专利名称：天然气井分层压裂合层开采一体化管柱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及天然气开采技术领域，是一种针对天然气井两个气层段不动管柱进行分层压裂和合层开采而设计的一体化管柱。
背景技术：
目前采用常规的桥塞对天然气井两气层段进行分层压裂，具体施工过程为(1)下部气层射孔；(2)下压裂管柱、下部气层压裂；(3)下部气层排液、测试；(4)压井；(5)起压裂管柱；(6)下桥塞、坐封、试压、填砂；(7)上部气层射孔；(8)下压裂管柱、上部气层压裂；(9)上部气层排液、测试；(10)压井；(11)起压裂管柱；(12)下冲砂打捞管柱冲砂打捞桥塞；(13)下光油管完井。采用上述常规的压裂方法，需要多次起下管柱，需动用多次压裂设备，施工复杂、周期长、费用高，尤其是压井过程对储层伤害比较严重。
近年来，国内油田针对多层气井的分层压裂改造，相继开发出以可取式、永久式等不同封隔器为主的分层压裂合层开采一体化工艺管柱。中国专利公告号2634111，名称为一种天然气井油套分采一次完井管柱。公开了一种由循环阀、采气封隔器组成的管柱；并进一步揭示了采气封隔器的结构与一种液力反复开闭的循环阀。
采用封隔器分层压裂合层开采一体化其最大优点在于将气井的改造及完井管柱“合二为一”，由下到上依次压开上、下目的层，可以实现不动管柱一次压裂两个目的层，同一目的层可重复压裂，使目的层得到充分有效的改造。同时，压裂时若出现砂堵，可及时停泵反循环解除砂堵；两层合排，彼此间有助排作用，排液速度快。与桥塞分层压裂改造工艺相比，简化了作业程序，缩短了施工周期，减少了压井作业对储层的伤害，降低了开发成本，提高了气田的开发水平。但由于完井后封隔器处于锚定、密封状态，后期很难或不能动管柱，给气井后期作业带来很多困难。
虽然以可取式封隔器为主的分压合采一体化管柱在设计之初就考虑到分层压裂后起管柱的问题，但对于大多数压裂后处于喷通状态的气井，在缺少不压井作业设备和手段的条件下，压裂后要起出管柱首先必须采取压井措施，然后才能动管柱解除封隔器的锚定、密封状态，再上提起出井内管柱，这势必造成产层压井伤害，同时由于管柱本身结构的原因，上部气层压裂后不可避免的有压裂砂沉积在下水力锚、封隔器与套管的环形空间，这就使得压裂后起管柱的难度增大；对于采用永久式封隔器为主的分压合采一体化管柱，后期若要动管柱，其施工更为复杂、技术要求更高、难度更大、费用也会更高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种天然气井分层压裂合层开采一体化管柱，采用Y344封隔器为主的分层压裂合层开采管柱来满足对天然气井不动管柱分两层压裂并合层开采的工艺要求，以便分层压裂后或后期修井时起出管柱。
本实用新型的目的是这样实现的在天然气井套管内下入天然气井分层压裂合层开采一体化管柱。天然气井分层压裂合层开采一体化管柱自上而下结构组成是在上部气层的上部是油管连接水力锚和液压封隔器I，上部气层与下部气层之间是油管短节连接喷砂滑套、液压封隔器II、水力锚和液压封隔器III，在液压封隔器III的下部连接滑套座和节流坐封嘴。所述的连接全部为油管螺纹扣连接。
喷砂滑套既是改造上层的压裂液(酸液)入口通道，又是液压封隔器坐封节流嘴。所述的喷砂滑套结构是由喷砂滑套外壳和喷砂滑芯组成，喷砂滑套外壳上有圆形开口。喷砂滑套外壳和喷砂滑芯之间滑动配合，有剪切销钉固定。喷砂滑套外壳和喷砂滑芯之间有密封圈，密封圈分布在开口两端，开口的数量为2个，开口直径在20-25毫米之间。
节流坐封嘴作用是在施工时，保证封隔器坐封、水力锚坐封、锚定；施工结束后，可投钢球打压，将节流坐封嘴打掉，增大了整个管柱的通径，便于气井后期测试。将滑套座置于液压封隔器III之下，在压裂上部气层时，保证全部液压封隔器、水力锚处于坐封、锚定状态。
下面叙述使用天然气井分层压裂合层开采一体化管柱过程，有利于理解本实用新型。
1、首先，在天然气井内下射孔枪，一次射开两气层段；2、将本实用新型天然气井分层压裂合层开采一体化管柱下入天然气井内；3、通过油管泵注压裂液，压裂液通过节流球座时产生节流压差，水力锚等进入工作状态，上、下液压封隔器启动，胶筒封隔目的层和油套环形空间；4、进行下部气层的压裂；5、下部气层压裂后从油管投入钢球，待钢球落入喷砂滑套后从油管加压打开喷砂滑套，钢球下落至节流坐封球座封堵下部气层；6、通过油管泵注压裂液，压裂液通过喷砂滑套时产生节流压差，液压封隔器、水力锚等进入工作状态；7、进行上部气层的压裂；8、上部气层压裂完后停泵，封隔器胶筒收缩、水力锚锚爪收回解除密封和锚定。
