[發(fā)明專利]以封隔器為底封的油管拖動壓裂管柱及壓裂方法

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• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112523734A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓永亮;馮強;丁柯宇;劉志斌;王玥;詹鴻運;周后俊;宗慶偉;郭鳴;竇占強
• 申請（專利權(quán)）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;E21B33/128;E21B43/11
• 代理公司: 天津才智專利商標(biāo)代理有限公司 12108
• 代理人: 王夢

本發(fā)明公開了一種以封隔器為底封的油管拖動壓裂管柱及壓裂方法，管柱包括自下而上依次連接的導(dǎo)流球座、防砂水力錨、無節(jié)流自助解封封隔器和水力噴射器，以及通過油管連接在水力噴射器上方的液壓安全接頭；導(dǎo)流球座包括筒形本體以及自下而上設(shè)置在筒形本體內(nèi)的閥球和擋環(huán)；封隔器包括管體結(jié)構(gòu)以及自下而上套裝在管體外側(cè)的密封機構(gòu)和動力機構(gòu)，動力機構(gòu)內(nèi)設(shè)有壓縮彈簧，其能夠通過液壓作用上行并壓縮密封機構(gòu)形成坐封；該管柱及壓裂方法能夠?qū)崿F(xiàn)提高壓裂管柱下入的安全性，且通過壓裂管柱內(nèi)的壓力變化實現(xiàn)坐封和解封，且無需節(jié)流，管柱下入和起出過程操作方便、壓裂作業(yè)效率高、成本低、風(fēng)險小，可在直井、水平井上推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及油氣田壓裂作業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以封隔器為底封的油管拖動壓裂管柱及壓裂方法。

背景技術(shù)

目前，國內(nèi)常用的油管拖動壓裂管柱主要采用以下兩種封隔器作為底封使用，一是采用K344封隔器作為底封的油管拖動壓裂管柱，二是采用Y211封隔器作為底封的油管拖動壓裂管柱。

然而，在大量現(xiàn)場施工中，這兩種壓裂管柱也存在諸多不足：

(1)若采用K344封隔器作為底封，在上提和下放壓裂管柱過程中，K344 封隔器易因井內(nèi)壓力的波動產(chǎn)生不必要的提前坐封，造成膠筒摩擦損壞失效的風(fēng)險；每一段壓裂施工結(jié)束后，K344封隔器擴張膠筒自動解封，但膠筒自身的結(jié)構(gòu)特征決定了膠筒不可能完全回收，如遇砂堵，則會出現(xiàn)解封不完全、砂卡，造成上提管柱困難或者無法起出管柱的風(fēng)險；

(2)若采用Y211封隔器作為底封，由于需要通過上提和下放壓裂管柱的形式來實現(xiàn)封隔器的坐封與解封操作，不但對現(xiàn)場技術(shù)人員的操作水平要求較高，而且容易因壓裂管柱內(nèi)的沉砂堵塞封隔器的換軌通道，導(dǎo)致上提壓裂管柱困難或者無法起出壓裂管柱的風(fēng)險，造成井下復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于無節(jié)流自助解封封隔器的以封隔器為底封的油管拖動壓裂管柱及壓裂方法，以實現(xiàn)在下入壓裂管柱前，可根據(jù)油氣井的垂直深度調(diào)節(jié)封隔器的彈簧預(yù)緊力，以平衡井內(nèi)靜液柱壓力的影響，避免封隔器產(chǎn)生不必要的提前坐封，提高壓裂管柱下入的安全性，且能夠保證壓裂管柱順利上提和起出。

本發(fā)明的另一目的是提供一種采用上述以封隔器為底封的油管拖動壓裂管柱實施的壓裂方法。

為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種以封隔器為底封的油管拖動壓裂管柱，包括自下而上依次連接的導(dǎo)流球座、防砂水力錨、無節(jié)流自助解封封隔器和水力噴射器，以及通過油管連接在水力噴射器上方的液壓安全接頭；其中，

導(dǎo)流球座包括筒形本體以及自下而上設(shè)置在筒形本體內(nèi)的閥球和擋環(huán)；筒形本體的上部內(nèi)徑大于下部內(nèi)徑，且變徑處為內(nèi)徑自上而下逐漸減小的錐面；擋環(huán)設(shè)置在位于錐面上方的第一限位臺階上，其為圓盤結(jié)構(gòu)，且在盤面上均部開設(shè)有四個直角扇形通孔；閥球的直徑與錐面的尺寸相適應(yīng)，使其能夠坐封在筒形本體的錐面處；在筒形本體的下部側(cè)壁上對稱開設(shè)有兩個與筒形本體內(nèi)腔連通的斜向過流孔；

無節(jié)流自助解封封隔器包括上接頭、上中心管、密封機構(gòu)、彈簧中心管、動力機構(gòu)、下中心管和下接頭；上接頭、上中心管、彈簧中心管、下中心管和下接頭自上而下依次螺紋連接；密封機構(gòu)設(shè)置在上中心管外側(cè)，動力機構(gòu)安裝在彈簧中心管外側(cè)，其包括動力活塞和彈簧，動力活塞套裝在彈簧中心管和下中心管的外側(cè)且在動力活塞與彈簧中心管之間形成有彈簧槽，使彈簧套裝于彈簧中心管外側(cè)并以壓縮的狀態(tài)置于彈簧槽內(nèi)；彈簧中心管和動力活塞的頂端共同抵在密封機構(gòu)的下端面上，動力活塞的底端抵在下接頭外壁上的環(huán)形臺階上端面上；下中心管的側(cè)壁上均布開有多條傳壓割縫，且各條傳壓割縫與由動力活塞、下中心管和下接頭圍成的環(huán)形動力腔相連通；在位于傳壓割縫上方設(shè)有由動力活塞和下中心管形成的環(huán)形空氣腔，在位于環(huán)形空氣腔內(nèi)的下中心管外壁中間部分設(shè)有限制動力活塞上行行程的環(huán)形凸臺；

進(jìn)一步地，斜向過流孔為自筒形本體外壁斜向向下開設(shè)的連通孔，斜向過流孔的中軸線與筒形本體的中軸線之間所成夾角為60°。