發(fā)明涉及油井壓裂工程技術領域中的一種固井分段壓裂管柱及壓裂方法，特別是一種多簇無限級固井分段壓裂管柱及壓裂方法。

背景技術：

水平井固井分段壓裂技術是低滲透油氣藏主要完井技術之一，目前該技術應用于現(xiàn)場的主要包括兩種工藝技術，一種是泵送橋塞射孔聯(lián)作分段壓裂技術，另一種是連續(xù)油管拖動封隔器分段壓裂技術。泵送橋塞射孔聯(lián)作分段壓裂技術施工周期長，后期還需將橋塞鉆除，施工復雜；連續(xù)油管拖動封隔器分段壓裂技術施工風險大，存在卡管柱隱患。另外，該兩種工藝技術雖然壓裂級數(shù)不受限制，可實現(xiàn)無限級壓裂，但是不能實現(xiàn)多簇壓裂，在每一級壓裂層段內(nèi)只能形成一條主裂縫，大大限制了儲層改造的效果。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種可同時實現(xiàn)無限級壓裂和多簇壓裂、且在每一級壓裂單元內(nèi)可形成多條裂縫的多簇無限級固井分段壓裂管柱及壓裂方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案包括：

一種多簇無限級固井分段壓裂管柱，將浮鞋、浮箍、壓差滑套和多級壓裂單元自下而上通過套管連接形成，每級壓裂單元內(nèi)包括一組A型多簇壓裂滑套和多組B型多簇壓裂滑套，多簇壓裂滑套外部傳壓管線依次連接，多簇壓裂滑套內(nèi)部分別通過投放專用打開工具逐個打開。

其中：A型多簇壓裂滑套由上接頭、外筒、內(nèi)套、活塞、憋壓座、承托座和下接頭構(gòu)成，其中在外筒上軸向打孔行程構(gòu)成進液通道和傳壓通道，外筒上設有徑向壓裂通道，外筒和內(nèi)套通過剪釘連接，內(nèi)套上設有徑向進液孔，承托座與內(nèi)套通過螺紋連接；B型多簇壓裂滑套由上接頭、外筒、內(nèi)套、活塞、憋壓座、承托座和下接頭構(gòu)成，其中在外筒上打孔構(gòu)成連續(xù)的傳壓通道，外筒上設有徑向壓裂通道，外筒和內(nèi)套通過剪釘連接，內(nèi)套上設有徑向進液孔，承托座與內(nèi)套通過螺紋連接。

壓差滑套由上接頭、下接頭和滑套構(gòu)成，其中上接頭上設有軸向傳壓通道和徑向壓裂通道，滑套通過剪釘固定在上接頭上，上接頭和下接頭通過螺紋連接。

專用打開工具由膠傘、脫環(huán)、中心塊組成，其中脫環(huán)通過剪釘固定于中心塊上，每只專用打開工具所需脫環(huán)的數(shù)量與每級壓裂單元內(nèi)包括的B型多簇壓裂滑套的個數(shù)相同，需用專用打開工具的數(shù)量與壓裂單元的級數(shù)相同。

本發(fā)明同時給出了按照前述的多簇無限級固井分段壓裂管柱的壓裂方法，包括以下步驟：

（a）套管固井作業(yè)完成后，首先通過井口打壓的方式打開最下端的壓差滑套，然后加砂壓裂；

（b）壓裂完成后，投入專用打開工具，依次打開第1級壓裂單元內(nèi)的A型多簇壓裂滑套和多組B型多簇壓裂滑套，加砂壓裂；

（c）重復步驟（b），進行第2級壓裂單元壓裂;

（d）繼續(xù)重復步驟（b），直至完成全部壓裂單元的壓裂作業(yè)。

本發(fā)明有以下有益效果：（1）可實現(xiàn)無限級壓裂，壓裂級數(shù)不受壓裂工具尺寸限制；（2）可實現(xiàn)多簇壓裂，在每一級壓裂單元內(nèi)可形成多條裂縫，提高壓裂改造效果；（3）不需要下入內(nèi)管柱，施工工藝簡單，施工風險小，施工周期短。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種多簇無限級固井分段壓裂管柱的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中A型多簇壓裂滑套的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明中B型多簇壓裂滑套的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明中壓差滑套的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明中專用打開工具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明中傳壓管線的連接示意圖。

