一种新型压裂工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油工程中水力压裂的技术领域，特别是涉及一种新型压裂工具，能够在无需反复起下管柱的情况下实现无限级分段压裂和隔级压裂，进一步拓宽了开发非常规油气的压裂工艺和手段。
【背景技术】
[0002]水力压裂技术是开发非常规油气资源的重要手段，尤其是分段多级压裂技术具有极为重要的运用。其中常用多级压裂的方式包括投球滑套压裂，水力喷砂压裂，分簇射孔桥塞压裂，每一种压裂工具的特点如下:
[0003]投球滑套式压裂工具能够一趟管柱下入井底，无需再起下管柱，并作为油气生产管柱。该种压裂方式能够最多实现10-15级压裂，在水平井压裂过程中，从井底到井口，打开滑套所用的小球，尺寸需逐级增大，并保持一定的尺寸差，小球的尺寸差决定了压裂的分段数目具有很大局限性。另外，该种压裂方式采用销钉来固定滑套，投球坐封憋压，剪断销钉来打开滑套，而该过程中滑套无法复位实现已压裂层位密封，故而一趟管柱下的情况下无法实现隔级压裂。
[0004]水力喷砂压裂是采用连续油管下入喷砂工具和封隔器，封隔器坐封，使用井下喷嘴喷砂射孔，接着通过油管和套管同时注入压裂液的方式来实施压裂，封隔器解封，上提管柱，重复上述过程，进行下一级的射孔压裂作业。该种压裂方式更多适合于储层比较浅部位的压裂，在井深过大时，会由于管线中的水力摩阻过大而至使喷嘴处的压力过低，导致压裂效果不理想。
[0005]分簇射孔压裂工艺在每一级压裂过程中，下入射孔枪和桥塞联座工具，当到达预定封隔位置时，坐封桥塞，上提射孔枪到预定射孔位置，点火完成射孔，之后大排量注入压裂液实施水力压裂，之后再次取出提管柱安装射孔枪和封隔器，入井，重复上述过程，依次完成以下各级的压裂过程，在完成所有分段压裂施工后，用钻头快速钻去桥塞即可投产开采。该种压裂方式，需要频繁起下管柱，费力耗时，从而使压裂施工成本增加。
[0006]在现场实际压裂工程中，往往需要一种压裂工具，能够一趟管柱实现更多压裂级数，同时在不起下管柱的情况下，能够很简便的实现隔级压裂甚至是重复压裂，基于以上问题，本发明提出一种新型压裂工具。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种新型压裂工具，能为非常规油气储层的开发提供新的压裂手段，能够在一趟管柱情况下，实现无限级压裂和隔级压裂。
[0008]为此，本发明所采用的技术方案是:
[0009]一种新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，整个多级压裂工具由多个相同的压裂单元用封隔器串接而成，每个压裂单元由外管柱、滑套、控制环、接收器、弹簧、舌片、基座、单元小球这些部件组成，当该压裂工具要实现隔级压裂时，整个多级压裂工具配有一个总控制球；外管柱一端为公扣，另一端为母扣，在外管柱上端内部和外部开有环形浅槽，外部环形浅槽底部周向开有方形通孔，中间开有若干小孔，外管柱一端为公扣，另一端为母扣；滑套安装在外管柱内部，滑套上端有若干弹簧定位销和舌片槽，中上部开有若干小孔，下端为缩爪和球座；控制环和接收器分别固定在外管柱内部和外部的环形浅槽上，接收器靠近并位于控制环的上端，接收器下端开有弹簧定位孔；弹簧呈压缩状态，通过弹簧定位孔和弹簧定位销连接接收器和滑套，为滑套下行提供动力；舌片一面平整，一面呈楔形斜面，穿过外管柱方形通孔一端连接控制环，当滑套处于锁定状态时，舌片另一端嵌入滑套的舌片槽；基座位于滑套的下端，基座上下端贯通并呈锥形缩口状；单元小球带有特定微波编码信号，对应的单元小球只能启动与其对应的压裂单元的滑套，与该滑套上球座配合；总控制球同样带有微波编码信号，但能够启动整个多级压裂管柱所有的滑套。
[0010]如上所述的新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，封隔器螺纹连接外管柱，多个压裂单元间用封隔器串接构成整根的多级压裂管柱。
[0011]如上所述的新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，滑套与压裂管柱外管柱间同时使用滑动槽进行配合，避免二者间发生相对转动。
[0012]如上所述的新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，每个单元小球都发射特定的微波编码信号，与接收器，控制环，舌片一起构成压裂单元电子锁控制系统，每个单元小球作为特定单元电子钥匙，当靠近一定距离时即可开启该系统，打开对应压裂单元的滑套。
