專利名稱：安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱及液控開關(guān)管柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油工業(yè)的完井裝置，特別是安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱及液控開關(guān)管柱，適用于水平井及直井的完井工藝，下入一趟液控開關(guān)管柱啟閉安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱，實(shí)現(xiàn)多層段的壓裂完井施工，滿足低滲透油藏和非常規(guī)油氣資源的開發(fā)需要。
背景技術(shù)：
目前，利用水平井分段壓裂改造技術(shù)來(lái)提高低滲透油藏以及頁(yè)巖油氣等非常規(guī)資源開發(fā)應(yīng)用規(guī)模逐步加大。但目前常用的水平井裸眼封隔器分段完井工藝，如申請(qǐng)?zhí)枮?200920248979. 9的水平井完井壓裂一體化管柱，通過投球逐級(jí)打開滑套分段壓裂技術(shù)，為了讓投入的球能夠通過、到達(dá)最下方的壓裂完井層段，最下方的球座內(nèi)徑必須小于上一級(jí)的球座內(nèi)徑，受球座尺寸分級(jí)排列的影響，其分段數(shù)量和壓裂規(guī)模都受到很大限制，影響了改造效果；并且該滑套是投球滑套，球投入后使滑套打開，后期生產(chǎn)時(shí)無(wú)法再關(guān)閉。如后期要進(jìn)行選擇性生產(chǎn)或多次的重復(fù)壓裂改造時(shí)，需關(guān)閉滑套，該一體化管柱整體將無(wú)法使用。 只能重新在該管柱內(nèi)下入油管壓裂管柱，進(jìn)行小規(guī)模的管內(nèi)分段壓裂，因此在完井以后的后續(xù)施工中不能滿足使用需求。同時(shí)該實(shí)用新型完井壓裂一體化管柱的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，容易出現(xiàn)操作故障。在低滲透油藏和非常規(guī)油氣資源的開發(fā)中，針對(duì)多段壓裂的直井，特別是管柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)要求高的水平井還沒有一種套管壓裂完井方法可以解決上述難題，制約著低滲透油藏和非常規(guī)油氣資源的開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱及液控開關(guān)管柱，解決目前套管分段壓裂完井施工中，通過投球逐級(jí)打開滑套的分段壓裂技術(shù)受球座內(nèi)徑分級(jí)排列影響，分段數(shù)量和壓裂規(guī)模受到限制的問題，提高地層的改造效果，提高壓裂規(guī)模和效率。本發(fā)明技術(shù)方案可達(dá)上述目的
安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱，是使用套管1自上而下依次連接鉆桿送入工具 3、頂部懸掛封隔器5、液控開關(guān)滯留筒2、可開關(guān)控制閥4以及與其連接的裸眼壓裂封隔器 6、井筒隔絕閥8和底部循環(huán)閥7。在管柱中至少連接一組可開關(guān)控制閥4以及與其連接的裸眼壓裂封隔器6。當(dāng)對(duì)多段地層進(jìn)行壓裂完井時(shí)，需要在管柱中配置多組可開關(guān)控制閥4 以及與其連接的裸眼壓裂封隔器6，在其底部一組的可開關(guān)控制閥4的下方無(wú)需再加裝裸眼壓裂封隔器6。用于啟閉安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱的液控開關(guān)管柱包括液控開關(guān)工具10和連續(xù)油管9，把一套液控開關(guān)工具10連接在連續(xù)油管9底部。液控開關(guān)工具10包括上接頭10-1、調(diào)節(jié)環(huán)10-2、驅(qū)動(dòng)筒10-5、啟閉機(jī)構(gòu)、中心管10-8、活塞10_9和下接頭10-11， 上接頭10-1、中心管10-8和下接頭10-11依次連接，在其外部依次連接調(diào)節(jié)環(huán)10-2、啟閉機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)筒10-5和活塞10-9，在活塞10-9與驅(qū)動(dòng)筒10-5之間安裝擋環(huán)10_6和彈簧 10-7沖心管10-8的管體上設(shè)有進(jìn)液孔與活塞10-9的內(nèi)腔對(duì)應(yīng)。本發(fā)明具有以下顯著的效果和進(jìn)步
