液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置的制作方法

本发明涉及油田压裂完井工具领域，特别涉及一种液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置。

背景技术：

国内页岩油气藏开发工作正处于起步阶段，与国外差距较大，许多制约我国页岩油气开发的技术瓶颈亟待突破。而多簇射孔压裂是针对页岩油气藏储层进行压裂改造的重要手段之一。

目前常用的多簇射孔压裂方法为使用连续油管或者电缆将多簇射孔枪以及可钻式桥塞输送至井筒内，待可钻式桥塞将井筒封隔后，再进行射孔、压裂作业，后期将可钻式桥塞钻除实现井筒内上下通径。

在实现本发明的过程中，本发明人发现现有技术中至少存在以下问题：

现有技术需要对可钻式桥塞进行坐封，工艺要求高，且该项技术主要由国外公司掌握，使用价格昂贵，生产成本较高。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供一种取代可钻式桥塞及坐封工具的液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置，用于页岩油气井的多簇射孔及完井压裂改造，以降低生产成本。

具体而言，包括以下的技术方案：

一种液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置，设置在阀套内，所述装置包括：接头、控制套、连接轴、密封托、密封头和球体，其中，

所述接头为密封接头，所述接头的上端与电缆或连续油管相连，所述接头的下端设置在所述控制套的上端内，所述密封托设置在所述控制套的下端内；

所述连接轴的内部中空，所述连接轴的上端设置在所述接头的下端内，且通过剪钉与所述密封托相连；

所述密封头的内部中空，且与所述连接轴的内部连通；所述密封头套设在所述连接轴的下端，且所述密封头的外壁卡扣在与所述阀套内壁上的阀座内；

所述连接轴的内部开设有环形凹槽，所述球体可移动地设置在所述环形凹槽内；所述密封头内设置有适于被所述球体坐封的球座；

当所述装置被配置为多簇射孔时，注入的高压流体流入到所述密封托的下端面，所述剪钉在所述密封托的上端面与下端面之间形成的压力差的作用下被剪断，所述密封托和所述控制套上行，所述接头与所述连接轴分离；井口设备移动所述电缆或所述连续油管，连接在所述电缆或所述连续油管上的多簇射孔枪至设计位置，进行多簇射孔；

当所述装置多簇射孔完成后被配置为压裂时，注入的压裂液流经所述连接轴的内部和所述密封头的内部，所述球体坐封在所述球座上，进行压裂。

可选择地，所述接头的下部开设有第一通孔，所述连接轴的上部开设有第一凹槽，锁块穿过所述第一通孔并卡扣在所述第一凹槽内。

可选择地，所述控制套的下端的内壁上设置有第一内螺纹段，所述密封托的外壁上设置有第一外螺纹段，所述第一内螺纹段适于与所述第一外螺纹段配合。

可选择地，所述装置还包括第一安全钉，所述第一安全钉贯穿所述第一内螺纹段所在的所述控制套和所述第一外螺纹段。

可选择地，所述连接轴的壁上开设有排液孔，所述排液孔在所述装置被配置为多簇射孔时可连通所述连接轴的内部与外部。

可选择地，所述装置还包括弹性缓冲器件，所述弹性缓冲器件设置在所述密封头的内部，且适于与所述球体相接触。

可选择地，所述连接轴的下端外壁上设置有第二外螺纹段，所述密封头的内壁上设置有第二内螺纹段，所述第二内螺纹段适于与所述第二外螺纹段配合。

可选择地，所述装置还包括第二安全钉，所述第二安全钉贯穿所述第二内螺纹段所在的所述密封头和所述第二外螺纹段。

可选择地，所述球座为环形斜面，所述环形斜面所围成的面积小于所述球体的最大横截面积。

可选择地，所述环形斜面所在平面的角度与水平面之间的角度为30°。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果：

