CN108868732B - 连续油管分层压裂系统工具及其分层压裂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是连续油管分层压裂系统工具及其分层压裂方法，其中连续油管分层压裂系统工具包括压裂套管、可移动密封工具，滑套腔、卡簧槽间隔设置在压裂套管内，可移动密封工具位于压裂套管内；滑套腔壁下部设置压裂液孔，滑套腔壁中部有沟槽，滑套腔壁底部有台阶，滑套抵在台阶上，弹簧片套在滑套外；可移动密封工具的上接头与承压轴螺纹连接，上接头下端外壁面套有卡簧垫片，卡簧垫片外设置卡簧，卡簧的上端面为倾斜的；外套筒下部内腔呈漏斗状，坐封球坐在漏斗口处，承压轴下端外凸台位于限位腔内，承压轴与外套筒由销钉固定；外套筒上端将卡簧包绕在内。本发明解决现有技术中下管柱困难，起下钻次数多，封隔器固定困难的问题。

Description

连续油管分层压裂系统工具及其分层压裂方法

技术领域：

本发明涉及应用于油气井工程、采油采气工程中可以进行完井和分层压裂的系统工具，具体涉及连续油管分层压裂系统工具及其分层压裂方法。

背景技术：

由于许多油田处于开发的中后期，地层渗透率低、开发难度大，单井产量低导致开发效益变差，急需发展实现有效动用的大规模压裂改造技术，为规模上产提供技术支持。最新投产的直井需要进行大规模的多段、高含沙量压裂改造。目前，压裂技术已经成为了各国油气田的首选增产方法，但是在实际开采和增产优化时，往往会发现有一井多层的现象存在，所以研究开发多层压裂技术已经成为了减少施工成本，提高开发效率，增加产量的必须。但是，井下射孔过程繁琐困难，且分层压裂时需要下入桥塞和封隔器，需要多次起下钻。特别是小井眼井，下入管柱困难。

针对需要分层压裂的井数量增多，专用工具短缺，技术难度大，且分层压裂的费用偏高的问题，亟需一种高效的实用的工具，辅助分层压裂作业，提高工作效率。

发明内容：

本发明的一个目的是提供连续油管分层压裂系统工具，这种连续油管分层压裂系统工具用于解决现有技术中下管柱困难，起下钻次数多，封隔器固定困难的问题，本发明另一个目的是提供这种连续油管分层压裂系统工具的分层压裂方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种连续油管分层压裂系统工具包括压裂套管、可移动密封工具，滑套腔、卡簧槽间隔设置在压裂套管内，可移动密封工具位于压裂套管内；滑套腔壁下部设置压裂液孔，滑套腔壁中部有沟槽，滑套腔壁底部有台阶，滑套抵在台阶，弹簧片套在滑套外；可移动密封工具包括上接头、外套筒、卡簧、承压轴、坐封球，上接头与承压轴螺纹连接，上接头下端外壁面套有卡簧垫片，卡簧垫片与上接头紧密接触，卡簧垫片外设置卡簧，卡簧的上端面为倾斜的；外套筒下部内腔呈漏斗状，坐封球坐在漏斗口处，外套筒中部通过限位凸台形成限位腔，承压轴为两端具有外凸台的筒体，承压轴下端外凸台位于限位腔内，承压轴与外套筒由销钉固定；外套筒上端将卡簧包绕在内。

上述方案中上接头与连续油管螺纹连接，连续油管通过泵与地面储液罐连接。

上述方案中承压轴下端外凸台由螺母拧固在承压轴下端形成。

上述连续油管分层压裂系统工具的分层压裂方法：

压裂套管被安装在油井套管之间，并被下放到油井内，与所要压裂的多个储层相对应，将油井与压裂套管之间的环空通过封隔器封隔成多段封闭的环空，每段封闭的环空与对应一个所要压裂的储层；可移动密封工具通过连续油管被下放到压裂套管内，对应于最下端所要压裂的储层下部，与油井与压裂套管之间的环空中最下端的封隔器相对应；

压裂作业开始前，提拉连续油管，可移动密封工具带动密闭滑套向上移动，当与压裂套管上的沟槽接触时，沟槽阻止弹簧片向上移动，而使弹簧片和密闭滑套之间产生相对运动后脱落，并嵌于沟槽内，由于弹簧片滑落后会收缩，半径减小，可以卡住密闭滑套而不使滑套下落，压裂储层通道打开；

从地面通过连续油管向可移动密封工具内部投入坐封球，坐封球坐封在外套筒漏斗口处，从地面储液罐通过泵向连续油管内泵入液体，进行憋压，在压力的作用下，承压轴与外套筒之间的销钉被剪断，外套筒向下滑动，压紧的卡簧失去了外套筒的约束后弹出，下放连续油管，可移动密封工具卡在压裂套管上的卡簧槽中，使可移动密封工具固定在压裂套管内壁上，然后向压裂套管内中施加压裂液，对最下端所要压裂的储层进行压裂；