[0013]如上所述的新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，滑套下方的缩抓带有可变径的球座与基座构成一套机械系统，实现小球的允许经过或阻挡坐封的动作。
[0014]如上所述的新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，弹簧，弹簧定位销，弹簧定位孔一一对应，舌片，舌片槽一一对应，均呈圆周均匀分布。
[0015]如上所述的新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，每个单元小球的直径都相同。如上所述的新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，球座位于滑套下端缩抓的内部，缩抓受挤压前，球座孔径大于单元小球直径，保证单元小球能自由通过，受挤压后球座的孔径小于单元小球直径，使球座能够卡住小球实现坐封，与前一级压裂段隔开。
[0016]如上所述的新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，其中滑套和外管柱上均有开有若干小孔，滑套下行至外管柱底端时，滑套和外管柱上的小孔对齐，压裂液进入地层的通道打开；滑套在外管柱上端时，小孔错位，压裂液通道封闭。如上所述的新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，基座开有若干导压孔，使压裂后反排过程中小球易于随流体排出，基座的上下端贯通并呈锥形缩口状，滑套下行到底端时，基座锥形通孔形状与滑套下端的缩抓贴合，挤压缩抓，球座的孔径收缩。
[0017]如上所述的新型压裂工具，当实现顺序压裂时，控制环编码设置舌片缩回后不再弹出；当实现隔级压裂时，控制环编码设置舌片缩回后再次弹出。
[0018]如上所述的新型压裂工具，当实行隔级压裂时，总控制球直径小于球座收缩后的孔径，能在整个压裂管柱内部随压裂液自由进出。
[0019]如上所述的新型压裂工具，在进行隔级压裂时，所有压裂单元都具有共同的总控制球，同样能够发射微波信号，该总控制球直径小于球座收缩后的孔径，能在整个压裂管柱内部随压裂液自由进出，并可以启动整个压裂管柱所有压裂单元的控制环，打开所有压裂单元滑套。
[0020]与现有的技术相比，本发明的有效结果是:
[0021]由于所有的压裂单元小球采用相同直径，同时带有不同微波编码信号打开对应的滑套，在滑套未打开时，故而压裂的级数不受限制，即实现无限级压裂，另外，单元小球投放可以调整顺序，可以选择隔级打开滑套，隔级压裂完成后能够实现滑套上行而重新密封已压裂的隔级井段，然后完成剩下各级井段的压裂，真正实现隔级压裂。
【附图说明】
[0022]以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
[0023]图1为根据本发明多个压裂单元组合而成的整个压裂工具管柱；
[0024]图2A为压裂单元的零部件分解图；
[0025]图2B为压裂单元的装配外观图；
[0026]图3A为图2所示实例的压裂单元在单元小球坐封时的装配剖面图；
[0027]图3B为图2所示实例的压裂单元在单元小球未坐封时的装配剖面图；
[0028]图4A为图2所示实例的滑套外观结构图；
[0029]图4B为图2所示实例的滑套剖视图；
[0030]图5A为图2所示实例的压裂工具外管柱外观结构图；
[0031]图5B为图2所示实例的压裂工具外管柱剖视图
[0032]图6为图2所示实例的接收器结构图；
[0033]图7A为图2所示实例的基座外观结构图；
[0034]图7B为图2所示实例的基座剖视图；
[0035]附图标号说明:
[0036]1、外管柱2、滑套3、基座4、接收器5、弹簧6、舌片7、控制环8、封隔器9、单元小球10、总控制球11、舌片槽12、小孔13、弹簧定位销14、滑动槽15、缩爪16、球座17、方形通孔18、环形浅槽19、弹簧定位孔20、感应片21、导压孔
【具体实施方式】
[0037]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明作进一步的详细描述。
[0038]实施例1: 一种新型压裂工具，可实现无限级压裂和隔级压裂，整个压裂工具由多个相同的压裂单元用封隔器8串接而成，每个压裂单元由外管柱1、滑套2、控制环7、接收器4、弹簧5、舌片6、基座3、单元小球9这些部件组成，当该压裂工具要实现隔级压裂时，整个压裂工具配有一个总控制球10 ;外管柱1 一端为公扣，另一端为母扣，在外管柱1上端内部和外部开有环形浅槽，外部环形浅槽底部周向开有方形通孔17，中间开有若干小孔12 ;滑套2安装在外管柱1内部，滑套2上端有若干弹簧定位销13和舌片槽11，