圖中：1、套管，2、第3級壓裂單元的A型多簇壓裂滑套，3、第3級壓裂單元的第一B型多簇壓裂滑套，4、第3級壓裂單元的第二B型多簇壓裂滑套，5、第2級壓裂單元的A型多簇壓裂滑套，6、第2級壓裂單元的第一B型多簇壓裂滑套，7、第2級壓裂單元的第二B型多簇壓裂滑套，8、第1級壓裂單元的A型多簇壓裂滑套，9、第1級壓裂單元的第一B型多簇壓裂滑套，10、第1級壓裂單元的第二B型多簇壓裂滑套，11、壓差滑套，12、浮箍，13、浮鞋，14、傳壓管線，2-1、A型多簇壓裂滑套的上接頭，2-2、A型多簇壓裂滑套的外筒，2-3、A型多簇壓裂滑套的內(nèi)套，2-4、A型多簇壓裂滑套的進液通道，2-5、A型多簇壓裂滑套的壓裂通道，2-6、A型多簇壓裂滑套的剪釘，2-7、A型多簇壓裂滑套的進液孔，2-8、A型多簇壓裂滑套的活塞，2-9、A型多簇壓裂滑套的憋壓座，2-10、A型多簇壓裂滑套的承托座，2-11、A型多簇壓裂滑套的傳壓通道，2-12、A型多簇壓裂滑套的下接頭，3-1、B型多簇壓裂滑套的上接頭，3-2、B型多簇壓裂滑套的外筒，3-3、B型多簇壓裂滑套的內(nèi)套，3-4、B型多簇壓裂滑套的壓裂通道，3-5、B型多簇壓裂滑套的剪釘，3-6、B型多簇壓裂滑套的進液孔，3-7、B型多簇壓裂滑套的活塞，3-8、B型多簇壓裂滑套的憋壓座，3-9、B型多簇壓裂滑套的承托座，3-10、B型多簇壓裂滑套的傳壓通道，3-11、B型多簇壓裂滑套的下接頭，4-1、壓差滑套的上接頭，4-2、壓差滑套的傳壓通道，4-3、壓差滑套的滑套，4-4、壓差滑套的剪釘，4-5、壓差滑套的壓裂通道，4-6、壓差滑套的下接頭，5-1、專用打開工具的膠傘，5-2、專用打開工具的脫環(huán)，5-3、專用打開工具的剪釘，5-4、專用打開工具的脫環(huán)，5-5、專用打開工具的剪釘，5-6、專用打開工具的中心塊。

具體實施方式

一種多簇無限級固井分段壓裂管柱，該壓裂管柱將浮鞋13，浮箍12，壓差滑套11，多級壓裂單元自下而上通過套管1連接形成，多級壓裂單元的數(shù)量不受限制，其中每級壓裂單元內(nèi)包括一組A型多簇壓裂滑套和多組B型多簇壓裂滑套，多簇壓裂滑套通過投放專用打開工具逐個打開。

A型多簇壓裂滑套由上接頭2-1、外筒2-2、內(nèi)套2-3、活塞2-8、憋壓座2-9、承托座2-10和下接頭2-12構(gòu)成，其中進液通道2-4和傳壓通道2-11在外筒2-2上打孔形成，外筒2-2上設有壓裂通道2-5，外筒2-2和內(nèi)套2-3通過剪釘2-6連接，內(nèi)套2-3上設有進液孔2-7，承托座2-10與內(nèi)套2-3通過螺紋連接。

B型多簇壓裂滑套由上接頭3-1、外筒3-2、內(nèi)套3-3、活塞3-7、憋壓座3-8、承托座3-9和下接頭3-11構(gòu)成，其中傳壓通道3-10在外筒3-2上打孔形成，外筒3-2上設有壓裂通道3-4，外筒3-2和內(nèi)套3-3通過剪釘3-5連接，內(nèi)套3-3上設有進液孔3-6，承托座3-9與內(nèi)套3-3通過螺紋連接。

壓差滑套11由上接頭4-1、下接頭4-6和滑套4-3構(gòu)成，其中上接頭上設有傳壓通道4-2和壓裂通道4-5，滑套4-3通過剪釘4-4固定在上接頭4-1上，上接頭4-1和下接頭4-6通過螺紋連接。

