一种等通径分段压裂装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种等通径分段压裂装置及方法，装置包括压裂滑套和滑套开启工具，滑套内密封筒长度从上到下逐级减小，每级锚爪组件长度与密封筒长度一一对应，若短于密封筒则滑套开启工具继续滑向下一级，直至遇上对应长度的密封筒，将开启工具泵至最上一个滑套，锚爪组件锁定密封筒，加压剪断剪切销钉，锚爪带动密封筒下滑，打开滑套，锚爪组件因挤缩斜面脱离密封筒脱离，该开启工具滑移至下一个滑套处，直至打开最下一个滑套后，该开启工具连同密封筒下行止于挡肩处，提高筒内排量，击破封堵破裂盘，液体进入液压腔，胶筒组件密封井筒，压裂完成后，坐封推筒溶解，胶筒组件解封。本发明专利技术可以实现批级开启滑套、且施工结束后保证全井筒内径一致。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，装置包括压裂滑套和滑套开启工具，滑套内密封筒长度从上到下逐级减小，每级锚爪组件长度与密封筒长度一一对应，若短于密封筒则滑套开启工具继续滑向下一级，直至遇上对应长度的密封筒，将开启工具泵至最上一个滑套，锚爪组件锁定密封筒，加压剪断剪切销钉，锚爪带动密封筒下滑，打开滑套，锚爪组件因挤缩斜面脱离密封筒脱离，该开启工具滑移至下一个滑套处，直至打开最下一个滑套后，该开启工具连同密封筒下行止于挡肩处，提高筒内排量，击破封堵破裂盘，液体进入液压腔，胶筒组件密封井筒，压裂完成后，坐封推筒溶解，胶筒组件解封。本专利技术可以实现批级开启滑套、且施工结束后保证全井筒内径一致。【专利说明】
本专利技术具体涉及。
技术介绍
目前页岩气水平井的完井主要采用套管固井、多级裸眼封隔器加滑套这两种方式。多级裸眼封隔器加投球分级滑套的完井方式可以节省套管固井费用，储层改造施工的速度快，但是该完井方式一方面由于分段的级数有限，趾部井段的通径有限，限制了储层改造的规模;另一方面当滑套故障不能打开时，只能舍弃对应井段，作业施工后留下的井筒空间也有限，基本无法采取后续措施;与此同时，由于各级封隔器的密封效果难以检测，所以长期密封性无法保证。对于套管固井完井，可以采用栗送桥塞与射孔联作技术进行分段储层改造，分段级数没有限制，可以实现大规模压裂改造，作业后可以留下完整的套管井筒空间，便于采取后续措施作业，但这种方式施工速度较慢，作业周期长;也可以采用射孔后下入套管封隔器加滑套管柱进行分段改造，但分段级数和改造规模都比较小，采用加砂压裂方式时，难以起出作业管柱。针对以上这两种完井方式的缺陷，近几年国外大规模应用套管滑套分段压裂技术，国内也有单位引进应用TAP等无级差滑套技术并开展了国产化研究，同时也有单位对投球式套管滑套以及智能滑套技术进行了研究，但是这些分级滑套不能同时保证全井筒等通径和批级开启滑套进行压裂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，它可以实现同一压裂滑套内所有滑套的批级开启、且施工结束后保证全井筒内径一致。