專利名稱：一種套閥式壓裂增產(chǎn)工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于常規(guī)油氣、頁(yè)巖油氣、致密油氣的特殊井下工具，是一種既可用于 定向井又可用于水平井的套閥式壓裂增產(chǎn)工具。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代油氣井完井技術(shù)中，套閥式壓裂增產(chǎn)工具廣泛應(yīng)用于水平井、定向井分段 壓裂開(kāi)采、儲(chǔ)層改造、固井壓裂技術(shù)中，但以往常采用釋放部分管柱重量推壓坐封封隔器的 作業(yè)形式及配套的工具，在下入過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)提前坐封(錯(cuò)誤動(dòng)作)，如提前坐封則必 須上提管柱解封才能繼續(xù)下放，而另一種則需遇油或遇水，膨脹坐封速度緩慢。此外，以往 的工具及壓裂能力往往局限在三段，最多十幾段(但工具設(shè)計(jì)復(fù)雜，且需要投十余種規(guī)格的 球)。以往的增產(chǎn)工具及其作業(yè)方式成本高，效率低，而我國(guó)需要作大型壓裂增產(chǎn)的區(qū)塊通 常具有儲(chǔ)層分散、低豐度、低滲透等特征，急需的是綜合成本低但作業(yè)效率高的壓裂技術(shù)及 工具?，F(xiàn)有增產(chǎn)工具及其作業(yè)方式的作業(yè)效率、作業(yè)經(jīng)濟(jì)性和作業(yè)能力顯然無(wú)法滿足我國(guó) 低滲透、低豐度及頁(yè)巖氣等油氣藏的大規(guī)模壓裂需求。
針對(duì)大型壓裂中套閥式壓裂增產(chǎn)工具存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種可避免誤坐封且可 同時(shí)坐封多層或超多層的高效套閥式壓裂增產(chǎn)工具。該工具采用液壓坐封方式避免下入誤 坐封；設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)形式可投一次球同時(shí)坐封多層；膠筒封隔器中的鎖緊卡死機(jī)構(gòu)保證了膠 筒在擠壓后不會(huì)回縮，密封井壁避免流體竄層，確保封隔器在較大壓差下的工作性能；除球 閥等小部件外，工具大部分部件均可重復(fù)使用。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，特提供一種可避免誤坐封且可同時(shí)坐 封多層或超多層的高效套閥式壓裂增產(chǎn)工具。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明解決此問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種套閥式壓裂增產(chǎn) 工具，由三膠筒封隔器、壓裂球閥、單膠筒封隔器、球爪球閥依次連接組成，其特征是三膠 筒封隔器的扣環(huán)上接頭與心軸螺紋連接，扣環(huán)上接頭與扣環(huán)扣住扣環(huán)膠筒防止脫落與擠 出，壓裂球閥的短球爪套通過(guò)球座剪釘與上連接頭固定并遮蓋噴射孔，通過(guò)螺釘與外球爪 固定，外球爪四周開(kāi)有矩形通槽。
單膠筒封隔器的鎖環(huán)上接頭的棘齒與鎖環(huán)活塞的棘齒相固定，球爪球閥的回退擋 塊通過(guò)凹槽后回退，使內(nèi)球爪通過(guò)，內(nèi)球爪與投球托盤通過(guò)螺釘固定。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是(I)可避免下入誤坐封；(2)設(shè)計(jì)的 結(jié)構(gòu)形式可投一次球同時(shí)坐封多層；(3)膠筒封隔器中的鎖緊卡死機(jī)構(gòu)保證了膠筒在擠壓 后不會(huì)回縮，密封井壁避免流體竄層，確保封隔器在較大壓差下的工作性能；(4)除球閥等 小部件外，工具大部分部件均可重復(fù)使用。


