專利名稱：油氣深井壓裂管柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油、天然氣開采設(shè)備，具體是一種油氣深井壓裂管柱，它主 要針對高溫、高壓、深層油氣藏。
背景技術(shù)：
近年來，國內(nèi)油氣田開展了一系列壓裂改造工藝技術(shù)，形成的壓裂管柱有很多。但 這些壓裂管柱只適應(yīng)于中淺層氣藏，對于高溫、高壓、深層油氣藏用的壓裂管柱，由于高溫、 高壓、深層油氣藏井的井下壓力大、溫度高等特點，壓裂改造施工管柱風(fēng)險很大，所需的壓 裂管柱寥寥無幾。由于高溫、高壓、深層油氣藏井的特點，井下管柱容易因溫度效應(yīng)和壓力 效應(yīng)等產(chǎn)生管柱伸縮變形和位移的現(xiàn)象，壓裂后管柱上提困難，管柱在應(yīng)力的作用下很容 易斷裂，封隔器承壓受限，封隔器也容易產(chǎn)生位移，井下管柱工作的可靠性差，工作時間短。中國專利文獻公開了名稱為“油氣井分層壓裂合采一次管柱工藝”(公開 號CN101418681，
公開日2009. 04. 29)、“深層氣井分層壓裂工具串”(公開號 CN201031679，
公開日2008. 03. 05)和“石油、天然氣井多層壓裂管柱”(公開號 CN201144682，
公開日2008. 11. 05)，其中，“油氣井分層壓裂合采一次管柱工藝”是根據(jù) 不同的儲層和不同的壓裂參數(shù)確定相應(yīng)的壓裂管柱結(jié)構(gòu)，一次性實現(xiàn)儲層的選擇性壓裂改 造和合采方式，并且各層壓裂次序具有完全的可控性，作業(yè)風(fēng)險小，可以大大縮短壓裂施工 作業(yè)時間，達到提高油氣井產(chǎn)量和開采效果的目的；“深層氣井分層壓裂工具串”主要解決 現(xiàn)有的壓裂工具串不能滿足深層氣井分層壓裂的問題，該工具主要用在油田深層氣井分層 壓裂中，具有達到不動管柱進行兩個層段的分層壓裂，提高深層氣井壓裂施工效率的優(yōu)點； “石油、天然氣井多層壓裂管柱”具有多個壓裂裝置，數(shù)量與氣層的數(shù)量相適配，每相鄰兩個 氣(油)層之間，對應(yīng)布置一個壓裂裝置，壓裂裝置串聯(lián)在采氣管的下端，座封鋼球座設(shè)在 最末一個壓裂裝置的下端，壓裂裝置由上、下順序布置的噴砂滑套、水力錨、封隔器、接球座 構(gòu)成，各部件固接成整體，封隔器的周面與氣井筒套管的內(nèi)壁密封配合，將氣井筒套管的內(nèi) 部空間隔離，水力錨的錨尖頂住氣井筒套管的內(nèi)壁，將壓裂裝置錨固在氣井筒套管上，該壓 裂管柱由于具有多個壓裂裝置，只需一次下柱即可進行三層及三層以上的壓裂改造，并實 現(xiàn)多層合采。上述技術(shù)雖然具有諸多優(yōu)點，但它們都無法用于井下管柱因溫度效應(yīng)和壓力 效應(yīng)等產(chǎn)生的管柱伸縮變形和位移的有效補償，消除管柱的應(yīng)力斷裂，防止封隔器位移，達 到提高井下管柱工作可靠性和延長工作時間的目的。隨著石油/天然氣工業(yè)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對石油/天然氣高溫、高壓、深層油氣藏 井的壓裂管柱研發(fā)迫在眉睫。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種專門針對石油/天然氣 高溫、高壓、深層油氣藏井的壓裂管柱，它采用Y341封隔器為主，以壓裂施工、采(油)氣為一 體化，以使井下管柱因溫度效應(yīng)和壓力效應(yīng)等產(chǎn)生的管柱伸縮變形和位移得到有效補償，消除管柱的應(yīng)力斷裂，防止封隔器位移，達到提高井下管柱工作可靠性和延長工作時間的 目的。