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:—种等通径分段压裂装置，该装置包括压裂滑套以及用于开启所述压裂滑套内所有滑套的滑套开启工具;其中，所述压裂滑套上布置有至少一个滑套，相邻滑套之间通过套管连接，所述套管的内径与滑套的内径相等，所述滑套包括密封连接的上接头和下接头以及用于密封所述上接头上所有流体通道的密封筒，所述密封筒与上接头之间通过剪切销钉连接，所述下接头内设有挤缩凸台，最下一个滑套的上接头内位于密封筒与挤缩凸台之间设有挡肩，所述压裂滑套内所有密封筒的长度相等；所述滑套开启工具包括中心轴、分别滑动套设在所述中心轴下部和中部的可扩张的胶筒机构和推筒机构、以及轴向固定套装在所述中心轴上部的锚定锁块机构，所述中心轴的底部设有定位轴肩，所述推筒机构与胶筒机构接触的底部为可溶解结构，所述锚定锁块机构包括筒状本体和锚爪组件，所述筒状本体架设在所述中心轴的顶部，且与所述推筒机构之间形成液压腔，所述液压腔内设置有封堵破裂盘，所述液压腔的下端口外侧设置有密封件，其上端口与开设在所述筒状本体外周的凹槽连通，多个所述锚爪组件通过活动顶销安装在所述凹槽内，所述锚爪组件包括上锚爪和下锚爪，所述下锚爪的外侧设有挤缩斜面和止挡直面，所述挤缩斜面用于与所述密封筒或挤缩凸台接触后使锚爪组件发生挤缩以锁紧或松开所述密封筒，所述止挡直面用于与所述挡肩接触后对整个滑套开启工具进行轴向限位。按上述技术方案，该装置包括多个压裂滑套以及与所述多个压裂滑套相配置的多个滑套开启工具，各压裂滑套的密封筒长度从上到下逐级减小，每级锚爪组件长度与密封筒长度一一对应，若短于密封筒则滑套滑套开启工具继续滑向下一级，直至遇上对应长度的滑套内密封筒。按上述技术方案，所述胶筒机构包括中间胶筒、设置在所述中间胶筒两端的端胶筒以及设置在每个端胶筒外端的背圈，所述中间胶筒与端胶筒之间、所述端胶筒与背圈之间通过斜面连接。按上述技术方案，所述可溶解结构为由可溶性材料制作的坐封推筒，所述推筒机构还包括固定安装在所述坐封推筒上端的活塞。按上述技术方案，所述上锚爪和下锚爪之间通过铰接连接，所述上、下锚爪之间设有挡槽，所述挡槽内设置有板弹簧，所述板弹簧上安装有盖板，所述盖板的两端安装在筒状本体上。按上述技术方案，所述下锚爪的厚度小于所述挡肩与挤缩凸台之间的距离。按上述技术方案，所述锚定锁块机构还包括通过解锁销钉安装在中空的筒状本体内的解锁顶针，所述解锁顶针与中心轴之间设有第一间隙，所述解锁顶针的外周位于活动顶销的上方设有顶销凹槽，所述活动顶销的一端穿过筒状本体顶压在解锁顶针上。按上述技术方案，所述筒状本体与推筒机构之间设有第二间隙，所述中心轴的上端设有通道，所述封堵破裂盘设置在通道内，所述通道的两端分别与第一间隙和第二间隙连通，所述凹槽内设有与所述第一间隙连通的通孔，所述通孔、第一间隙、通道和第二间隙形成连通的液压腔。相应的，本专利技术提供一种等通径分段压裂方法，包括以下步骤:S1、对井筒内的所有压裂滑套进行清洗；S2、将上述的滑套开启工具栗送至待压裂的压裂滑套的最上一个滑套处；S3、当下锚爪到达该滑套的密封筒的位置时，挤缩斜面与密封筒的相互作用下，使得锚爪组件向外伸出锁住密封筒；S4、对井筒内增加一定压力，剪断剪切销钉，此时，锚爪组件带动密封筒向下滑动一段距离，打开滑套；S5、继续加压，锚爪组件带动密封筒继续滑行至位于下接头内的挤缩凸台处，在挤缩斜面与挤缩凸台的相互作用下，锚爪组件自动脱离密封筒滑行至下一个滑套处；S6、重复步骤S3至S5，从上至下逐个打开该压裂滑套的所有滑套，直至打开最下一个滑套后，密封筒向下滑行连同该滑套开启工具一起止于挡肩处，继续对井筒内加压，击破封堵破裂盘，使得该滑套开启工具的液压腔打通，井筒内的液体进入液压腔，进入液压腔内的液体在静夜柱压力的作用下，推动推筒机构向下滑动，使得胶筒组件扩张以密封井筒，密封完成后即可进行该压裂滑套的压裂；S7、重复步骤S2至S6，分别逐个打开各压裂滑套的滑套后进行压裂；S8、当每个压裂滑套完成压裂一定时间后，推筒机构底部的可溶解结构在压裂液环境中慢慢溶解，解封胶筒组件。