化学解封压缩式封隔器分压管柱及油井压裂方法与流程

文档序号:17109084发布日期:2019-03-15 19:29阅读:291来源:国知局
化学解封压缩式封隔器分压管柱及油井压裂方法与流程

本发明属于油田气井压裂技术领域,涉及一种化学解封压缩式封隔器分压管柱及油井压裂方法。



背景技术:

套管内封隔器分段压裂改造是实现低渗透、致密油气藏有效动用的重要技术之一,具有压裂层段针对性强,压裂过程连续的特点。特别是老井的重复压裂,套管内封隔器分段改造是唯一的技术手段。

套管内封隔器分段压裂,封隔器是该技术的核心,要满足封得住、起得出的基本要求。压裂封隔器主要两大类型,一是扩张式封隔器,另一种是压缩式封隔器。目前国内外套管内封隔器分段压裂改造技术较少,申请号为200720169453.2的专利申请公开了一种上提管柱封隔器分段压裂技术,该技术是以扩张式封隔器为基础组成的压裂管柱,压一段后,上提再压另一段,主要存在的问题是,每次上提管柱要动井口,效率低,风险大;公开号为CN202338316U的专利申请公开了一种以压缩式封隔器组成的压裂管柱是机械隔离可逐级解封的五层分层压裂工艺管柱,该技术在压裂完成后,上提管柱解封,主要存在问题是解封困难,主要原因是,封隔器解封时要几吨的负荷,放喷时压裂砂返吐,砂子会胶筒上沉积,解封负荷会更大,特别是水平井,井口负荷传递到水平段的效率较低,往往造成封隔器解封不了,管柱起不出来。影响油气井的生产甚至大修。



技术实现要素:

为了解决现有技术中压裂封隔器难解封、管柱难取出的技术问题,本发明的目的在于提供一种化学解封压缩式封隔器分压管柱及油井压裂方法。该化学解封压缩式封隔器分压管柱采用连接化学解封压缩式压裂封隔器和化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器,两种化学解封封隔器均能够自动解封、无解封负荷,大大提高管柱取出的安全性。

本发明的目的通过以下技术方案得以实现:

本发明提供一种化学解封压缩式封隔器分压管柱,该化学解封压缩式封隔器分压管柱包括至少两个相同的化学解封压缩式压裂封隔器和与之匹配的投球喷砂滑套、至少一个化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器、压差式喷砂滑套、安全接头、球座和丝堵;

所述丝堵、所述球座、所述压差式喷砂滑套、所述至少两个相同的化学解封压缩式压裂封隔器和与之匹配的投球喷砂滑套、所述至少一个化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器和所述安全接头依次固定连接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,该化学解封压缩式封隔器分压管柱包括第一化学解封压缩式压裂封隔器、第一投球喷砂滑套、第二化学解封压缩式压裂封隔器、第二投球喷砂滑套、化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器、压差式喷砂滑套、安全接头、球座和丝堵;

所述丝堵、所述球座、所述压差式喷砂滑套、所述第一化学解封压缩式压裂封隔器、所述第一投球喷砂滑套、所述第二化学解封压缩式压裂封隔器、所述第二投球喷砂滑套、所述化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器和所述安全接头依次固定连接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述化学解封压缩式压裂封隔器包括:第一上接头、真空腔体、丢手组件、第一中心管、第一中间接头、第一锁环座、第一下接头、解封套、第一解封接头、第一胶筒组件和第一活塞组件;

所述第一上接头与所述真空腔体固定连接,所述真空腔体与所述丢手组件固定连接,所述丢手组件与所述第一中心管固定连接,所述第一中心管与所述第一中间接头固定连接,所述第一中间接头与所述第一锁环座固定连接,所述第一锁环座与所述第一下接头固定连接;所述第一锁环座为带有管状腔体的连接件;

所述解封套、所述第一胶筒组件和所述第一解封接头套设在所述第一中心管的外侧且依次相抵接,所述解封套与所述丢手组件固定连接,所述第一解封接头与所述第一活塞组件相抵接;

所述第一活塞组件套设在所述第一中心管、所述第一中间接头和所述第一锁环座的外侧;所述第一活塞组件与所述第一锁环座或所述第一下接头固定连接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述化学解封压缩式压裂封隔器还包括滑套;

所述滑套设置在所述第一上接头的内腔,所述滑套的外侧壁与所述第一上接头的内腔壁通过固定件固定连接并相密闭连接,在作业时,固定件被剪断,所述滑套相对于所述第一上接头轴向滑动;

所述第一上接头的内腔壁径向设置有至少一个内外相通的通孔孔道,所述通孔孔道被所述滑套遮蔽;

更加优选地,所述通孔孔道为均匀分布的三个;

更加优选地,所述固定件为销钉。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述化学解封压缩式压裂封隔器还包括滑套;