專用打開工具由膠傘5-1、脫環(huán)、中心塊5-6組成，其中脫環(huán)通過剪釘固定于中心塊5-6上，每只專用打開工具所需脫環(huán)的數(shù)量與每級壓裂單元內(nèi)包括的B型多簇壓裂滑套的個數(shù)相同，需用專用打開工具的數(shù)量與壓裂單元的級數(shù)相同。

壓裂管柱外壁設有傳壓管線14。

使用一種多簇無限級固井分段壓裂管柱的壓裂方法，包括以下步驟：

（a）套管固井作業(yè)完成后，首先通過井口打壓的方式打開最下端的壓差滑套11，然后加砂壓裂；

（b）壓裂完成后，投入專用打開工具，依次打開第1級壓裂單元內(nèi)的A型多簇壓裂滑套和多組B型多簇壓裂滑套，加砂壓裂；

（c）重復步驟（b），進行第2級壓裂單元壓裂;

（d）繼續(xù)重復步驟（b），直至完成全部壓裂單元的壓裂作業(yè)。

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步的說明：

本實施例所述的多簇無限級固井分段壓裂管柱可實現(xiàn)多簇3級分段壓裂，如附圖1所示，由浮鞋13，浮箍12，壓差滑套11，3級壓裂單元自下而上通過套管1連接形成，第1級壓裂單元內(nèi)包括一組A型多簇壓裂滑套8和2組B型多簇壓裂滑套9、10，第2級壓裂單元內(nèi)包括一組A型多簇壓裂滑套5和2組B型多簇壓裂滑套6、7，第3級壓裂單元內(nèi)包括一組A型多簇壓裂滑套2和2組B型多簇壓裂滑套3、4。

壓裂管柱外壁設有傳壓管線14，如附圖6所示，壓差滑套11的傳壓通道4-2與第1級壓裂單元的第二B型多簇壓裂滑套10的傳壓通道3-10通過傳壓管線14連接；在每級壓裂單元內(nèi)，A型多簇壓裂滑套的傳壓通道2-11通過傳壓管線14與第一B型多簇壓裂滑套的傳壓通道3-10連接，第一B型多簇壓裂滑套的傳壓通道3-10通過傳壓管線14與第二B型多簇壓裂滑套的傳壓通道3-10連接；第1級壓裂單元的A型多簇壓裂滑套8的進液通道2-4通過傳壓管線14與第2級壓裂單元的第二B型多簇壓裂滑套7的傳壓通道3-10連接，第2級壓裂單元的A型多簇壓裂滑套5的進液通道2-4通過傳壓管線14與第3級壓裂單元的第二B型多簇壓裂滑套4的傳壓通道3-10連接。

A型多簇壓裂滑套2、5、8由上接頭2-1、外筒2-2、內(nèi)套2-3、活塞2-8、憋壓座2-9、承托座2-10和下接頭2-12構(gòu)成，其中進液通道2-4和傳壓通道2-11在外筒2-2上打孔形成，外筒2-2上設有壓裂通道2-5，外筒2-2和內(nèi)套2-3通過剪釘2-6連接，內(nèi)套2-3上設有進液孔2-7，承托座2-10與內(nèi)套2-3通過螺紋連接。

B型多簇壓裂滑套3、4、6、7、9、10由上接頭3-1、外筒3-2、內(nèi)套3-3、活塞3-7、憋壓座3-8、承托座3-9和下接頭3-11構(gòu)成，其中傳壓通道3-10在外筒3-2上打孔形成，外筒3-2上設有壓裂通道3-4，外筒3-2和內(nèi)套3-3通過剪釘3-5連接，內(nèi)套3-3上設有進液孔3-6，承托座3-9與內(nèi)套3-3通過螺紋連接。

壓差滑套11由上接頭4-1、下接頭4-6和滑套4-3構(gòu)成，其中上接頭上設有傳壓通道4-2和壓裂通道4-5，滑套4-3通過剪釘4-4固定在上接頭4-1上，上接頭4-1和下接頭4-6通過螺紋連接。

