射孔/压裂/封隔一体化装置及其多级压裂工艺管柱制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种射孔/压裂/封隔一体化装置，该装置通过先后两次投入相同尺寸的球完成所对应水力喷射器、封隔器和喷砂滑套的逐级开启，不影响分段级数；每个水力喷射器只进行对应层段的射孔作业，射孔效率高；通过喷砂滑套进行压裂施工，不影响施工排量；封隔器依次座封，承压时间短，密封效果更加可靠，且可实时监测套管压力(地层压力)变化，能有效地预防砂堵；施工上层时，下层封隔器自动解封，管柱易起出；采用多个该射孔/压裂/封隔一体化装置组装成的多级压裂工艺管柱能够一趟管柱实现射孔、压裂、封隔一体化，操作简单、安全、可靠，避免了射孔时的油气层污染，缩短了施工周期，降低了作业成本。

Perforating / fracturing / sealing integrated device and multistage fracturing process string

The invention discloses a device isolation integration / perforation fracturing / seal, the device to complete the corresponding hydraulic jetting device, by packer and sandblasting sliding sleeve by opening has two inputs of the same size, does not affect the segmented series; only corresponding to each hydraulic jet perforation interval, perforation efficiency high; by sliding sleeve fracturing blasting construction, does not affect the construction displacement; packer in packer pressure time is short, the sealing effect is more reliable, and can be real-time monitoring of casing pressure (pressure) changes, can effectively prevent sand plug; the construction level, the lower packer automatically closed, column easy to play; a plurality of the multistage fracturing perforating fracturing packer / / integration device is assembled into a column to achieve a tripcolumn perforation, fracturing, packer integration, simple operation, safe and reliable, It avoids the pollution of oil and gas layer during perforation, shortens the construction period and reduces the operation cost.

【技术实现步骤摘要】
射孔/压裂/封隔一体化装置及其多级压裂工艺管柱
本专利技术涉及低渗透储层改造
，特别涉及一种射孔/压裂/封隔一体化装置及其多级压裂工艺管柱。
技术介绍