所述滑套设置在所述第一上接头的内腔,所述滑套的外侧壁与所述第一上接头的内腔壁活动连接,所述滑套相对于所述第一上接头轴向滑动;

所述真空腔体由腔室和管壁构成,所述真空腔体的管壁与所述第一上接头固定连接并相密闭连接,所述真空腔体的管壁内轴向贯穿设置一孔道,所述真空腔体的管壁的上端与所述第一上接头的下端设置有空隙,所述空隙开口方向朝向管内,所述空隙由所述滑套遮蔽,所述滑套并与所述第一上接头的内侧壁和所述真空腔体的内侧壁相密闭连接;

所述孔道的上端与所述空隙相连通,所述孔道的上端设置有一控制棒,所述控制棒为所述孔道的上端的封端。

上述的封端是指起封闭作用的密封件。

更加优选地,所述真空腔体的管壁与所述第一上接头通过紧定螺钉固定连接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述控制棒为可溶性材质。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述化学解封压缩式压裂封隔器还包括防砂网,所述防砂网设置在所述空隙的开口处。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述丢手组件包括丢手短节、丢手接头、真空腔筒、装配活塞和打捞套;

所述真空腔体与所述丢手短节固定连接并相密闭连接;所述丢手短节与所述中心管相抵接;

所述丢手接头套设在所述丢手短节和所述第一中心管的外侧,所述丢手接头的下端的内侧壁与所述第一中心管的上端的外侧壁固定连接并相密闭连接;所述丢手接头的上端的内侧壁通过锁块与所述丢手短节的下端的外侧壁固定连接并相密闭连接;

所述真空腔筒套设在所述丢手短节和所述丢手接头的外侧,所述真空腔筒的上端的内侧壁与所述丢手短节的外侧壁相密闭连接,所述真空腔筒、所述丢手接头和所述丢手短节三者形成封闭腔室;

所述装配活塞套设在所述丢手接头的外侧,所述真空腔筒的下端与所述装配活塞相抵接;所述真空腔筒的上端与所述真空腔体的管壁的下端相抵接,所述装配活塞与所述丢手接头的外侧壁固定连接并相密闭连接;

所述打捞套套设在所述真空腔体、所述真空腔筒和所述装配活塞的外侧;所述打捞套的上端的内侧壁为马蹄形齿状,并在其上设置有至少一个销钉,所述真空腔体的下端的外侧壁设置与所述销钉相匹配的至少一个键槽,所述销钉能够在所述键槽内相对滑动;所述打捞套的内侧壁与所述真空腔体的下端的外侧壁相密闭连接;所述打捞套的内侧壁与所述真空腔筒的外侧壁和所述装配活塞的外侧壁分别相密闭连接;所述打捞套的下端与所述解封套的上端固定连接;

更加优选地,所述销钉的数量为均匀布设的5个;所述键槽的数量为与所述销钉相匹配的均匀布设的5个;

更加优选地,所述锁块的数量为均匀布设的4个。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,所述真空腔筒的上端与所述真空腔体的管壁的下端相抵接,真空腔体的管壁中的孔道在作业时传输液体压力,积压推动真空腔筒的上端。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,打捞套的上端的内侧壁为马蹄形齿状,可以方便用于配合打捞工具进行打捞上提作业。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述丢手接头的下端的内侧壁通过紧定螺钉与所述第一中心管的上端的外侧壁固定连接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述装配活塞通过至少一个剪钉与所述丢手接头的外侧壁固定连接;

更加优选地,所述剪钉的数量为均匀布设的4个。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,胶筒组件包括主胶筒、第一副胶筒、第二副胶筒和胶筒座;

所述第一副胶筒、所述主胶筒、所述第二副胶筒和所述胶筒座套设在所述第一中心管的外侧并依次相抵接;所述第一副胶筒与所述解封套相抵接,所述解封套的下端与所述第一中心管的外侧壁相密闭连接,所述胶筒座与所述第一中心管的外侧壁相密闭连接并与所述第一解封接头相抵接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述活塞组件包括第一活塞、第二活塞、第一锁环、坐封销钉座和坐封销钉;

所述第一活塞套设在所述第一中心管和所述第一中间接头的外侧,所述第二活塞套设在所述第一中间接头和所述第一锁环座的外侧;

所述第一活塞与所述第一解封接头相抵接,所述第一活塞与所述第二活塞固定连接;

所述第一活塞的上端的内侧壁与所述第一中心管的外侧壁相密闭连接,所述第一活塞的内腔壁与所述第一中间接头的上端的外侧壁相密闭连接;

所述第二活塞的上端的内侧壁与所述第一中间接头的外侧壁相密闭连接,所述第二活塞的内腔壁与所述第一锁环座的上端的外侧壁相密闭连接;

所述第一锁环座的外侧壁为锯齿状结构,所述第一锁环套设在所述第一锁环座的外侧并在所述第一锁环的内侧壁设置有与所述第一锁环座的外侧壁的锯齿状结构相匹配的锯齿状结构,所述第一锁环相对于所述第一锁环座单向滑动;

