[發明專利]一種長伸縮距補償短節及補償方法

在審

• 申請號: 201711382308.7
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN107939307A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 聶俊;楊延增;章東哲;李前春;葉文勇;魏小房;張岄
• 申請（專利權）人: 中國石油集團川慶鉆探工程有限公司工程技術研究院
• 主分類號: E21B17/07
• 分類號: E21B17/07;E21B17/10;E21B43/26
• 代理公司: 西安吉盛專利代理有限責任公司61108
• 代理人: 張培勛

技術領域

本發明屬于井下作業壓裂技術領域，具體涉及一種長伸縮距補償短節及補償方法。

背景技術

油氣藏增產開發，壓裂作為一種常規的增產手段已經成熟被應用，伸縮補償器在壓裂施工中能補償管柱收到的內應力造成的位移，而對于低滲、低豐度、孔吼細小、強水鎖的油氣藏，常規壓裂增產方式效果不明顯，CO₂干法壓裂技術作為一項無水壓裂技術，有許多優秀的特性，消除儲層水敏水鎖傷害，提高壓裂改造效果；壓裂液無殘渣，實現自主返排，保護儲層和支撐裂縫。但CO₂干法壓裂施工時，井下溫度、壓力變化極端，另外液態CO₂也不同于一般的壓裂液，其物化特性比較特殊，常規的伸縮補償器在使用過程中存在以下弊端：

1、施工前后，井下溫度、壓力變化劇烈，液態CO₂在-20℃左右的溫度被泵入井底，壓裂管柱逐步降溫；施工壓力在45MPa左右，施工完畢,壓力和溫度恢復原始狀態，這樣極端條件下，壓裂管柱內部會產生大的應力集中，適用于這種條件下的伸縮補償器補償距離有限。

2、液態CO₂在井下相態變化頻繁，對伸縮補償器密封件有很強的侵蝕作用，往往會造成密封件腐蝕，密封失效，壓裂管柱壓力互竄。

3、CO₂干法壓裂過程中，伸縮補償器上下滑動，管柱的熱脹冷縮，細小的陶粒會進入密封機構，不斷研磨密封面，造成伸縮補償器密封失效，壓裂管柱破壞。

4、沒有專門針對CO₂干法壓裂優化的伸縮補償器，現場常將幾個伸縮補償器連在一起使用，增加了成本，也不能達到應有的使用效果。

優化現有伸縮補償器的結構，改進密封材料和密封方式，上述弊端是可以避免的，采用本發明的內容，才能在CO₂干法壓裂過程中確保補償器及時可靠的工作，保證壓裂管柱的安全性。

發明內容

為了克服現有CO₂干法壓裂過程中溫度、壓力變化極端情況下，工作不可靠，壓裂管柱的安全性差的問題，本發明提供一種長伸縮距補償短節及補償方法，本發明簡化伸縮節結構，功能簡單實用，增加扶正防塵短節和密封端蓋，優化密封結構，在CO₂強侵蝕作用下也能保證密封性能，確保工具可靠工作。

本發明采用的技術方案為：

一種長伸縮距補償短節，包括上接頭、內筒、外筒、扶正防塵短節和密封端蓋；所述的上接頭下端與外筒上端連接；所述內筒位于外筒內，所述內筒上端通過活塞機構與外筒內壁動密封連接，所述活塞機構上端面與上接頭的下端面接觸連接；所述的內筒壁上部設有阻尼器；所述外筒下端依次連接有扶正防塵短節和密封端蓋，密封端蓋下部與內筒通過銷釘鎖緊機構連接；密封端蓋、扶正防塵短節與內筒外壁形成動密封；外筒下部內有下限位臺階；上接頭下端設有上限位臺階，活塞機構在上限位臺階與下限位臺階之間滑動。

所述的扶正防塵短節上端開有與外筒下端相對應的螺紋孔，扶正防塵短節上端外筒下端螺紋連接；所述扶正防塵短節下端依此開有兩個臺階，最下面的臺階的密封短節臺階面與密封端蓋上端連接，另一個臺階為密封臺階，密封臺階上設有密封圈組合；扶正防塵短節的內壁與內筒的外壁連接，該內壁上設有扶正圈。

所述的密封端蓋上部內設有防塵槽，防塵槽內設有防塵圈組合，所述的防塵槽至少為兩組；密封端蓋下部內設有銷釘腔，銷釘腔與內筒外壁形成環形空間。

所述的阻尼器包括阻尼孔、濾網、密封壓筒、密封圈、內方壓塊和防松塊；所述的阻尼孔、濾網、密封壓筒和內方壓塊從內到外依此橫向安裝在內筒壁上，密封壓筒與內筒之間通過密封圈連接，內方壓塊通過防松塊固定在內筒壁上。

所述的防塵圈組合為3組。

所述的銷釘鎖緊機構包括內方銷釘和鎖緊螺母，內方銷釘將內筒和密封端蓋連在一起，鎖緊螺母安裝在密封端蓋的內螺紋上。

所述的上接頭外螺紋與外筒內螺紋連接，上接頭外螺紋以下與外筒內壁設有密封圈。

所述的扶正圈材質為石墨化高分子；其內徑大于內筒外徑，小于下限位臺階內徑，與內筒外壁間隙配合。

所述的密封圈組合安裝在扶正防塵短節的密封臺階上，并高出扶正防塵短節臺階面。

一種長伸縮距補償方法，具體步驟為：

將一種長伸縮距補償短節接在壓裂管柱的適當位置，下入井中，此時一種長伸縮距補償短節處于原始位置，即內筒處于上限位臺階，銷釘鎖緊機構處于鎖緊狀態；