1、在本發(fā)明的壓裂完井管柱中，可開關(guān)控制閥采用相同尺寸的內(nèi)通徑，不使用投球法， 不存在內(nèi)通徑必須逐級(jí)縮小的問題，可以保證各壓裂完井層段均使用最大內(nèi)徑的可開關(guān)控制閥實(shí)施套管壓裂完井?？蓪?duì)地層采用套管加砂壓裂完井，滿足大排量、大規(guī)模壓裂改造的需要，增加裂縫長(zhǎng)度、裂縫數(shù)量及導(dǎo)流能力，有效提高產(chǎn)能和采收率。2、在水平井的水平段或直井的多個(gè)壓裂完井層段，可根據(jù)需要在裸眼分段壓裂完井管柱中放置多個(gè)可開關(guān)控制閥，其可開關(guān)控制閥的設(shè)計(jì)規(guī)格統(tǒng)一、內(nèi)通徑大，可使用同一套液控開關(guān)工具完成多個(gè)壓裂完井用可開關(guān)控制閥的啟閉，壓裂分級(jí)數(shù)量不受限制，滿足大排量、大規(guī)模壓裂改造的需要。

3、多個(gè)壓裂層段的壓裂施工可連續(xù)完成，無(wú)需將液控開關(guān)管柱提出地面，操作方便，提高了壓裂效率，節(jié)約壓裂費(fèi)用且完井工藝簡(jiǎn)單、安全可靠，大大降低了施工成本。4、無(wú)需射孔，節(jié)省了射孔作業(yè)費(fèi)用和作業(yè)時(shí)間。5、后期生產(chǎn)中可以使用液控開關(guān)工具，下入到壓裂完井管柱中選擇性地打開或關(guān)閉任意一個(gè)壓裂完井用的可開關(guān)控制閥，滿足選擇性生產(chǎn)以及重復(fù)壓裂改造的要求，解決了現(xiàn)有技術(shù)壓裂完井管柱不能被重復(fù)開啟、關(guān)閉，不能選擇性生產(chǎn)和重復(fù)壓裂的難題，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖1是本發(fā)明中可開關(guān)控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中液控開關(guān)工具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中液控開關(guān)工具打開壓裂完井管柱中可開關(guān)控制閥時(shí)的工作狀態(tài)示意圖。圖4是本發(fā)明中液控開關(guān)工具關(guān)閉壓裂完井管柱中可開關(guān)控制閥時(shí)的工作狀態(tài)示意圖。圖5是本發(fā)明中安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明中液控開關(guān)管柱的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述
安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱，是使用套管1自上而下依次連接鉆桿送入工具 3、頂部懸掛封隔器5、液控開關(guān)滯留筒2、可開關(guān)控制閥4以及與其連接的裸眼壓裂封隔器 6、井筒隔絕閥8和底部循環(huán)閥7。在管柱中至少連接一組可開關(guān)控制閥4以及與其連接的裸眼壓裂封隔器6。當(dāng)對(duì)多段地層進(jìn)行壓裂完井時(shí)，需要在管柱中配置多組可開關(guān)控制閥4 以及與其連接的裸眼壓裂封隔器6，在其底部一組的可開關(guān)控制閥4的下方無(wú)需再加裝裸眼壓裂封隔器6。可開關(guān)控制閥4包括外套筒4-3和內(nèi)滑套4-7，外套筒4_3上設(shè)有液流通道4_6， 內(nèi)滑套4-7裝于外套筒4-3內(nèi)，外套筒4-3兩端連接上接頭4-1和下接頭4-9。內(nèi)滑套4_7的頂部筒體的內(nèi)圓設(shè)有開啟用鉤掛臺(tái)肩4-4，其上部筒體設(shè)有定位筋，其下部筒體內(nèi)圓設(shè)有關(guān)閉用鉤掛臺(tái)肩4-8 ；定位筋的外側(cè)設(shè)有定位凸臺(tái)4-10。在外套筒4-3的液流通道4-6上方筒體內(nèi)圓上設(shè)有開啟用定位凹槽4-2和關(guān)閉用定位凹槽4-11，開啟用定位凹槽4-2和關(guān)閉用定位凹槽4-11均與內(nèi)滑套4-7的定位凸臺(tái)4-10配合定位。當(dāng)使用液控開關(guān)工具10的啟閉機(jī)構(gòu)打開或關(guān)閉可開關(guān)控制閥4時(shí)，內(nèi)滑套4-7的定位凸臺(tái)4-10落入開啟用定位凹槽 4-2或關(guān)閉用定位凹槽4-11中，使打開或關(guān)閉后的內(nèi)滑套4-7定位。