一种固井压裂装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种固井压裂装置，包括：外套筒和用于封堵外套筒上下通道的可溶球；外套筒的上端和下端分别安装有上接头和下接头，外套筒的上部侧壁开设有循环孔，外套筒内设置有内开启套筒，内开启套筒与外套筒紧密配合；内开启套筒包括内开启下部套筒和设置在内开启下部套筒上端的可溶球球座，可溶球球座与可溶球紧密契合；外套筒上端和下端分别设置有用于限制内开启套筒位置的第一限位部和第二限位部。本发明随油管或套管一趟下入，压裂作业一趟连续完成，节省了时间；无需射孔，不会对地层污染；压裂结束后，油管或套管内保持全通径；无需额外的桥塞卡层，无需钻磨桥塞节省了成本；压裂级数、下入数量、下入深度和油气井压裂流量均无限制。
【专利说明】
一种固井压裂装置
技术领域
[0001]本发明涉及油气井压裂作业和固井井下工具技术领域，尤其是涉及一种固井压裂
目.0
【背景技术】
[0002]自20世纪60年代后，压裂技术广泛地应用于我国油气田的增产作业中。压裂的目的主要是改善油层的物理结构，人为地改善油层的渗透能力，使得油气井获得增产效果。压裂技术的实质是利用高压栗组将具有一定粘度的液体高速注入地层。当栗的注入速度大于地层的吸收速度时，地层就会产生破裂或使原来的微小缝隙扩大张开，形成较大的裂缝。随着液体的不断注入，已形成的裂缝不断向内延伸。为防止停栗后，裂缝在上部岩层的重力下重新闭合，要在所注入的液体中加入支撑剂以支撑缝隙面，避免其重新闭合。因此，压裂作业相关配套设备得以广泛应用，而固井压裂滑套就是压裂过程中广泛应用的工具之一。
[0003]目前国内外的固井压裂滑套主要有两种形式:
[0004]第一种是通过分级投球打开固井压裂滑套并进行分段压裂作业，压裂作业结束后，可根据生产需要保留或钻掉球座。该固井压裂滑套的弊端是压裂结束后不能保证井筒的全通径，若要保持全通径需要额外下钻钻去球座，增加了工作量。
[0005]第二种固井压裂滑套开和关都通过专用的开关工具实现，该固井压裂滑套虽然保证了井筒的全通径，但是要做到层间隔离，本层压裂结束后需要及时关闭滑套才能开始下一层段的改造，最后选择性的打开滑套进行生产，增加了工作量。同时由于作业设备的提升能力限制和滑套开启的信号显示要求，滑套开启和关闭有时会存在困难。
[0006]中国专利CN204175272 U(专利名称为:一种投球打开式固井压裂滑套；申请日为:2014.09.15;)公开了一种投球打开式固井压裂滑套，包括:
[0007]上接头和连接在上接头尾端的下接头，上接头内部套设有空心滑套，空心滑套前端设置有球座;上接头沿周向上开设有喷射孔，并且喷射孔的内端对应于空心滑套的管壁；上接头的管壁上贯穿有剪切销钉，剪切销钉的内端固定连接空心滑套，上接头外套有隔离护套，解决了固井压裂滑套在施工过程中钻磨处理量小、容易受固井水泥的影响的问题，利用销轴的周向定位和隔离滑套的外部覆盖，在钻磨过程中，空心滑套部分不旋转，提高了钻磨速度;有隔离护套的保护，空心滑套下行时不受固井水泥环境影响，本发明的这种固井压裂滑套还能应用于进行多级压裂。
[0008]中国专利CN104895529 A(专利名称为:一种底封开启式全通径固井滑套；申请日为:2015.06.09;)公开了一种底封开启式全通径固井滑套，包括:
[0009]上接头、下接头、中心管、破裂筒、滑套、内筒和外筒；中心管上、下端分别与上接头和外筒连接;外筒底端与下接头连接；中心管通过剪钉与滑套连接；内筒上端与滑套相接，下端与下接头相切，且能沿其滑动；中心管的侧壁上设有压裂孔，且中心管的外侧设有能封闭压裂孔的破裂筒;外筒的内侧面与中心管之间形成有用于固定开口环的容腔，开口环嵌入容腔；内筒的外侧设有与开口环相匹配的凹槽；凹槽距开口环的距离大于滑套顶端到压裂孔下边沿的距离。该底封开启式全通径固井滑套，能通过井筒内封隔器管柱的下放打开滑套，从而连通油气层，操作便捷可靠，实现了井筒内的全通径，为后续的施工作业提供了便利条件。