圖1是本發(fā)明一種套閥式壓裂增產(chǎn)工具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明三膠筒封隔器I與壓裂球閥15的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明單膠筒封隔器24與球爪球閥27的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明壓裂球閥15A局部的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明球爪球閥27B局部的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明外球爪21的三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明內(nèi)球爪29的三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明投球托盤30的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1.三膠筒封隔器，2.扣環(huán)上接頭，3.心軸，4.扣環(huán)膠筒，5.扣環(huán)，6.密封圈，7.導(dǎo)壓孔，8.鎖環(huán)活塞，9.鎖緊卡死機(jī)構(gòu)，10.固定銷釘，11.扣環(huán)活塞，12.擠壓環(huán)，13.止 動(dòng)環(huán)，14.剪切銷釘，15.壓裂球閥，16.上連接頭，17.球座剪釘，18.短球爪套，19.噴射孔， 20.螺釘，21.外球爪，22.投球，23.下連接頭，24.單膠筒封隔器，25.鎖環(huán)上接頭，26.單膠 筒，27.球爪球閥，28.長(zhǎng)球爪套，29.內(nèi)球爪，30.投球托盤，31.回退擋塊。
具體實(shí)施方式
由圖1、圖2、圖3所示，一種套閥式壓裂增產(chǎn)工具，三膠筒封隔器I的扣環(huán)上接頭 2與心軸3通過(guò)螺紋連接，扣環(huán)上接頭2與扣環(huán)5扣住扣環(huán)膠筒4防止脫落與擠出，鎖環(huán)活 塞8上端與扣環(huán)5下端相接觸，通過(guò)末端棘齒與中間鎖緊卡死機(jī)構(gòu)9的上下棘齒以及末端 固定銷釘10與扣環(huán)活塞11固定連接，扣環(huán)活塞11與擠壓環(huán)12固定膠筒防止膠筒膠體擠 出，三膠筒封隔器I末端止動(dòng)環(huán)13上裝有剪切銷釘14用以解封封隔器，壓裂球閥15上端 通過(guò)螺紋與三膠筒封隔器I下端連接，短球爪套18上端通過(guò)球座剪釘17與上連接頭16固 定并遮蓋噴射孔19，中間通過(guò)螺釘20與外球爪21上端固定，外球爪21四周開(kāi)有矩形通槽， 上連接頭16末端與下連接頭23上端螺紋連接；單膠筒封隔器24的鎖環(huán)上接頭25與心軸 3通過(guò)螺紋連接，鎖環(huán)上接頭25末端棘齒與鎖環(huán)活塞8的中間棘齒相固定，固定銷釘10配 合固定，鎖環(huán)活塞8與止動(dòng)環(huán)13固定單膠筒26，末端止動(dòng)環(huán)13上裝有剪切銷釘14用以解 封封隔器，球爪球閥27上端通過(guò)螺紋與單膠筒封隔器24下端連接，長(zhǎng)球爪套28上端通過(guò) 球座剪釘17與上連接頭16內(nèi)壁固定并遮蓋噴射孔19，內(nèi)球爪29置于長(zhǎng)球爪套28中并止 動(dòng)于回退擋塊31，回退擋塊31通過(guò)凹槽后回退，讓內(nèi)球爪29與投球22順利通過(guò)，內(nèi)球爪 29四周開(kāi)有矩形通槽且末端與投球托盤30通過(guò)螺釘20固定，上連接頭16末端與下連接頭 23上端螺紋連接。
由圖4至圖8所示，套閥式壓裂增產(chǎn)工具的三膠筒封隔器I與壓裂球閥15下入到 目的井深后，管柱內(nèi)蹩壓，壓力上升后通過(guò)導(dǎo)壓孔7，推動(dòng)鎖環(huán)活塞8與扣環(huán)活塞11相反運(yùn) 動(dòng)，進(jìn)而剪斷固定銷釘10，鎖環(huán)活塞8推動(dòng)扣環(huán)5擠壓扣環(huán)膠筒4，同理，扣環(huán)活塞11與擠 壓環(huán)12同時(shí)擠壓膠筒，鎖緊卡死機(jī)構(gòu)9的上下棘齒鎖緊鎖環(huán)活塞8與扣環(huán)活塞11上的棘 齒，保證了膠筒擠壓后保持膨脹狀態(tài)不會(huì)回縮；三膠筒封隔器I坐封后，地面投球22下入到 