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的—種油氣深井壓裂管柱，包括井筒套管及布置在井筒套管內(nèi)的采油/氣管，所述 井筒套管的管壁上徑向設(shè)有通孔，該通孔與油氣改造層位相對應(yīng)，所述井筒套管內(nèi)的采油/ 氣管下端連接有壓裂裝置；在壓裂裝置的下端設(shè)有座封鋼球座，所述壓裂裝置由上、下順序 布置的伸縮補償管、循環(huán)滑套、接球座、水力錨和封隔器構(gòu)成，各部件通過連接件固接成整 體；所述伸縮補償管在管柱張力作用下內(nèi)外管發(fā)生相對運動而工作，自動補償管柱在井下 伸縮變形和位移，消除管柱的應(yīng)力斷裂，防止封隔器位移；所述封隔器的周面與井筒套管的 內(nèi)壁密封配合，將井筒套管的內(nèi)部空間隔離成上、下兩個相對獨立的空間；所述水力錨的錨 尖頂住井筒套管的內(nèi)壁，將壓裂裝置錨固在井筒套管上。所述循環(huán)滑套由滑套外筒和滑套芯管組成，滑套外筒上徑向設(shè)有噴砂口，該噴砂 口對應(yīng)滑套芯管，被滑套芯管封堵，滑套外筒與滑套芯管軸向滑動配合，配合面設(shè)有剪切銷 釘，剪切銷釘將滑套外筒與滑套芯管固定，滑套芯管的上口具有用于承接啟動球的密封配 合面，該密封配合面與啟動球相適配。所述噴砂口為多個，沿滑套外筒周向均勻布置。所述噴砂口為矩形狀。所述啟動球為低密度材質(zhì)球。所述低密度材質(zhì)球為尼龍球或空心鋼球。所述座封鋼球座的背面設(shè)在井筒套管內(nèi)的引鞋上。所述固接是以螺紋扣的方式連接固定成整體。所述封隔器為TO41封隔器。本實用新型的有益技術(shù)效果采用上述結(jié)構(gòu)的本管柱具有伸縮補償管，管柱在井 下因溫度效應(yīng)和壓力效應(yīng)等產(chǎn)生的管柱伸縮變形和位移將得到有效的補償，消除管柱的應(yīng) 力斷裂，防止封隔器位移，達到提高井下管柱工作可靠性和延長工作時間的目的；采用的 Y341封隔器具有較高的承壓級別，可承受更高的井口施工壓力，并有效的保護了封隔器上 部井筒套管；循環(huán)滑套不工作時，將封隔器上部采油/氣管和井筒套管內(nèi)空間分開，工作 時，建立采油/氣管與封隔器上環(huán)空的通道，便于異常情況時，可以通過環(huán)空洗井，替出采 油/氣管內(nèi)的壓裂材料；啟動球采用低密度球，壓裂改造完成后該球可以隨著壓裂返排液 一起被帶出井內(nèi)，實現(xiàn)了采油/氣管內(nèi)的全通，克服了因啟動球滯留在采油/氣管內(nèi)而影響 產(chǎn)量及后期生產(chǎn)測井等工作弊病。它的施工成功率很高。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。


圖1是本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型部件-循環(huán)滑套的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中代號含義1一井筒套管；2—采油/氣管；3—伸縮補償管；4一循環(huán)滑套；5— 接球座；6—水力錨；7—封隔器；8—座封鋼球；9一座封鋼球座；10—引鞋；11一改造層位； 12—人工井底；13—啟動球；14一滑套外筒；15—剪切銷釘；16—噴砂口 ；17—滑套芯管。
具體實施方式
參見
