油管带压拖动压裂装置及技术的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种油管带压拖动压裂技术，包括压裂工具及压裂井口装置，其中所述压裂工具包括堵头(1)、筛管(2)、接箍(3)、双掰回压单流阀(4)、封隔器(5)、短节(6)、喷射器(7)、第一油管短节(8)、过砂单流阀(9)、第二油管短节(10)和工作筒(11)，并按照所述顺序依次彼此连接；所述压裂井口装置包括环形防喷器(13)、卡瓦防喷器(14)和安全防喷器(15)。本发明进一步涉及利用本发明的油管带压拖动压裂装置的压裂技术。
【专利说明】
油管带压拖动压裂装置及技术
技术领域
[0001]本发明属于油气井开发作业领域，提供了一种新型的压裂装置，具体而言，本发明提供了一种油管带压拖动压裂装置;本发明进一步涉及一种使用该装置进行的油管带压拖动压裂技术，主要包含带压作业技术和水力喷射压裂技术。【背景技术】
[0002]在油气井开发过程中，为了打开产层来提高油气的产量，在开发期一般都需要对施工井进行压裂。目前水力喷射压裂已成为较成熟压裂工艺，单喷射器分段压裂方式也在各个油田应用多年，该技术配套工具简单可靠，施工工艺简单，但施工时不能实现带压起下管柱作业，转层压裂时需放喷至井口无压力再上提油管，造成压裂设备、作业队伍占用时间长，作业效率低，同时在泄压过程中也造成大量压裂液的浪费，污染环境等。因此需要新型的带压拖动压裂装置和带压拖动压裂技术，能结合现有技术工艺的优势又能避其劣势。
[0003]针对现有技术的问题，本发明提供了一种油管带压拖动压裂装置，很好地解决了上述问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种油管带压拖动压裂装置，其底部封隔器选择可多次坐封、解封且能实现验封功能。
[0005]—种油管带压拖动压裂装置，包括压裂工具及压裂井口装置，其中所述压裂工具包括堵头、筛管、接箍、双掰回压单流阀、封隔器、短节、喷射器、第一油管短节、过砂单流阀、 第二油管短节和工作筒;上述压裂井口装置包括安全防喷器、卡瓦防喷器及环形防喷器。
[0006]所述压裂工具装置按照堵头、筛管、接箍、双掰回压单流阀、封隔器、短节、喷射器、 第一油管短节、过砂单流阀、第二油管短节和工作筒的顺序依次通过本身的外加厚油管扣 (EUE扣)彼此连接。所述压裂井口装置的环形防喷器、卡瓦防喷器和安全防喷器通过法兰依次相互连接。
[0007]施工作业时压裂工具通过压裂井口装置下入到目的层位，然后通过压裂井口装置制环空压力进行压裂作业。
[0008]所述封隔器为可多次坐封和解封的封隔器。
[0009]所述工作筒为XN型，内部带压锁定凹槽、密封面。
[0010]所述过砂单流阀设置在油管底部。
[0011]所述井口装置由环形防喷器或者安全防喷器用于环空密封，由此实现油管连续拖动分段压裂。所述卡瓦防喷器用于卡住管柱，用于承重和防顶。
[0012]本发明的油管带压拖动压裂装置通过环形防喷器或安全防喷器实现密封环空压力，通过过砂单流阀封隔油管内部压力，通过环空加砂进行压裂。在没有过多增加装置工具成本的情况下大大提高了施工效率，降低了设备和人工成本。
[0013]本发明进一步涉及一种利用本发明的油管带压拖动压裂装置的压裂技术，包括带压作业技术和水力喷射压裂技术，具体包括如下步骤:
[0014]1)选择油管内堵工具以实现油管内封堵:所述内堵工具为过砂单流阀及预留的工作筒的组合；
[0015]2)选择环空密封方式以实现环空的动密封；
[0016]3)选择底部封隔工具以实现多次坐封和解封:所述底部封隔工具为可在井下实现多次坐封和解封的封隔器；
[0017]4)选择225K(上提力103吨)以上的带压作业设备；
[0018]5)设备安装:首先关闭井口平板阀，拆去平板阀之上所有设备，然后依次安装井控防喷器组、工作防喷器组、环形防喷器、带压作业设备、高压管汇、立管系统和带压作业施工辅助设备，接着准备作业管柱及工具串、栗车和压裂液设备。
[0019]6)进行施工作业，包括下入施工管串及在压裂过程中带压拖动管柱施工，其中所述施工管串由本发明所述的油管带压拖动压裂装置与油管组成。
