专利名称：三层分压无阻生产工艺管柱及其三层分压无阻生产装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油天然气开采过程中井下压裂、酸化作业管柱，尤其 是涉及一种三层分压无阻生产工艺管柱及其三层分压无阻生产装置。
背景技术：
在油气开发过程中，压裂、酸化是提高油气井产能、实现油气田高产稳产的 技术措施。根据需要经常对三个油气层进行分层压裂酸化改造，目前常用的三层
压裂、酸化工艺管柱组成如附图l所示，从上至下依次为伸縮补偿器3、洗井开关4、 安全接头5、封隔器I6、上喷砂滑套7、封隔器I18、上喷砂滑套座9、下喷砂滑套 10、封隔器IIIll、下喷砂滑套座12、坐封球座13，对于需要进行压裂或酸化作业 上层14、中层15、下层16三个油气层，上喷砂滑套7位于上层14井段，下喷砂滑套 10位于中层15井段，坐封球座13位于下层16的上方，通过依次向管柱内的坐封球 座13、下喷砂滑套IO、上喷砂滑套7投入钢球，分别对下层16、中层15、上层14 进行压裂酸化作业，其不足是被打落的喷砂滑套和钢球始终驻留在管柱中，整个 油管柱内上下不畅通，影响测试仪器下到井底进行作业测试注入(或产出)剖面， 也不能够下连续油管进行井下作业。
2007年12月29日公开的中国实用新型专利《无堵塞分层压裂管柱及其无堵塞 分层压裂装置》(CN200993001Y)，无堵塞分层压裂管柱从上至下依次由伸縮补偿 器、洗井开关、油管短节、安全接头、封隔器、无堵塞分层压裂装置、坐封球座 连接组成，其中的无堵塞分层压裂装置主要包括三套管串，最外层是固定管串， 中间是移动管串，内层为坐封管串；通过先后坐封管串内投入2个钢球，完成对上 层和下层的压裂酸化作业，然后投入第3个钢球、打压，解除对移动管串的约束， 坐在移动管串内的坐封管串和移动管串一起落入井底，实现无堵塞分层压裂管柱内上下畅通，能够将测试仪器下到井内测试注入(或产出)剖面，以及下连续油 管进行井底处理作业。该装置仅能够满足上下2个开采层压裂酸化作业需要，不能 够进行三层分层无阻压裂酸化作业。
实用新型内容
为了克服现有三层压裂、酸化工艺管柱作业后喷砂滑套和钢球始终驻留在管 柱中，整个油管柱内上下不畅通，影响测试仪器下到井底进行作业测试注入(或 产出)剖面，不能下连续油管进行井下作业，无堵塞分层压裂管柱及其无堵塞分 层压裂装置不能进行三层分压的不足，本实用新型提供一种三层分压无阻生产工 艺管柱及其三层分压无阻生产装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是三层分压无阻生产工艺管 柱，伸缩补偿器、洗井开关、安全接头、封隔器I 、三层分压无阻生产装置、封 隔器III、坐封球座由上至下依次连接；封隔器I高于上层；三层分压无阻生产装 置位于上层和中层井段内，坐封球座低于中层且高于下层。三层分压无阻生产装 置，包括固定管串、移动管串、固定套、滑套，移动管串固定安装在固定管串内， 固定套、滑套安装在移动管串内，安装在移动管串的上无阻滑套上端锁±央槽中的 锁±央，由与固定管串固定连接的防转套轴向定位，由固定安装在上无阻滑套内孔 中的固定套径向定位；固定管串与移动管串、移动管串与固定套、滑套径向之间 均为间隙配合，固定管串由上接头、上喷砂管、接头I、中心管、接头II、下喷 砂管由上至下依次固定连接组成，中心管外圆的中部、接头I下端面与接头II上 端面之间安装有封隔胶筒；上喷砂管上有径向上喷砂孔I ，下喷砂管上有径向下
喷砂孔i;移动管串由上无阻滑套、接头m、下无阻滑套、限位接头由上至下依
次固定连接组成，接头III、限位接头的内孔尺寸小于上无阻滑套、下无阻滑套内 径尺寸；上无阻滑套上有径向上喷砂孔II与上喷砂管的上喷砂孔I相通；下无阻 滑套上有径向下喷砂孔II与下喷砂管的下喷砂孔I相通；移动管串内孔上喷砂孔 处固定安装有上密封滑套，下喷砂孔处固定安装有下密封滑套；固定套、上密封滑套、下密封滑套分别通过剪钉I 、剪钉II、剪钉III与移动管串固定连接；固定 套的最小内径大于上密封滑套的最小内径，上密封滑套的最小内f5大于下密封滑 套的最小内径。
