CN103912257B - 一种带压拖动分层压裂装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带压拖动分层压裂装置，包括地面设备和井下工具串，井下工具串包括依次连接的锥堵、封隔器、水力喷枪、有接箍油管、耐磨蚀单流阀、无接箍油管；地面设备包括井口大四通、双闸板防喷器、防喷盒、防上顶气动卡瓦，在无节箍油管上端连接提升短节，提升短节由吊卡和修井机大勾吊环悬挂，吊环上下移动，拖动无接箍油管在防喷盒内滑动，在提升短节上依次连接高压弯头和高压软管线，高压软管线与压裂车组一的地面高压钢管线连接，钢管线上安装高压三通，高压三通上装用于管线泄压的旋塞阀，井口四通与压裂车组二连接。采用双闸板防喷器、防喷盒、无节箍油管的组合，使用常规修井机在井口带压情况下直接上提管柱，最大限度降低砂卡管柱风险，大幅提高分层压裂效率和性价比。

Description

一种带压拖动分层压裂装置

技术领域

本发明涉及一种油气田开发应用的压裂装置，尤其是一种提高压裂效率、降低作业成本的带压拖动分层压裂装置。

背景技术

目前水力喷砂封隔器分层压裂技术在低渗透和非常规油气田得到大量应用。底带封隔器喷砂射孔分层压裂技术采用连续油管和常规修井机拖动两种方式。连续油管底带封隔器喷砂射孔分层压裂装置可以实现带压拖动管柱，具有换层速度快，施工周期短的优点，但是存在施工成本高、井下工具精确定位困难(对于薄层无法准确定位)、油管抗拉负荷低、无法旋转等缺点；常规油管底带封隔器喷砂射孔分层压裂装置，具有成本低、压裂层数不受限制的优点，但是每层压裂后需要放喷排液、反洗井和拆装井口,存在放喷过程容易出砂而卡工具、频繁拆装井口劳动强度大、施工周期长的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种采用双闸板防喷器、防喷盒、无节箍油管的组合，使用常规修井机在井口带压情况下直接上提管柱，可以最大限度降低砂卡管柱风险、缩短施工周期和降低施工成本，大幅提高分层压裂效率和性价比的带压拖动分层压裂装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带压拖动分层压裂装置，包括地面设备和井下工具串，井下工具串包括依次连接的锥堵、封隔器、水力喷枪、有接箍油管、耐磨蚀单流阀、无接箍油管；地面设备包括与压裂时压力级别对应的井口大四通，在井口大四通上安装双闸板防喷器，在双闸板防喷器上连接防喷盒，防喷盒上连接防上顶气动卡瓦，无节箍油管上端依次穿过井口大四通、双闸板防喷器、防喷盒和防上顶气动卡瓦，在无节箍油管上端连接提升短节，提升短节由吊卡和修井机大勾吊环悬挂，吊环上下移动，拖动无接箍油管在防喷盒内滑动；在提升短节上依次连接高压活动弯头和高压软管线，高压软管线与压裂车组一的地面高压钢管线连接，钢管线上安装高压三通，高压三通上装用于管线泄压的旋塞阀，旋塞阀上连接有旋喷灌，井口四通与压裂车组二连接。

所述无接箍油管的总长度大于工具需要移动的距离。

所述防喷盒、双闸板防喷器、井口大四通通过法兰连接并密封，防上顶气动卡瓦通过法兰连接并固定在防喷盒顶部。

所述提升短节与下部的无接箍油管通过丝扣连接，提升短节与上部的高压活动弯头、高压活动弯头与高压软管线通过油壬连接。

所述的双闸板防喷器和防喷盒的密封压力不小于70MPa，高压软管线的抗内压不小于70MPa。

本发明的有益效果是：本发明的压裂装置抛弃了用采油树上挂和油管挂组合的传统压裂井口，可以实现常规修井机带压拖动压裂管柱，在压裂施工后，利用单流阀密封油管，防喷盒和无节箍油管密封油套环空，在井口带压和正洗井的情况下，直接用修井机大负荷上提压裂管柱，实现带压起管的功能，大幅降低了设备费用，避免了压裂后放喷、洗井、拆装井口的工序，缩短施工周期，减少了地层出砂卡住管柱的风险，减少了敞开井口起油管过程中井内流体溢出对环境的污染。