我国油气藏复杂、多样，低渗透油气资源丰富，中国石油油气生产和工程技术服务企业立足油田，开展了卓有成效的压裂技术攻关，形成了各具特色的压裂技术。近年来，直井、水平井多级分层压裂技术在低渗透储层、薄层、多层的压裂改造中发挥着重要的作用，已经成为低渗透油气资源开发、提高单井油气产量的主体技术。目前，分层压裂施工主要采用“封隔器+滑套”分层压裂、不动管柱水力喷射水力封隔分层压裂和油管拖动水力喷射分层压裂方式。其中，“封隔器+滑套”分层压裂管柱施工前需要进行射孔，易对油气层造成污染；不动管柱水力喷射分层压裂管柱层间水力封隔效果无法得到保证；拖动管柱水力喷射分层压裂管柱施工周期较长，作业不连续，喷嘴长时间工作后射孔效率低，封隔器反复座封、解封，封隔器易失效。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无需提前射孔且能够一趟管柱实现射孔、压裂、封隔的射孔/压裂/封隔一体化装置。本专利技术的另一目的是提供一种采用上述射孔/压裂/封隔一体化装置构成的多级压裂工艺管柱。为此，本专利技术技术方案如下：一种射孔/压裂/封隔一体化装置，包括外筒和螺纹连接在所述外筒底端内壁上的中心管；在所述外筒内侧自上而下设置有依次连接的上爪簧球座、内筒和下爪簧球座，且三者通过沿圆周方向设置在所述内筒和所述外筒上的多个第二剪切销钉固定在所述外筒上；在设置有所述内筒处的外筒外壁上沿圆周方向开设有多个压裂通道，所述压裂通道通过设置在所述外筒内侧的内筒封闭；所述内筒外壁上加工有一环形凹槽，沿所述外筒圆周方向设置的多个第一剪切销钉穿出所述外筒侧壁并位于所述环形凹槽的底部，使所述第二剪切销钉被剪断后，上爪簧球座、内筒和下爪簧球座能够下移一段距离并通过环形凹槽对所述第一剪切销钉的限位而停止继续下行；所述上爪簧球座和下爪簧球座均包括中心开设有通孔的本体，所述本体一端端部外壁上设有环形凸缘，且自同一端端面沿轴向开设有多道沿所述本体圆周方向均布的割缝，使所述上爪簧球座上部形成有能够收缩和释放的多瓣爪结构；所述上爪簧球座的环形凸缘位于顶部，所述下爪簧球座的环形凸缘位于底部；在所述外筒内壁上开设有一与所述上爪簧球座的环形凸缘相适应的第一环形凹槽，所述上爪簧球座的环形凸缘设置在所述第一环形凹槽内，使所述上爪簧球座处于释放状态，所述下爪簧球座为收缩状态；在所述外筒内壁上还开设有与所述第一环形凹槽深度一致的第二环形凹槽，且所述第二环形凹槽顶部邻近所述下爪簧球座底部设置，当所述第二剪切销钉剪断后，依次连接的上爪簧球座、内筒和下爪簧球座下行，使所述上爪簧球座变换为收缩状态，所述下爪簧球座变换为释放状态；所述第二环形凹槽的轴向长度与所述内筒和所述下爪簧球座的轴向长度相适应；在所述外筒内壁上且位于所述第二环形凹槽下方设置有内滑套，所述内滑套通过沿圆周方向设置的多个第三剪切销钉固定在所述外筒上；在所述外筒的侧壁上开设有多个沿圆周方向分布的喷嘴，用于进行水力喷砂射孔作业；在外筒内壁上且位于所述喷射孔下方开设有至少2条沿圆周方向均布的径向盲孔，自所述外筒底端沿轴向开设有与径向盲孔数量一致且沿圆周方向均布的轴向盲孔，每条所述径向盲孔与每条所述轴向盲孔分别一一对应并形成连通构成封隔器进液通道；所述中心管外侧套装有胶筒；所述胶筒的顶面抵在所述外筒的底面上。进一步地，所述上爪簧球座和所述下爪簧球座在释放状态下的内径均大于所述内滑套的内径；所述上爪簧球座和所述下爪簧球座在收缩状态时内径与所述内滑套的内径一致。进一步地，所述外筒顶端螺纹连接有用于连接油管的上接头；所述中心管底端螺纹连接有用于连接油管的下接头。进一步地，所述胶筒两端外壁均向内凹陷形成有用于套装第一胶筒保护套和第二胶筒保护套的环形台阶，使所述第一胶筒保护套内侧形成的环形凸台的下端面和所述第二胶筒保护套内侧形成的环形凸台的上端面分别压配在所述胶筒两端外壁上的环形台阶的端面上。进一步地，所述第二胶筒保护套下侧外壁向内凹陷形成有环形台阶，所述第二胶筒保护套下侧外壁向内凹陷形成有环形台阶，所述第二胶筒保护套外侧套装有一滑动密封套且所述滑动密封套上侧与所述第二胶筒保护套螺纹连接固定，使所述滑动密封套顶端抵在所述第二胶筒保护套外壁的环形台阶下端面上；所述滑动密封套下侧内壁向内凹陷形成有环形台阶，所述滑动密封套内侧套装并固定有一限位环，使所述限位环顶端抵在所述滑动密封套下侧内壁的环形台阶的下端面上；所述下接头外壁下侧向内凹陷形成有环形台阶且凹陷处的外径与所述的限位环的内径相适应；所述下接头外侧套装并固定有一背帽，所述背帽顶端抵在所述滑动密封套和所述限位环的底面上。一种采用上述射孔/压裂/封隔一体化装置构成的多级压裂工艺管柱，包括依次设置的多个射孔/压裂/封隔一体化装置、喷砂滑套、常开式水力喷射器、单流阀、筛管和导向头；各个所述射孔/压裂/封隔一体化装置、喷砂滑套、水力喷射器和单流阀之间通过油管相互连接。进一步地，距离井口最近的所述射孔/压裂/封隔一体化装置顶端通过多根依次连接的油管延伸至井口处，在油管之间还连接有一安全接头。