压裂工具、压裂管串以及压裂方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及油田完井领域，特别涉及一种压裂工具。本发明还涉及包括这种压裂工具的压裂管串，以及使用这种压裂管串进行压裂的方法。
【背景技术】
[0002]滑套式分段压裂技术是一项重要的油藏储层改造技术，广泛应用于页岩气、煤层气等非常规油气资源的裸眼完井和储层改造施工中。滑套式分段压裂技术通常使用的是投球式多级压裂滑套，这种滑套的施工工艺采用预制管柱下入、投球逐级压裂的施工方式具有施工方便，节约施工时间等优势而广泛使用。但是使用这种投球式多级滑套进行压裂后，需要钻除球座，这需花费大量钻除时间并且钻除成本也比较高，施工风险也很大。因此，需要一种不需要钻除球座的滑套。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提出了一种压裂工具。在使用这种压裂工具进行压裂时，不需要采用钻除的方式除去球座。本发明还涉及包括多个这种压裂工具的压裂管串，和使用这种压裂管串进行压裂的方法。
[0004]根据本发明的第一方面，提出了一种压裂工具，包括筒状本体，在本体的周向侧壁上设置有贯穿的循环孔，在本体内壁的下游部分构造有凹槽，设置在本体内的滑套，滑套通过第一剪钉与本体相连，滑套的上游部分能遮挡循环孔，在滑套内壁的中部设置有爪槽，在滑套周向外壁的下游部分上设置有卡位件，相对于本体固定的弹性卡勾能径向向外弯曲进入到凹槽内，并且卡勾能与卡位件相接合，能滑动地设置在滑套内部的连接套，连接套的上游部分形成能向外弯曲而与爪槽配合的弹性连接爪，在连接套的下游部分构造有联动槽，在连接爪和联动槽之间形成连接部，设置在连接套内并与连接套的下游部分相连的球座，设置在连接套内并处于球座上游的打捞套，打捞套通过第二剪钉与连接部相连，在打捞槽的处于第二剪钉上游的部分构造有能与连接爪配合的连接槽，在打捞槽的处于第二剪钉下游的部分构造有与联动槽配合的弹性块，在打捞槽内壁的上游构造有打捞结构，
[0005]在初始状态中，滑套的上游部分遮挡循环孔，连接爪与爪槽相连，连接槽处于连接爪的下游；在压裂时，投入憋压球并充液憋压到剪断第一剪钉，球座带动连接套和滑套向下游运动而打开循环孔；在取出球座时，下入打捞工具并使打捞工具与打捞套的打捞结构相连，上提打捞工具以剪断第二剪钉、使连接爪与爪槽脱开以使得打捞套、连接套、憋压球和球座与滑套脱离，从而将打捞套、连接套、憋压球和球座从滑套内打捞出来。
[0006]根据本发明的压裂工具，其采用投球憋压的方法来压裂，这种压裂方法已经很成熟，方便了现场的压裂施工。特别是，本发明的压裂工具还包括连接套和打捞套，球座与连接套固定相连。在打捞时，打捞套会与连接套相连并且连接套、打捞套、球座以及憋压球会与滑套完全分离，从而上提打捞工具就可将连接套、打捞套、球座以及憋压球从滑套内取出而不需要钻除球座，提高了施工速度，同时降低了施工风险。
[0007]在一个实施例中，压裂工具还包括与本体的下游接触的下接头，弹性卡勾设置在下接头的上游端部。下接头能承载本体，并且弹性卡勾设置在下接头的上游端部也便于压裂工具的装配。
[0008]在一个实施例中，在球座和连接套之间存在有间隙，在初始状态中，打捞套的处于弹性块下游的部分插入到间隙中并且与球座密封接触。这样设置打捞套能够使在将压裂工具下入到井内时，打捞套会保持稳定。此外，打捞套与球座产生密封接触，避免压裂过程中压裂液冲蚀球座和打捞套的连接处，造成两部件的损伤，降低了施工风险。