所述坐封销钉座套设在所述第一锁环座的下端的外侧壁或所述第一下接头的外侧壁并通过所述坐封销钉固定连接;

所述第二活塞套设在所述第一中间接头、所述第一锁环座和所述第一锁环的外侧,所述第二活塞的下端的内侧壁设置有一凸起,所述第一锁环与所述凸起相抵接,所述第一锁环与所述坐封销钉座相抵接,所述第二活塞的下端与所述坐封销钉座的上端相衔接;

更加优选地,所述坐封销钉的数量为均匀布设的4个。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述第一解封接头的材质为镁合金材质。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器包括:该化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器包括第二上接头、第二中心管、第二中间接头、卡瓦组件、第二胶筒组件、第二解封接头、第二活塞组件和第二下接头;

所述第二上接头与所述第二中心管固定连接(螺纹连接、卡接、焊接等),所述第二中心管与所述第二中间接头固定连接(螺纹连接、卡接、焊接等),所述第二中间接头与所述第二下接头固定连接(螺纹连接、卡接、焊接等);

所述卡瓦组件、所述第二胶筒组件和所述第二解封接头套设在所述第二中心管外侧,所述卡瓦组件、所述第二胶筒组件、所述第二解封接头和所述第二活塞组件依次相抵接,所述卡瓦组件与所述第二上接头相抵接;

所述第二活塞组件套设在所述第二中心管、所述第二中间接头和所述第二下接头的外侧,所述第二活塞组件的上端与所述第二中心管相密闭连接,所述第二活塞组件的下端与所述第二下接头相密闭连接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述卡瓦组件包括卡瓦、片簧和卡瓦座;

所述卡瓦套设在所述第二中心管的外侧,所述片簧套设在所述卡瓦的外侧,所述卡瓦座套设在所述第二中心管的外侧、并与所述第二中心管固定连接;

所述卡瓦的上下端均为楔形,所述第二上接头的下端为与所述卡瓦上端相匹配的楔形,所述卡瓦的上端与所述第二上接头相抵接;

所述卡瓦座的上端为与所述卡瓦的下端相匹配的楔形,所述卡瓦的下端与所述卡瓦座相抵接。在作业过程中,所述卡瓦与所述第二上接头相对滑动,所述卡瓦与所述卡瓦座相对滑动,从而使得卡瓦膨胀或回缩。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述卡瓦座通过剪钉与所述第二中心管的外侧壁固定连接;

更加优选地,所述剪钉的数量为至少4个且均匀分布。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述卡瓦组件还包括护座;所述护座套设在所述片簧的外侧,所述护座的上端的内侧壁与所述第二上接头的下端的外侧壁固定连接(螺纹连接、卡接、焊接等),所述护座的下端的内侧壁与所述卡瓦座的上端的外侧壁相衔接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述卡瓦组件还包括卡瓦座接头;所述卡瓦座接头套设在所述第二中心管的外侧,所述卡瓦座接头设置在所述卡瓦座与所述第二胶筒组件之间,所述卡瓦座接头与所述卡瓦座固定连接(螺纹连接、卡接、焊接等),所述卡瓦座接头与所述第二胶筒组件相抵接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述第二胶筒组件包括胶筒、上胶筒座和下胶筒座;

所述胶筒、所述上胶筒座和所述下胶筒座套设在所述第二中心管的外侧,所述上胶筒座、所述胶筒和所述下胶筒座依次相抵接,所述上胶筒座通过密封圈与所述第二中心管的外侧壁相密闭连接并与所述卡瓦组件相抵接,所述下胶筒座通过密封圈与所述第二中心管的外侧壁相密闭连接并与所述第二解封接头相抵接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述活塞组件包括第三活塞、第二锁环、第二锁环座、锁环套和第四活塞;

所述第三活塞套设在所述第二中心管和所述第二中间接头的外侧,其上端与所述第二解封接头相抵接;所述第四活塞套设在所述第二中间接头和所述第二下接头的外侧;

所述第三活塞的上端的内侧壁通过密封圈与所述第二中心管的外侧壁相密闭连接,所述第三活塞的内腔壁通过密封圈与所述第二中间接头的上端的外侧壁相密闭连接;形成一个由第三活塞、第二中心管和第二中间接头三者形成的封闭腔室,该封闭腔室设置有注入口,通过注入口注入气体或液体使封闭腔室产生压强;

所述第二锁环、所述第二锁环座和所述锁环套套设在所述第二中间接头的外侧,所述第二锁环座与所述第二中间接头固定连接,所述第二中间接头上部的外侧壁设置有一凸起,所述第二锁环设置在所述凸起的下端并在作业时与其相抵接,所述第二锁环下端设置有所述第二锁环座,所述第二锁环与所述第二锁环座相抵接;

