专利名称：丢手管柱多层段压裂装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油、气田油井、气井或注水井的多层段压裂的工艺技术，确切讲是
丢手管柱多层段压裂装置。
背景技术：
国内外多层段压裂技术主要有液体胶塞压裂、限流压裂、投尼龙球压裂、水力喷射 压裂和机械工具压裂等。液体胶塞工序较多，对储层有一定的伤害；限流和投尼龙球压裂要 求层间分选性好，施工不易控制；水力喷射砂比低，用水量大，造缝效果有待评价。对于机械 工具隔离多层段压裂，由于小眼井直径小，只能选小尺寸的油管，排量达不到设计要求，且 管线摩擦阻力大，施工压力较高，如果采用光套管压裂(光套管是指井筒内没有油管)，只 能压裂单层或多层合压。对于小眼井和水平井的压裂，井下工具被砂卡的风险较大，管柱取 出比较困难。(管柱即工具串，是用油管串联在一起的井下工具组合)
发明内容本实用新型的目的是提供一种丢手管柱多层段压裂装置，以便实现小眼井和水平 井多个油气层段的连续压裂作业。 本实用新型的技术方案是，丢手管柱多层段压裂装置，至少包括滑套座、喷砂器、 级油管、封隔器、丢手接头、输送油管；喷砂器与滑套座螺纹连接，座落在滑套座上；喷砂器 通过中间的油管与封隔器连接形成一层压裂管柱；后层压裂管柱与前层压裂管柱的封隔器 通过螺纹连接，座落在前级封隔器上，后级封隔器连接丢手接头，再通过丢手接头与输送油 管连接。 所述的压裂管柱可以是两层以上。 所述的三层压裂管柱包括滑套座、第一级喷砂器、第一级油管、第一级封隔器、第 二级喷砂器、第二级油管、第二级封隔器、第三级喷砂器、第三级油管、第三级封隔器、丢手 接头、输送油管。第一级喷砂器与最下面的滑套座螺纹连接，座落在滑套座上；第一级喷砂 器通过中间的第一级油管与第一级封隔器连接形成一层压裂管柱；第二级喷砂器与第一级 封隔器通过螺纹连接，座落在第一级封隔器上，第二级喷砂器通过第二级油管后与第二级 封隔器连接形成第二级一层压裂管柱；而第三级喷砂器与第二级封隔器通过螺纹连接，座 落在第二级封隔器上，第三级喷砂器通过第三级油管后与第三级封隔器连接形成第三级一 层压裂管柱。 所述的四层压裂管柱至少包括滑套座、第一级喷砂器、第一级油管、第一级封隔 器、第二级喷砂器、第二级油管、第二级封隔器、第三级喷砂器、第三级油管、第三级封隔器、 丢手接头、输送油管。在上述述基础上增加第四级喷砂器、第四级油管、第四级封隔器，第 一级喷砂器与最下面的滑套座螺纹连接，座落在滑套座上；第一级喷砂器通过中间的第一 级油管与第一级封隔器连接形成一层压裂管柱。第二级喷砂器与第一级封隔器通过螺纹连 接，座落在第一级封隔器上，第二级喷砂器通过第二级油管后与第二级封隔器连接形成第
3二级一层压裂管柱；而第三级喷砂器与第二级封隔器通过螺纹连接，座落在第二级封隔器 上，第三级喷砂器通过第三级油管后与第三级封隔器连接形成第三级一层压裂管柱。最后 是第四喷砂器与第三级封隔器通过螺纹连接，座落在第三级封隔器上，第四喷砂器通过第 四级油管后与第四级封隔器连接形成第四级一层压裂管柱。 本实用新型的工艺原理是用油管输送相应数目的封隔器(选择自锚定封隔器， 否则还需水力锚)和喷砂器等工具串，到达设计位置后，从井口油管投球，球落至第一级喷 砂器的滑套上，从井口油管打液压，液力将封隔器密封并锚定在套管上，隔离各油气层段。 升高压力，油管和工具串脱开，将工具串留在井下，取出输送油管，采用光套管泵注压裂，投 球打滑套从下到上依次打开各层段的喷砂器进行压裂作业。 加砂压裂时由于多种原因有可能会发生砂堵(即砂子滞留在裂缝口、射孔炮眼或 工具的出砂口 ，引起后续砂子无法继续进入裂缝，流体通道被堵塞，造成系统瞬间超压)，导 致压裂中断，因此丢手管柱多层段压裂的关键是砂堵的预防和处理技术。 本实用新型的特点是 1 、率先采用丢手式多层段压裂管柱结构，取得了小眼井和水平井等高难度井多层 段压裂隔离技术的突破。 2、丢手管柱形式属于不动管柱结构，转换压裂层段时不用动井口提放管柱，下一 趟管柱可连续压裂多个层段，作业效率高。 3、采用光套管泵注压裂，排量大、摩阻小，施工压力较低，提高了工具的可靠性。 4、小眼井和水平井压裂的井下工具起出时易卡钻，丢手式多层段压裂管柱施工完 毕工具不取出，避免了卡钻的风险。 5、通过射孔参数、工具参数、施工参数和液体携砂的优化，降低了砂堵的风险。 6、常规压裂管柱如果发生砂堵，油管内会有大量沉砂，冲砂时很可能循环不通，丢 手管柱发生砂堵时，单独下入冲砂管柱，能将井筒沉砂彻底冲出井筒，冲砂效果好。