[0020]下面对各个步骤的具体实施过程进行详述。
[0021]在步骤1)中，一般情况下，所述单流阀为内堵工具，其采用特殊合金材质加工而成，当大量压裂砂子通过内壁时不会对单流阀的密封面造成冲蚀，当单流阀失效时(单流阀的密封面失效或腐蚀不能密封时)，管柱上预留的工作筒通过钢丝作业把堵塞器下入到预留的工作筒里实现油管内封堵。所述工作筒的型号与作业管柱相同，工作筒采用N80材质， 保证密封面不会被砂子冲蚀而影响密封。[〇〇22]在步骤2)中，当工作压力小于21MPa时，使用具有耐磨型胶芯的环形防喷器实现环空的动密封;当压力超过21MPa时，使用工作防喷器，防喷器的胶芯与管柱匹配，胶芯内部安装有耐磨块，保证可以长时间动态密封而不影响密封效果。[〇〇23] 在步骤3)中，所述封隔器坐封后可以通过正向打压等方式验封。封隔器的型号与作业管柱及井筒内部一致。[〇〇24]要实现分段压裂必须选择合适封隔器保证有效的封隔以压裂层和正在压裂层，否则会造成压裂液泄漏、无法建立压裂压力，压不开目的层位、压穿生产层等工程质量事故， 常规的封隔器虽然可以实现封隔及回收但无法在不起出井口的情况下多次有效坐封封隔。 [〇〇25]在步骤4)中，由于目前常规的压裂井深在4000米左右，管柱一般用2-7/8"的油管， 管柱单重9.68kg/m加上液注重量管串总重9.68*4000+3*4000 = 50.7吨，加上封隔器解封需要15吨左右，考虑到1.5倍的安全系数，要求所有带压作业设备上提力多98.6吨，因此，在本发明中选择225K(上提力103吨)以上的带压作业设备。
[0026]在步骤6)中，施工时首先通过带压作业设备把管串下到设计要求位置后连接高压管汇及立管系统，用栗车通过高压管汇及立管系统向油管内栗入清水，使下封隔器坐封;然后用栗车通过高压管汇及立管系统栗入含砂液体进行喷砂射孔，射开目的层位后通过压裂车组从循环四通16打入压裂液，进行压裂，并在环空压裂期间油管的同时栗入一定比例，栗入量为油管的容量;所述目的层压裂完成后，利用环形环型防喷器密封环空压力，单流阀密封油管内压力，泄去油管单流阀之上的压力，解封封隔器;然后，通过带压作业设备带压起出部分油管，使工具串位置处于下一个目的层位，之后再次坐封封隔器，封隔器验封合格后重复上次压裂步骤再次进行水利喷射射孔，环空压裂等，从而完成所述目的层位的压裂。
[0027]在作业施工中，可以重复以上步骤进行下一个层位压裂，直至所有层位压裂完成。
[0028]本发明的油管带压拖动压裂技术通过使用本发明的油管带压拖动压裂装置，将常规的水力喷射压裂和带压作业相接合，不但具有现有技术中水力喷射压裂施工工艺的优点，而且施工时通过采用环空加砂工艺，施工排量比原来提升3倍左右，同时本发明新工艺施工时不需要放喷，每段可以节省1-3天的放喷时间，每口井就可以节省20天作业，施工效率大大提高，施工周期短，也可大幅度降低压裂施工对储层的伤害，提高油气资源的采收效率，同时也减少了环境污染，降低了安全风险。【附图说明】:
[0029]图1是本发明的油管带压拖动压裂装置的压裂井口装置示意图。[〇〇3〇]图2是本发明的油管带压拖动压裂装置的压裂工具组合示意图。
[0031]附图1标记说明
[0032]1为堵头、2为筛管、3为接箍、4为双掰回压单流阀、5为封隔器、6为1米短节、7为喷射器、8为第一油管短节、9为过砂单流阀、10为第二油管短节、11为XN型工作筒、12为油管、 13为环形防喷器、14为卡瓦防喷器、15安全防喷器、16为循环四通。【具体实施方式】[〇〇33]油管拖动压裂施工时，在井口安装附图1所示的油管带压拖动压裂井口装置及下入油管12和附图2所示的压裂工具串及油管下入到井下设计层位，通过打压坐封封隔器5， 然后通过油管12高压打入含砂液体，高压液体从喷射器7喷出，进行水利喷射射孔，射开目的层位后，通过压裂车组从循环四通16打入压裂液，进行压裂，环空压裂期间油管12同时栗入压裂液。关闭卡瓦防喷器14,关闭安全防喷器15。按照水力喷射程序对目的进行喷射和压裂作业。[〇〇34]压裂施工完毕停栗后，释放油管内井口至单流阀之间的压力，直到确认其压力为零时，没有流体溢出，卸掉压裂管线等。关闭环形防喷器13,平衡压力打开安全防喷器15,逐根起出井内油管，使附图1所示的压裂工具串位置处于下一个目的层位至第二压裂层位。然后再次坐封封隔器5,封隔器5验封合格后重复上次压裂步骤再次进行水利喷射射孔，环空压裂等，再按照压裂设计及程序进行第二段压裂，完成后再次按照以上步骤进行下一个层位压裂，直至压裂完所有层位。施工过程中如果出现过砂单流阀9失效，则通过钢丝作业下入堵塞器后带压起出井内管串，更换新的单流阀9再次下入。如果封隔器5或者其他工具出现问题也是通过带压作业起出工具串更换新的工具后再次下入。如果环形防喷器13失效， 则关闭安全防喷器15,并更换胶芯，进行下步作业。