进一步地，每个所述射孔/压裂/封隔一体化装置中的所述上爪簧球座和所述下爪簧球座在相同状态下的内径一致；多个所述射孔/压裂/封隔一体化装置中的上爪簧球座和所述下爪簧球座的内径自邻近井口处至靠近井底处依次减小，且每个所述射孔/压裂/封隔一体化装置均配有两个直径一致的压裂球，且压裂球的直径与上爪簧球座、下爪簧球座和内滑套的内径相适应。与现有技术相比，该射孔/压裂/封隔一体化装置通过先后两次投入相同尺寸的球完成所对应水力喷射器、封隔器和喷砂滑套的逐级开启，不影响分段级数；每个水力喷射器只进行对应层段的射孔作业，射孔效率高；通过喷砂滑套进行压裂施工，不影响施工排量；封隔器依次座封，承压时间短，密封效果更加可靠，且可实时监测套管压力(地层压力)变化，能有效地预防砂堵；施工上层时，下层封隔器自动解封，管柱易起出；采用多个该射孔/压裂/封隔一体化装置组装成的多级压裂工艺管柱能够一趟管柱实现射孔、压裂、机械封隔一体化，操作简单、安全、可靠，避免了射孔时的油气层污染，缩短了施工周期，降低了作业成本。附图说明图1为本专利技术的射孔/压裂/封隔一体化装置的结构示意图；图2为图1局部放大示意图；图3为本专利技术的多级压裂工艺管柱的结构示意图；图4为向本专利技术的射孔/压裂/封隔一体化装置投第一个压裂球的结构示意图；图5为本专利技术的射孔/压裂/封隔一体化装置内上爪簧球座下行收缩、下爪簧球座下行释放后第一个压裂球下行至内滑套处的结构示意图；图6为本专利技术的射孔/压裂/封隔一体化装置内的第一个压裂球带动内滑套下行至中心管处的结构示意图；图7为向本专利技术的射孔/压裂/封隔一体化装置投第二个压裂球的结构示意图；图8为本专利技术的射孔/压裂/封隔一体化装置内上爪簧球座下行至压裂通道打开状态下的结构示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步的说明，但下述实施例绝非对本专利技术有任何限制。如图1所示，该射孔/压裂/封隔一体化装置包括自上而下依次螺纹连接的上接头301、外筒310、中心管315和下接头317；其中，上接头301螺纹连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射孔/压裂/封隔一体化装置，其特征在于，包括外筒(310)和螺纹连接在所述外筒(310)底端内壁上的中心管(315)；在所述外筒(310)内侧自上而下设置有依次连接的上爪簧球座(302)、内筒(303)和下爪簧球座(306)，且三者通过沿圆周方向设置在所述内筒(303)和所述外筒(310)上的多个第二剪切销钉(305)固定在所述外筒(310)上；在设置有所述内筒(303)处的外筒(310)外壁上沿圆周方向开设有多个压裂通道(318)；所述内筒(303)外壁上加工有一环形凹槽，沿所述外筒(310)圆周方向设置的多个第一剪切销钉(304)穿出所述外筒(310)侧壁并位于所述环形凹槽的底部；所述上爪簧球座(302)和下爪簧球座(306)均包括中心开设有通孔的本体，所述本体一端端部外壁上设有环形凸缘，且自同一端端面沿轴向开设有多道沿所述本体圆周方向均布的割缝，使所述上爪簧球座(302)上部形成有能够收缩和释放的多瓣爪结构，所述上爪簧球座(302)的环形凸缘位于顶部，所述下爪簧球座(306)的环形凸缘位于底部；在所述外筒(310)内壁上开设有一与所述上爪簧球座(302)的环形凸缘相适应的第一环形凹槽，所述上爪簧球座(302)的环形凸缘设置在所述第一环形凹槽内，使所述上爪簧球座(302)处于释放状态，所述下爪簧球座(306)为收缩状态；在所述外筒(310)内壁上还开设有与所述第一环形凹槽深度一致的第二环形凹槽，且所述第二环形凹槽顶部邻近所述下爪簧球座(306)底部设置，使所述上爪簧球座(302)和所述下爪簧球座(306)下行后即分别变换为收缩状态和释放状态；所述第二环形凹槽的轴向长度与所述内筒(303)和所述下爪簧球座(306)的轴向长度相适应；在所述外筒(310)内壁上且位于所述第二环形凹槽下方设置有内滑套(309)，所述内滑套(309)通过沿圆周方向设置的多个第三剪切销钉(307)固定在所述外筒(310)上；在所述外筒(310)的侧壁上开设有多个沿圆周方向分布的喷嘴(308)；在外筒(310)内壁上且位于所述喷嘴(308)下方开设有至少2条沿圆周方向均布的径向盲孔，自所述外筒(310)底端沿轴向开设有与径向盲孔数量一致且沿圆周方向均布的轴向盲孔，每条所述径向盲孔与每条所述轴向盲孔分别一一对应并形成连通构成封隔器进液通道(311)；所述中心管(315)外侧套装有胶筒(313)；所述胶筒的顶面抵在所述外筒(310)的底面上。...