按上述技术方案，该方法还包括步骤:S9、当所有该滑套开启工具的胶筒组件解封后，向井筒内投入解锁工具，栗送并撞击最后投入井筒的滑套开启工具的解锁顶针，剪断解锁销钉，使得解锁顶针向下滑动，直至活动顶销滑入解锁顶针的顶销凹槽内，实现锚爪组件与密封筒的脱离，在井筒内液体压力的作用下，解锁工具和最上一个滑套开启工具一起向下滑落，依次撞击下一个滑套开启工具，实现下一个滑套开启工具锚爪组件与密封筒的脱离，最后解锁工具与所有滑套开启工具一起滑落至井底。本专利技术产生的有益效果是:本专利技术对井身质量和管柱下入操作的要求相对较低，可以实现批级开启，当需要压裂某压裂滑套时，将该滑套开启工具栗送至该压裂滑套的最上一个滑套处，锚爪组件向四周弹出，达到自动锁定密封筒的目的，向井筒内加压，在压差的作用下，剪切销钉被剪断，锚爪带动密封筒向下滑动，打开该滑套上接头的流体通道，在挤缩斜面与挤缩凸台的作用下，锚爪组件与密封筒脱离，该滑套开启工具向下滑移至下一个滑套处，依次打开各个滑套，直至打开最下一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等通径分段压裂装置，其特征在于，该装置包括压裂滑套以及用于开启所述压裂滑套内所有滑套的滑套开启工具；其中，所述压裂滑套上布置有至少一个滑套，相邻滑套之间通过套管连接，所述套管的内径与滑套的内径相等，所述滑套包括密封连接的上接头(15)和下接头(19)以及用于密封所述上接头(15)上所有流体通道(15.2)的密封筒(17)，所述密封筒(17)与上接头(15)之间通过剪切销钉(18)连接，所述下接头(19)内设有挤缩凸台(19.1)，最下一个滑套的上接头内位于密封筒(17)与挤缩凸台(19.1)之间设有挡肩(15.1)，所述压裂滑套内所有密封筒的长度相等；所述滑套开启工具包括中心轴(9)、分别滑动套设在所述中心轴(9)下部和中部的可扩张的胶筒机构(14)和推筒机构(12)、以及轴向固定套装在所述中心轴上部的锚定锁块机构，所述中心轴(9)的底部设有定位轴肩(9.1)，所述推筒机构(12)与胶筒机构(14)接触的底部为可溶解结构，所述锚定锁块机构包括筒状本体(2)和锚爪组件，所述筒状本体(2)架设在所述中心轴(9)的顶部，且与所述推筒机构(12)之间形成液压腔(100)，所述液压腔(100)内设置有封堵破裂盘(10)，所述液压腔(100)的下端口外侧设置有密封件(8)，其上端口与开设在所述筒状本体(2)外周的凹槽(2.1)连通，多个所述锚爪组件通过活动顶销(7)安装在所述凹槽(2.1)内，所述锚爪组件包括上锚爪(20)和下锚爪(3)，所述下锚爪(3)的外侧设有挤缩斜面(3.1)和止挡直面(3.2)，所述挤缩斜面(3.1)用于与所述密封筒(17)或挤缩凸台(19.1)接触后使锚爪组件发生挤缩以锁紧或松开所述密封筒(17)，所述止挡直面(3.2)用于与所述挡肩(15.1)接触后对整个滑套开启工具进行轴向限位。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张国锋，袁发勇，徐帮才，郝玉芬，高云伟，薛凤龙，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化江汉石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11