[0035]可以看出，通过本发明的装置和方法可以减少压裂放喷时间，减少环境污染及保护地层，提高工作效率，减少成本。
【主权项】
1.一种油管带压拖动压裂技术，包括压裂工具及压裂井口装置，其中所述压裂工具包 括堵头(1)、筛管(2)、接箍(3)、双掰回压单流阀(4)、封隔器(5)、短节(6)、喷射器(7)、第一 油管短节(8)、过砂单流阀(9)、第二油管短节(10)和工作筒(11)，并按照所述顺序依次彼此 连接;所述压裂井口装置包括环形防喷器(13)、卡瓦防喷器(14)和安全防喷器(15)。2.如权利要求1所述的油管带压拖动压裂技术，其特征在于井下工具:所述工作筒为X 型，内部带压锁定凹槽、密封面。3.如权利要求1所述的油管带压拖动压裂技术，其特征在于:所述过砂单流阀设置在油 管底部。4.如权利要求1所述的油管带压拖动压裂技术，其特征在于:所述封隔器为可多次坐封 和解封的封隔器。5.如权利要求1所述的油管带压拖动压裂技术，其特征在于:所述压裂井口装置的环形 防喷器(13)、卡瓦防喷器(14)和安全防喷器(15)通过法兰相互连接。6.—种利用如权利要求1-5所述的油管带压拖动压裂装置的压裂技术，包括如下步骤:1)选择油管内堵工具以实现油管内封堵，所述内堵工具为过砂单流阀及预留的工作筒 的组合；2)选择环空密封方式以实现环空的动密封；3)选择底部封隔工具以实现多次坐封和解封，所述底部封隔工具为可在井下实现多次 坐封和解封的封隔器；4)选择225K以上的带压作业设备；5)设备安装:首先关闭井口平板阀，拆去平板阀之上所有设备，然后依次安装防喷器 组、工作防喷器组、环形防喷器、带压作业设备、高压管汇、立管系统和带压作业施工辅助设 备，接着准备作业管柱及工具串、栗车和压裂液设备。6)进行施工作业，包括下入施工管串及在压裂过程中带压拖动管柱施工，其中所述施 工管串由权利要求1-5所述的油管带压拖动压裂装置与油管组成。7.如权利要求6所述的压裂技术，其特征在于:在步骤1)中，一般情况下，所述单流阀为 内堵工具；当单流阀失效时，通过钢丝作业把堵塞器下入到管柱上预留的工作筒里实现油 管内封堵。8.如权利要求6所述的压裂技术，其特征在于:在步骤2)中，当工作压力小于21MPa时， 使用具有耐磨型胶芯的环形防喷器实现环空的动密封;当压力超过21MPa时，使用工作防喷器。9.如权利要求6所述的压裂技术，其特征在于:在步骤3)中，封隔器坐封后通过正向打 压方式验封。10.如权利要求6所述的压裂技术，其特征在于:在步骤6)中，施工时首先通过带压作业 设备把管串下到设计要求位置后连接高压管汇及立管系统，用栗车通过高压管汇及立管系 统向油管内栗入清水，使下封隔器坐封;然后用栗车通过高压管汇及立管系统栗入含砂液 体进行喷砂射孔，射开目的层位后通过压裂车组从循环四通打入压裂液，进行压裂，并在环 空压裂期间油管的同时栗入一定比例的压裂液;所述目的层压裂完成后，利用环形环型防 喷器密封环空压力，单流阀密封油管内压力，泄去油管单流阀之上的压力，解封封隔器;然 后，通过带压作业设备带压起出部分油管，使工具串位置处于下一个目的压裂层位，之后再次坐封封隔器，封隔器验封合格后重复上次压裂步骤再次进行水利喷射射孔，环空压裂等， 从而完成所述目的层位的压裂。
【文档编号】E21B43/26GK106014370SQ201610550107
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月13日
【发明人】康振才, 褚海
【申请人】北京龙恒业石油工程技术有限公司, 北京一龙恒业石油工程技术有限公司