所述锁环套的上端与所述第三活塞的下端的内侧壁固定连接(螺纹连接、卡接、焊接等);所述锁环套的下端与所述第四活塞的上端的外侧壁固定连接(螺纹连接、卡接、焊接等);所述第四活塞的上端的内侧壁通过密封圈与所述第二中间接头的外侧壁相密闭连接,所述第四活塞的内腔壁通过密封圈与所述第二下接头的上端的外侧壁相密闭连接;所述第四活塞的下端与所述第二下接头固定连接;形成一个由第四活塞、第二中间接头和第二下接头三者形成的封闭腔室,该封闭腔室设置有注入口,通过注入口注入气体或液体使封闭腔室产生压强;

所述锁环套的内侧壁为锯齿状结构;所述第二锁环的外侧壁设置有与所述锁环套的内侧壁的锯齿状结构相匹配的锯齿状结构;所述锁环套相对于所述第二锁环单向滑动。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述第四活塞的下端通过剪钉与所述第二下接头固定连接;

更加优选地,所述剪钉的数量为至少4个且均匀分布。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述第二锁环为带切口的环形结构且下端为楔形,所述第二锁环座的上端为与所述第二锁环的下端相匹配的楔形,所述第二锁环与所述第二锁环座相抵接。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述第二锁环座通过剪钉与所述第二中间接头固定连接;

更加优选地,所述剪钉的数量为至少4个且均匀分布。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述第二上接头的下端的内侧壁与所述第二中心管的上端的外侧壁通过螺纹固定连接且在螺纹连接处加设密封圈密封。

上述化学解封压缩式封隔器分压管柱中,优选地,所述第二解封接头的材质为镁合金材质,或其他可溶性材质。

本发明所提到的“密闭连接”可以通过密封圈,也可以采用油封等密闭部件。

本发明还提供一种油井压裂方法,其包括以下步骤:

步骤一,将权利要求1-20任一项所述化学解封压缩式封隔器分压管柱连接油管置于井下,然后向油管中打压,并坐封化学解封压缩式压裂封隔器和化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器;

步骤二,继续向油管中打压,打开压差式喷砂滑套,进行第一层压裂,当第一层压裂完毕后,井口投球,球落入第二层的投球喷砂滑套上,将第二层的投球喷砂滑套打开,进行第二层压裂;

步骤三,依照球的直径由小到大的顺序,将不同直径的球投入到各层内,按照各层顺序从下向上依次打开各层的投球喷砂滑套,进行各层的压裂;

步骤四,压裂完毕后,封井口,待化学解封压缩式压裂封隔器和化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器中的解封接头溶解后,化学解封压缩式压裂封隔器和化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器自动解封,进行井口放喷,将该化学解封压缩式封隔器分压管柱取出井口。

上述油井压裂方法中,优选地,在步骤四中,所述化学解封压缩式压裂封隔器和所述化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器在各自解封接头自动解封的同时配合手动上提解封。

上述油井压裂方法中,所述化学解封压缩式压裂封隔器的坐封和解封的具体操作为:

坐封:将该化学解封压缩式压裂封隔器连接到本发明化学解封压缩式封隔器分压管柱中,并连接油管置于井下,对油管进行打压操作,高压液体通过注入口进入第一活塞组件的内腔中,推动第一活塞组件向上运动,进而推动第一胶筒组件压缩径向膨胀,同时,第一活塞组件中的第一锁环向上运动与第一锁环座咬合固定,阻止第一胶筒组件回弹,完成该化学解封压缩式压裂封隔器的坐封;

解封:压裂完成后,上提解封丢手组件(手动上提解封)和/或溶解第一解封接头,完成解封。

上述油井压裂方法中,所述化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器的坐封和解封的具体操作为:

坐封:将该化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器连接到本发明化学解封压缩式封隔器分压管柱中,并连接有关置于井下,对油管进行打压操作,液体进入第二活塞组件的内部,推动第二活塞组件沿着中心管轴向向上运动,进而推动第二胶筒组件压缩,当第二活塞组件内压达到设定值(根据实际测试后得到的)时,第二胶筒组件的压缩量达到设计要求,此时第二活塞组件与第二中心管和第二中间接头相固定;第二胶筒组件的压缩推动卡瓦组件径向撑开,完成第二胶筒组件和卡瓦组件的同时坐封;

解封:压裂完成后,上提解封第二活塞组件(手动上提解封)和/或溶解第二解封接头,完成解封。

本发明提供的化学解封压缩式封隔器分压管柱采用连接化学解封压缩式压裂封隔器和化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器,具有结构简单、安装与施工操作方便的特点,两种化学解封封隔器均能够自动解封、无解封负荷,压裂完成后,封隔器胶筒溶解或完全施放,减少了胶筒上部的沉砂,大大提高管柱取出的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例中化学解封压缩式封隔器分压管下入油井中未坐封前的示意图;

