[發明專利]無節流多級分層壓裂管柱及多級分層壓裂施工方法

在審

• 申請號: 202010961348.2
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN111963134A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 韓永亮;馮強;丁柯宇;王玥;詹鴻運;周后俊;劉志斌;郭鳴;宗慶偉;王學正
• 申請（專利權）人: 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司;中國石油天然氣集團有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/14;E21B33/128
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

本發明公開了一種無節流多級分層壓裂管柱及多級壓裂施工方法，管柱包括自下而上依次通過油管連接的喇叭口、多個交替設置的無節流自助解封封隔器和無節流噴砂滑套、防砂水力錨和液壓安全接頭；無節流噴砂滑套中，噴砂滑套主體上開設有多個噴砂孔，無節流內滑套通過多個剪切銷釘固定在噴砂滑套主體內并封閉噴砂孔，其包括外筒和軸向長度小于外筒和內筒，內筒通過連接部以存在間隙的方式套裝在外筒底端內側；各級無節流噴砂滑套的內筒內徑自下而上逐級增大；該無節流多級分層壓裂管柱可實現下入一趟管柱完成多級分層壓裂和合層求產的目的，實現自下而上逐級壓裂施工，對應壓裂施工方法能夠顯著提高輸砂效率和壓裂施工的安全性。

技術領域

本發明涉及油氣田壓裂作業技術領域，特別涉及一種無節流多級分層壓裂管柱及多級分層壓裂施工方法。

背景技術

近年來，隨著國內油氣田開發的不斷深入，“K344封隔器+噴砂滑套”分層壓裂技術已經成為提高油氣田單井產量的主體技術。該技術通過K344封隔器實現壓裂層段的層間隔離，通過節流底閥和節流噴砂滑套建立壓裂管柱與儲層的連通通道，可以實現下入一趟管柱完成多級分層壓裂和合層求產的目的。

然而在大量的現場施工中，該技術的壓裂管柱也存在諸多不足，制約了其進一步推廣應用，例如：

1)該壓裂管柱隨著分層壓裂級數的增加，節流噴砂滑套球座的孔徑自上而下逐級減少，壓裂管柱的內徑也相應的逐級減小，在管柱內形成了累積節流效應，增大了壓裂液的摩阻，提高了地面的井口泵壓；

2)該壓裂管柱需要通過節流底閥的節流和節流噴砂滑套的逐層節流來坐封K344封隔器，不僅限制了施工排量、加砂量和施工規模，同樣增加了地面的井口泵壓，犧牲了施工效率，不能滿足大規模壓裂施工的需求，同時由于節流噴砂滑套噴砂孔的節流，降低了輸砂效率，增大了壓裂液通過噴砂孔的流速，加劇了噴砂孔的磨損，高流速壓裂液產生的反濺還會對噴砂孔和生產套管產生嚴重的沖蝕破壞，可能會導致壓裂管柱斷裂、生產套管變形等事故，給后續的井筒作業帶來極大的風險；

3)該壓裂管柱在下放壓裂管柱過程中，K344封隔器易因井內壓力的波動產生不必要的提前坐封，造成封隔器膠筒發生摩擦損壞的風險；

4)該壓裂管柱在壓裂施工結束后，K344封隔器擴張膠筒自動解封，但膠筒自身的結構特征決定了膠筒不可能完全回收，如遇砂堵，則會出現解封不完全、砂卡，造成起管柱困難或者無法起出管柱的風險。

發明內容

本發明的目的是提供一種實現下入一趟管柱即可完成多級分層壓裂和合層求產的目的的無節流多級分層壓裂管柱。

本發明的另一目的是提供一種采用上述多級壓裂管柱實現的多級分層壓裂方法。

為此，本發明技術方案如下：

一種無節流多級分層壓裂管柱，其特征在于，包括自下而上依次通過油管連接的喇叭口、第一無節流自助解封封隔器、第一級無節流噴砂滑套、第二無節流自助解封封隔器、第二級無節流噴砂滑套、…、第N無節流自助解封封隔器、第N級無節流噴砂滑套、第N+1無節流自助解封封隔器、防砂水力錨和液壓安全接頭；其中，

每個無節流噴砂滑套均由無節流內滑套、噴砂滑套主體和可溶球構成；無節流內滑套包括外筒和內筒，內筒的軸向長度小于外筒的軸向長度，且內筒以存在間隙的方式套裝并設置在外筒底端內側，內筒與外筒之間通過連接部連接為一體；噴砂滑套主體為筒體結構，其上部側壁上沿圓周方向均布開設有多個噴砂孔，其下部內壁凸起并形成有一圈第二限位臺階；可溶球的直徑與內筒的內徑相適應以有效封堵內筒；無節流內滑套通過沿圓周方向均部設置的多個剪切銷釘套裝并固定在噴砂滑套主體的內側，并封閉噴砂滑套主體上開設的各噴砂孔；無節流內滑套頂面至噴砂孔下側孔壁的軸向長度小于或等于無節流內滑套底面至第二限位臺階上端面的軸向長度；內筒的外徑略小于限位臺階處的內徑；

各級無節流噴砂滑套的無節流內滑套的外筒內徑相同、內筒的壁厚相同，而內筒的內徑自下而上逐級增大。