【技术特征摘要】
1.一种射孔/压裂/封隔一体化装置，其特征在于，包括外筒(310)和螺纹连接在所述外筒(310)底端内壁上的中心管(315)；在所述外筒(310)内侧自上而下设置有依次连接的上爪簧球座(302)、内筒(303)和下爪簧球座(306)，且三者通过沿圆周方向设置在所述内筒(303)和所述外筒(310)上的多个第二剪切销钉(305)固定在所述外筒(310)上；在设置有所述内筒(303)处的外筒(310)外壁上沿圆周方向开设有多个压裂通道(318)；所述内筒(303)外壁上加工有一环形凹槽，沿所述外筒(310)圆周方向设置的多个第一剪切销钉(304)穿出所述外筒(310)侧壁并位于所述环形凹槽的底部；所述上爪簧球座(302)和下爪簧球座(306)均包括中心开设有通孔的本体，所述本体一端端部外壁上设有环形凸缘，且自同一端端面沿轴向开设有多道沿所述本体圆周方向均布的割缝，使所述上爪簧球座(302)上部形成有能够收缩和释放的多瓣爪结构，所述上爪簧球座(302)的环形凸缘位于顶部，所述下爪簧球座(306)的环形凸缘位于底部；在所述外筒(310)内壁上开设有一与所述上爪簧球座(302)的环形凸缘相适应的第一环形凹槽，所述上爪簧球座(302)的环形凸缘设置在所述第一环形凹槽内，使所述上爪簧球座(302)处于释放状态，所述下爪簧球座(306)为收缩状态；在所述外筒(310)内壁上还开设有与所述第一环形凹槽深度一致的第二环形凹槽，且所述第二环形凹槽顶部邻近所述下爪簧球座(306)底部设置，使所述上爪簧球座(302)和所述下爪簧球座(306)下行后即分别变换为收缩状态和释放状态；所述第二环形凹槽的轴向长度与所述内筒(303)和所述下爪簧球座(306)的轴向长度相适应；在所述外筒(310)内壁上且位于所述第二环形凹槽下方设置有内滑套(309)，所述内滑套(309)通过沿圆周方向设置的多个第三剪切销钉(307)固定在所述外筒(310)上；在所述外筒(310)的侧壁上开设有多个沿圆周方向分布的喷嘴(308)；在外筒(310)内壁上且位于所述喷嘴(308)下方开设有至少2条沿圆周方向均布的径向盲孔，自所述外筒(310)底端沿轴向开设有与径向盲孔数量一致且沿圆周方向均布的轴向盲孔，每条所述径向盲孔与每条所述轴向盲孔分别一一对应并形成连通构成封隔器进液通道(311)；所述中心管(315)外侧套装有胶筒(313)；所述胶筒的顶面抵在所述外筒(310)的底面上。2.根据权利要求1所述的射孔/压裂/封隔一体化装置，其特征在于，所述上爪簧球座(302)和所述下爪簧球座(306)在释放状态下的内径均大于所述内滑套(309)的内径；所述上爪簧球座(302)和所述下爪...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆劲羽，程智远，张鹏，刘志斌，崔振锚，詹鸿运，王学正，韩永亮，王长在，秦诗涛，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12