图2为本发明实施例中的化学解封压缩式压裂封隔器的局部剖面示意图;

图3为本发明实施例中的化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器的局部剖面示意图;

图4为本发明实施例中化学解封压缩式封隔器分压管下入油井中进行压裂第一层的示意图;

图5为本发明实施例中化学解封压缩式封隔器分压管下入油井中进行压裂第二层的示意图;

图6为本发明实施例中化学解封压缩式封隔器分压管下入油井中进行压裂第三层的示意图;

附图符号说明:

101丝堵,102球座,103压差式喷砂滑套,104第一化学解封压缩式压裂封隔器,105第一投球喷砂滑套,106第二化学解封压缩式压裂封隔器,107第二投球喷砂滑套,108化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器,109安全接头,110油管;

A1上接头,A2真空腔体,A3中心管,A4中间接头,A5锁环座,A6下接头,A7解封套,A8解封接头,A9滑套,A10控制棒,A11防砂网,A12丢手短节,A13丢手接头,A14真空腔筒,A15装配活塞,A16打捞套,A17主胶筒,A18第一副胶筒,A19第二副胶筒,A20胶筒座,A21第一活塞,A22第二活塞,A23锁环,A24坐封销钉座,A25坐封销钉,A26密封圈,A27通孔孔道,A28密封圈,A29孔道,A30密封圈,A31密封圈,A32密封圈,A33紧定螺钉,A34销钉,A35密封圈,A36密封圈,A37密封圈,A38密封圈,A39锁块,A40密封圈,A41密封圈,A42密封圈,A43剪钉,A44密封圈,A45紧定螺钉,A46密封圈,A47密封圈,A48密封圈,A49密封圈,A50密封圈,A51密封圈,A52密封圈,A53销钉;

B1上接头,B2中心管,B3中间接头,B4卡瓦,B5片簧,B6护座,B7卡瓦座,B8卡瓦座接头,B9胶筒,B10上胶筒座,B11下胶筒座,B12解封接头,B13第一活塞,B14锁环,B15锁环座,B16锁环套,B17第二活塞,B18下接头,B19密封圈,B20剪钉,B21密封圈,B22密封圈,B23密封圈,B24密封圈,B25剪钉,B26密封圈,B27密封圈,B28剪钉。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解,现对本发明的技术方案进行以下详细说明,但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例

本实施例提供一种化学解封压缩式封隔器分压管柱,如图1所示,该化学解封压缩式封隔器分压管柱包括第一化学解封压缩式压裂封隔器104、第一投球喷砂滑套105、第二化学解封压缩式压裂封隔器106、第二投球喷砂滑套107、化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器108、压差式喷砂滑套103、安全接头109、球座102和丝堵101;

丝堵101、球座102、压差式喷砂滑套103、第一化学解封压缩式压裂封隔器104、第一投球喷砂滑套105、第二化学解封压缩式压裂封隔器106、第二投球喷砂滑套107、化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器108和安全接头109从下至上依次固定连接。

上述第一化学解封压缩式压裂封隔器104和第二化学解封压缩式压裂封隔器106为相同的化学解封压缩式压裂封隔器,如图2所示,该化学解封压缩式压裂封隔器的结构组成包括上接头A1、真空腔体A2、中心管A3、中间接头A4、锁环座A5、下接头A6、解封套A7、解封接头A8、防砂网A11、丢手组件、胶筒组件和活塞组件。

所述丢手组件包括丢手短节A12、丢手接头A13、真空腔筒A14、装配活塞A15和打捞套A16;所述胶筒组件包括主胶筒A17、第一副胶筒A18、第二副胶筒A19和胶筒座A20;所述活塞组件包括第一活塞A21、第二活塞A22、锁环A23、坐封销钉座A24和坐封销钉A25。

滑套A9设置在上接头A1的内腔,滑套A9的外侧壁与上接头A1的内腔壁通过销钉A53固定连接并通过密封圈A26和密封圈A30密闭连接,滑套A9相对于上接头A1轴向滑动;上接头A1的内腔壁径向设置有三个内外相通的通孔孔道A27,坐封时,通孔孔道A27由滑套A9进行遮蔽,滑套A9与上接头A1的内侧壁和真空腔体A2的内侧壁通过密封圈A30和密封圈A31相密闭连接;压裂时,滑套A9打落,通孔孔道A27内外相通进行压裂。

真空腔体A2由腔室和管壁构成,所述真空腔体A2的管壁通过紧定螺钉A33与上接头A1固定连接并通过密封圈A32,真空腔体A2的管壁内轴向设置一孔道A29,真空腔体A2的管壁的上端与上接头A1的下端设置有空隙,所述空隙开口方向朝向管内,所述空隙由滑套A9遮蔽,滑套A9与所述空隙构成密封腔室;孔道A29的上端与所述空隙相连通,孔道A29的上端设置有一控制棒A10,控制棒A10与孔道A9的上端通过密封圈A28相密闭连接;控制棒A10为可溶性材质;防砂网A11设置在所述空隙的开口处。