圖1和圖2 本實用新型包括井筒套管1及布置在井筒套管1內(nèi)的采油/氣管 2，井筒套管1的管壁上徑向設(shè)有通孔，該通孔與油氣改造層位11相對應(yīng)，改造層位11下方 為人工井底12。井筒套管1內(nèi)的采油/氣管2下端連接有壓裂裝置。在壓裂裝置的下端設(shè) 有座封鋼球座9，座封鋼球座9的背面(即非工作面)設(shè)在井筒套管1內(nèi)的引鞋10上，固定 在井筒套管1內(nèi)。壓裂裝置由上、下順序布置的伸縮補償管3、循環(huán)滑套4、接球座5、水力錨 6和封隔器7構(gòu)成，各部件通過連接件以螺紋扣的方式連接固定成整體。伸縮補償管3用 于井下管柱因溫度效應(yīng)和壓力效應(yīng)等產(chǎn)生的管柱伸縮變形和位移的有效補償，在施工過程 中由液壓推動活塞上行剪斷剪釘，解除彈性連接限位，伸縮補償管3在管柱張力作用下內(nèi) 外管發(fā)生相對運動而工作，從而達到自動補償作用，自動補償管柱在井下伸縮變形和位移， 消除管柱的應(yīng)力斷裂，防止封隔器7位移。封隔器7為TO41封隔器，封隔器7的周面與井 筒套管1的內(nèi)壁密封配合，將井筒套管1的內(nèi)部空間隔離成上、下兩個相對獨立的空間。水 力錨6的錨尖頂住井筒套管1的內(nèi)壁，將壓裂裝置錨固在井筒套管1上。循環(huán)滑套4由滑 套外筒14和滑套芯管17組成，滑套外筒14上徑向設(shè)有四個呈矩形噴砂口 16，它們沿滑套 外筒14周向均勻布置，該噴砂口 16對應(yīng)滑套芯管17，被滑套芯管17封堵，滑套外筒14與 滑套芯管17軸向滑動配合，配合面設(shè)有剪切銷釘15，剪切銷釘15將滑套外筒14與滑套芯 管17固定，滑套芯管17的上口具有用于承接啟動球13的密封配合面，該密封配合面與啟 動球13相適配。啟動球13為低密度材質(zhì)球，一般采用尼龍球或者空心鋼球，由于啟動球13 的質(zhì)量小，啟動后就能隨著壓裂返排液一起被帶出井內(nèi)，使采油/氣管2保持全通徑，獲得 最大采氣流量。上述座封鋼球座9的作用是，在施工時，從井口投入空心的座封鋼球8，座封鋼球8 落到座封鋼球座9上，通過采油/氣管2加壓，使水力錨6受力，其錨尖錨入井筒套管1，將 封隔器7座封好，壓裂裝置即被定位固定在井筒導(dǎo)管1內(nèi)。上述的采油/氣管2為采油管和采氣管的統(tǒng)稱，在具體應(yīng)用中根據(jù)具體開采對象 而定，例如，開采油田時為采油管，開采天然氣時為采氣管?，F(xiàn)以開采天然氣為例，詳細描述本實用新型的工作過程1、首先，在井內(nèi)下射孔 槍，射開氣層段，泥漿壓井；2、將本壓裂管柱下入天然氣井內(nèi)，反循環(huán)替出井內(nèi)泥漿；3、通 過采氣管內(nèi)投Φ38πιπι鋼球到座封鋼球座，氣管加壓產(chǎn)生氣管內(nèi)外壓差，封隔器、水力錨啟 動并進入座封、錨定狀態(tài)，封隔器膠筒將各層和油套環(huán)形空間進行封隔；4、采氣管進行氣層 的壓裂施工；5、如果施工過程中出現(xiàn)異常情況，如砂堵，可從氣管投Φ45πιπι低密度球，待球 到循環(huán)滑套接球座后加壓，剪切銷釘斷裂，打開循環(huán)滑套，通過反洗井進行事故處理；6、壓 裂完成后開井進行排液以及后期生產(chǎn)。本實用新型主要適用于天然氣高溫深井，也可適用于油井使用。
權(quán)利要求1.一種油氣深井壓裂管柱，包括井筒套管(1)及布置在井筒套管(1)內(nèi)的采油/氣管 (2)，所述井筒套管(1)的管壁上徑向設(shè)有通孔，該通孔與油氣改造層位相對應(yīng)，其特征在 于所述井筒套管(1)內(nèi)的采油/氣管(2)下端連接有壓裂裝置；在壓裂裝置的下端設(shè)有 座封鋼球座(9)，所述壓裂裝置由上、下順序布置的伸縮補償管(3)、循環(huán)滑套(4)、接球座 (5)、水力錨(6)和封隔器(7)構(gòu)成，各部件通過連接件固接成整體；所述伸縮補償管(3)在 管柱張力作用下內(nèi)外管發(fā)生相對運動而工作，自動補償管柱在井下伸縮變形和位移，消除 