水力喷射无限级压裂装置及压裂方法与流程

本申请涉及油气田压裂技术领域，尤其涉及一种水力喷射无限级压裂装置及压裂方法。

背景技术：

随着经济的快速发展，常规天然气资源的开发已不能满足经济发展的需要。非常规天然气资源以其储量巨大、分布集中、开发技术日趋进步等特点成为开采对象。实现非常规天然气的工业化开采，将对缓解能源供应形势、保障国家能源安全具有重要意义。

水力压裂技术是高效开发非常规天然气和维持其经济开采的必要手段。其中水力喷射分段压裂技术集水力喷砂射孔、压裂、隔离一体化，无需机械封隔即可实现一趟管柱定点压裂多个层段，为解决筛管/衬管完井、套变井、固井质量较差等常规封隔难以实现分段压裂的问题提供了一种可行的技术手段，并可节约新井的射孔成本，是目前国内外油气井增产改造研究的热点之一。然而该技术仅能完成有限级数的压裂作业，无法满足大规模压裂作业需求。

为了高效地开发非常规天然气，国外公司纷纷研发出各具特色的无限级分段水力压裂系统。现有的无限级分段水力压裂系统主要有：multistageunlimited压裂系统、zoneselectmonobore压裂系统、tap压裂系统和optiport压裂系统。

(1)multistageunlimited压裂系统

multistageunlimited压裂系统是由ncs公司研发的，该系统采用连续油管拖动，由可重复座封封隔器与可开关压裂滑套以及水力喷砂射孔器组成的压裂-隔离系统构成。但由于使用连续油管作业，因此不适用于较深地层。同时，使用连续油管无限级压裂必须使用套管完井。这些问题都制约了该技术的应用与发展。

(2)zoneselectmonobore压裂系统

weatherford公司的zoneselectmonobore压裂系统，主要由：套管滑套和连续管开关工具等构成。利用连续管将配套的开关工具下入井内滑套安装位置，通过井口开泵循环，工具产生节流压差，开关工具锁块外露，与内滑套台肩配合并锁紧，通过上提下放管柱开启、关闭滑套。停泵后，锁块收回，开关工具与内滑套脱离即可提出管串。但该技术需从完井阶段介入，工艺复杂，周期较长，对于已完井的油气井并不适用。

(3)tap压裂系统

schlumberger公司的tap压裂系统，主要包括：预置套管管柱上的坐封短节和elemental可溶解分体式球座2部分。分体式球座由4瓣组成，通过特殊的支撑架将4瓣球座连接、支撑，并与送入坐封工具相连。但该系统也存在tap阀对井斜角和储层厚度要求较为苛刻，同时对金属球溶解速率要求较高的问题。

(4)optiport压裂系统

bj公司的optiport压裂系统，主要包括：套管滑套和井下组合工具(bha)。滑套采用液压开启方式，外壳与本体之间形成液缸，内滑套在液压力驱动下滑动，开启滑套。bha主要包括接箍定位器、节流阀、锚定装置和封隔器，可实现压裂管串定位、锚定以及管串与套管环空封隔。但该系统同样存在需在完井阶段介入，机械封隔等问题。

综上所述，现有无限级压裂工具普遍存在结构复杂、需多次起下管柱、通用性较差的问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术的不足，本申请的目的之一是提供一种水力喷射无限级压裂装置及压裂方法，该压裂装置及压裂方法能实现无限级压裂，压裂装置结构简单且操作方便，无须机械封隔，能实现一趟管柱作业、定点起裂，集射孔、压裂和隔离于一体，压裂作业效率高。

为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种水力喷射无限级压裂装置，包括：

沿轴向延伸且呈筒状的本体，所述本体的侧壁上设置有能连通所述本体的内腔和所述本体的外部的喷嘴；

套设于所述本体内的滑套，所述滑套具有使所述喷嘴关闭的第一位置，以及使所述喷嘴打开的第二位置，所述滑套能沿所述本体的内壁轴向滑动以从所述第一位置切换到所述第二位置；