本发明实施例提供了一种液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置，通过在接头的上端与电缆或连续油管相连，使得装置可以通过下放电缆或连续油管下入到井中，并到达阀套所在处，当装置被配置为多簇射孔时，向井中注入高压液体，高压液体流入到密封托的下端面，使得剪钉在密封托的上端面与下端面之间形成的压力差的作用下被剪断，密封托和控制套上行，接头与连接轴分离，实现丢手；再通过井口设备移动电缆或连续油管，连接在电缆或连续油管上的多簇射孔枪至设计位置，进行多簇射孔，在完成多簇射孔后，提出多簇射孔枪、接头、密封托和控制套；当装置多簇射孔完成后被配置为压裂时，向井中注入压裂液，压裂液流经连接轴的内部和密封头的内部，使得球体在压裂液的作用下坐封在球座上，进行压裂，该装置取代了现有技术中的可钻式桥塞及坐封工具，简化了施工工序，以较低廉的价格实现页岩油气井的多簇射孔及压裂完井改造，降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的阀套的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置座与阀座配合的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置丢手后的结构示意图；

图5为图2中阀座钻除后的结构示意图。

附图标记分别表示为：

1、阀套；

101、阀座；

2、接头；

201、第三外螺纹段；

3、控制套；

301、第一内螺纹段；

302、第三内螺纹段；

4、连接轴；

401、环形凹槽；

402、排液孔；

403、第二外螺纹段；

5、密封托；

501、第一外螺纹段；

6、密封头；

601、球座；

602、第二内螺纹段；

7、球体；

8、剪钉；

9、锁块；

10、弹性缓冲器件；

11、第一安全钉；

12、第二安全钉；

13、第一密封圈；

14、第二密封圈；

15、第三密封圈；

16、第四密封圈。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置，该装置设置在阀套1内，其中，阀套1的结构示意图如图2所示，阀套1与套管配接下入到井中，阀套1内设置有阀座101，阀座101适于与密封头6配合，使得装置坐封在阀座101上。

具体地，该装置的结构示意图如图1所示，包括：接头2、控制套3、连接轴4、密封托5、密封头6和球体7。

其中，接头2为密封接头，接头2的上端与电缆或连续油管(在图中未显示)相连，接头2的下端设置在控制套3的上端内，密封托5设置在控制套3的下端内；

连接轴4的内部中空，连接轴4的上端设置在接头2的下端内，且通过剪钉8与密封托5相连；

密封头6的内部中空，且与连接轴4的内部连通；密封头6套设在连接轴4的下端，且密封头6的外壁卡扣在与阀套1内壁上的阀座101内，如图3所示；

连接轴4的内部开设有环形凹槽401，球体7可移动地设置在环形凹槽401内；密封头6内设置有适于被球体7坐封的球座601；

当装置被配置为多簇射孔时，接头2的上端与电缆或连续油管相连(在图中未显示)，注入的高压流体流入到密封托5的下端面，剪钉8在密封托5的上端面与下端面之间形成的压力差的作用下被剪断，密封托5和控制套3上行，接头2与连接轴4分离；井口设备(在图中未显示)移动电缆或连续油管，连接在电缆或连续油管上的多簇射孔枪(在图中未显示)至设计位置，进行多簇射孔；

当装置多簇射孔完成后被配置为压裂时，如图4所示，注入的压裂液流经连接轴4的内部和密封头6的内部，球体7坐封在球座601上，进行压裂。

因此，本发明实施例的液压丢手多簇射孔联作密封装置利用接头2、控制套3、连接轴4、密封托5、密封头6和球体7，通过在接头2的上端与电缆或连续油管相连，使得装置可以通过下放电缆或连续油管下入到井中，并到达阀套1所在处，向井中注入高压液体，当注入的高压液体流入到密封托5下端面时，使得剪钉8在密封拖5的上端面与下端面之间形成的压力差的作用下被剪断，密封托5和控制套3上行，接头2与连接轴4分离，实现液压丢手；再通过井口设备移动电缆或连续油管，连接在电缆或连续油管上的多簇射孔枪至设计位置，进行多簇射孔，在完成多簇射孔后，提出多簇射孔枪、接头2、密封托5和控制套3；射孔完成后需要压裂改造时，向井中注入压裂液，压裂液流经连接轴4的内部和密封头6的内部，球体7坐封在球座601上，进行压裂，该装置取代了现有技术中的可钻式桥塞及坐封工具，简化了施工工序，以较低廉的价格实现页岩油气井的多簇射孔及压裂完井改造，降低了生产成本。

