受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置及方法，装置包括多个中心管短节、坐封组件、逆止推环、弹座受控顶通导头、封堵弹、定压爆板和液压缸组件；坐封组件套设在第一中心管短节上，逆止推环和弹座受控顶通导头分别连接在第一中心管短节上且对坐封组件的两端进行限位；坐封组件包括可变形的胶筒、锥形衬和胀锁卡瓦。利用本发明专利技术装置可在完成射孔作业的套管内依次进行分段压裂并保压；实现了各分段压裂保压独立作业，前分段保压不干扰后段压裂，在不降低分段压裂保压作业效率的同时实现了压裂后的保压作业，保障压裂后地层压力逐步恢复的需求，避免了快速卸压导致地层吐砂和对压裂的地层裂隙造成伤害的问题。压裂的地层裂隙造成伤害的问题。压裂的地层裂隙造成伤害的问题。

【技术实现步骤摘要】
受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置及方法


[0001]本专利技术属于煤矿井下水力压裂
，具体涉及一种受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置及方法。

技术介绍

[0002]煤矿井下分段压裂多采用拖动式“双封单卡”压裂，其工艺过程为压裂完一段后快速卸压解封拖动工具串到下一段压裂位置，无法保障压裂后地层压力逐步恢复的需求，快速卸压不仅易导致地层吐砂，对压裂的地层裂隙也会造成伤害。而不动管柱多封隔器分段压力方式则采用多个封隔器一次入孔、分步投球依次打开封隔器之间压裂段进行分段压裂的工艺，可实现地层压裂后的保压要求，但压裂分段段数受限，且工具串长期留置孔中，易发生孔内事故。