套设于所述本体内的球座，所述球座与所述滑套固定连接；

设于所述球座内的变径球，所述变径球具有第一通道和第二通道，所述第一通道的半径小于所述第二通道的半径；所述变径球具有所述第二通道与所述本体轴向相通的第一状态，以及所述第一通道与所述本体轴向相通的第二状态，所述变径球处于所述第二状态时能被密封件封堵；所述滑套从所述第一位置切换到所述第二位置时，能使相邻压裂装置的变径球从所述第一状态切换到所述第二状态。

作为一种优选的实施方式，所述变径球设有变径部，所述变径部包括：

设于所述变径球径向两端的变径杆，所述变径杆绕其轴线旋转能将所述变径球从所述第一状态切换到第二状态；

设于所述变径杆远离所述变径球一端的变径块，所述变径块受重力作用能带动所述变径杆旋转以使所述变径球从所述第一状态切换到第二状态；所述本体外壁设有用于容纳所述变径块的第一容纳槽；

设于所述第一容纳槽内的限位块，所述限位块阻止所述变径块移动，使所述变径球保持在所述第一状态。

作为一种优选的实施方式，所述球座包括相连接的第一球座和第二球座；所述第一球座和所述第二球座中空设置；所述第一球座和所述滑套相连，所述第一球座内壁远离所述滑套的一端呈半球形，所述第二球座内壁靠近所述滑套的一端呈半球形，所述半球形直径与所述变径球外径相等。

作为一种优选的实施方式，所述压裂装置还包括至少部分位于所述本体外的带动件，所述带动件能将相邻所述压裂装置的所述第一球座和限位块相连；所述本体外壁设有用于容纳所述带动件的第二容纳槽；

所述限位块设有用于安装所述带动件的第一安装部，所述第一球座靠近所述滑套的一端设有用于安装所述带动件的第二安装部。

作为一种优选的实施方式，所述第一通道和所述第二通道相互垂直，所述变径杆和变径块的转动角度为90°；

所述第一球座远离所述滑套的一端设有用于容纳部分所述变径杆的第一缺口，所述第二球座靠近所述滑套的一端设有用于容纳部分所述变径杆的第二缺口。

作为一种优选的实施方式，所述本体内壁设有第一台阶部和第二台阶部，所述滑套远离所述球座的一端能顶抵于所述第一台阶部上，所述球座靠近所述滑套的一端能顶抵于所述第二台阶部上；

所述球座的外径大于所述滑套的外径，所述第二通道的直径等于所述滑套的内径，所述第一台阶部的最小直径小于所述第二台阶部的最小直径。

作为一种优选的实施方式，在所述滑套和球座的侧壁沿周向设有用于与所述本体固定连接的剪切销钉；所述滑套的外壁与所述本体的内壁之间设置有第一密封圈，所述球座的外壁与所述本体的内壁之间设置有第二密封圈；所述本体的侧壁上设置有用于密封设置所述喷嘴的喷嘴安装孔和用于设置所述剪切销钉的销钉安装孔。

作为一种优选的实施方式，所述密封件的一端为实心锥体，所述实心锥体能封堵处于所述第二状态的变径球。

作为一种优选的实施方式，所述水力喷射无限级压裂装置还包括用于连接相邻所述压裂装置的接头，所述接头为中空圆柱状，所述接头的一端能对所述球座进行限位。

一种基于如上任一实施方式所述的水力喷射无限级压裂装置的压裂方法，包括以下步骤：

步骤a：串接多级压裂装置以及油管，第一级压裂装置的变径球处于第一通道与本体轴向相通的第二状态，将密封件投入第一级压裂装置，将每一级压裂装置的球座和下一级压裂装置的变径球相连；