壓裂球閥15中，剪斷球座剪釘17后推動(dòng)外球爪21下行進(jìn)入凹槽后張開(kāi)，外球爪21與短球 爪套18通過(guò)螺釘20固定，外球爪21四周開(kāi)有矩形通槽能在一定壓力下張開(kāi)讓投球22進(jìn) 入下一階段，待開(kāi)啟所有噴射孔19后水力噴射壓裂，施工完后，上提管柱剪斷所有三膠筒 封隔器I上止動(dòng)環(huán)13上的剪切銷釘14，膠筒回縮后取出井下管柱；同理，單膠筒封隔器24與球爪球閥27下入到目的深度后，管柱內(nèi)蹩壓，壓力上升后通過(guò)導(dǎo)壓孔7，剪斷固定銷釘10 后，推動(dòng)鎖環(huán)活塞8下行與止動(dòng)環(huán)13同時(shí)擠壓?jiǎn)文z筒26，鎖環(huán)上接頭25與鎖環(huán)活塞8上的 棘齒保證了單膠筒擠壓后保持漲開(kāi)不會(huì)回縮；單膠筒封隔器24坐封后，地面投球22下入到 球爪球閥27中，剪斷球座剪釘17后，推動(dòng)投球托盤30、內(nèi)球爪29、長(zhǎng)球爪套28、回退擋塊 31下行，回退擋塊31進(jìn)入凹槽后回退，推動(dòng)投球托盤30與內(nèi)球爪29下行，內(nèi)球爪29張開(kāi) 后讓投球22進(jìn)入下一階段并止動(dòng)于下連接頭臺(tái)階，待開(kāi)啟所有噴射孔19后水力噴射壓裂， 施工完后，上提管柱剪斷所有單膠筒封隔器24上止動(dòng)環(huán)13上的剪切銷釘14，膠筒回縮后取 出井下管柱。入井管柱在每個(gè)層段最前與最后連接安裝兩個(gè)三膠筒封隔器1，中間依次連接 三個(gè)壓裂球閥15、單膠筒封隔器24、多個(gè)球爪球閥27、單膠筒封隔器24、三個(gè)壓裂球閥15， 三個(gè)單膠筒封隔器24封隔其間；同理如此連接結(jié)構(gòu)直至最后一段，每段只需一個(gè)投球22 ； 壓裂完后只需上提管柱取出工具即可。
權(quán)利要求
1.一種套閥式壓裂增產(chǎn)工具，由三膠筒封隔器(I)、壓裂球閥(15)、單膠筒封隔器(24)、球爪球閥(27)依次連接組成，其特征是三膠筒封隔器(I)的扣環(huán)上接頭(2)與心軸(3)螺紋連接，扣環(huán)上接頭(2)與扣環(huán)(5)扣住扣環(huán)膠筒(4)防止脫落與擠出，壓裂球閥(15)的短球爪套(18)通過(guò)球座剪釘(17)與上連接頭(16)固定并遮蓋噴射孔(19)，通過(guò)螺釘(20)與外球爪(21)固定，外球爪(21)四周開(kāi)有矩形通槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套閥式壓裂增產(chǎn)工具，其特征是單膠筒封隔器(24)的鎖環(huán)上接頭(25)的棘齒與鎖環(huán)活塞(8)的棘齒相固定，球爪球閥(27)的回退擋塊(31)通過(guò)凹槽后回退，使內(nèi)球爪(29)通過(guò)，內(nèi)球爪(29)與投球托盤(30)通過(guò)螺釘(20)固定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種既可用于定向井又可用于水平井的套閥式壓裂增產(chǎn)工具。它具有與井壁密封時(shí)不發(fā)生流體互竄、工具可回收再利用的效能。其技術(shù)方案是三膠筒封隔器的扣環(huán)上接頭與心軸通過(guò)螺紋連接，扣環(huán)上接頭與扣環(huán)扣住膠筒防止脫落與擠出，壓裂球閥通過(guò)螺紋與三膠筒封隔器連接，短球爪套通過(guò)球座剪釘與上連接頭固定并遮蓋噴射孔，通過(guò)螺釘與外球爪固定，外球爪四周開(kāi)有矩形通槽，上連接頭與下連接頭螺紋連接。本發(fā)明密封性能好、膠筒封隔器安全性高、壓裂球閥結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)單且可重復(fù)使用，用于油氣井完井中。
文檔編號(hào)E21B34/06GK103061733SQ20131001238
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者祝效華, 張向?qū)? 劉清友 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)