压裂完成之后，通过提拉连续油管将可移动密封工具调整位置到上一个所要压裂的储层层位，再次进行压裂，如此重复，直至所要压裂的多个储层均进行压裂，从而实现分层压裂作业。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明针对分层压裂利用了连续油管独特优势，使可移动密封工具能和连续油管结合使用，解决了小井眼下管柱困难的作用。

2、本发明利用连续油管提拉和水力驱动作用，移动可移动密封工具的位置，避免了多次起下钻的过程。

3、本发明滑套封堵压裂套管上压裂液孔，关闭压裂液进入储层的通道，进行某层位压裂时，将滑套上移离开压裂套管上的预制压裂液孔，压裂液孔被打开，将压裂液压入储层，达到了调节压裂位置，进行分层压裂的目的。

4、本发明可移动密封工具可固定在压裂套管壁上，方便封隔器进行封隔。

附图说明

图1为本发明在油井井筒中工作的示意图；

图2是本发明中可移动密封工具剖面图；

图3是本发明中上接头的结构示意图；

图4是本发明中承压轴的结构示意图；

图5是本发明中储层通道关闭的状态图；

图6是本发明中储层通道打开的状态图；

图7是本发明中弹簧片的示意图。

图中：1 连续油管；2 密闭滑套；3 封隔器；4 卡簧槽；5 可移动密封工具；6 泵；7储液罐；8 油井；9 所要压裂的储层；10 压裂套管；11 上接头；12 卡簧；13 卡簧垫片；14承压轴；15 限位腔；16 坐封球；17 外套筒；18螺母；19弹簧片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

结合图1-图7所示，这种连续油管分层压裂系统工具包括压裂套管10、可移动密封工具5，滑套腔、卡簧槽4间隔设置在压裂套管10内，可移动密封工具5位于压裂套管10内；滑套腔壁下部设置压裂液孔，滑套腔壁中部有沟槽，滑套腔壁底部有台阶，滑套抵在台阶，弹簧片19套在滑套外，参阅图7，弹簧片19具有开口。通过提拉连续油管1移动密闭滑套2的位置，控制压裂液进入储层通道的开闭。

参阅图2，可移动密封工具5包括上接头11、外套筒17、卡簧12、承压轴14、坐封球16，其材料全部为金属材料，可移动密封工具5为一种密封工具，用于封隔储层进行分层压裂。上接头如图3所示，上接头11与承压轴14螺纹连接，参阅图4，承压轴14为两端具有外凸台的筒体，承压轴14下端外凸台位于限位腔15内，本实施方式中承压轴14上端外凸台为一体的，承压轴14下端外凸台由螺母18拧固在承压轴14下端形成，可从承压轴14上拧下来。上接头11下端外壁面套有卡簧垫片13，卡簧垫片13与上接头11紧密接触，卡簧垫片13外设置卡簧12，并与卡簧垫片13紧密接触，卡簧12的上端面为倾斜的；外套筒17下部内腔呈漏斗状，坐封球16坐在漏斗口处，外套筒17中部通过限位凸台形成限位腔15，承压轴14下端外凸台位于限位腔15内，承压轴14与外套筒17由销钉固定；外套筒17上端将卡簧12包绕在内。外套筒17罩住内部所有部件，并与承压轴14之间由销钉固定，防止可移动密封工具5下入井中时外套筒17提前滑脱，卡簧12提前弹出，影响施工。

上接头11与连续油管1螺纹连接，连续油管1通过泵6与地面储液罐7连接。

参阅图1，这种连续油管分层压裂系统工具的分层压裂方法：

压裂套管10被安装在油井套管之间，并被下放到油井8内，与所要压裂的多个储层相对应，将油井8与压裂套管10之间的环空通过封隔器3封隔成多段封闭的环空，每段封闭的环空与对应一个所要压裂的储层9；可移动密封工具5通过连续油管1被下放到压裂套管10内，对应于最下端所要压裂的储层9下部，和油井8与压裂套管10之间的环空中最下端的封隔器3相对应；

从地面通过连续油管1向可移动密封工具5内部投入坐封球16，坐封球16坐封在外套筒17漏斗口处，从地面储液罐7通过泵6向连续油管1内泵入液体，进行憋压，在压力的作用下，承压轴14与外套筒17之间的销钉被剪断，外套筒17向下滑动，压紧的卡簧12失去了外套筒17的约束后弹出

压裂作业开始前，提拉连续油管1，可移动密封工具5带动密闭滑套2向上移动，当与压裂套管10上的沟槽接触时，沟槽阻止弹簧片19向上移动，而使弹簧片19和密闭滑套2之间产生相对运动后脱落，并嵌于沟槽内，由于弹簧片19滑落后会收缩，半径减小，卡住密闭滑套2而不使滑套下落，压裂储层通道打开。