步骤b：将组装好的油管及其连接的多级水力喷射无限级压裂装置下入需要水力喷射压裂的地层的套管中；

步骤c：自地面向油管内泵送高压流体，密封件在流体压力作用下密封抵靠在压裂装置的第一通道；

步骤d：增大地面排量使滑套脱离第一位置，沿轴向向下滑动到第二位置，打开喷嘴，高压流体通过喷嘴形成高速射流；同时带动下一级压裂装置的变径球，以使下一级压裂装置的变径球从第一状态切换到第二状态；

步骤e：开始水力喷射压裂作业：首先泵入射孔液，进行套管开窗作业，然后泵入压裂液，同时控制环空压力接近地层破裂压力，高压射流在地层内形成增压，复合环空压力实现地层起裂，完成喷射压裂；

步骤f：完成该级水力喷射压裂作业后，投入密封件，下一级压裂装置的变径球被密封件封堵；

步骤g：开始进行下一级水力喷射无限级压裂装置的喷射压裂作业，重复步骤c至步骤f，完成全部的水力喷射压裂作业。

有益效果：

1、本申请实施方式所提供的水力喷射无限级压裂装置及压裂方法，通过投入密封件以及控制流体排量，实现滑套的位置切换，以无限次打开喷嘴，从而实现无限级压裂。该水力喷射无限级压裂装置在使用时，采用多级压裂装置串接于油管上的结构形式。第一级压裂装置(即最靠近井底的压裂装置)的上端连有第二级压裂装置，最上一级压裂装置(即最靠近井口的压裂装置)的上端与油管相连，实现串接。第一级压裂装置的变径球处于第一通道与所述本体轴向相通的第二状态，以使变径球能被密封件封堵；其余级压裂装置的变径球均处于所述第二通道与所述本体轴向相通的第一状态，能使密封件顺利通过。第一级压裂装置的密封件被投入压裂装置内，当地面开始泵送流体，密封件与第一级压裂装置的变径球坐封，此时增大地面排量以增大井下压力，在高压力作用下，滑套脱离固定位置(即第一位置)，和球座一起沿轴向向下滑动到第二位置，打开所述喷嘴的同时使第二级压裂装置的变径球从第一状态切换到第二状态，以能被密封件封堵。高压流体通过喷嘴进入地层，实现地层起裂，完成该处的喷射压裂。压裂结束后，再次投入密封件，密封件到达第二级压裂装置后被限位，此时重复上述泵送流体并增大排量的步骤，便能实现第二级压裂装置处地层的压裂。以此类推，可以实现一趟管柱多层位的压裂，进而能够实现无限级的水力压裂，并能缩短作业时间、提高水力压裂效率、降低工人的劳动强度。

2、该压裂装置结构简单。在井下复杂的条件下，简单的结构能够保证压裂装置具有较好的可靠性。

3、该压裂装置及压裂方法操作简便，安全性高。由于压裂过程中不活动管柱，增加了安全系数同时施工操作简便。

4、该压裂方法从远井端开始压裂，在多级压裂过程中，保证压裂有序开展。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施方式中所提供的一种水力喷射无限级压裂装置的内部结构示意图；