[0010]中国专利CN204175272 U不能保证井筒的全通径，若要保持全通径需要额外下钻钻去球座，增加了工作量。中国专利CN 104895529 A能保证井筒的全通经，但是，要做到层间隔离，本层压裂结束后需要及时关闭滑套才能开始下一层段的改造，且滑套开启时，会存在开启困难的情况。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于提供一种固井压裂装置，没有压裂级数限制，且能保证井筒的全通径。
[0012]本发明提供的一种固井压裂装置，包括:外套筒和用于封堵外套筒上下通道的可溶球；
[0013]外套筒的上端和下端分别安装有上接头和下接头，外套筒的上部侧壁开设有循环孔，外套筒内设置有内开启套筒，所述内开启套筒与外套筒紧密配合；
[0014]所述内开启套筒包括内开启下部套筒和设置在内开启下部套筒上端的可溶球球座，所述可溶球球座与可溶球紧密契合；
[0015]所述外套筒上端和下端分别设置有用于限制内开启套筒位置的第一限位部和第二限位部。
[0016]本发明下入油井或天然气井时，可溶球球座卡在第一限位部，开启下部套筒的下端低于循环孔的位置，保证本发明最初下入油井或天然气井时，循环孔处于封堵状态。下入油井或天然气井后，使用专业的打开工具将内开启套筒下移，循环孔开启，开启下部套筒的下端卡设在第二限位部，内开启套筒不会继续下移，此种状态下，要求可溶球球座的上端低于循环孔的位置，才能保证循环孔的开启。
[0017]进一步地，所述内开启套筒采用可溶金属制成。
[0018]内开启套筒在经过15-20天，溶解在井液中，能最大程度地保证井筒的全通径，通径保持与外套管的通径一致，且不会存在残留碎片，能有效保证油气井的洁净和通畅。
[0019]进一步地，所述可溶球球座包括多个沿内开启下部套筒周向均匀设置的弹性条，多个弹性条组成筒状结构。
[0020]进一步地，所述第一限位部为沿外套筒内壁设置的锥形面，所述第一限位部的上部直径大于所述第一限位部的下部直径。
[0021 ]进一步地，所述弹性条的上端设置有与所述锥形面相配合的弹性块。
[0022]进一步地，所述弹性块的外侧设置有橡胶层。
[0023]橡胶层的设置，使得内开启套筒与外套筒之间的密封性更好，有效防止从内开启套筒与外套筒之间漏液或漏气。
[0024]进一步地，所述橡胶层为可溶橡胶层。
[0025]进一步地，所述循环孔的上方和下方的外套筒内壁上均嵌设有环状密封组件。
[0026]环状密封组件的设置，进一步增强了内开启套筒与外套筒之间的密封性，基本上杜绝了从内开启套筒与外套筒之间漏液或漏气的可能性。
[0027]进一步地，所述环状密封组件为高压密封组件。
[0028]高压密封组件的设置，使得在利用高压栗组将具有一定粘度的液体通过循环空高速注入地层时，环状密封组件的密封效果更好。
[0029]进一步地，所述第二限位部为沿外套筒内侧周向设置的限位台阶。
[0030]通过限位台阶来限制内开启套筒的位置，使内开启套筒不会沿着外套筒的内壁自由滑落，保证了压裂工作的顺利进行。
[0031]与现有的技术相比，本发明提供的一种固井压裂装置具有以下优点:
[0032]1、随油管或套管一趟下入，压裂作业一趟连续完成，节省了时间；
[0033]2、无需射孔，不会对地层污染；
[0034]3、压裂结束后，油管或套管内保持全通径，方便了以后的修井作业。
[0035]4、无需额外的封隔器卡层，节省了成本；
[0036]5、压裂级数、下入数量、下入深度和油气井流量均无限制。
【附图说明】
[0037]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0038]图1为本发明刚下入井中循环孔封堵时的结构示意图；
[0039]图2为本发明中内开启套筒下移循环孔开启时的结构示意图；
[0040]图3为本发明中可溶球封堵外套筒的上下通道时的结构示意图；
[0041 ]图4为本发明内开启套筒溶化后的结构示意图；
[0042]图5为本发明中内开启套筒自然状态时的结构示意图；
[0043]图6为本发明中内开启套筒上部聚拢时的结构示意图。