本实用新型的有益效果是，结构合理，便于施工操作，有效解决了三层压激 酸化施工后，管柱内留有的分压滑套和分压钢球影响压裂后排液、生产、测试及 井底处理的问题，实现三层压,化施工后管柱内上下畅通。
图1是现有三层分压生产工艺管柱示意图。
图2是本实用新型三层分压无阻生产工艺管柱示意图。 图3是本实用新型三层分压无阻生产装置结构示意图。 图4是本实用新型三层分压无阻生产装置打开下密封滑套压裂中层示意图。 图5是本实用新型三层分压无阻生产装置打开上密封滑套压裂上层示意图。 图6是本实用新型三层分压无阻生产装置锁块弹出示意图。 图7是本实用新型三层分压无阻生产装置固定管串示意图。 图中l.油管，2.套管，3.伸縮补偿器，4洗井开关，5.安全接头，6.封隔器I， 7.上喷砂滑套，8.封隔器H， 9.上喷砂滑套座，IO.下喷砂滑套，ll.封隔器III, 12. 下喷砂滑套座，13.坐封球座，14.上层，15.中层，16.下层，17.三层分压无阻生产 装置，18.上接头，19.上喷砂管，20.接头I， 21.封隔胶筒，22.中心管，23浪头H， 24.下喷砂管，25.防转套，26.锁块，27.固定套，28.剪钉I ， 29.上无阻滑套，30. 上密封滑套，31.剪钉n， 32.接头m， 33.下无阻滑套，34.下密封滑套，35.限位接 头，36.剪钉m， 37.定位螺钉，38湖球I， 39.钢球n， 40湖球IH， 41.人工井底， 42.上喷砂孔I1， 43.上喷砂孔I， 44.下喷砂孔IL 45.下喷砂孔I， 46.固定管串， 47.移动管串。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
6图2是本实用新型的三层分压无阻生产工艺管柱示意图。本实用新型三层分
压无阻生产工艺管柱，伸縮补偿器3、洗井开关4、安全接头5、封隔器I 6、三 层分压无阻生产装置17、封隔器IIIll、坐封球座13由上至下依次连接；封隔器 I 6高于上层14;三层分压无阻生产装置17位于上层14和中层15井段内，坐封 球座13低于中层15且高于下层16。本实用新型三层分压无阻生产工艺管柱的上 端与油管1下端连接后下入到套管2内。
参照图3，本实用新型三层分压无阻生产工艺管柱中的三层分压无阻生产装 置17，包括固定管串46、移动管串47、固定套27、上密封滑套30、下密封滑套 34。
固定管串46由上接头18、上喷砂管19、接头120、中心管22、接头1123、 下喷砂管24由上至下依次固定连接组成，中心管22外圆的中部、接头I 20下端 面与接头I123上端面之间安装有封隔胶筒21;上喷砂管19上有径向上喷砂孔I 43，下喷砂管24上有径向下喷砂孔I45。
移动管串47由上无阻滑套29、接头IH32、下无阻滑套33、限位接头35由上 至下依次固定连接组成，接头IH32、限位接头35的内孔尺寸小于上无阻滑套29、 下无阻滑套33的内径尺寸。上无阻滑套29上有径向上喷砂孔I142与上喷砂管19 的上喷砂孔I 43相通；下无阻滑套33上有径向下喷砂孔I144与下喷砂管24的下 喷砂孔I 45相通。
移动管串47的上无阻滑套29内孔的上喷砂孔处固定安装有上密封滑套30, 上密封滑套30将上喷砂孔封堵，剪钉1131将上密封滑套30与上无阻滑套29固 定连接。下无阻滑套33的下喷砂孔处固定安装有下密封滑套34，下密封滑套34 将下喷砂孔封堵，剪钉III36将下密封滑套34与下无阻滑套33固定连接。
移动管串47通过锁块26固定安装在固定管串46内。移动管串47的上无阻 滑套29上端部有锁i央槽，锁±央槽中安装有锁块26，与固定管串46固定连接的防 转套25将锁块26轴向固定，定位螺钉37将防转套25与上喷砂管19固定；固定套27安装在上无阻滑套29内上密封滑套30的上方、锁块26的相应位置，通过 剪钉I 28与上无阻滑套29固定连接，将锁块26径向固定。