图2为图1所示压裂装置在变径球变径前的后视图；

图3为图2中a-a面的剖视图；

图4为图1所示压裂装置在变径球变径后的后视图；

图5为图4中b-b面的剖视图；

图6为第一级和第二级图1所示压裂装置串接时的外部结构示意图；

图7为图6中i处的局部放大图；

图8为第一级和第二级图1所示压裂装置串接时的后视图；

图9为图8中c-c面的剖视图；

图10为本申请实施方式中所提供的一种本体的结构示意图；

图11为图10的后视图；

图12为图11中d-d面的剖视图；

图13为本申请实施方式中所提供的一种滑套的结构示意图；

图14为图13的后视图；

图15为图14中e-e面的剖视图；

图16为本申请实施方式中所提供的一种变径球的结构示意图；

图17为图16的后视图；

图18为图17中f-f面的剖视图；

图19为本申请实施方式中所提供的一种第一球座的结构示意图；

图20为图19的后视图；

图21为图20中g-g面的剖视图；

图22为本申请实施方式中所提供的一种第二球座的结构示意图；

图23为图22的后视图；

图24为图23中h-h面的剖视图；

图25为本申请实施方式中所提供的一种接头的结构示意图；

图26为本申请实施方式中所提供的一种密封件的结构示意图；

图27为本申请实施方式中所提供的一种水力喷射无限级压裂方法的步骤流程图。

附图标记说明：

1、本体；11、第一台阶部；12、第二台阶部；13、第一容纳槽；2、喷嘴；3、滑套；4、变径球；41、第一通道；42、第二通道；43、变径杆；44、变径块；45、限位块；5、第一球座；51、第一缺口；52、第二安装部；6、第二球座；61、第二缺口；7、带动件；8、密封件；81、锥体；9、接头。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的另一个元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中另一个元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

为了便于说明，本说明书中将靠近井口的方向定义为“上”，将靠近井底的方向定义为“下”。本申请实施方式中的压裂装置可串接，形成由多级所述压裂装置组成的压裂工具，压裂工具的级数可以根据需要设置。为了便于说明，将最靠近井底的一级压裂装置定义为“第一级压裂装置”，每级压裂装置的上方为下一级压裂装置，每级压裂装置的下方为上一级压裂装置。

为满足非常规油气资源开发的需求，克服现有技术的不足，本发明人根据多年从事水力压裂施工的实践和压裂工具研发的经验，提出了本发明的一种水力喷射无限级压裂装置及压裂方法，以克服现有技术的缺陷。

请参阅图1至图5。本申请实施方式中提供一种水力喷射无限级压裂装置，该装置包括：本体1、滑套3、球座、变径球4、以及密封件8。

其中，如图10至图12所示，所述本体1沿轴向延伸，呈筒状。相邻的压裂装置可以直接通过本体1相连，也可以在本体1之间设置如图25所示的接头9实现连接。所述连接方式可以选择螺纹连接，较为可靠方便，当然也可以选择其他可行的连接方式，例如卡扣连接，本申请实施方式对此不作限制。

所述本体1的侧壁上设置有能连通本体1的内腔和本体1的外部的喷嘴2。本体1的侧壁上还可以设置用于密封设置所述喷嘴2的喷嘴2安装孔。本体1内腔可以容纳滑套3、球座、密封件8等部件，并且能为地面泵送的流体提供流道。当所述喷嘴2打开时，高压流体能从所述喷嘴2喷射出，进入地层以实现地层起裂，完成该处的喷射压裂。

所述喷嘴2的打开可以通过滑套3的轴向移动实现。具体的，所述滑套3密封套设于所述本体1内。所述滑套3具有使所述喷嘴2关闭的第一位置，以及使所述喷嘴2打开的第二位置。所述滑套3能沿所述本体1的内壁轴向滑动以从所述第一位置切换到所述第二位置。应用在井下时，滑套3的轴向移动方向为向下。本申请实施方式中所提供的一种滑套3的结构如图13至图15所示。

在本申请实施方式中，所述球座密封套设于所述本体1内且与所述滑套3固定连接。当所述滑套3轴向滑动时，球座也会随着滑套3一同轴向滑动。球座内设有变径球4，所述变径球4具有第一通道41和第二通道42，所述第一通道41的半径小于所述第二通道42的半径。所述第一通道41能对所述密封件8进行限位，所述第二通道42可以使密封件8顺利通过。所述变径球4具有所述第二通道42与所述本体1轴向相通的第一状态，以及所述第一通道41与所述本体1轴向相通的第二状态。所述变径球4处于所述第二状态时能被密封件8封堵。所述滑套3从所述第一位置切换到所述第二位置时，使相邻压裂装置的变径球4从所述第一状态切换到所述第二状态。

