專利名稱：噴砂器可控脫節(jié)的多層分層壓裂管柱裝置及可控脫節(jié)的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及油田井下機具技術領域，是一種噴砂器可控脫節(jié)的多層分層壓裂管柱裝置及可控脫節(jié)的方法。
背景技術：
油田開發(fā)中為提高油氣井產量，常需要壓裂工藝進行改造。對于多層系油氣井常用分層壓裂來改造，以提高單井產量。而分層壓裂改造工藝需要通過分層壓裂管柱進行實施，本發(fā)明是分層壓裂管柱中的一種。
目前，油田所使用的分層壓裂管柱根據(jù)工藝要求和管柱上所使用配套工具的不同而不同，管柱上所使用的配套工具主要有封隔器、水力錨、噴砂器等。其中根據(jù)噴砂器的不同可分為固定式和脫節(jié)式兩種類型分層壓裂管柱，固定式就是不可脫開，也是目前使用得最多的，一旦發(fā)生分層壓裂施工管柱被砂卡則必須對施工井進行大修；脫節(jié)式就是可以脫開，目前的使用量還很少，在施工管柱發(fā)生砂卡時，可以對分層壓裂管柱進行分段起出，從而不必對施工井進行大修。
脫節(jié)式分層壓裂管柱目前只有一種結構，即文獻(專利號200420092490.4)所介紹的《可脫節(jié)三層壓裂管柱》，該管柱是由水力錨、上封隔器、1級可退脫節(jié)噴砂器、中封隔器、2級可退脫節(jié)噴砂器、卡瓦封隔器等工具組成。在分壓過程中通過投鋼球打壓使滑套下行，使脫節(jié)噴砂器自動脫開成兩段，在分壓施工完成后，上段隨封隔器提出，下段需下專用工具邊沖洗邊打撈。
由于該管柱所使用的可退脫節(jié)噴砂器在滑套打下后即脫節(jié)，無論管柱是否砂卡都需要分段打撈，所以對施工時未砂卡的情況來說大大降低了效率并增加了成本。
在分層壓裂施工中，壓裂砂在液體的攜帶下從地面通過分層壓裂管柱流動到地層，由于壓裂砂的密度比液體的密度大，在重力的作用下與液體發(fā)生沉降分離，部分壓裂砂就會脫離液體而沉降，管柱上的封隔器在坐封狀態(tài)下與套管是密封的，壓裂砂被阻擋在封隔器上部的管柱與套管之間，管柱上又連接有多級封隔器，每級封隔器上都會有壓裂砂沉降，從而使管柱被卡在井內。此時，一般的分層壓裂管柱因為沒有脫節(jié)結構，全井管柱則無法正常起出，需要用倒扣、鉆、磨、銑等大修方法才能起出，這樣就會造成修井作業(yè)時間長，施工成本高的結果；如果使用如文獻所述的《可脫節(jié)三層壓裂管柱》，雖然可以采取分段沖砂打撈的方法依次起出井下管柱，但是，在沒有發(fā)生砂卡的情況下也得采取此方法起出井下管柱，這就造成了增加多余的工作量和施工時間的問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種噴砂器可控脫節(jié)的多層分層壓裂管柱裝置及可控脫節(jié)的方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案一種噴砂器可控脫的節(jié)多層分層壓裂管柱裝置，它包括水力錨、上級封隔器、上可控脫節(jié)噴砂器、中級封隔器、下可控脫節(jié)噴砂器、下級封隔器、坐封球座；所述的水力錨下連接上級封隔器，該上級封隔器下連接上可控脫節(jié)噴砂器，在上可控脫節(jié)噴砂器下連接中級封隔器，在中級封隔器下連接下可控脫節(jié)噴砂器，該下可控脫節(jié)噴砂器下連接下級封隔器，在下級封隔器下連接坐封球座。
上述的上、下可控脫節(jié)噴砂器，它們分別包括有噴砂體、滑套、下接頭，所述的滑套設置在噴砂體內，所述的噴砂體的下半部插入下接頭內與下接頭連接，其特征在于在噴砂體的下端側壁上設有и形開口槽，該и形開口槽的開口朝下，在и形開口槽對應的下接頭側壁上，連接有進入и形開口槽的銷釘；在и形開口槽上部的噴砂體的側壁圓周上沿軸向開有長槽孔，使長槽孔之間形成彈性肋板，在彈性肋板的中部凸出有凸塊，在凸塊對應的下接頭內壁上設有凸出的環(huán)形沿，所述的凸塊處在環(huán)形沿的下部。