真空腔体A2与丢手短节A12通过螺纹固定连接并通过密封圈A35相密闭连接;丢手短节A12与中心管A3相抵接;丢手接头A13套设在丢手短节A12和中心管A3的外侧,丢手接头A13的下端的内侧壁与中心管A3的上端的外侧壁通过紧定螺钉A45固定连接并通过密封圈A44相密闭连接;丢手接头A13的上端的内侧壁通过均匀布设的四个锁块A39与丢手短节A12的下端的外侧壁固定连接并通过密封圈A42相密闭连接;真空腔筒A14套设在丢手短节A12和丢手接头A13的外侧,真空腔筒A14的上端的内侧壁与丢手短节A12的外侧壁通过密封圈A38相密闭连接,真空腔筒A14、丢手接头A13和丢手短节A12三者形成封闭腔室;装配活塞A15套设在丢手接头A13的外侧,真空腔筒A14的下端与装配活塞A15相抵接;真空腔筒A14的上端与真空腔体A2的管壁的下端相抵接,装配活塞A15与丢手接头A13的外侧壁通过均匀布设的四个剪钉A43固定连接并通过密封圈A41相密闭连接;打捞套A16套设在真空腔体A2、真空腔筒A14和装配活塞A15的外侧;打捞套A16的上端的内侧壁为马蹄形齿状,并在其上均匀设置有五个销钉A34,真空腔体A2的下端的外侧壁设置与销钉A34相匹配的五个键槽,销钉A34能够在所述键槽内相对滑动;打捞套A16的内侧壁与真空腔体A2的下端的外侧壁通过密封圈A36相密闭连接;打捞套A16的内侧壁与真空腔筒A14的外侧壁和装配活塞A15的外侧壁分别通过密封圈A37和密封圈A40相密闭连接;打捞套A16的下端与解封套A7的上端通过螺纹固定连接。

第一副胶筒A18、主胶筒A17、第二副胶筒A19和胶筒座A20均套设在中心管A3的外侧并依次相抵接;第一副胶筒A18与解封套A7相抵接,解封套A7的下端与中心管A3的外侧壁通过密封圈A46相密闭连接,胶筒座A20与中心管A3的外侧壁通过密封圈A47相密闭连接并与解封接头A8相抵接。

中心管A3和中间接头A4通过螺纹固定连接;中间接头A4和锁环座A5通过螺纹固定连接;锁环座A5与下接头A6通过螺纹固定连接并通过密封圈A52相密闭连接;第一活塞A21套设在中心管A3和中间接头A4的外侧,第二活塞A22套设在中间接头A4和锁环座A5的外侧;第一活塞A21与解封接头A8相抵接,第一活塞A21与第二活塞A22通过螺纹固定连接;第一活塞A21的上端的内侧壁与中心管A3的外侧壁通过密封圈A48相密闭连接,第一活塞A21的内腔壁与中间接头A4的上端的外侧壁通过密封圈A49相密闭连接;形成一个由第一活塞A21、中心管A3和中间接头A4三者形成的封闭腔室,该封闭腔室设置有注入口,通过注入口注入气体或液体使封闭腔室产生压强;第二活塞A22的上端的内侧壁与中间接头A4的外侧壁通过密封圈A50相密闭连接,第二活塞A22的内腔壁与锁环座A5的上端的外侧壁通过密封圈A51相密闭连接;形成一个由第二活塞A22、中间接头A4和锁环座A5三者形成的封闭腔室,该封闭腔室设置有注入口,通过注入口注入气体或液体使封闭腔室产生压强;锁环座A5的外侧壁为锯齿状结构,锁环A23套设在锁环座A5的外侧并在锁环A23的内侧壁设置有与锁环座A5的外侧壁的锯齿状结构相匹配的锯齿状结构,锁环A23相对于锁环座A5单向滑动;坐封销钉座A24套设在下接头A6的上端的外侧壁并通过均匀布设的四个坐封销钉A25固定连接;第二活塞A22套设在中间接头A4、锁环座A5和锁环A23的外侧,第二活塞A22的下端的内侧壁设置有一凸起,锁环A23与所述凸起相抵接,锁环A23与坐封销钉座A24相抵接,第二活塞A22的下端与坐封销钉座A24的上端相衔接;在坐封时,第二活塞A22带动坐封销钉座A24上移,使坐封销钉座A24带动锁环A23一起上移。解封接头A8的材质为镁合金材质。

如图3所示,上述化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器108的结构组成包括上接头B1、中心管B2、中间接头B3、卡瓦B4、片簧B5、护座B6、卡瓦座B7、卡瓦座接头B8、胶筒B9、上胶筒座B10、下胶筒座B11、解封接头B12、第三活塞B13、锁环B14、锁环座B15、锁环套B16、第四活塞B17和下接头B18。