具体的，所述变径球4设有用于实现变径的变径部。所述变径即从所述第二通道42与所述本体1轴向相通的位置切换到所述第一通道41与所述本体1轴向相通的位置，也即所述变径球4从所述第一状态切换到第二状态。如图7、图16至图18所示，所述变径部包括变径杆43、变径块44、以及限位块45。

所述变径杆43设于所述变径球4沿径向的两端。即沿变径球4径向两端各设有一根变径杆43。所述变径杆43绕其轴线旋转能将所述变径球4从所述第一状态切换到第二状态。变径杆43的轴线方向即为变径球4的径向。

所述变径杆43远离所述变径球4的一端设有变径块44。所述变径块44受重力作用能带动所述变径杆43旋转以使所述变径球4从所述第一状态切换到第二状态。具体的，所述变径块44的重心位于所述变径杆43轴线的一侧，即变径块44的重心与变径杆43轴线不位于同一直线，以使所述变径块44能受重力作用带动变径球4旋转，从所述第一状态切换到第二状态。

如图7所示，所述本体1外壁设有第一容纳槽13，用于容纳所述变径块44。第一容纳槽13内还设有限位块45，用于阻止所述变径块44受重力移动，使所述变径球4保持在所述第一状态。所述限位块45不超过所述本体1外壁面，以保证压裂装置的外壁面圆滑，下井顺畅、不磕碰。本申请实施方式对所述限位块45的形状不做限制。如图7所述，限位块45可以是圆柱体。

在本申请实施方式中，如图16所示，所述第一通道41和所述第二通道42相互垂直，所述变径杆43和变径块44的转动角度为90°。在所述变径球4处于第一状态时，所述密封件8能顺利通过变径球4，此时变径块44被限位块45限制在水平位置，变径块44重心位于所述变径球4球心及变径杆43中心连线所在竖直平面的一侧，变径块44与变径杆43处于同一水平面。在所述变径球4处于第二状态时，所述密封件8被变径球4限位，此时变径块44不被限位块45限制，处于竖直位置，变径块44重心位于所述变径球4球心及变径杆43中心连线所在竖直平面内，变径块44位于变径杆43下方。

更具体的，所述球座包括相连接的第一球座5和第二球座6，第一球座5如图19至图21所示，第二球座6如图22至图24所示。第一球座5和第二球座6中空设置，以为流体提供流道。第一球座5和滑套3相连。第一球座5内壁远离滑套3的一端呈半球形，以容纳部分变径球4。第二球座6内壁靠近所述滑套3的一端呈半球形，以容纳其余部分变径球4。所述半球形直径与所述变径球4外径相等。第一球座5下端设有用于容纳部分变径杆43的第一缺口51。第二球座6上端设有用于容纳部分变径杆43的第二缺口61。

在本申请实施方式中，所述压裂装置还包括至少部分位于所述本体外的带动件7。所述带动件7能将相邻所述压裂装置的所述第一球座5和限位块45相连，以实现通过本级压裂装置滑套3的向下滑动带动本级第一球座5的向下滑动，从而拉动下一级压裂装置的限位块45，使之被破坏，下一级压裂装置的变径球可以从第一状态切换为第二状态。

具体的，所述本体1侧壁内设有供所述带动件7穿过的通道，带动件7通过该通道从所述第一球座5(即本体1内部)穿设到所述本体1外部。将带动件7与流体流道间隔，能使各级压裂装置的传动更可靠，同时保护带动件7。所述本体1外壁设有用于容纳所述带动件7的第二容纳槽，以保证带动件7不凸出于本体1外壁面，保证压裂装置的外壁面圆滑，下井顺畅、不磕碰。所述限位块45设有用于安装所述带动件7的第一安装部，以将所述限位块45与所述带动件7连接。所述第一球座5靠近所述滑套3的一端设有用于安装所述带动件7的第二安装部52。

在一个具体的实施例中，所述带动件7可以是钢丝绳，以保证其具有可靠的带动性能。钢丝绳的一端由本级压裂装置的第一球座5上的第二安装部52固定，另一端由下一级压裂装置的限位块45上的第一安装部固定。

