分段压裂装置以及该装置的使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种压裂装置，包括：压裂管柱和开关管柱。其中，通过开关管柱上的用于打开的促动工具或用于关闭的促动工具对压裂管柱上的开关式滑套进行操作，而实现建立压裂通道或封闭压裂通道。本发明专利技术还涉及使用这种压裂装置的方法。根据本发明专利技术的装置和方法具有压裂级数不受套管直径的影响，操作简单的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压裂装置，更具体地涉及一种分段压裂装置。本专利技术还涉及该装置的使用方法。
技术介绍
日益增长的能源需求使得低渗透油气藏、页岩油气藏等非常规能源受到越来越多的重视。低渗透油气藏、页岩油气藏开发成为国家“十二五”能源开发的重要增长点。对于这些类型的油气藏，水平井分段压裂方法对于提高采收率具有显著优势。目前，用于水平井分段压裂施工的装置最常见的是投球式分段压裂管柱。例如，中国专利201120240930.6披露了一种水平井分段措施施工管柱，其通过钻杆将根据油层分段情况而配置的工具管串送入井内到设计位置。然后投球憋压，封隔悬挂器坐封、坐挂、丢手、封隔器坐封。接着投球逐级打开滑套进行分段压裂。在这种压裂管柱中，滑套内球座设计为从井底至井口，直径必须从小到大满足一定的级差才能让投入的球顺利通过并坐入配套球座内。因此，受球座直径的影响，分段压裂段数及施工规模均受到很大限制，影响了改造效果。此外，在压裂施工结束后，需依靠地层压力将球返排至地面或者下入钻具将球座和球一起钻掉，以使工具贯串内部贯通。但是，球返排到地面往往会不成功而影响后续作业、生产，而采用将球座和球一起钻掉的方法则会耗费较长作业时间并造成较高的成本。另外，在该压裂管柱中，不能根据地层情况将滑套关闭或再次开启。因此，急需一种能够用于压裂级数不受套管直径的限制、裸眼井壁稳定性差的压裂装置，以适应非常规油气资源新的开发需求。
技术实现思路
针对上述的问题，本专利技术提出了一种压裂装置，其压裂级数不受套管直径的影响。本专利技术还提出了该装置的使用方法。根据本专利技术的第一方面，提供了 一种压裂装置，包括，压裂管柱，在压裂管柱上布置有至少一个开关式滑套，在开关式滑套的两端布置有封隔器，在压裂管柱的末端端部布置有压差式打开机构；开关管柱，其能够插入到压裂管柱内，包括连续油管，在所述连续油管上布置有一对分别用于打开和关闭的促动工具，在连续油管的末端端部布置有节流装置。在使用时，将开关管柱下入压裂管柱内，向开关管柱的连续油管内加压，使开关管柱上的促动工具中的一个与所述压裂管柱上的开关式滑套接合，通过上提或下放所述开关管柱而实现打开或关闭开关式滑套，从而实现建立压裂通道或关闭压裂通道。根据本专利技术，通过使用开关管柱可实现在地面上控制井下开关式滑套的开关，极大地方便了操作和装置的维护。开关式滑套的两端布置的封隔器既可封隔压裂管柱与水泥环之间胶结的微环空，也可对压裂层段之间进行封隔，有效避免压裂窜槽，从而提高压裂效果。此外，通过使用开关管柱可实现一趟打开、关闭多个开关式滑套，显著提高了施工效率。在一个实施例中，压裂管柱内径为相同。即，压裂管柱为全通径，这种结构使得压裂级数不受限制。在一个实施例中，促动工具包括:固定的筒状本体，在筒状本体的侧壁上设置有贯穿的液孔，在侧壁的外表面上设置有凹槽。