管柱的應(yīng)力斷裂，防止封隔器(7)位移；所述封隔器(7)的周面與井筒套管(1)的內(nèi)壁密封 配合，將井筒套管(1)的內(nèi)部空間隔離成上、下兩個相對獨立的空間；所述水力錨(6)的錨 尖頂住井筒套管(1)的內(nèi)壁，將壓裂裝置錨固在井筒套管(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣深井壓裂管柱，其特征在于所述循環(huán)滑套(4)由滑套外 筒(14)和滑套芯管(17)組成，滑套外筒(14)上徑向設(shè)有噴砂口( 16)，該噴砂口( 16)對應(yīng) 滑套芯管(17)，被滑套芯管(17)封堵，滑套外筒(14)與滑套芯管(17)軸向滑動配合，配合 面設(shè)有剪切銷釘(15)，剪切銷釘(15)將滑套外筒(14)與滑套芯管(17)固定，滑套芯管(17) 的上口具有用于承接啟動球(13)的密封配合面，該密封配合面與啟動球(13)相適配。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油氣深井壓裂管柱，其特征在于所述噴砂口(16)為多個，沿 滑套外筒(14)周向均勻布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的油氣深井壓裂管柱，其特征在于所述噴砂口(16)為矩 形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的油氣深井壓裂管柱，其特征在于所述啟動球(13)為低密度 材質(zhì)球。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的油氣深井壓裂管柱，其特征在于所述低密度材質(zhì)球為尼龍 球或空心鋼球。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣深井壓裂管柱，其特征在于所述座封鋼球座(9)的背面 設(shè)在井筒套管(1)內(nèi)的引鞋(10)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣深井壓裂管柱，其特征在于所述固接是以螺紋扣的方 式連接固定成整體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣深井壓裂管柱，其特征在于所述封隔器(7)為TO41封隔器。
專利摘要一種油氣深井壓裂管柱，包括井筒套管及布置在井筒套管內(nèi)的采油/氣管，井筒套管的管壁上徑向設(shè)有與油氣改造層位相對應(yīng)的通孔，井筒套管內(nèi)的采油/氣管下端連接有壓裂裝置；在壓裂裝置的下端設(shè)有座封鋼球座，壓裂裝置由上、下順序布置的伸縮補償管、循環(huán)滑套、接球座、水力錨和封隔器構(gòu)成，各部件通過連接件固接成整體；伸縮補償管在管柱張力作用下內(nèi)外管發(fā)生相對運動而工作，自動補償管柱在井下伸縮變形和位移，消除管柱的應(yīng)力斷裂，防止封隔器位移；封隔器的周面與井筒套管的內(nèi)壁密封配合，將井筒套管的內(nèi)部空間隔離成上、下兩個相對獨立的空間；水力錨的錨尖頂住井筒套管的內(nèi)壁，將壓裂裝置錨固在井筒套管上。它安全可靠，使用壽命長。
文檔編號E21B43/26GK201865652SQ201020624718
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者付育武, 任山, 劉斌, 劉林, 向麗, 宋燕高, 張國東, 林永茂, 林立世, 王世澤, 王興文, 邱玲, 顏晉川, 黃小軍, 黃禹忠 申請人:中國石油化工股份有限公司