需要说明的是，当装置未被配置为多簇射孔时，球体7未完全坐封在球座601上，属于常开状态，低压液体可以通过球体7与球座601之间流出装置；当装置多簇射孔完成后被配置为压裂之前，先将多簇射孔枪和接头2、密封托5以及控制套3一同提出井口。

基于上述装置，下面对本发明实施例中的液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置内的结构和其与阀套1的配合结构进行详细地描述：

对于本发明实施例的液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置而言，为了确保接头2与连接轴4之间的连接牢固，接头2的下部开设有第一通孔，连接轴4的上部开设有第一凹槽，锁块9可以穿过第一通孔并卡扣在第一凹槽内，如图1所示，使得接头2和连接轴4可以通过锁块9固定连接在一起，确保装置在下入井中时的整体性。

当剪钉8被剪断时，由于锁块9是卡扣在第一凹槽内，密封托5脱离连接轴4，带动锁块9脱离第一凹槽，进而解除了接头2与连接轴4之间的连接关系，密封托5可以带动与其连接的控制套3移动，控制套3可以带动与其连接的接头2移动，最终实现密封托5、控制套3和接头2与连接轴4之间的分离。

为了确保液压丢手的实现，在连接设置上，一方面，控制套3的下端的内壁上设置有第一内螺纹段301，密封托5的外壁上设置有第一外螺纹段501，第一内螺纹段301适于与第一外螺纹段501配合，使得控制套3与密封托5之间实现牢固连接，便于在注入高压液体实现丢手时，控制套3可以同密封托5一起移动。

同时，为了加强控制套3与密封托5之间的连接固定关系，装置还包括第一安全钉11，第一安全钉11贯穿第一内螺纹段301所在的控制套3和第一外螺纹段501，进一步加强对控制套3与密封托5之间的固定关系。

另一方面，控制套3的上端向内延伸形成凸缘，在凸缘上设置有第三内螺纹段302，在接头2的外壁上设置有第三外螺纹段201，第三内螺纹段302适于与第三外螺纹段201配合，使得接头2与控制套3之间实现牢固连接，便于在注入高压液体实现丢手时，接头2可以同控制套3和密封托5一起移动，便于释放锁块9。

需要说明的是，当装置实现丢手，即密封托5、控制套3和接头2与连接轴4分离时，依靠井口设备，通过上提或下放电缆或连续油管，进而带动多簇射孔枪至设计位置，进行多簇射孔；与此同时，装置与阀套1的配合情况如图4所示，液体可以直接流入到连接轴4的内部。

在完成多簇射孔后，通过上提电缆或连续油管提出多簇射孔枪、接头2、密封托5和控制套3。

当装置被配置为多簇射孔时，由于有部分低压液体可以在剪钉8未被剪断前流入到连接轴4与控制套3，因此，在结构设置上，如图1所示，连接轴4的壁上开设有排液孔402，如图1所示，排液孔402在装置被配置为多簇射孔时，可连通连接轴4的内部与外部。

如此设置，使得装置内存留的低压液体可以通过排液孔402经过连接轴4的内部和球座601流出装置。需要说明的是，当剪钉8未被剪断时，装置内部处于密封状态，球体7未坐封在球座601上，少量液体可以通过球体7与球座601之间而流出装置。

为了便于少量液体可以通过球体7与球座601之间而流出，装置还包括弹性缓冲器件10，弹性缓冲器件10设置在密封头的内部，且适于与球体7接触，在弹性缓冲器件10的弹性作用下，使得球体7可以与球座601之间具有一定的距离，便于少量低压液体从装置内排出。