[0044]附图标记:
[0045]1-外套筒；2-上接头；
[0046]3-下接头；4-内开启套筒；
[0047]5-可溶球；
[0048]11-循环孔； 12-第一限位部；
[0049]13_第二限位部；14-环状密封组件；
[0050]41-可溶球球座；42-开启下部套筒；
[0051 ] 411-弹性条； 412-弹性块；
[0052]413-橡胶层。
【具体实施方式】
[0053]下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0054]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0055]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056]图1为本发明刚下入井中循环孔封堵时的结构示意图；图2为本发明中内开启套筒下移循环孔开启时的结构示意图；图3为本发明中可溶球封堵外套筒的上下通道时的结构示意图；图4为本发明内开启套筒溶化后的结构示意图；图5为本发明中内开启套筒自然状态时的结构示意图；图6为本发明中内开启套筒上部聚拢时的结构示意图。
[0057]如图1-6所示，本发明提供的一种固井压裂装置，包括:外套筒I和用于封堵外套筒I上下通道的可溶球5;
[0058]外套筒I的上端和下端分别安装有上接头2和下接头3，外套筒I的上部侧壁开设有循环孔11，外套筒I内设置有内开启套筒4，所述内开启套筒4与外套筒I紧密配合；
[0059]所述内开启套筒4包括内开启下部套筒42和设置在内开启下部套筒42上端的可溶球球座41，所述可溶球球座41与可溶球5紧密契合；
[0060]所述外套筒I上端和下端分别设置有用于限制内开启套筒4位置的第一限位部12和第二限位部13。
[0061 ]本实施例中，本发明下入油井或天然气井时，可溶球球座41卡在第一限位部12，开启下部套筒42的下端低于循环孔11的位置，保证本发明最初下入油井或天然气井时，循环孔11处于封堵状态。下入油井或天然气井后，使用专业的打开工具将内开启套筒4下移，循环孔11开启，开启下部套筒42的下端卡设在第二限位部13，内开启套筒4不会继续下移，此种状态下，要求可溶球球座41的上端低于循环孔11的位置，才能保证循环孔11的开启。
[0062]与现有的技术相比，本发明提供的一种固井压裂装置具有以下优点:
[0063]1、随油管或套管一趟下入，压裂作业一趟连续完成，节省了时间；
[0064]2、无需射孔，不会对地层污染；
[0065]3、压裂结束后，油管或套管内保持全通径，方便了以后的修井作业。
[0066]4、无需额外的封隔器卡层，节省了成本；
[0067]5、压裂级数、下入数量、下入深度和油气井流量均无限制。
[0068]所述内开启套筒4采用可溶金属制成。
[0069]内开启套筒4在经过15-20天，溶解在井液中，能最大程度地保证井筒的全通径，通径保持与外套管的通径一致，且不会存在残留碎片，能有效保证油气井的洁净和通畅。
[0070]所述可溶球球座41包括多个沿内开启下部套筒42周向均匀设置的弹性条411，多个弹性条411组成筒状结构。
[0071]所述第一限位部12为沿外套筒I内壁设置的锥形面，所述第一限位部12的上部直径大于所述第一限位部12的下部直径。
[0072]所述弹性条411的上端设置有与所述锥形面相配合的弹性块412。
[0073]本实施例中，弹性条411的上端在打开工具和呈锥形面的第一限位部12的作用下聚拢，沿外套筒I内壁形成一个中空的环状结构，此环状结构的外侧与外套筒I紧密配合。弹性条411上端聚拢后，可溶球球座41收缩，对应需要的可溶球5的体积减小，在保证压裂工作正常进行的情况下，节省了原料和成本。
[0074]所述弹性块412的外侧设置有橡胶层413。
[0075]橡胶层413的设置，使得内开启套筒4与外套筒I之间的密封性更好，有效防止从内开启套筒4与外套筒I之间漏液或漏气。
[0076]所述橡胶层413为可溶橡胶层413。