下面结合实施例附图对本实用新型做进一步说明。
图1是实施例结构示意图。 图中1、滑套座；2、第一级喷砂器；3、第一级油管；4、第一级封隔器；5、第二级喷 砂器；6、第二级油管；7、第二级封隔器；8、第三级喷砂器；9、第三级油管；10、第三级封隔 器；11、丢手接头；12、输送油管；13、小钢球；14、中钢球；15、大钢球。
具体实施方式实施例1给出压裂管柱为三层进行分层段压裂的实施例。 如图l所示，包括滑套座1、第一级喷砂器2、第一级油管3、第一级封隔器4、第二 级喷砂器5、第二级油管6、第二级封隔器7、第三级喷砂器8、第三级油管9、第三级封隔器 10、丢手接头11、输送油管12。第一级喷砂器2与最下面的滑套座1螺纹连接，座落在滑套 座1上；第一级喷砂器2通过中间的第一级油管3与第一级封隔器4连接形成一层压裂管 柱。第二级喷砂器5与第一级封隔器4通过螺纹连接，座落在第一级封隔器4上，第二级喷 砂器5通过第二级油管6后与第二级封隔器7连接形成第二级一层压裂管柱；而第三级喷砂器8与第二级封隔器7通过螺纹连接，座落在第二级封隔器7上，第三级喷砂器8通过第 三级油管9后与第三级封隔器10连接形成第三级一层压裂管柱。 三层分层压裂管柱为空芯体，在每个层段压裂前，每个喷砂器的出砂口均被滑套 封堵，滑套用剪钉固定在喷砂器内，剪断剪钉，滑套被打开，管柱内腔的液体即可从喷砂器 的出砂口经套管的射孔炮眼进入油气层段，三个喷砂器与三个油气层段的射孔炮眼相对 应。滑套从下到上内径由小到大，与相应的钢球相配。 压裂管柱进行多层段压裂的工艺流程是 1、将多层段压裂管柱的工具串用油管输送至井下(具体的位置依当时的设计要 求而定)； 2、从井口输送油管投最小钢球，落在第一级喷砂器的滑套上； 3、从井口输送油管内打入液压，小钢球堵住流体通道，在管柱内腔憋起高压，使所 有封隔器密封并锚定在套管的内壁上； 4、升高压力，丢手接头的剪钉被剪断，下面的工具串与输送油管脱开，取出输送油 管，将工具串留在井下； 5、然后从井口套管打压，憋掉第一级喷砂器上的滑套，小钢球和滑套坐落于滑套 座内； 6、液体从第一级喷砂器的出砂口进入一号层段，将一号层段压开一条裂缝，砂子 充填裂缝； 7、一号层段压裂完毕； 8、重新投入比小钢球直径大的中钢球，中钢球落在第二级喷砂器内侧的滑套上； 9、从套管打压，憋掉第二级喷砂器上的滑套，中钢球和滑套坐落于第一级封隔器 的滑套座内，封堵下面通道； 10、液体从第二级喷砂器的出砂口进入二号层段，将二号层段压开一条裂缝，砂子 充填裂缝； 11、如果有更多层段，重新依据步骤810对其它层段进行压裂作业，从而实现了所 有层段的连续压裂作业。 实施例2给出压裂管柱为四层的实施例。 与实施例1一样，至少包括滑套座1、第一级喷砂器2、第一级油管3、第一级封隔器 4、第二级喷砂器5、第二级油管6、第二级封隔器7、第三级喷砂器8、第三级油管9、第三级封 隔器10、丢手接头11、输送油管12。在上述述基础上增加第四喷砂器、第四油管、第四封隔 器，第一级喷砂器2与最下面的滑套座1螺纹连接，座落在滑套座1上；第一级喷砂器2通 过中间的第一级油管3与第一级封隔器4连接形成一层压裂管柱。第二级喷砂器5与第一 级封隔器4通过螺纹连接，座落在第一级封隔器4上，第二级喷砂器5通过第二级油管6后 与第二级封隔器7连接形成第二级一层压裂管柱；而第三级喷砂器8与第二级封隔器7通 过螺纹连接，座落在第二级封隔器7上，第三级喷砂器8通过第三级油管9后与第三级封隔 器10连接形成第三级一层压裂管柱。最后是第四级喷砂器与第三级封隔器通过螺纹连接， 座落在第三级封隔器上，第四级喷砂器通过第四级油管后与第四级封隔器连接形成第四级 一层压裂管柱。 压裂管柱为四层进行分层段压裂的工艺同样适合实施例1中描述的工艺过程，在这不作过多说明。 砂堵的预防措施 1、优化工具参数，包括加大出砂口尺寸，削减内通道台阶等； 2、优化射孔参数，例如采取大孔径射孔，高密度射孔等； 3、优化施工参数，比如低砂比、大排量、前置液加砂打磨缝口等； 4、严把液体质量，确保液体的携砂性能。 砂堵的处理程序 1、如果发生砂堵，先打开井口放喷，能喷通井筒则继续压裂； 2、如果不能喷通井筒，则下冲砂管柱，进行反循环冲砂，将井筒沉砂全部冲出地 面； 3、下放管柱与丢手接头对挂，上提解封，再反循环冲砂，如果能冲通井筒，再投球 坐封，继续压裂； 4、如果仍不能冲通井筒，则取出管柱，重新下压裂管柱继续压裂。