锁块，其设置在筒状本体的凹槽内，并且在凹槽与锁块之间设置有第一弹性件，锁块包括其端部处的引导斜面，壳体，其包括接收轴向作用力的受力结构体，以及能通过与引导斜面的相互作用而引导锁块作径向运动的引导端，其中受力结构体的第一受力面与筒状本体的液孔连通以承受轴向液压力，第二受力面与能施加轴向力的第二弹性件接触，其中，在初始状态中，壳体在第二弹性件的作用下克服第一弹性件的作用力而使锁块处于缩回状态；当在筒状本体内充入液体并加压后，壳体受克服第二弹性件的作用力的液力作用下沿轴向朝向第一方向运动，从而使得锁块在第一弹性件的作用下径向向外运动而凸出；当将筒状本体内卸压后，壳体在第二弹性件的作用力作用下沿轴向朝向第二方向运动，锁块在所述壳体的引导端的作用下克服第一弹性件的作用力径向向里运动而缩回。这种促动工具的结构较为紧凑，并且易损件较少因而使用寿命较长。在一个实施例中，用于打开的促动工具的锁块朝向下游的面为引导斜面，朝向上游的面为直面。其中引导斜面与相应壳体的引导端相接触。在另一个实施例中，用于关闭的促动工具的锁块朝向上游的面为引导斜面，朝向下游的面为直面。其中引导斜面与相应壳体的引导端相接触。锁块的直面使得促动工具能够与开关式滑套可靠地接合，从而保证在操作中促动工具与开关式滑套不会脱开。在优选的一个实施例中，促动工具包括两个成镜像布置的上游壳体和下游壳体。在一个实施例中，用于打开的促动工具的锁块构造为中间凹下，两端凸起的结构。其中下游端部带有背向下游壳体的直面和与下游壳体的引导端接触的引导斜面，上游端部带有朝向直面的斜面和与上游壳体的引导端接触的引导斜面。在另一个实施例中，用于关闭的促动工具的锁块构造为中间凹下，两端凸起的结构。其中上游端部带有背向上游壳体的直面和与上游壳体的引导端接触的引导斜面，下游端部带有朝向直面的斜面和与下游壳体的引导端接触的引导斜面。锁块的直面使得促动工具能够与开关式滑套可靠地接合，锁块的朝向直面的斜面能够防止促动工具在滑套内运动时与滑套内壁发生刮碰，有利于开关管柱在滑套内的移动定位。另外，这种结构的促动工具使得锁块的受力更加均匀，使得其凸出、缩回运动更加平稳，同时也会延长促动工具的使用寿命。在一个实施例中，开关式滑套包括固定的外筒和与外筒的内壁滑动配合的内筒。在外筒上布置有喷砂孔，在内筒的内壁上设置有径向向里凸出的用于打开或关闭开关式滑套的凸块，在外筒和内筒的配合面上设置有选位槽和选位件。在打开开关式滑套时，内筒的内壁上的凸块与用于打开的促动工具的锁块接合，上提内筒，并使喷砂口与压裂管柱内部连通从而打开开关式滑套并实现建立压裂通道；在打开后，选位槽和选位件处于第一接合位置。在关闭开关式滑套时，内筒的内壁上的凸块与用于关闭的促动工具的锁块接合，下放内筒，并使喷砂口与压裂管柱内部断开从而关闭开关式滑套并实现关闭压裂通道；在关闭后，选位槽和选位件处于第二接合位置。这种结构的开关式滑套可根据井下情况，关闭问题产层的开关式滑套，以延长油气井生产寿命。在一个优选的实施例中，开关式滑套的内筒包括筒状主体和通过弹性结构件连接于筒状主体的至少一个端部的接合件，在接合件与所述开关式滑套的外筒的配合面上设置有选位槽和选位件，在接合件的自由端设置有台肩。这种带有弹性结构件的开关式滑套使得开关式滑套生产和使用更加方便。在一个实施例中，在压裂管柱的上游部分还布置有容腔短节，其内径大于压裂管柱的内径，并且其长度大于或至少等于开关管柱的长度，以容纳开关管柱。这种容腔短节使得在当使用开关管柱完成打开滑套之后，不必将开关管柱完全从井筒内起出，仅需要停留在容腔短节内即可而不会影响后续的压裂施工，方便了操作。在一个实施例中，在开关管柱的下游部分还设置有暂堵封隔器。这种暂堵封隔器能够实现封隔相邻的两个开关式滑套，特别是当某一开关式滑套出现故障时，可将其隔离开，从而提高压裂施工质量。