在本申请实施方式中，为了对所述滑套3和球座进行限位，所述本体1内壁设有第一台阶部11和第二台阶部12。所述滑套3的上端能顶抵于所述第一台阶部11上。所述第一球座5的上端能顶抵于所述第二台阶部12上。

具体的，所述第二通道42的直径等于所述滑套3的内径，以供所述密封件8更顺利地通过。为了更好地容纳变径球4，所述球座的外径大于所述滑套3的外径。从而所述第一台阶部11的最小直径小于所述第二台阶部12的最小直径。

在本申请实施方式中，为了实现滑套3和球座能固定于本体1内，除了上述设置第一台阶部11和第二台阶部12进行限位，还可以在所述滑套3和球座的侧壁沿周向设置用于与所述本体1固定连接的剪切销钉。所述第一球座5和第二球座6也可以通过剪切销钉连接。所述本体1的侧壁上设有用于设置所述剪切销钉的销钉安装孔。在所述滑套3的外壁与所述本体1的内壁之间设置第一密封圈，在所述球座的外壁与所述本体1的内壁之间设置第二密封圈。

在本申请实施方式中，各部件的连接方式如下所述。所述第一球座5内壁设有用于与滑套3下端连接的螺纹部。所述滑套3的下端设有和螺纹部相配合的外螺纹。上下级压裂装置的本体1可以通过接头9螺纹连接。所述接头9为中空圆柱状，所述接头9的一端能对第二球座6进行限位，进而对滑动后的滑套3进行限位。

具体的，第一台阶部11和第二台阶部12是在滑套3和球座固定在本体1内时，对滑套3和第一球座5形成限位。一旦本级压裂装置的滑套3的剪切销钉以及变径杆43被破坏，滑套3以及球座向下滑动直至碰到本级压裂装置的接头9停止滑动。滑套3向下滑动时会带动破坏下一级压裂装置的限位块45，从而使下一级的变径球4变径，切换到第一通道41与本体1轴向相通的位置，此时变径球4能被密封件8封堵。

在本申请实施方式中，如图26所示，所述密封件8的下部为实心锥体81，以和第一通道41接触具有更好的密封性能，实心锥体81能封堵处于所述第二状态的变径球4。所述密封件8的上部可以是实心圆柱状，下部为实心圆锥状，下部的外径不超过上部的外径。

本申请实施方式所提供的水力喷射无限级压裂装置，通过投入密封件8以及控制流体排量，实现滑套3的位置切换，以无限次打开喷嘴2，从而实现无限级压裂。

该水力喷射无限级压裂装置在使用时，采用多级压裂装置串接于油管上的结构形式。第一级压裂装置(即最靠近井底的压裂装置)处于最底端，其上端连有第二级压裂装置，最上一级压裂装置(即最靠近井口的压裂装置)的上端与油管相连，实现串接。如图6至图9所示为第一级和第二级压裂装置串接时的结构示意图。

第一级压裂装置的变径球4处于第一通道41与所述本体1轴向相通的第二状态，以使变径球4能被密封件8封堵；其余级压裂装置的变径球4均处于所述第二通道42与所述本体1轴向相通的第一状态，能使密封件8顺利通过。

第一级压裂装置的密封件8被投入压裂装置内，当地面开始泵送流体，密封件8与第一级压裂装置的变径球4坐封，此时增大地面排量以增大井下压力，在高压力作用下，滑套3脱离固定位置(即第一位置)，和球座一起沿轴向向下滑动到第二位置，打开所述喷嘴2的同时使第二级压裂装置的变径球4从第一状态切换到第二状态，以能被密封件8封堵。高压流体通过喷嘴2进入地层，实现地层起裂，完成该处的喷射压裂。

压裂结束后，再次投入密封件8，密封件8到达第二级压裂装置后被限位，此时重复上述泵送流体并增大排量的步骤，便能实现第二级压裂装置处地层的压裂。以此类推，可以实现一趟管柱多层位的压裂，进而能够实现无限级的水力压裂，并能缩短作业时间、提高水力压裂效率、降低工人的劳动强度。