[0009]在一个实施例中，球座为中空结构，在球座的侧壁上设置有不被憋压球阻挡的贯穿的过流孔，弹性块在联动槽内朝向上游运动的行程大于打捞套与球座重叠部分的长度。通过这种结构，在压裂结束后，使打捞套向上游运动到打捞套与球座完全分离，则过流孔会将憋压球上方和下方的空间连通，从而不需要返排憋压球就可以从井口向井内充入冲洗液。与常规投球滑套压裂技术相比，这大大简化了操作步骤，提高了施工速度，也降低了施工风险。在一个优选的实施例中，在初始状态中，打捞套的下游端部处于过流孔的上游。这样，打捞套与球座重叠部分的长度较短，从而可相应地减小弹性块在联动槽内的行程，这简化了弹性块、联动槽和连接套的制备，降低了生产成本。
[0010]在一个实施例中，在滑套内壁的上游部分设置有关闭槽，在滑套内壁的下游部分设置有打开槽。通过设置关闭槽和打开槽，在压裂完成后，可以根据需要随时关闭和打开循环孔，方便施工现场对油井采油的控制。
[0011]在一个实施例中，滑套包括固定连接在一起的上滑套和下滑套，上滑套能遮挡循环孔，关闭槽处于上滑套的内壁上，打开槽处于下滑套的内壁上，卡位件处于下滑套的外壁上，爪槽由上滑套和下滑套组合而成。将滑套分成上滑套和下滑套后，方便了设备的加工和装配。
[0012]根据本发明的第二方面，提出了一种压裂管串，包括多个根据上文所述的压裂工具，多个压裂工具首尾相连，并且上游压裂工具的打捞套能推动上游压裂工具的球座向下游运动而与下游与之相邻的压裂工具的打捞结构相连接。根据本发明的压裂管串，上游压裂工具的球座实际上形成了下游压裂工具的打捞工具，从而实现一趟管串完成单井全部滑套的打捞工作，且不需要特别生产打捞工具，降低了生产成本。
[0013]根据本发明的第三方面，提出了一种使用上文所述的压裂管串进行压裂的方法，包括，步骤一:将压裂管串下入到井内；步骤二:向压裂管串内投入憋压球，充液憋压到剪断所述第一剪钉，球座带动连接套、滑套和打捞套向下游运动而打开循环孔以进行压裂，卡勾与卡位件相接合；压裂完成之后，下入打捞工具并使打捞工具与最上游的压裂工具的打捞结构相连；步骤三:上提打捞工具以剪断所述第二剪钉，继续上提打捞工具使连接爪与爪槽脱开而与连接槽接合，滑套与连接套、打捞套和球座完全脱离；步骤四:下放打捞工具，使打捞套推动连接套和球座朝向下游运动，直到球座与下游相邻的压裂工具的打捞结构相连；步骤五:重复步骤三和步骤四，使所有滑套均与相应的连接套、打捞套和球座脱离，上提打捞工具以将所有的连接套、打捞套、球座和憋压球从压裂管串中打捞出来。
[0014]根据本发明的方法，在打捞过程中，可将所有的连接套、打捞套、球座连成串，然后再连同所有的憋压球一起打捞出来，简化了施工步骤。此外，本发明的方法将投球压裂与打捞接合起来，投球压裂确保了压裂过程地顺利进行而打捞方法避免了钻除球座，从而从整体上缩短施工时间并且保证了施工质量。此外，在打捞之前，无需进行憋压球的返排作业，可避免井筒内大量出砂，方便了后续施工。
[0015]在一个实施例中，在球座和连接套之间存在有间隙；球座为中空结构，在球座的侧壁上设置有不被憋压球阻挡的贯穿的过流孔；在步骤三中，上提打捞工具，将打捞套从间隙中抽出，使得过流孔将憋压球上方和下方连通。
[0016]在一个实施例中，在滑套内壁的上游部分设置有关闭槽，在滑套内壁的下游部分设置有打开槽；在步骤五之后，需要关闭循环孔时，下入关闭工具并使关闭工具与关闭槽接合，上提关闭工具使滑套遮住循环孔；需要再次打开循环孔时，下入打开工具并使打开工具与打开槽接合，下放打开工具使滑套移开循环孔。
[0017]在本申请中，用语“上游”是指朝向地面的方向；“下游”是与上游方向相反的方向。用语“初始状态”是指压裂工具装配完成后，在实施压裂之前的状态。