对于该装置与阀套1的配合结构而言，连接轴4的下端外壁上设置有第二外螺纹段403，密封头6的内壁上设置有第二内螺纹段602，第二内螺纹段602适于与第二外螺纹段403配合，使得连接轴4与密封头6之间实现牢固连接，便于在注入高压液体实现丢手时，连接轴4可以稳定地与密封头6连接，固定在阀座101上。

同时，为了加强连接轴4与密封头6之间的连接固定关系，装置还包括第二安全钉12，第二安全钉12贯穿第二内螺纹段602所在的密封头6和第二外螺纹段403，进一步加强对连接轴4与密封头6之间的固定关系。

为了在液压丢手后可以顺利实施压裂工艺，需要确保球体7与球座601的配合，其中，球座601为环形斜面，环形斜面所围成的面积小于球体7的最大横截面积，使得球体7可以完全坐封在环形斜面上。在本发明实施例中，环形斜面所在平面的角度与水平面之间的角度为30°，便于球体7的坐封。

为了确保本发明实施例的液压丢手多簇射孔联作密封装置的密封性，在结构设置上：(1)接头2在与连接轴4接触处的外壁上开设有第一密封槽，第一密封圈13适于设置在第一密封槽内，用于密封接头2与连接轴4，以确保接头2与连接轴4之间的密封性；(2)密封托5在与控制套3接触处的外壁上开设有第二密封槽，第二密封圈14适于设置在第二密封槽内，用于密封控制套3与密封托5，以确保控制套3与密封托5之间的密封性；(3)连接轴4在与密封托5接触的外壁上开设有第三密封槽，第三密封圈15适于设置在第三密封槽内，用于密封连接轴4与密封托5，以确保连接轴4与密封托5之间的密封性；(4)连接轴4在与密封头6接触的外壁上开设有第四密封槽，第四密封圈16适于设置在第四密封槽内，用于密封连接轴4与密封头6，以确保连接轴4与密封头6之间的密封性。

如此设置，使得装置在下入的过程中整体上有良好的密封性，确保丢手的顺利完成。

本领域技术人员可以理解的是，本发明实施例的液压丢手多簇射孔联作压裂密封装置不仅可以用于常规井的多簇射孔与压裂工艺中，而且可以用于水平井的多簇射孔与压裂工艺中，使用的井的类型在本发明实施例中不作具体限定。

在实际的使用过程中，可以根据选定井的多簇射孔和压裂的需要，通过套管配接相应数量的阀套1下入到井中，分多次投送与阀套1的数量相同的该装置，实现不同层位的多簇射孔和压裂。

以套管接配一个阀套1为例，当选定的井需要进行多簇射孔时，向井中下放连接有多簇射孔枪和该装置的电缆或连续油管，当装置坐封在阀套1内的阀座101上时，向井中注入高压水，使得套管内憋压，当注入的高压水流入到密封托5的下端面时，由于装置内部密封，密封托5的上端面与下端面之间形成压力差，在该压力差的作用下，剪钉8被剪断，密封托5和控制套3上行，锁块9失去约束，接头2与连接轴4分离；继而通过井口设备上提或下放电缆或连续油管到设计位置，多簇射孔枪在设计位置上进行多簇射孔；

在完成多簇射孔后，通过上提电缆或连续油管提出多簇射孔枪、接头2、密封托5和控制套3。

当需要进行压裂时，向井中注入压裂液，压裂液流经连接轴4的内部和密封头6的内部，使得球体7坐封在球座601上，通过球体7与球座601的配合，使得压裂液只能存留在装置及装置的上部，进行压裂。

在压裂结束后，可直接生产。如果生产需要，可以通过下放常规打捞管柱捞住连接轴4的上部，上提管柱，将连接轴4、密封头6、球体7、弹性缓冲器件10捞出井口；也可以下入钻除工具钻除连接轴4、密封头6、球体7、弹性缓冲器件10及阀座101，钻除后的效果如图5所示，使得阀套1与套管内径一致，便于后期作业。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。