安装在移动管串47内孔中的固定套27、上密封滑套30、下密封滑套34，其 内径尺寸依次减小，即固定套27的最小内径大于上密封滑套30的最小内径，上 密封滑套30的最小内径大于下密封滑套34的最小内径。
固定管串46与移动管串47、移动管串47与固定套27、上密封滑套30、下 密封滑套34径向之间均为间隙配合，通常间隙为0.06 0.12mm，当间隙为0.08 O.lOmm时最适合。移动管串47与固定管串46之间安装有径向密封圈；固定套 27、上密封滑套30、下密封滑套34与移动管串47之间安装有径向密封圈。
本实用新型进行分层压裂作业过程是，将组装完毕的三层分压无阻生产工艺 管柱接在油管1的下端，下入套管2中，将三层分压无阻生产装置17下到位于需 要压裂作业的上层14与下层16之间，坐封球座13位于中层15与下层16之间井 段。
首先，对下层16压裂作业，步骤如下
第一步，封隔器坐封。向油管1内投球，当球入坐封球座13后，向油管打压， 打压至一定值，通常为20MPa，使封隔器I6、封隔器I1136、封隔器胶筒21坐封； 第二步，继续升压，将坐封球座13打掉落至人工井底41; 第三步，对下层16进行压裂施工作业，至施工结束。 再对中层15压裂作业，步骤如下
第一步，向油管内投入钢球I38，钢球I 38坐封在下密封滑套34上； 第二步，向油管内打压；当压力达到剪断剪钉IK36的设计值时，剪断剪钉III
36;
第三步，钢球I 38和下密封滑套34沿下无阻滑套34下滑，坐在限位接头35 的上端面上，阻挡压裂液进入下层，打开下喷砂孔II44与下喷砂孔I45，参照图 4;第四步，对中层15进行压裂施工作业，至施工结束。 然后，对上层14压裂作业，步骤如下
第一步，向油管内投入钢球I139，钢球II39坐封在上密封滑套30上； 第二步，向油管内打压；当压力达到剪断剪钉I131的设计值时，剪断剪l丁
1131;
第三步，钢球II39和上密封滑套30沿上无阻滑套29下滑，坐在接头III32的 上端面上，阻挡压裂液进入中层15、下层16，打开上喷砂孔I142与上喷砂孔I 43，参见图5;
第四步，对上层14进行压裂施工作业，至施工结束。
最后，实现油管内上下畅通，步骤如下-
第一步，向油管内投入钢球I1140，钢球III40坐封在固定套27上； 第二步，继续向油管内打压；当压力达到剪断剪钉I 28的设计值时，剪断剪 钉I 28;
第三步，钢球III40和固定套27沿悬挂管43下滑，坐在上密封滑套30的上 端面上；解除对锁块26的约束，锁块26从上无阻滑套29的锁±央孔中弹出、脱落 (参照图6);
第四步，继续向油管内打压；移动管串47、固定套27、上密封滑套30、下 密封滑套34、钢球138、钢球1139、钢球IH40沿固定管串46内孔向下滑动，移 出固定管串46，直至落到人工井底41。
至此，实现分层压裂管柱内上下畅通(图7)，可以将测试仪器下到井底测试 注入(或产出)剖面，以及下连续油管进行井底处理作业。
本实用新型不仅适用于石油天然气开采过程中井下压裂作业，还可应用于酸 化作业。
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权利要求1.一种三层分压无阻生产工艺管柱，包括伸缩补偿器、洗井开关、安全接头、封隔器I、封隔器III、坐封球座，其特征是伸缩补偿器(3)、洗井开关(4)、安全接头(5)、封隔器I(6)、三层分压无阻生产装置(17)、封隔器III(11)、坐封球座(13)由上至下依次连接；封隔器I(6)高于上层(14)；三层分压无阻生产装置(17)位于上层(14)和中层(15)井段内，坐封球座(13)低于中层(15)且高于下层(16)。