[0077]本实施例中，内开启套筒4、弹性块412和橡胶层413均采用可溶材料制成，压裂工作完成的15-20天后，内开启套筒4、弹性块412和橡胶层413全部溶解在井液中，保证了油井或天然气井的通畅。
[0078]所述循环孔11的上方和下方的外套筒I内壁上均嵌设有环状密封组件14。
[0079]环状密封组件14的设置，进一步增强了内开启套筒4与外套筒I之间的密封性，基本上杜绝了从内开启套筒4与外套筒I之间漏液或漏气的可能性。
[0080]所述环状密封组件14为高压密封组件。
[0081]高压密封组件的设置，使得在利用高压栗组将具有一定粘度的液体通过循环空高速注入地层时，环状密封组件14的密封效果更好。
[0082]本实施例中，高压密封组件可以采用橡胶等具有弹性、能起到密封作用的材料制做。
[0083]本实施例中，当开启下部套筒42的下端卡设在第二限位部13，循环孔11开启时，循环孔11下方的高压密封组件与可溶球球座41上端的橡胶层413接触，进一步增强了内开启套筒4与外套筒I之间的密封性。
[0084]所述第二限位部13为沿外套筒I内侧周向设置的限位台阶。
[0085]通过限位台阶来限制内开启套筒4的位置，使内开启套筒4不会沿着外套筒I的内壁自由滑落，保证了压裂工作的顺利进行。
[0086]本发明的工作原理如下:
[0087]将本发明连接在两个套管的中间，下入井内，此时，可溶球球座41卡在第一限位部12，内开启套筒4锁紧在外套筒I内，内开启套筒4将外套筒I上的循环孔11封堵，外套筒I内外不连通;应用专用电缆井下开启工具给内开启套筒4作用力，可溶球球座41的上端在开启工具和呈锥形面的第一限位部12的作用下聚拢，内开启套筒4沿外套筒I的内壁下移，直到内开启下部套筒42的下端抵达第二限位部13的位置，循环孔11开启；从井上投入可溶球5，可溶球5落在可溶球球座41上，并与可溶球球座41紧密契合，封堵外套筒I的上下通道;开始进行压裂作业，压裂液和支撑剂从外套筒I的循环孔11压向地层，达到增加油气产量的目的;压裂作业结束的15-20天后，内开启套筒4、弹性块412和橡胶层413全部溶解在井液中，地层油气流入外滑套。
[0088]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种固井压裂装置，其特征在于，包括:外套筒和用于封堵外套筒上下通道的可溶球； 外套筒的上端和下端分别安装有上接头和下接头，外套筒的上部侧壁开设有循环孔，外套筒内设置有内开启套筒，所述内开启套筒与外套筒紧密配合； 所述内开启套筒包括内开启下部套筒和设置在内开启下部套筒上端的可溶球球座，所述可溶球球座与可溶球紧密契合； 所述外套筒上端和下端分别设置有用于限制内开启套筒位置的第一限位部和第二限位部。2.根据权利要求1所述的固井压裂装置，其特征在于，所述内开启套筒采用可溶金属制成。3.根据权利要求1或2所述的固井压裂装置，其特征在于，所述可溶球球座包括多个沿内开启下部套筒周向均匀设置的弹性条，多个弹性条组成筒状结构。4.根据权利要求3所述的固井压裂装置，其特征在于，所述第一限位部为沿外套筒内壁设置的锥形面，所述第一限位部的上部直径大于所述第一限位部的下部直径。5.根据权利要求4所述的固井压裂装置，其特征在于，所述弹性条的上端设置有与所述锥形面相配合的弹性块。6.根据权利要求5所述的固井压裂装置，其特征在于，所述弹性块的外侧设置有橡胶层。7.根据权利要求6所述的固井压裂装置，其特征在于，所述橡胶层为可溶橡胶层。8.根据权利要求1所述的固井压裂装置，其特征在于，所述循环孔的上方和下方的外套筒内壁上均嵌设有环状密封组件。9.根据权利要求8所述的固井压裂装置，其特征在于，所述环状密封组件为高压密封组件。10.根据权利要求1所述的固井压裂装置，其特征在于，所述第二限位部为沿外套筒内侧周向设置的限位台阶。
【文档编号】E21B43/26GK105909209SQ201610516147
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年7月1日
【发明人】陈晓新
【申请人】陈晓新