根据本专利技术的第二方面，提供了一种使用上述压裂装置的方法，包括，步骤一:将压裂管柱下入井内，并完成固井；步骤二:打开压裂管柱最下端的压差式打开机构，建立压裂管柱与地层之间的连通通道；步骤三:将开关管柱下入压裂管柱内到适当的位置，向开关管柱的连续油管内加压，使得开关管柱上的用于打开的促动工具与压裂管柱上的开关式滑套接合，上提开关管柱而打开开关式滑套，建立压裂通道；步骤四:将开关管柱的连续油管泄压，用于打开的促动工具与所述开关式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂装置，包括压裂管柱，在所述压裂管柱上布置有至少一个开关式滑套，在所述开关式滑套的两端布置有封隔器，在压裂管柱的末端端部布置有压差式打开机构，开关管柱，其能够插入到压裂管柱内，包括连续油管，在所述连续油管上布置有一对分别用于打开和关闭的促动工具，在连续油管的末端端部布置有节流装置，在使用时，将开关管柱下入压裂管柱内，向所述开关管柱的连续油管内加压，使所述开关管柱上的促动工具中的一个与所述压裂管柱上的开关式滑套接合，通过上提或下放所述开关管柱而实现打开或关闭所述开关式滑套，从而实现建立压裂通道或关闭压裂通道。

【技术特征摘要】
1.一种压裂装置，包括 压裂管柱，在所述压裂管柱上布置有至少一个开关式滑套，在所述开关式滑套的两端布置有封隔器，在压裂管柱的末端端部布置有压差式打开机构， 开关管柱，其能够插入到压裂管柱内，包括连续油管，在所述连续油管上布置有一对分别用于打开和关闭的促动工具，在连续油管的末端端部布置有节流装置， 在使用时，将开关管柱下入压裂管柱内，向所述开关管柱的连续油管内加压，使所述开关管柱上的促动工具中的一个与所述压裂管柱上的开关式滑套接合，通过上提或下放所述开关管柱而实现打开或关闭所述开关式滑套，从而实现建立压裂通道或关闭压裂通道。2.根据权利要求1所述的分段压裂装置，其特征在于，所述促动工具包括: 固定的筒状本体，在所述筒状本体的侧壁上设置有贯穿的液孔，在侧壁的外表面上设置有凹槽， 锁块，其设置在所述筒状本体的凹槽内，并且在所述凹槽与锁块之间设置有第一弹性件，所述锁块包括处于其端部处的引导斜面， 壳体，其包括接收轴向作用力的受力结构体，以及能通过与引导斜面的相互作用而引导所述锁块作径向运动的引导端，其中所述受力结构体的第一受力面与所述筒状本体的液孔连通以承受轴向液压力，第二受力面与能施加轴向力的第二弹性件接触， 其中，在初始状态中，所述壳体在第二弹性件的作用下克服第一弹性件的作用力而使锁块处于缩回状态；当在筒状本体内充入液体并加压后，所述壳体受克服第二弹性件的作用力的液力作用下沿轴向朝向第一方向运动，从而使得所述锁块在第一弹性件的作用下径向向外运动而凸出；当将筒状本体内卸压后，所述壳体在第二弹性件的作用力作用下沿轴向朝向第二方向运动，所述锁块在所述壳体的引导端的作用下克服第一弹性件的作用力径向向里运动而缩回。3.根据权利要求2所述的分段压裂装置，其特征在于，用于打开的促动工具的锁块朝向下游的面为引导斜面，朝向上游的面为直面，其中所述引导斜面与相应壳体的引导端相接触。4.根据权利要求2所述的分段压裂装置，其特征在于，用于关闭的促动工具的锁块朝向上游的面为引导斜面，朝向下游的面为直面，其中所述引导斜面与相应壳体的引导端相接触。5.根据权利要求2所述的分段压裂装置，其特征在于，所述促动工具包括两个成镜像布置的上游壳体和下游壳体。6.根据权利要求5所述的分段压裂装置，其特征在于，用于打开的促动工具的锁块构造为中间凹下，两端凸起的结构，其中下游端部带有背向下游壳体的直面和与下游壳体的引导端接触的引导斜面，上游端部带有朝向直面的斜面和与上游壳体的引导端接触的引导斜面。7.根据权利要求5所述的分段压裂装置，其特征在于，用于关闭的促动工具的锁块构造为中间凹下，两端凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：马兰荣，魏辽，郭朝辉，张元星，朱玉杰，阮臣良，秦德威，高原，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：