由于滑套設置在噴砂體內，并且該滑套的下端部處在彈性肋板的內側，支撐著彈性肋板，使彈性肋板在徑向不會發(fā)生彈性變形，則彈性肋板的中部凸出有凸塊與下接頭內壁上凸出的環(huán)形沿形成相互連接。
在噴砂體的下端側壁上均布設有2～4個и形開口槽，在и形開口槽對應的下接頭側壁上，連接有進入и形開口槽的2～4銷釘。該и形開口槽與銷釘?shù)呐浜线B接形成噴砂體與下接頭可控脫節(jié)功能。
在噴砂體與滑套的側壁之間穿接有將噴砂體與滑套連接一起的剪釘。
在噴砂體與下接頭套接之間設有密封圈。
水力錨用于克服管柱在壓力作用下產生的向上的頂力，保持管柱穩(wěn)定；上、中、下三級封隔器用于密封套管與油管間的環(huán)形空間，以實現(xiàn)分層壓裂施工，其中上級封隔器用無支撐式封隔器，即可以滿足密封和支撐的使用要求；中級封隔器可用卡瓦式封隔器或無支撐式封隔器；下級封隔器用卡瓦式封隔器，可以對管柱提供支撐和提高管柱的穩(wěn)定行；上、下可控脫節(jié)噴砂器用于分別建立分層壓裂施工的液流通道和實現(xiàn)管柱的可控脫節(jié)；坐封球座用于封隔器液壓坐封，并建立下層壓裂的液流通道。
上述管柱裝置的可控脫節(jié)的方法，它包括下列步驟若發(fā)生砂卡需要噴砂器脫節(jié)時，則從地面正時針轉動管柱，帶動噴砂體轉動，使銷釘在и形開口槽中從內側槽b點換位至外側槽c點，然后上提噴砂體使銷釘延и形開口槽從外側槽c點經開口槽的出口d點脫出；由于滑套下行到下接頭的底部，對彈性肋板內側失去支撐的作用，噴砂體上提時，凸塊受環(huán)形沿的阻擋，使彈性肋板形成彈性變形，從而使噴砂體下端從下接頭中脫出，實現(xiàn)脫節(jié)分離。
本發(fā)明優(yōu)點在于由于在噴砂體的下端側壁上設有и形開口槽，并配合銷釘與下接頭連接，形成噴砂器可控脫節(jié)；壓裂施工完后，若未砂卡，則直接上提起出施工管柱，以提高工作效率及降低成本；若發(fā)生砂卡則從地面轉動管柱，使銷釘在噴砂體的и形開口槽內換位，使上或下可控脫節(jié)噴砂器脫開，然后上提管柱則可起出脫開位置以上的管柱，然后再下打撈管柱進行分段沖砂打撈后起出脫節(jié)位置下面的管柱，以提高安全性。
圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明的半剖結構示意圖。
圖3是本發(fā)明的噴砂體半剖結構示意圖。
圖4是本發(fā)明的下接頭半剖結構示意圖。
圖5是圖3A向噴砂孔示意圖。
圖6是噴砂體下端и形開口槽展開放大示意圖。
具體實施例方式
參見圖1所示這種噴砂器可控脫節(jié)的多層分層壓裂管柱裝置及可控脫節(jié)的方法，它包括水力錨101、上級封隔器102、上可控脫節(jié)噴砂器103、中級封隔器104、下可控脫節(jié)噴砂器105、下級封隔器106、坐封球座107；所述的水力錨101下連接上級封隔器102，該上級封隔器102下連接上可控脫節(jié)噴砂器103，在上可控脫節(jié)噴砂器103下連接中級封隔器104，在中級封隔器104下連接下可控脫節(jié)噴砂器105，該下可控脫節(jié)噴砂器105下連接下級封隔器106，在下級封隔器106下連接坐封球座107。
參見圖1～圖6所示上述的上、下可控脫節(jié)噴砂器103、105，它們分別包括有噴砂體2、滑套4、下接頭12，所述的滑套4設置在噴砂體2內，將噴砂孔3擋住，所述的噴砂體2的下半部插入下接頭12內與下接頭12連接，在噴砂體2的下端側壁上設有и形開口槽13，該и形開口槽13的開口朝下，在и形開口槽13對應的下接頭12側壁上，連接有進入и形開口槽的銷釘11；在и形開口槽上部的噴砂體的側壁圓周上沿軸向開有長槽孔10，使長槽孔10之間形成彈性肋板9，在彈性肋板9的中部凸出有凸塊8，在凸塊8對應的下接頭內壁上設有凸出的環(huán)形沿7，所述的凸塊8處在環(huán)形沿7的下部。