技术实现思路

[0003]针对以上技术需求，本专利技术提出了一种受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置及方法，实现了煤矿井下套管内不受限多分段压裂和压裂分段保压，通过封隔工具外移根本上避免了由于发生吐砂、遗砂卡死封隔器的孔内事故。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0005]本专利技术首先公开了受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置，该装置包括多个中心管短节、坐封组件、逆止推环、弹座受控顶通导头、封堵弹、定压爆板和液压缸组件；
[0006]所述坐封组件套设在第一中心管短节上，所述逆止推环和弹座受控顶通导头分别连接在所述第一中心管短节上且对所述坐封组件的两端进行限位；
[0007]所述坐封组件包括可变形的胶筒、锥形衬和胀锁卡瓦，所述胶筒、锥形衬、胀锁卡瓦以及所述逆止推环均套设在所述第一中心管短节上，所述胀锁卡瓦设置在胶筒两侧，每个所述胀锁卡瓦与胶筒之间均夹设有所述锥形衬，所述锥形衬的外径沿胀锁卡瓦至胶筒方向逐渐增加；
[0008]所述逆止推环只能在第一中心管短节上单向移动挤压胀锁卡瓦而不能后退；
[0009]所述弹座受控顶通导头内设置有与所述第一中心管短节内孔连通的过液通道，所述过液通道中设置有与所述封堵弹外部轮廓匹配且卡住封堵弹的弹座；
[0010]所述定压爆板设置在过液通道末端且对过液通道进行封闭，当过液通道内压力达到一定数值后可挤开所述定压爆板；
[0011]所述液压缸组件包括缸体以及设置在缸体内的活塞推臂，第二中心管短节穿过所述缸体，且第二中心管短节外壁与缸体内壁之间形成环形空腔，所述第二中心管短节上设置有与所述环形空腔连通的通孔；所述活塞推臂为内部中空的环形杆结构，所述活塞推臂一端插入所述环形空腔内，且活塞推臂能够沿环形空腔轴向移动进而推动逆止推环移动；
[0012]所述第一中心管短节与第二中心管短节连接，在一定扭力或者拉力下第一中心管短节与第二中心管短节的连接处可断开。
[0013]优选的，所述胀锁卡瓦外表面设置有卡牙，胀锁卡瓦上设置有多条沿其圆周方向分布的开口。
[0014]优选的，所述封堵弹的弹尾设置有止退弹翼，所述弹座上设置有与所述止退弹翼匹配的反向卡槽。
[0015]优选的，所述封堵弹上设置有封压胶圈。
[0016]优选的，所述逆止推环上设置有内逆止丝口，所述第一中心管短节上设置有外逆止丝口，所述内逆止丝口与外逆止丝口相互作用使逆止推环只能单向移动挤压胀锁卡瓦而不能后退。
[0017]优选的，所述第二中心管短节与第一中心管短节螺纹连接，且连接处通过剪断销固定。
[0018]本专利技术还公开了一种受控坐封丢断可钻分段保压压裂方法，该方法采用本专利技术记载的受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置进行作业，具体包括以下步骤：
[0019]步骤1，在套管固孔钻孔内完成各设计压裂分段位置射孔；
[0020]步骤2，将所述受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置送至最里段压裂分段的外侧；利用油管供液使活塞推臂作用逆止推环推动胀锁卡瓦与锥形衬挤压胶筒径向膨胀，与套管形成高压密闭，完成坐封；
[0021]步骤3，继续升高油管供液压力，达到设置压力后，弹座受控顶通导头前部顶端的定压爆板打开，通过第一中心管短节、第二中心管短节以及过液通道连通形成的内通路开始对所在分段进行压裂施工；
[0022]步骤4，完成压裂后，投入封堵弹，利用封堵弹对弹座受控顶通导头的过液通道进行封堵，实现内通路封堵和保压；
[0023]步骤5，继续增大油管压力直至断开第一中心管短节与第二中心管短节的连接，通过油管带动液压缸组件退出套管；
[0024]步骤6，重复步骤2至步骤5，实施后续设计压裂分段的压裂和保压；其中最外段分段可不再投入封堵弹，直接实施孔外压裂油管封闭保压。
[0025]优选的，所述步骤5中，通过大扭矩扭拉或液压拉力断开第一中心短节和第二中心管短节之间的连接。
[0026]进一步的，待步骤6完成保压结束后，采用套管磨鞋对丢断留在套管内的工具封堵部件进行磨削通孔，打通钻孔套管内部。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0028]利用本专利技术装置可在完成射孔作业的套管内依次进行分段压裂并保压，保压完成后钻除保压部件通孔完成作业；实现了各分段压裂保压独立作业，前分段保压不干扰后段压裂，在不降低分段压裂保压作业效率的同时实现了压裂后的保压作业，保障压裂后地层压力逐步恢复的需求，避免了快速卸压导致地层吐砂和对压裂的地层裂隙造成伤害的问题。
[0029]本专利技术方法采用射孔和压裂分开实施，多个受控坐封丢断工具不存在相互干扰，所以压裂分段数量理论上不受限制，可有效提高压裂分段的分布密度，提升钻孔整体压裂效果。另外工具串不跨越施工的压裂分段，在压裂分段的孔口方向，根本上避免了发生吐砂、遗砂卡死封隔器的孔内事故的问题。
[0030]以下将结合具体实施方式对本专利技术的其他优点进行补充说明。
附图说明
[0031]图1是本专利技术实施例记载的装置装配示意图。
[0032]图2是本专利技术实施例记载的坐封组件及弹座受控顶通导头的结构示意图。
[0033]图3是本专利技术实施例记载的液压缸组件结构示意图。
[0034]图4是本专利技术实施例记载的封堵弹的结构示意图。
[0035]图5是本专利技术实施例记载的整体装置使用流程示意图，(a)整体装置入孔；(b)坐封、打开内通路实施压裂；(c)压裂完成，投入封堵弹保压、丢断液压缸组件和坐封组件；(d)送入整体装置实施下一分段压裂。
[0036]图中各标号的含义：
[0037]1‑
坐封组件，2
‑
逆止推环，3
‑
弹座受控顶通导头，4
‑
封堵弹，5
‑
定压爆板，6
‑
液压缸组件，7
‑
第一中心管短节，8
‑
第二中心管短节，9
‑
剪断销；
[0038]101
‑
胶筒，102
‑
锥形衬，103
‑
胀锁卡瓦；1031
‑
卡牙，1032
‑
开口；
[0039]201
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置，其特征在于，包括多个中心管短节、坐封组件(1)、逆止推环(2)、弹座受控顶通导头(3)、封堵弹(4)、定压爆板(5)和液压缸组件(6)；所述坐封组件(1)套设在第一中心管短节(7)上，所述逆止推环(2)和弹座受控顶通导头(3)分别连接在所述第一中心管短节(7)上且对所述坐封组件(1)的两端进行限位；所述坐封组件(1)包括可变形的胶筒(101)、锥形衬(102)和胀锁卡瓦(103)，所述胶筒(101)、锥形衬(102)、胀锁卡瓦(103)以及所述逆止推环(2)均套设在所述第一中心管短节(7)上，所述胀锁卡瓦(103)设置在胶筒(101)两侧，每个所述胀锁卡瓦(103)与胶筒(101)之间均夹设有所述锥形衬(102)，所述锥形衬(102)的外径沿胀锁卡瓦(103)至胶筒(101)方向逐渐增加；所述逆止推环(2)只能在第一中心管短节(7)上单向移动挤压胀锁卡瓦(103)而不能后退；所述弹座受控顶通导头(3)内设置有与所述第一中心管短节(7)内孔连通的过液通道(301)，所述过液通道(301)中设置有与所述封堵弹(4)外部轮廓匹配且卡住封堵弹(4)的弹座(302)；所述定压爆板(5)设置在过液通道(301)末端且对过液通道(301)进行封闭，当过液通道(301)内压力达到一定数值后可挤开所述定压爆板(5)；所述液压缸组件(6)包括缸体(601)以及设置在缸体(601)内的活塞推臂(602)，第二中心管短节(8)穿过所述缸体(601)，且第二中心管短节(8)外壁与缸体(601)内壁之间形成环形空腔，所述第二中心管短节(8)上设置有与所述环形空腔连通的通孔；所述活塞推臂(602)为内部中空的环形杆结构，所述活塞推臂(602)一端插入所述环形空腔内，且活塞推臂(602)能够沿环形空腔轴向移动进而推动逆止推环(2)移动；所述第一中心管短节(7)与第二中心管短节(8)连接，在一定扭力或者拉力下第一中心管短节(7)与第二中心管短节(8)的连接处可断开。2.如权利要求1所述的受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置，其特征在于，所述胀锁卡瓦(103)外表面设置有卡牙(1031)，胀锁卡瓦(103)上设置有多条沿其圆周方向分布的开口(1032)。3.如权利要求1所述的受控坐封丢断可钻分段保压压裂装置，其特征在于，所述封堵弹(4)的弹尾设置有止退弹翼...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵继展，张俭，杨欢，龙威成，董敏涛，贾秉义，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：