[發明專利]一種壓裂和采油用一體化井口裝置及操作方法

在審

• 申請號: 202110914136.3
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN115704297A
• 公開（公告）日: 2023-02-17
• 發明（設計）人: 邱福壽;申玉壯;王海濤;欒海軍;傅登偉;丁坤;席岳;高亮;李博倫
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B33/03;E21B33/04;E21B17/04;E21B34/02
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 楊蘭蘭;朱寶莉

本發明涉及一種壓裂和采油用一體化井口裝置及操作方法，用于在完井階段、壓裂階段、自噴階段以及機采階段分別進行油井作業，該井口裝置包括第一采油機構和第二采油機構；所述第二采油機構位于第一采油機構上方，且所述第二采油機構底部與第一采油機構頂部連通，所述第二采油機構在完井階段、壓裂階段、自噴階段以及機采階段的結構不同，通過結構配置優化，使一次投入的完井井口裝置同時適用于壓裂、自噴、機采階段的壓力要求，在滿足壓裂高壓力大排量需求的同時兼顧了生產階段低壓和井控安全的要求，實現現場作業的安全快捷及資源高效利用，既降低了投入成本，同時充分利用設備資源。

技術領域

本發明屬于石油鉆采設備技術領域，涉及一種壓裂和采油用一體化井口裝置及操作方法。

背景技術

隨著非常規油氣藏在能源接替方面的開發動用程度不斷增加及水平井體積壓裂技術的日趨完善，壓裂及采油用一體化井口裝置的需求日益增加，壓裂井口裝置作為壓裂開發的關鍵裝備，近年來大量應用于采油現場。現有技術條件下的完井井口裝置在配置上仍以油管頭、采油樹同級別配置為主，一方面可滿足壓裂過程對井口裝置尤其是油管頭裝置的高壓力級別需求，但另一方面，在壓裂轉自噴甚至機采階段，對井口裝置的壓力需求逐步降低，而與油管頭裝置連接的采油樹仍采用同壓力級別，使投資成本增加，同時設備資源也未獲得有效利用。因此如何對井口裝置進行優化結構功能配置，以既安全又經濟的配置方案，一次投入即可滿足壓裂、自噴、機采各階段對井口裝置的需求，進而實現資源的合理利用成為亟待解決的難題。

中國專利文獻CN111022016A公開一種液動式壓裂及生產井口裝置及其使用方法，前者包括油管頭異徑接頭、第一閘閥、小四通和控壓油管頭四通，控壓油管頭四通包括油管頭四通和主控閘閥，油管頭四通、油管頭異徑接頭、第一閘閥和小四通自下而上依序固定連接。本發明將油管頭四通和主控閘閥集成一體后，既可以實現壓裂作業需求，同時可以對套管通道進行壓力控制，在后續轉反排和自噴生產時，通過控制油管頭四通內置閥板的啟閉，實現套壓可控情況下完成采油樹安裝作業；液動式壓裂及生產井口裝置的使用，減少了井口上方垂直通徑上閘閥的配置數量，大幅降低了采油樹的整體高度；簡化了作業過程中的拆裝流程。但該結構針對不同階段的采油工藝需要替換為相應的采油樹結構，各工藝之間更換設備成本相對較高，設備利用效率低。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明公布了一種壓裂和采油用一體化井口裝置及操作方法，結合完井階段的采油樹結構，通過結構配置優化，使一次投入的完井井口裝置同時適用于壓裂、自噴、機采階段的壓力要求，在滿足壓裂高壓力大排量需求的同時兼顧了生產階段低壓和井控安全的要求，實現現場作業的安全快捷及資源高效利用，既降低了投入成本，同時充分利用設備資源。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種壓裂和采油用一體化井口裝置，用于在完井階段、壓裂階段、自噴階段以及機采階段分別進行油井作業，該井口裝置包括第一采油機構和第二采油機構，其中所述第一采油機構底部連接有油層套管，且內部設有油管柱，所述第一采油結構用于懸掛油管柱，并密封油管柱與油層套管之間的環形空間；所述第二采油機構位于第一采油機構上方，且所述第二采油機構底部與第一采油機構頂部連通，所述第二采油機構用于油井內流體控制，并提供連接入口；所述第二采油機構在完井階段、壓裂階段、自噴階段以及機采階段的結構不同。

進一步的，所述第一采油機構內設有油管頭四通、平板閥、儀表法蘭、壓力表截止閥、密封件、頂絲、油管懸掛器、試壓單流閥以及泄放閥，所述油管頭四通上設有左右對稱的左端口和右端口，其中所述左端口和右端口分別連接有兩組平板閥，且兩組平板閥之間通過儀表法蘭進行連接，其中一側端口的儀表法蘭上連接有所述壓力表截止閥；所述油管懸掛器位于油管頭四通的主通徑內，且通過頂絲固定于主通徑內；所述油管頭四通內部主通徑的下端同軸設有多個密封槽，且每個密封槽內部設有所述密封件，位于油管頭四通主通徑的下端對應密封槽的位置呈圓周設有多個試壓單流閥以及泄放閥。