外套筒4-3內(nèi)圓中上接頭4-1至液流通道4-6上部端口的距離大于或等于內(nèi)滑套4-7的筒體長(zhǎng)度，避 免內(nèi)滑套 4-7的筒體遮擋液流通道4-6。在外套筒4-3的液流通道4-6的兩側(cè)、上接頭4_1和下接頭 4-9的連接處均設(shè)有密封件，圖中以密封件4-5表示。液控開關(guān)工具滯留筒2是一個(gè)兩端設(shè)有連接絲扣的筒狀體，其內(nèi)徑大于液控開關(guān)管柱上的液控開關(guān)工具10的外徑，其環(huán)空過流面積等于配套套管的過流面積。當(dāng)上提液控開關(guān)管柱進(jìn)行壓裂完井作業(yè)時(shí)，液控開關(guān)工具10可以滯留在液控開關(guān)工具滯留筒2中減少節(jié)流壓差，避免工具磨損。用于啟閉安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱的液控開關(guān)管柱包括液控開關(guān)工具10和連續(xù)油管9，把一套液控開關(guān)工具10連接在連續(xù)油管9底部。液控開關(guān)工具10包括上接頭10-1、調(diào)節(jié)環(huán)10-2、驅(qū)動(dòng)筒10-5、啟閉機(jī)構(gòu)、中心管10-8、活塞10_9和下接頭10-11， 上接頭10-1、中心管10-8和下接頭10-11依次連接，在其外部依次連接調(diào)節(jié)環(huán)10-2、啟閉機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)筒10-5和活塞10-9，在活塞10-9與驅(qū)動(dòng)筒10-5之間安裝擋環(huán)10_6和彈簧 10-7 ；中心管10-8的管體上設(shè)有進(jìn)液孔與活塞10-9的內(nèi)腔對(duì)應(yīng)。啟閉機(jī)構(gòu)包括啟閉操作塊10-3和驅(qū)動(dòng)塊10-4，啟閉操作塊10-3與驅(qū)動(dòng)塊10-4鉸鏈配接；啟閉操作塊10_3的一端為解鎖坡，其外側(cè)設(shè)有鉤掛卡槽，該鉤掛卡槽與可開關(guān)控制閥中內(nèi)滑套4-7的開啟用鉤掛臺(tái)肩4-4配合或者與關(guān)閉用鉤掛臺(tái)肩4-8配合，驅(qū)動(dòng)塊10-4的外側(cè)為弧形；啟閉操作塊 10-3的非解鎖坡端與驅(qū)動(dòng)塊10-4的一端鉸鏈配接，啟閉操作塊10-3的解鎖坡端與驅(qū)動(dòng)塊 10-4的另一端分別與上接頭10-1的上部和驅(qū)動(dòng)筒10-5的上端鉸鏈配接；該啟閉機(jī)構(gòu)至少設(shè)有三套，軸向設(shè)置在上接頭10-1與驅(qū)動(dòng)筒10-5之間。在下接頭10-11和活塞10-9的密封連接處設(shè)有密封圈，在圖2中以密封圈10-10表示。打開或關(guān)閉可開關(guān)控制閥4時(shí)的液控開關(guān)工具10的工作狀態(tài)示意圖由圖3和圖4表示。圖3和圖4中B表示裝有可開關(guān)控制閥4的壓裂完井管柱；A表示液控開關(guān)管柱。使用連續(xù)油管在其底部連接一套液控開關(guān)工具，是在一套液控開關(guān)管柱中連接兩個(gè)液控開關(guān)工具10，一個(gè)用于打開可開關(guān)控制閥4，另一個(gè)用于關(guān)閉可開關(guān)控制閥4。兩個(gè)液控開關(guān)工具10在管柱上的連接方向相反或者相對(duì)，使兩個(gè)液控開關(guān)工具10的啟閉操作塊10-3的安裝方向相反或者相對(duì)。以水平井中施工為例的具體施工方法
首先根據(jù)地層需要配置可開關(guān)控制閥4的數(shù)量并將連接好的裸眼分段壓裂完井管柱下入井內(nèi)，具體工藝如下
1、本工藝管柱在確定分段壓裂級(jí)數(shù)和壓裂完井用可開關(guān)滑套4安裝位置后進(jìn)行完井管柱的配接，將配接好的完井管柱下入井內(nèi)正循環(huán)頂替，投球關(guān)閉井筒隔絕閥8，打壓完成多個(gè)裸眼壓裂封隔器6坐封，繼續(xù)打壓完成頂部懸掛封隔器5坐封丟手，全井試壓合格后起出鉆桿送入工具3。
2、安裝可密封連續(xù)油管9的井口裝置，參見圖6中配接液控開關(guān)管柱管柱。當(dāng)需要分段壓裂完井時(shí)，各井段的套管壓裂施工過程如下