在噴砂體2的下端側壁上均布設有3個и形開口槽13(也可2個或4個)，在и形開口槽對應的下接頭側壁上，連接有進入и形開口槽的3個銷釘11(也可2個或4個)。使噴砂體2與下接頭12通過銷釘11相連，該и形開口槽13與銷釘11的配合連接形成噴砂體與下接頭可控脫節(jié)功能。
在噴砂體2與滑套4的側壁之間穿接有將噴砂體與滑套連接一起的剪釘5。
在噴砂體2與下接頭12套接之間設有密封圈6，形成防砂密封。
水力錨101用于克服管柱在壓力作用下產生的向上的頂力，保持管柱穩(wěn)定；上、中、下三級封隔器102、104、106用于密封套管108與油管109間的環(huán)形空間，以實現(xiàn)分層壓裂施工，其中上級封隔器102用無支撐式封隔器，中級封隔器104可用卡瓦式封隔器或無支撐式封隔器，下級封隔器106用卡瓦式封隔器；上、下可控脫節(jié)噴砂器103、105用于分別建立分層壓裂施工的液流通道和實現(xiàn)管柱的可控脫節(jié)；坐封球座107用于封隔器液壓坐封，并建立下層壓裂的液流通道。
壓裂施工時，上述各工具按圖1所示的順序連接并用油管下入套管井內的預定位置，投入鋼球至坐封球座107，從油管內施加液壓使封隔器坐封后提高壓力打掉坐封球座107內的閥座，進行下層的壓裂施工；再投鋼球打開下可控脫節(jié)噴砂器105，即投鋼球打壓后滑套4剪斷剪釘5，使滑套4下行到下接頭12的底部，對中間層進行壓裂施工；再投鋼球打開上可控脫節(jié)噴砂器103，對上層進行壓裂施工。施工完后上提管柱，若能正常起動則說明管柱未砂卡，則可正常起出井下分層壓裂管柱；若不能正常起動則說明管柱已砂卡，此時可在地面轉動管柱1使可控脫節(jié)噴砂器103或105脫開；壓裂施工完成后可視情況控制是否脫節(jié)；若未發(fā)生砂卡，則上提管柱1，銷釘11處于и形開口槽的a點(見圖4所示)，噴砂體2通過銷釘11將拉力傳遞至下接頭12，則噴砂器可以順利提出。
實施上述管柱裝置的可控脫節(jié)的方法，它包括下列步驟若發(fā)生砂卡需要噴砂器脫節(jié)時，則從地面正時針轉動管柱1，帶動噴砂體2轉動，使銷釘11在и形開口槽13中從內側槽b點換位至外側槽c點，然后上提噴砂體2使銷釘11延и形開口槽從外側槽c點經經開口槽的出口d點脫出。由于滑套4下行到下接頭12的底部，對彈性肋板9內側失去支撐的作用，噴砂體2上提時，凸塊8受環(huán)形沿7的阻擋，使彈性肋板9形成彈性變形，從而使噴砂體2下端從下接頭12中脫出，實現(xiàn)脫節(jié)分離，然后再下打撈工具進行分段沖砂打撈，以提高安全性。
由于在噴砂體2的下端側壁上設有и形開口槽13，并配合銷釘11與下接頭12連接，形成噴砂器可控脫節(jié)；當壓裂施工完后，若未砂卡，則直接上提管柱1，噴砂體2通過銷釘11帶動下接頭提出下面的所有工具，從而大大提高了工作效率及降低了生產成本。
權利要求
1.一種噴砂器可控脫節(jié)的多層分層壓裂管柱裝置，它包括水力錨(101)、上級封隔器(102)、上可控脫節(jié)噴砂器(103)、中級封隔器(104)、下可控脫節(jié)噴砂器(105)、下級封隔器(106)、坐封球座(7)；其特征在于所述的水力錨(101)下連接上級封隔器(102)，該上級封隔器(102)下連接上可控脫節(jié)噴砂器(103)，在上可控脫節(jié)噴砂器(103)下連接中級封隔器(104)，在中級封隔器(104)下連接下可控脫節(jié)噴砂器(105)，該下可控脫節(jié)噴砂器(105)下連接下級封隔器(106)，在下級封隔器(106)下連接坐封球座(107)；上述