权利要求丢手管柱多层段压裂装置，其特征是至少包括滑套座(1)、喷砂器、级油管、封隔器、丢手接头(11)、输送油管(12)；喷砂器与滑套座(1)螺纹连接，座落在滑套座(1)上；喷砂器通过中间的油管与封隔器连接形成一层压裂管柱；后层压裂管柱与前层压裂管柱的封隔器通过螺纹连接，座落在前级封隔器上，后级封隔器连接丢手接头(11)，再通过丢手接头(11)与输送油管(12)连接。
2. 根据权利要求1所述的丢手管柱多层段压裂装置，其特征是所述的压裂管柱是两 层以上。
3. 根据权利要求1所述的丢手管柱多层段压裂装置，其特征是所述的压裂管柱包括滑套座(1)、第一级喷砂器(2)、第一级油管(3)、第一级封隔器(4)、第二级喷砂器(5)、第二 级油管(6)、第二级封隔器(7)、第三级喷砂器(8)、第三级油管(9)、第三级封隔器(10)、丢 手接头(11)、输送油管(12);第一级喷砂器(2)与最下面的滑套座(1)螺纹连接，座落在滑 套座(l)上；第一级喷砂器(2)通过中间的第一级油管(3)与第一级封隔器(4)连接形成 一层压裂管柱；第二级喷砂器(5)与第一级封隔器(4)通过螺纹连接，座落在第一级封隔器(4) 上，第二级喷砂器(5)通过第二级油管(6)后与第二级封隔器(7)连接形成第二级一层 压裂管柱；而第三级喷砂器(8)与第二级封隔器(7)通过螺纹连接，座落在第二级封隔器(7) 上，第三级喷砂器(8)通过第三级油管(9)后与第三级封隔器(IO)连接形成第三级一 层压裂管柱，共三层压裂管柱。
4. 根据权利要求1所述的丢手管柱多层段压裂装置，其特征是所述的压裂管柱至 少包括滑套座(1)、第一级喷砂器(2)、第一级油管(3)、第一级封隔器(4)、第二级喷砂器(5) 、第二级油管(6)、第二级封隔器(7)、第三级喷砂器(8)、第三级油管(9)、第三级封隔器 (10)、丢手接头(11)、输送油管(12);在上述基础上增加第四级喷砂器、第四级油管、第四级 封隔器，第一级喷砂器(2)与最下面的滑套座(1)螺纹连接，座落在滑套座(1)上；第一级 喷砂器(2)通过中间的第一级油管(3)与第一级封隔器(4)连接形成一层压裂管柱；第二 级喷砂器(5)与第一级封隔器(4)通过螺纹连接，座落在第一级封隔器(4)上，第二级喷砂 器(5)通过第二级油管(6)后与第二级封隔器(7)连接形成第二级一层压裂管柱；而第三级 喷砂器(8)与第二级封隔器(7)通过螺纹连接，座落在第二级封隔器(7)上，第三级喷砂器(8) 通过第三级油管(9)后与第三级封隔器(10)连接形成第三级一层压裂管柱；最后是第 四喷砂器与第三级封隔器通过螺纹连接，座落在第三级封隔器上，第四喷砂器通过第四级 油管后与第四级封隔器连接形成第四级一层压裂管柱，共四层压裂管柱。
专利摘要本实用新型涉及油、气田油井、气井或注水井的多层段压裂的工艺技术，确切讲是丢手管柱多层段压裂装置，它至少包括滑套座、喷砂器、级油管、封隔器、丢手接头、输送油管；喷砂器与滑套座螺纹连接，座落在滑套座上；喷砂器通过中间的油管与封隔器连接形成一层压裂管柱；后层压裂管柱与前层压裂管柱的封隔器通过螺纹连接，座落在前级封隔器上，后级封隔器连接丢手接头，再通过丢手接头与输送油管连接。它实现了小眼井和水平井多个油气层段的连续压裂作业。
文档编号E21B43/26GK201513162SQ20092030843
公开日2010年6月23日 申请日期2009年8月20日 优先权日2009年8月20日
发明者任雁鹏, 张承武, 郑维师, 陈建刚 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司工程技术研究院