上接头B1的下端的内侧壁与中心管B2的上端的外侧壁通过螺纹固定连接,中心管B2的下端的外侧壁与中间接头B3的上端的内侧壁通过螺纹固定连接且在螺纹连接处加设密封圈B19密封,中间接头B3的下端的外侧壁与下接头B18的上端的内侧壁通过螺纹固定连接。

卡瓦B4套设在中心管B2的外侧,片簧B5套设在卡瓦B4的外侧,卡瓦座B7套设在中心管B2的外侧并通过分布均匀的4个剪钉B20与中心管B2相固定;卡瓦B4的上下端均为楔形,上接头B1的下端为与卡瓦B4上端相匹配的楔形,卡瓦B4的上端与上接头B1相抵接;卡瓦座B7的上端为与卡瓦B4的下端相匹配的楔形,卡瓦B4的下端与卡瓦座B7相抵接;护座B6套设在片簧B5的外侧,护座B6的上端的内侧壁与上接头B1的下端的外侧壁固定连接,护座B6的下端的内侧壁与卡瓦座B7的上端的外侧壁相衔接。卡瓦座接头B8套设在中心管B2的外侧,卡瓦座接头B8设置在卡瓦座B7与上胶筒座B10之间,卡瓦座接头B8与卡瓦座B7通过螺纹固定连接,卡瓦座接头B8与上胶筒座B10相抵接。

胶筒B9、上胶筒座B10和下胶筒座B11均套设在中心管B2的外侧,上胶筒座B10、胶筒B9和下胶筒座B11依次相抵接,上胶筒座B10通过密封圈B21与中心管B2的外侧壁相密闭连接,下胶筒座B11通过密封圈B22与中心管B2的外侧壁相密闭连接并与解封接头B12相抵接。

第三活塞B13套设在中心管B2和中间接头B3的外侧,其上端与解封接头B12相抵接;第四活塞B17套设在中间接头B3和下接头B18的外侧;第三活塞B13的上端的内侧壁通过密封圈B23与中心管B2的外侧壁相密闭连接,第三活塞B13的内腔壁通过密封圈B24与中间接头B3的上端的外侧壁相密闭连接;锁环B14、锁环座B15和锁环套B16均套设在中间接头B3的外侧,锁环座B15通过分布均匀的4个剪钉B25与中间接头B3相固定,中间接头B3上部的外侧壁设置有一凸起,锁环B14设置在所述凸起的下端并在作业时与其相抵接,锁环B14下端设置有锁环座B15,锁环B14与锁环座B15相抵接;锁环套B16的上端与第三活塞B13的下端的内侧壁通过螺纹固定连接;锁环套B16的下端与第四活塞B17的上端的外侧壁通过螺纹固定连接;第四活塞B17的上端的内侧壁通过密封圈B26与中间接头B3的外侧壁相密闭连接,第四活塞B17的内腔壁通过密封圈B27与下接头B18的上端的外侧壁相密闭连接;第四活塞B17的下端通过分布均匀的4个剪钉B28与与下接头B18固定连接;锁环套B16的内侧壁为锯齿状结构;锁环B14的外侧壁设置有与锁环套B16的内侧壁的锯齿状结构相匹配的锯齿状结构;锁环套B16相对于锁环B14单向滑动,解封接头B12为镁合金材料。

本实施例还提供一种油井压裂方法,其包括以下步骤:

步骤一,将上述化学解封压缩式封隔器分压管柱上部连接油管110置于井下,然后向油管110中打压,并坐封第一化学解封压缩式压裂封隔器、第二化学解封压缩式压裂封隔器和化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器;

上述第一化学解封压缩式压裂封隔器104及第二化学解封压缩式压裂封隔器106的坐封方法为:高压液体通过注入口进入第一活塞A21和第二活塞A22的内腔中,推动第一活塞A21和第二活塞A22向上运动,剪断坐封销钉A25,进而推动主胶筒A17压缩径向膨胀,此时锁环A23的内侧壁的锯齿状结构与锁环座A5的外侧壁的锯齿状结构相咬合固定,保证主胶筒A17不回弹;按照相同方法,分别完成第一化学解封压缩式压裂封隔器104和第二化学解封压缩式压裂封隔器106的坐封;

