荡器(6)为流道自激发式水力振荡器。

10.根据权利要求1所述的底封拖动压裂工具串，其特征在于：导引头(10)连接在整个工具串的最下端。

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