A 為液控開關(guān)管柱打液壓，液壓從連續(xù)油管9進(jìn)入液控開關(guān)工具10的中心管10-8內(nèi)， 從管體上的進(jìn)液孔進(jìn)入活塞10-9內(nèi)，推動(dòng)活塞10-9壓縮彈簧10-7，同時(shí)活塞10-9推動(dòng)驅(qū)動(dòng)筒10-5，從而驅(qū) 動(dòng)驅(qū)動(dòng)塊10-4，使啟閉操作塊10-3伸出，卡住可開關(guān)控制閥4的內(nèi)滑套 4-7上的開啟用鉤掛臺(tái)肩4-4。通過液控開關(guān)工具10打開裸眼分段壓裂完井管柱中目的層段的可開關(guān)控制閥4;
B 為液控開關(guān)管柱卸壓，使液控開關(guān)工具10的啟閉操作塊10-3與可開關(guān)控制閥4的開啟用鉤掛臺(tái)肩4-4脫離；
C 上提液控開關(guān)管柱，使兩個(gè)液控開關(guān)工具10都進(jìn)入液控開關(guān)工具滯留筒2中，從井口壓裂完井管柱中進(jìn)行壓裂，完成該段的套管壓裂施工；
D 下放液控開關(guān)管柱，為液控開關(guān)管柱打液壓，液壓從連續(xù)油管9進(jìn)入中心管10-8內(nèi)， 從管體上的進(jìn)液孔進(jìn)入活塞10-9內(nèi)，推動(dòng)活塞10-9壓縮彈簧10-7，同時(shí)活塞10-9推動(dòng)驅(qū)動(dòng)筒10-5，從而驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)塊10-4使啟閉操作塊10-3伸出時(shí)卡住可開關(guān)控制閥4的內(nèi)滑套 4-7上的關(guān)閉用鉤掛臺(tái)肩4-8。封堵液流通道4-6，通過液控開關(guān)工具10關(guān)閉裸眼分段壓裂完井管柱中目的層段的可開關(guān)控制閥4 ；
E 為液控開關(guān)管柱卸壓，使液控開關(guān)工具10的啟閉操作塊10-3與可開關(guān)控制閥4的關(guān)閉用鉤掛臺(tái)肩4-8脫離；
F 上提或下放液控開關(guān)管柱至新的目的層段重復(fù)上述工序繼續(xù)施工；或者把液控開關(guān)管柱提至地面，正常進(jìn)行后續(xù)施工。
權(quán)利要求
1.安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱，其特征是，使用套管(1)自上而下依次連接鉆桿送入工具(3)、頂部懸掛封隔器(5)、液控開關(guān)滯留筒(2)、可開關(guān)控制閥(4)以及與其連接的裸眼壓裂封隔器(6)、井筒隔絕閥(8)和底部循環(huán)閥(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱，其特征是，所述可開關(guān)控制閥(4)包括外套筒(4-3 )和內(nèi)滑套(4-7 )，外套筒(4-3 )上設(shè)有液流通道(4_6 )，內(nèi)滑套(4-7 )裝于外套筒(4-3 )內(nèi)，外套筒(4-3 )兩端連接上接頭(4-1)和下接頭(4-9 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱，其特征是，所述內(nèi)滑套(4-7)頂部筒體的內(nèi)圓設(shè)有開啟用鉤掛臺(tái)肩(4-4)，其上部筒體設(shè)有定位筋，其下部筒體內(nèi)圓設(shè)有關(guān)閉用鉤掛臺(tái)肩(4-8)，定位筋的外側(cè)設(shè)有定位凸臺(tái)(4-10)；在外套筒(4-3)的液流通道(4-6)上方的筒體內(nèi)圓設(shè)有開啟用定位凹槽(4-2)和關(guān)閉用定位凹槽(4-11)，開啟用定位凹槽(4-2)和關(guān)閉用定位凹槽(4-11)均與內(nèi)滑套(4-7)的定位凸臺(tái)(4-10)配合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱，其特征是，所述外套筒(4-3)內(nèi)圓中上接頭(4-1)至液流通道(4-6)上部端口的距離大于或等于內(nèi)滑套(4-7) 的筒體長(zhǎng)度；在外套筒(4-3)的液流通道(4-6)的兩側(cè)、上接頭(4-1)和下接頭(4-9)的連接處均設(shè)有密封件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱，其特征是，所述液控開關(guān)工具滯留筒(2)是一個(gè)兩端設(shè)有連接絲扣的筒狀體，其內(nèi)徑大于液控開關(guān)管柱上的液控開關(guān)工具(10)的外徑，其環(huán)空過流面積等于配套套管的過流面積。