專用打開工具由膠傘5-1、脫環(huán)5-2和5-4、中心塊5-6組成，其中脫環(huán)5-2通過剪釘5-3固定于中心塊5-6上，脫環(huán)5-4通過剪釘5-5固定于中心塊5-6上。

使用本實施例所述的壓裂管柱進行壓裂作業(yè)，具體包括以下步驟：

（a）套管固井作業(yè)完成后，在井口打壓，當壓力達到設定值時，壓差滑套11中的剪釘4-4剪斷，滑套4-3下行，露出傳壓通道4-2和壓裂通道4-5，壓力通過傳壓通道4-2、傳壓管線14和B型多簇壓裂滑套10、9中的傳壓通道3-10，以及A型多簇壓裂滑套8中的傳壓通道2-11傳遞到B型多簇壓裂滑套10、9的進液孔3-6和A型多簇壓裂滑套8的進液孔2-7，將B型多簇壓裂滑套10、9中的活塞3-7和A型多簇壓裂滑套8中的活塞2-8推動下行，把B型多簇壓裂滑套10、9中的憋壓座3-8和A型多簇壓裂滑套8中的憋壓座2-9閉合，上述過程完成后開始加砂壓裂，壓裂液通過壓差滑套11的壓裂通道4-5壓裂相應地層；

（b）壓裂施工完成后，投入專用打開工具，井口開泵泵送，當專用打開工具中的脫環(huán)5-2和A型多簇壓裂滑套8中的憋壓座2-9復合后，壓力突然升高，井口繼續(xù)打壓，當壓力值升高至設定值時，A型多簇壓裂滑套8中的剪釘2-6剪斷，內(nèi)套2-3、活塞2-8、憋壓座2-9、承托座2-10一起下行，露出進液通道2-4和壓裂通道2-5，壓力通過進液通道2-4、傳壓管線14和B型多簇壓裂滑套7、6中的傳壓通道3-10，以及A型多簇壓裂滑套5中的傳壓通道2-11傳遞到B型多簇壓裂滑套7、6的進液孔3-6和A型多簇壓裂滑套5的進液孔2-7，將B型多簇壓裂滑套7、6中的活塞3-7和A型多簇壓裂滑套5中的活塞2-8推動下行，把B型多簇壓裂滑套7、6中的憋壓座3-8和A型多簇壓裂滑套5中的憋壓座2-9閉合，井口繼續(xù)打壓，當壓力值升高至設定值時，專用打開工具中的剪釘5-3剪斷，脫環(huán)5-2從專用打開工具中脫落，專用打開工具下行，當專用打開工具下行至脫環(huán)5-4與B型多簇壓裂滑套9中的憋壓座3-8復合后，壓力突然升高，井口繼續(xù)打壓，當壓力值升高至設定值時，B型多簇壓裂滑套9中的剪釘3-5剪斷，內(nèi)套3-3、活塞3-7、憋壓座3-8、承托座3-9一起下行，露出壓裂通道3-4，井口繼續(xù)打壓，當壓力值升高至設定值時，專用打開工具中的剪釘5-5剪斷，脫環(huán)5-4從專用打開工具中脫落，專用打開工具下行，當專用打開工具下行至中心塊5-6與B型多簇壓裂滑套10中的憋壓座3-8復合后，壓力突然升高，井口繼續(xù)打壓，當壓力值升高至設定值時，B型多簇壓裂滑套10中的剪釘3-5剪斷，內(nèi)套3-3、活塞3-7、憋壓座3-8、承托座3-9一起下行，露出壓裂通道3-4，上述過程完成后開始加砂壓裂，壓裂液通過A型多簇壓裂滑套8中的壓裂通道2-5、B型多簇壓裂滑套9中的壓裂通道3-4和B型多簇壓裂滑套10中的壓裂通道3-4壓裂相應地層；

（c）重復步驟（b），進行第2級壓裂單元壓裂；

（d）繼續(xù)重復步驟（b），進行第3級壓裂單元壓裂。

需要補充說明的是為了便于專用打開工具的投放，從第一級（最下端）到最后一級（最上端）多簇壓裂滑套內(nèi)的憋壓座和承托座內(nèi)徑，以及專用打開工具的膠傘、脫環(huán)外徑采用逐級擴大的趨勢。