下放连续油管1，可密封工具卡在压裂套管10上的卡簧槽4中，使可移动密封工具5固定在压裂套管10内壁上，然后向压裂套管10内中施加压裂液，对最下端所要压裂的储层9进行压裂；

压裂完成之后，通过提拉连续油管1将可移动密封工具5调整位置到上一个所要压裂的储层9层位，再次进行压裂，如此重复，直至所要压裂的多个储层均进行压裂，从而实现分层压裂作业。

本发明连续油管分层压裂系统工具是采用压裂套管10，避免了井下固井和射孔的过程，减少施工难度。并且可以和带孔的滑套相配合可以控制压裂液进入储层。可移动密封工具5与封隔器3配合，对井筒进行封隔，进行分层压裂作业。可移动密封工具5与连续油管1连接，解决了小井眼下管柱困难的问题。

关于储层压裂顺序，由于可移动密封工具5中卡簧12的上端倾斜面，采取由下层储层向上层储层进行分层压裂作业的方式。

本发明中连续油管1为通用标准各尺寸连续油管，所述油管或连续油管1为通用标准各尺寸普通套管或连续油管，所述的泵6为标准排量和扬程的泵，泵入的液体可以各种流体，压裂液为标准压裂液，以上具体均根据施工设计要求进行选取。

Claims (4)

1.一种连续油管分层压裂系统工具，其特征在于：这种连续油管分层压裂系统工具包括压裂套管（10）、可移动密封工具（5），滑套腔、卡簧槽（4）间隔设置在压裂套管（10）内，可移动密封工具（5）位于压裂套管（10）内；滑套腔壁下部设置压裂液孔，滑套腔壁中部有沟槽，滑套腔壁底部有台阶，滑套抵在台阶，弹簧片（19）套在滑套外；可移动密封工具（5）包括上接头（11）、外套筒（17）、卡簧（12）、承压轴（14）、坐封球（16），上接头（11）与承压轴（14）螺纹连接，上接头（11）下端外壁面套有卡簧垫片（13），卡簧垫片（13）与上接头（11）紧密接触，卡簧垫片（13）外设置卡簧（12），卡簧（12）的上端面为倾斜的；外套筒（17）下部内腔呈漏斗状，坐封球（16）坐在漏斗口处，外套筒（17）中部通过限位凸台形成限位腔（15），承压轴（14）为两端具有外凸台的筒体，承压轴（14）下端外凸台位于限位腔（15）内，承压轴（14）与外套筒（17）由销钉固定；外套筒（17）上端将卡簧（12）包绕在内。

2.根据权利要求1所述的连续油管分层压裂系统工具，其特征在于：所述的上接头（11）与连续油管（1）螺纹连接，连续油管（1）通过泵（6）与地面储液罐（7）连接。

3.根据权利要求2所述的连续油管分层压裂系统工具，其特征在于：所述的承压轴（14）下端外凸台由螺母（18）拧固在承压轴（14）下端形成。

4.一种权利要求3所述的连续油管分层压裂系统工具的分层压裂方法，其特征在于包括如下步骤：

压裂套管（10）被安装在油井套管之间，并被下放到油井（8）内，与所要压裂的多个储层相对应，将油井（8）与压裂套管（10）之间的环空通过封隔器（3）封隔成多段封闭的环空，每段封闭的环空与对应一个所要压裂的储层（9）；可移动密封工具（5）通过连续油管（1）被下放到压裂套管（10）内，对应于最下端所要压裂的储层（9）下部，和油井（8）与压裂套管（10）之间的环空中最下端的封隔器（3）相对应；

压裂作业开始前，提拉连续油管（1），可移动密封工具（5）带动密闭滑套（2）向上移动，当与压裂套管（10）上的沟槽接触时，沟槽阻止弹簧片（19）向上移动，而使弹簧片（19）和密闭滑套（2）之间产生相对运动后脱落，并嵌于沟槽内，由于弹簧片（19）滑落后会收缩，半径减小，可以卡住密闭滑套（2）而不使滑套下落，压裂储层通道打开；

从地面通过连续油管（1）向可移动密封工具（5）内部投入坐封球（16），坐封球（16）坐封在外套筒（17）漏斗口处，从地面储液罐（7）通过泵（6）向连续油管（1）内泵入液体，进行憋压，在压力的作用下，承压轴（14）与外套筒（17）之间的销钉被剪断，外套筒（17）向下滑动，压紧的卡簧（12）失去了外套筒（17）的约束后弹出，下放连续油管（1），可移动密封工具（5）卡在压裂套管（10）上的卡簧槽（4）中，使可移动密封工具（5）固定在压裂套管（10）内壁上，然后向压裂套管（10）内中施加压裂液，对最下端所要压裂的储层（9）进行压裂；

压裂完成之后，通过提拉连续油管（1）将可移动密封工具（5）调整位置到上一个所要压裂的储层层位，再次进行压裂，如此重复，直至所要压裂的多个储层均进行压裂，从而实现分层压裂作业。

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