6.用于啟閉權(quán)利要求1所述的安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱的液控開關(guān)管柱， 其特征是包括液控開關(guān)工具(10)和連續(xù)油管(9)，把一套液控開關(guān)工具連接在連續(xù)油管 (9)底部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液控開關(guān)管柱，其特征是，所述液控開關(guān)工具(10)包括上接頭(10-1)、調(diào)節(jié)環(huán)(10-2)、驅(qū)動(dòng)筒(10-5)、啟閉機(jī)構(gòu)、中心管(10-8)、活塞(10-9)和下接頭 (10-11)，上接頭(10-1)、中心管(10-8)和下接頭(10-11)依次連接，在其外部依次連接調(diào)節(jié)環(huán)(10-2)、啟閉機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)筒(10-5)和活塞(10-9)，在活塞(10-9)與驅(qū)動(dòng)筒(10-5)之間安裝擋環(huán)(10-6)和彈簧(10-7);中心管(10-8)的管體上設(shè)有進(jìn)液孔與活塞(10-9)的內(nèi)腔對(duì)應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的液控開關(guān)管柱，其特征是，所述啟閉機(jī)構(gòu)包括啟閉操作塊 (10-3)和驅(qū)動(dòng)塊(10-4)，啟閉操作塊(10-3)與驅(qū)動(dòng)塊(10-4)鉸鏈配接；啟閉操作塊(10-3) 的一端為解鎖坡，其外側(cè)設(shè)有鉤掛卡槽，該鉤掛卡槽與可開關(guān)控制閥(4)中內(nèi)滑套(4-7)的開啟用鉤掛臺(tái)肩(4-4)配合或者與關(guān)閉用鉤掛臺(tái)肩(4-8)配合，驅(qū)動(dòng)塊(10-4)的外側(cè)為弧形；啟閉操作塊(10-3)的非解鎖坡端與驅(qū)動(dòng)塊(10-4)的一端鉸鏈配接，啟閉操作塊(10-3) 的解鎖坡端與驅(qū)動(dòng)塊(10-4)的另一端分別與上接頭(10-1)的上部和驅(qū)動(dòng)筒(10-5)的上端鉸鏈配接；該啟閉機(jī)構(gòu)至少設(shè)有三套，軸向設(shè)置在上接頭(10-1)與驅(qū)動(dòng)筒(10-5)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的液控開關(guān)管柱，其特征是，所述啟閉操作塊(10-3)的鉤掛卡槽一邊是直角邊，另一邊是斜邊。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液控開關(guān)管柱，其特征是，所述使用連續(xù)油管在其底部連接一套液控開關(guān)工具，是在一個(gè)液控開關(guān)管柱中連接兩個(gè)液控開關(guān)工具(10)，兩個(gè)液控開關(guān)工具(10)在管柱上的連接方向相反或者相對(duì)。
全文摘要
本發(fā)明是安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱及液控開關(guān)管柱，適用于水平井及直井的完井工藝，下入一趟液控開關(guān)管柱啟閉安置可控閥的裸眼分段壓裂完井管柱，實(shí)現(xiàn)多層段的壓裂完井施工，滿足低滲透油藏和非常規(guī)油氣資源的開發(fā)需要。本管柱是使用套管自上而下依次連接鉆桿送入工具、頂部懸掛封隔器、液控開關(guān)滯留筒、可開關(guān)控制閥以及與其連接的裸眼壓裂封隔器、井筒隔絕閥和底部循環(huán)閥。本液控開關(guān)管柱包括液控開關(guān)工具和連續(xù)油管，把一套液控開關(guān)工具連接在連續(xù)油管底部?？砷_關(guān)控制閥采用相同尺寸的內(nèi)通徑，可對(duì)地層采用套管加砂壓裂完井，滿足大排量、大規(guī)模壓裂改造的需要，增加裂縫長(zhǎng)度、裂縫數(shù)量及導(dǎo)流能力，有效提高產(chǎn)能和采收率。
文檔編號(hào)E21B43/26GK102330546SQ20111029172
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者葉金勝, 呂瑋, 呂芳蕾, 吳柏志, 張全勝, 曹雪梅, 李玉寶, 王世杰, 王增林, 賈慶升 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司勝利油田分公司采油工藝研究院