9、压裂后不动管柱直接完井、排液、投产。(也可根据需要待井底压力扩散后起管柱再下光油管完井。)发明的效果与传统的桥塞分层压裂方式相比，简化了作业程序，缩短了施工周期，减少了压井作业对储层的伤害，降低开发成本，提高气田整体开发水平。
与采用其它可取式、永久式等不同封隔器为主的分层压裂合层开采一体化工艺管柱相比，它也可以实现不动管柱一次压裂两个目的层后合层开采的目的，压裂完后，直接排液投产，此时，液压封隔器胶筒收缩、水力锚锚爪收回解除密封和锚定，有利于压裂后或后期气井作业起出井下管柱。另外，下层采用双液压封隔器，增加了层间的封隔效果，保证了分层压裂工艺的的可靠实施。
附图1是天然气井分层压裂合层开采一体化管柱结构示意图。
附图2是喷砂滑套(6)的剖面示意图。
图中，1.油管，2.套管，3.水力锚，4.液压封隔器I，5.油管短节，6.喷砂滑套，7.液压封隔器II，8.油管短节，9.水力锚，10.液压封隔器III，11.滑套座，12.节流坐封嘴，13.人工井底，14.下部气层，15.上部气层，16.喷砂滑套外壳，17.密封圈，18.剪切销钉，19.喷砂滑芯。
具体实施方式
天然气井分层压裂合层开采一体化管柱自上而下结构组成是在上部气层(15)的上部是油管(1)连接水力锚(3)和Y344液压封隔器(4)。Y344液压封隔器(4)下部连接油管短节(5)。油管短节(5)连接喷砂滑套(6)。上部气层(15)与下部气层(14)之间连接的是喷砂滑套(6)、Y344液压封隔器(7)、水力锚(9)和Y344液压封隔器(10)。在Y344液压封隔器(10)的下部连接滑套座(11)和节流坐封嘴(12)。所述的连接全部为油管螺纹扣连接。将分层压裂合层开采一体化管柱下入套管(2)内。距离人工井底(13)大约150米。
喷砂滑套(6)的结构是由喷砂滑套外壳(16)和喷砂滑芯(19)组成，喷砂滑套外壳(16)上有2个圆形开口。喷砂滑套外壳(16)和喷砂滑芯(19)之间采用滑动配合，由2个剪切销钉(18)将喷砂滑套外壳(16)和喷砂滑芯(19)固定在一起。剪切销钉(18)的直径为6毫米。喷砂滑套外壳(16)和喷砂滑芯(19)之间有4道密封圈(17)，密封圈(17)分布在开口两端，每端2个。每个开口直径为20毫米。
权利要求1.一种天然气井分层压裂合层开采一体化管柱，其特征在于自上而下结构组成是在上部气层(15)的上部是油管(1)连接水力锚(3)和液压封隔器I(4)，上部气层(15)与下部气层(14)之间是油管短节(8)连接喷砂滑套(6)、液压封隔器II(7)、水力锚(9)和液压封隔器III(10)，在液压封隔器III(10)的下部连接滑套座(11)和节流坐封嘴(12)，所述的连接全部为油管螺纹扣连接。
2.根据权利要求1所述的天然气井分层压裂合层开采一体化管柱，其特征在于所述的喷砂滑套(6)结构是由喷砂滑套外壳(16)和喷砂滑芯(19)组成，喷砂滑套外壳(16)上有圆形开口，喷砂滑套外壳(16)和喷砂滑芯(19)之间滑动配合，有剪切销钉(18)固定，喷砂滑套外壳(16)和喷砂滑芯(19)之间有密封圈(17)，密封圈(17)分布在开口两端，开口的数量为2个，开口直径在20-25毫米之间。
专利摘要本实用新型是针对天然气井两气层段不动管柱进行分层压裂和合层开采而设计的一体化管柱。上部气层的上部是油管连接水力锚和封隔器。上部气层与下部气层之间是油管短节连接喷砂滑套、封隔器、水力锚和封隔器，在封隔器的下部连接滑套座和节流坐封嘴。与传统的桥塞分层压裂方式相比，简化了作业程序，缩短了施工周期，减少了压井作业对储层的伤害，降低开发成本，提高气田整体开发水平。实现不动管柱一次压裂两个目的层后合层开采的目的，有利于压裂后或后期气井作业起出井下管柱。保证了分层压裂工艺的可靠实施。
文档编号E21B33/122GK2866812SQ200520129828
公开日2007年2月7日 申请日期2005年10月18日 优先权日2005年10月18日
发明者付钢旦, 桂捷, 赵粉霞, 鄢长灝 申请人:中国石油天然气股份有限公司