的上、下可控脫節(jié)噴砂器(103、105)，它們分別包括有噴砂體(2)、滑套(4)、下接頭(12)，所述的滑套(4)設置在噴砂體(2)內，所述的噴砂體(2)的下半部插入下接頭(12)內與下接頭(12)連接，在噴砂體(2)的下端側壁上設有и形開口槽(13)，該и形開口槽(13)的開口朝下，在и形開口槽(13)對應的下接頭(12)側壁上，連接有進入и形開口槽的銷釘(11)；在и形開口槽上部的噴砂體的側壁圓周上沿軸向開有長槽孔(10)，使長槽孔(10)之間形成彈性肋板(9)，在彈性肋板(9)的中部凸出有凸塊(8)，在凸塊(8)對應的下接頭內壁上設有凸出的環(huán)形沿(7)，所述的凸塊(8)處在環(huán)形沿(7)的下部。
2.根據(jù)權利要求1所述的噴砂器可控脫的節(jié)多層分層壓裂管柱裝置，其特征在于在噴砂體(2)的下端側壁上均布設有2～4個и形開口槽(13)，在и形開口槽(13)對應的下接頭側壁上，連接有進入и形開口槽的2～4銷釘(11)。
3.根據(jù)權利要求2所述的噴砂器可控脫的節(jié)多層分層壓裂管柱裝置，其特征在于在噴砂體(2)與滑套(4)的側壁之間穿接有將噴砂體與滑套連接一起的剪釘(5)。
4.根據(jù)權利要求3所述的噴砂器可控脫的節(jié)多層分層壓裂管柱裝置，其特征在于在噴砂體(2)與下接頭(12)套接之間設有密封圈(6)。
5.根據(jù)權利要求1所述的噴砂器可控脫節(jié)的多層分層壓裂管柱裝置，其特征在于所述的上級封隔器(2)采用無支撐式封隔器。
6.根據(jù)權利要求5所述的噴砂器可控脫的節(jié)多層分層壓裂管柱裝置，其特征在于所述的中級封隔器(4)采用卡瓦式封隔器或無支撐式封隔器。
7.根據(jù)權利要求6所述的噴砂器可控脫的節(jié)多層分層壓裂管柱裝置，其特征在于所述的下級封隔器(6)采用卡瓦式封隔器。
8.實施上述管柱裝置的可控脫節(jié)的方法，它包括下列步驟若發(fā)生砂卡需要噴砂器脫節(jié)時，則從地面正時針轉動管柱(1)，帶動噴砂體(2)轉動，使銷釘(11)在и形開口槽(13)中從內側槽b點換位至外側槽c點，然后上提噴砂體(2)使銷釘(11)延и形開口槽從外側槽c點經開口槽的出口d點脫出；由于滑套(4)下行到下接頭(12)的底部，對彈性肋板(9)內側失去支撐的作用，噴砂體(2)上提時，凸塊(8)受環(huán)形沿(7)的阻擋，使彈性肋板(9)形成彈性變形，從而使噴砂體(2)下端從下接頭(12)中脫出，實現(xiàn)脫節(jié)分離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種噴砂器可控脫節(jié)的多層分層壓裂管柱裝置及可控脫節(jié)的方法，它包括水力錨、上級封隔器、中級封隔器、下級封隔器、坐封球座；水力錨下連接上級封隔器，該上級封隔器下連接上可控脫節(jié)噴砂器，在上可控脫節(jié)噴砂器下連接中級封隔器，在中級封隔器下連接下可控脫節(jié)噴砂器，該下可控脫節(jié)噴砂器下連接下級封隔器，在下級封隔器下連接坐封球座。本發(fā)明優(yōu)點在于壓裂施工完后，若未砂卡，則直接上提起出施工管柱，以提高工作效率及降低成本；若發(fā)生砂卡則從地面轉動管柱，使上或下可控脫節(jié)噴砂器脫開，然后上提管柱則可起出脫開位置以上的管柱，然后再下打撈管柱進行分段沖砂打撈后起出脫節(jié)位置下面的管柱，以提高安全性。
文檔編號E21B33/122GK101054895SQ20071009978
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月30日 優(yōu)先權日2007年5月30日
發(fā)明者湛精華, 范永洪, 陳俊敏, 趙寶東, 李衛(wèi) 申請人:北京通盛威爾工程技術有限公司