该压裂装置结构简单。在井下复杂的条件下，简单的结构能够保证压裂装置具有较好的可靠性。该压裂装置及压裂方法操作简便，安全性高。由于压裂过程中不活动管柱，增加了安全系数同时施工操作简便。该压裂方法从远井端开始压裂，在多级压裂过程中，保证压裂有序开展。

请参照图27，在本申请实施方式中，基于上述水力喷射无限级压裂装置，还提供一种相应的水力喷射无限级压裂方法。具体的，该压裂方法可以包括如下步骤：

步骤a：串接多级压裂装置以及油管，第一级压裂装置的变径球处于第一通道与本体轴向相通的第二状态，将密封件投入第一级压裂装置，将每一级压裂装置的球座和下一级压裂装置的变径球相连；

步骤b：将组装好的油管及其连接的多级水力喷射无限级压裂装置下入需要水力喷射压裂的地层的套管中；

步骤c：自地面向油管内泵送高压流体，密封件在流体压力作用下密封抵靠在压裂装置的第一通道；

步骤d：增大地面排量使滑套脱离第一位置，沿轴向向下滑动到第二位置，打开喷嘴，高压流体通过喷嘴形成高速射流；同时带动下一级压裂装置的变径球，以使下一级压裂装置的变径球从第一状态切换到第二状态；

步骤e：开始水力喷射压裂作业：首先泵入射孔液，进行套管开窗作业，然后泵入压裂液，同时控制环空压力接近地层破裂压力，高压射流在地层内形成增压，复合环空压力实现地层起裂，完成喷射压裂；

步骤f：完成该级水力喷射压裂作业后，投入密封件，下一级压裂装置的变径球被密封件封堵；

步骤g：开始进行下一级水力喷射无限级压裂装置的喷射压裂作业，重复步骤c至步骤f，完成全部的水力喷射压裂作业。

在步骤a中，第一级压裂装置(即最靠近井底的压裂装置)为最底端，其上端与第二级压裂装置相连，最上一级压裂装置(即最靠近井口的压裂装置)的上端与油管相连，实现串接。第一级压裂装置的变径球4处于所述第一通道41与所述本体1轴向相通的第二状态，以使变径球4能被密封件8封堵。其余级压裂装置的变径球4均处于所述第二通道42与所述本体1轴向相通的第一状态，能使密封件8顺利通过。第一级压裂装置的密封件8被投入压裂装置内。

在步骤c中，所述高压流体为纯流体，该流体为射孔准备阶段常用流体，其压力范围上限为达到套管开窗的压力。

在步骤d中，瞬时增大地面排量，使油管压力升高，在高压力的作用下，滑套3上承受的轴向力大于剪切销钉的许用剪切力，剪切销钉被剪断，滑套3和球座、密封件8、带动件7组成的组合体快速向下移动，本体1侧壁的喷嘴2被打开，使高压流体通过喷嘴2形成高速射流，带动件7拉动并破坏第二级压裂装置的限位块45，使第二级压裂装置的变径球4从第一状态切换到第二状态，能被密封件8封堵。

在步骤e中，所述射孔液为一种混合液，是在液体中混合磨料构成，射孔液通过地面泵车混合均匀后泵入油管中。所述压裂液一般为纯液体。具体可以通过监控套管压力来判定喷射压裂工作是否完成。

在本实施方式中，该方法实施方式与装置实施方式相对应，其能够实现装置实施方式所解决的技术问题，相应的达到装置实施方式的技术效果，具体的本申请在此不再赘述。

需要说明的是，该水力喷射无限级压裂方法可以采用但不限于上述任一实施方式或实施例中的水力喷射无限级压裂装置进行实施，应当理解的是，在不脱离该水力喷射无限级压裂方法所提供的精髓的情况下所作的任何改变均覆盖在本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。