上述化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器108的坐封方法为:液体分别进入第三活塞B13和第四活塞B17的内腔。当压力增大到一定值(坐封设定的压力,此压力为实际测试时得到的)时,安装在第四活塞B17上的剪钉B28被剪断,推动第三活塞B13和第四活塞B17沿着中心管B2的轴向向上运动,推动胶筒B9向上运动。随着第三活塞B13和第四活塞B17的内压继续升高,第三活塞B13和第四活塞B17继续向上运动,将胶筒B9压缩在中心管B2的外侧壁上,当第三活塞B13和第四活塞B17的内压达到设定的压力值(根据实际测试时得到的)时,胶筒B9的压缩量达到了设计的要求,此时第三活塞B13和第四活塞B17带动锁环套B16卡合到锁环座B15上,保证胶筒B9不回弹,胶筒B9得压缩推动了卡瓦座B7向上运动,导致安装在卡瓦座B7上的剪钉B20也随之剪断,卡瓦B4在卡瓦座B7的推动下径向撑开,并固定于中心管B2的外壁上,从而完成该化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器108的坐封;

步骤二,继续向油管中打压,打开压差式喷砂滑套103,进行第一层压裂(如图4所示),当第一层压裂完毕后,井口投球,球落入第二层的第一投球喷砂滑套105上,将第二层的第一投球喷砂滑套105打开,进行第二层压裂(如图5所示);

步骤三,第二层压裂完毕后,井口投球,球落入第三层的第二投球喷砂滑套107上,将第二层的第二投球喷砂滑套107打开,进行第三层压裂(如图6所示);

在进行第二层和第三层压裂的同时,第一化学解封压缩式压裂封隔器104和第二化学解封压缩式压裂封隔器106的上层段也可以进行压裂,方法为:向油管中投入与该化学解封压缩式压裂封隔器上端滑套A9相对应的尺寸的压裂球(可溶性球),压裂球落到滑套A9的上端,继续加泵压,滑套A9的固定销钉A53被剪断,滑套A9沿轴向下运动,上接头A1的通孔孔道A27内外连通,压裂通道被打开,从而实现对第一化学解封压缩式压裂封隔器104和第二化学解封压缩式压裂封隔器106的上层段的压裂;

步骤四,压裂完毕后,封井口,待第一化学解封压缩式压裂封隔器104、第二化学解封压缩式压裂封隔器106和化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器108中的解封接头A8和B12(解封接头A8和解封接头B12均为镁合金材质的材料,其较容易与水发生反应而溶解)溶解后,第一化学解封压缩式压裂封隔器104、第二化学解封压缩式压裂封隔器106和化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器108自动解封,进行井口放喷,将该化学解封压缩式封隔器分压管柱取出井口;

上述第一化学解封压缩式压裂封隔器104和第二化学解封压缩式压裂封隔器106的解封可以与下述上提解封方式配合使用,作为现场解封接头溶解不彻底的应急措施。该解封方式为:由于压裂时,滑套A9已经被打落,液体穿过防砂网A11进入真空腔体A2的管壁的上端与上接头A1的下端设置的空隙中,并对控制棒A10进行溶解,控制棒A10为可溶性材质,当控制棒A10在井下溶解后,向井内再次打泵压,液体经过真空腔筒A14的上端,推动真空腔筒A14向下运动,剪断剪钉A43,装配活塞A15向下运动,让出锁环A23的空间,从而锁环A23失去保护,丢手接头A13和丢手短节A12相分离,在井口对管柱进行提拉,上接头A1、真空腔体A2和丢手短节A12一同向上运动。当真空腔体A2向上运动,带动打捞套A16内侧壁的销钉A34与真空腔体A2的外侧壁的键槽相卡合,从而带动打捞套A16向上运动,让出胶筒组件上方的空间,从而使主胶筒A17在自身弹力下回弹解封,如果此时仍然解封困难,可以提高井口拉力,将打捞套A16上的销钉A36剪断,把上接头A1、真空腔体A2、丢手短节A12提出井外,重新下入打捞工具对接打捞套的管口螺纹,完成对井内第一化学解封压缩式压裂封隔器104和第二化学解封压缩式压裂封隔器106预留部分的打捞,完成第一化学解封压缩式压裂封隔器104和第二化学解封压缩式压裂封隔器106的解封;

上述化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器108的解封可以与下述上提解封方式配合使用,作为现场解封接头溶解不彻底的应急措施。该解封方式为:上提管柱时,中心管A2受到向上的拉力(此时,卡瓦A4和胶筒A9相对于井壁静止不动),带动中间接头A3向上运动,剪钉A25由于受到中间接头A3的向上压力而剪断,从而引起中心管A2、中间接头A3和下接头A18一同向上运动,锁环A14离开固定位置而失效,卡瓦A4回缩,并带动卡瓦座A7一起向上运动,让出胶筒A9上部的空间,胶筒A9在自身弹力下解封,完成化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器108的解封。

综上所述,本发明提供的化学解封压缩式封隔器分压管柱采用连接化学解封压缩式压裂封隔器和化学解封压缩式卡瓦压裂封隔器,具有结构简单、安装与施工操作方便的特点,两种化学解封封隔器均能够自动解封、无解封负荷,压裂完成后,封隔器胶筒溶解或完全施放,减少了胶筒上部的沉砂,大大提高管柱取出的安全性。

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