2. —种权利要求1所述的三层分压无阻生产装置，包括固定管串、移动管串、固定套、滑套，移动管串固定安装在固定管串内，固定套、密封滑套安装在移动管串内，安装在移动管串的上无阻滑套上端锁块槽中的锁块，由与固定管串固定连接的防转套轴向定位，由固定安装在上无阻滑套附L中的固定套径向定位；固定管串与移动管串、移动管串与固定套、滑套径向之间均为间隙配合，其特征是 所述固定管串(46)由上接头(18)、上喷砂管(19)、接头I (20)、中心管(22)、接头II (23)、下喷砂管(24)由上至下依次固定连接组成，中心管(22) 外圆的中部、接头I (20)下端面与接头II (23 )上端面之间安装有封隔胶筒(21); 上喷砂管(19)上有径向上喷砂孔I (43)，下喷砂管(24)上有径向下喷砂孔I(45);所述移动管串(47)由上无阻滑套(29)、接头III (32)、下无阻滑套(33)、 P艮位接头(35)由上至下依次固定连接组成，接头III (32)、限位接头(35)的内 孔尺寸小于上无阻滑套(29)、下无阻滑套(33)内径尺寸；上无阻滑套(29)上 有径向上喷砂孔n (42)与上喷砂管(19)的上喷砂孔I (43)相通；下无阻滑 套(33)上有径向下喷砂孔II (44)与下喷砂管(24)的下喷砂孔I (45)相通；所述移动管串(47)内孑L上喷砂孔处固定安装有上密封滑套(30)，下喷砂孔 处固定安装有下密封滑套(34);所述固定套(27)、上密封滑套(30)、下密封滑套(34)分别通过剪钉I (28)、剪钉II (31)、剪钉III (36)与移动管串(47) 固定连接；固定套(27)的最小内径大于上密封滑套(30)的最小内径，上密封 滑套(30)的最小内径大于下密封滑套(34)的最小内径。
3. 根据权禾腰求2所述的三层分压无阻生产装置，其特征是所述移动管串 (47)与固定管串(46)之间安装有径向密封圈；所述固定套(27)、上密封滑套 (30)、下密封滑套(34)与移动管串(47)之间安装有径向密封圈。
4. 根据权利要求3所述的三层分压无阻生产装置，其特征是当钢球I (38) 坐封在所述下密封滑套(34)上时，打压剪断剪钉III (36)，钢球I (38)和下密 封滑套(34)沿下无阻滑套(33)下滑后，坐在限位接头(35)的上端面上。
5. 根据权利要求4所述的三层分压无阻生产装置，其特征是当钢球II (39) 坐封在所述上密封滑套(30)上时，打压剪断剪钉II (31)，钢球II (39)和上密 封滑套(30)沿上无阻滑套(29)下滑，坐在接头III (32)的上端面上。
6. 根据权利要求5所述的三层分压无阻生产装置，其特征是当钢球III (40) 坐封在所述固定套(27)上时，打压剪断剪钉I (28)，钢球m (40)和固定套(27) 沿上无阻滑套(29)下滑，坐在上密封滑套(30)的上端面上；锁块(26)从上 无阻滑套(29)的锁块孔中弹出、脱落；打压；移动管串(47)、固定套(27)、 上密封滑套(30)、下密封滑套(34)、钢球I (38)、钢球II (39)、钢球III (40) 沿固定管串(46)内孔向下滑动，移出固定管串(46)。
专利摘要一种三层分压无阻生产工艺管柱及其三层分压无阻生产装置。为了克服现有三层压裂管柱作业后油管柱内不畅通的不足，本实用新型三层分压无阻生产工艺管柱的伸缩补偿器、洗井开关、安全接头、封隔器I、三层分压无阻生产装置、封隔器III、坐封球座由上至下依次连接组成；三层分压无阻生产装置的固定管串由上接头、上喷砂管、接头I、中心管、接头II、下喷砂管由上至下依次固定连接组成，移动管串由上无阻滑套、接头III、下无阻滑套、限位接头由上至下依次固定连接组成，移动管串安装在固定管串内，固定套、上密封滑套、下密封滑套安装在移动管串内。其有益效果是结构合理，便于施工操作，实现三层压裂/酸化施工后管柱内上下畅通。
文档编号E21B43/27GK201310341SQ20082012410
公开日2009年9月16日 申请日期2008年11月24日 优先权日2008年11月24日
发明者刘志斌, 刘雅丽, 吴广海, 张胜传, 张荣文, 程智远, 马洪芬 申请人:大港油田集团有限责任公司