附图说明

图1是本发明的带压拖动分层压裂装置的结构示意图。

图中：1、锥堵；2、封隔器；3、水力喷枪；4、有接箍油管；5、耐磨蚀单流阀；6、无接箍油管；7、井口大四通；8、双闸板防喷器；9、防喷盒；10、防上顶气动卡瓦；11、吊卡；12、提升短节；13、吊环；14、高压活动弯头；15、高压软管线；16、高压三通；17、压裂车组一；18、压裂车组二；19、旋塞阀；20、放喷罐；21、第一压裂层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1所示，本发明的带压拖动分层压裂装置，包括地面设备和井下工具串，井下工具串包括依次连接的锥堵1、封隔器2、水力喷枪3、有接箍油管4、耐磨蚀单流阀5、无接箍油管6；地面设备包括与压裂时压力级别对应的井口大四通7，在井口大四通7上安装双闸板防喷器8，在双闸板防喷器8上连接防喷盒9，防喷盒9上连接防上顶气动卡瓦10，无节箍油管6上端依次穿过井口大四通7、双闸板防喷器8、防喷盒9和防上顶气动卡瓦10，在无节箍油管6上端连接提升短节12，提升短节12由吊卡11和修井机大勾吊环13悬挂，吊环上下移动，拖动无接箍油管6在防喷盒9内滑动；在提升短节12上依次连接高压活动弯头14和高压软管线15，高压软管线15与压裂车组一17的地面高压钢管线连接，钢管线上安装高压三通16，高压三通16上装用于管线泄压的旋塞阀19，旋塞阀19上连接有旋喷灌20，井口四通7与压裂车组二18连接。

所述无接箍油管6的总长度大于工具需要移动的距离。

所述防喷盒9、双闸板防喷器8、井口大四通7通过法兰连接并密封，防上顶气动卡瓦10通过法兰连接并固定在防喷盒9顶部。

所述提升短节12与下部的无接箍油管6通过丝扣连接，提升短节12与上部的高压活动弯头14、高压活动弯头14与高压软管线15通过油壬连接。

所述的双闸板防喷器8和防喷盒9的密封压力不小于70MPa，高压软管线15的抗内压不小于70MPa。

本发明的带压拖动分层压裂装置按照如下步骤安装和使用：

步骤1，如图所示，设备安装；首先，更换与压裂时压力级别对应的井口大四通7，在井口大四通7上安装闸板防喷器8；

其次，将锥堵1、封隔器2、水力喷枪3、有节箍油管4、耐磨蚀单流阀5、无节箍油管6依次通过丝扣连接，它们组成了井下工具串，将井下工具串下入井内，让喷枪对准压裂层，在无节箍油管6顶部通过丝扣连接提升短节12，提升短节12上部的节箍做在吊卡11上，提升短节12从防喷盒9中心穿过，防喷盒9与闸板防喷器8通过法兰连接固定，提升短节12由吊卡11和修井机大勾的吊环13悬挂。

然后，提升短节12通过由壬变扣连接高压活动弯头14和高压软管线15，高压软管线15与高压三通16一端连接，高压三通16另外两端分别与压裂车组一17地面高压钢管线和旋塞阀19连接，旋塞阀19也可以用平板阀代替，主要用于管线泄压，井口大四通7与另一组压裂车组二18连接。

步骤2，第一层压裂施工；通过上提下放提升短节12先坐封封隔器2，采用井筒测压降的方法检验封隔器2密封性，确认封隔器2坐封正常之后，关闭闸板防喷器8的半封闸板，压紧防喷盒9，压裂第一层21，按照第一层施工程序进行压裂，高压流体打开油管内的耐磨蚀单流阀5，流体通过油管和水力喷枪3对第一压裂层21进行射孔，射孔完毕后，通过油套环空进行压裂；

步骤3，带压上提工具；压裂结束后，打开闸板放喷器8，油管小排量边泵送液体，边利用修井机直接上提管柱解封封隔器2，让井下工具移动到射孔段上方后，油管停止泵注；

步骤4，油管内泄压；打开地面旋塞阀19泄压，此时油管内的耐磨蚀单流阀5自动关闭，耐磨蚀单流阀5上部的高压流体通过地面管线进入放喷罐20，泄压过程直到确认油管内压力为零时结束，拆除提升短节12上部的高压活动弯头14和高压软管线15；

步骤5，带压拖动工具；使用修井机带压起出所需长度的无接箍油管6，使水力喷枪3对准待压的下一层位置后，在无节箍油管6顶部重新连接提升短接12、高压活动弯头14和高压软管线15；

步骤6，后续层压裂；当第一层压裂施工与油管内泄压完成后，水力喷枪3上提至下一个压裂层，重复步骤2至步骤5的过程，对后面的压裂层段进行压裂，直至层段全部压裂完；

该工具串一般可以连续压裂10层以上，在按照由下而上的顺序对每个压裂层段进行施工时，每完成一个层段的压裂施工后，需要判断井下工具状态。如果工具正常则继续进行带压拖动压裂施工；如果水力喷枪3压力偏低或者封隔器2失效，应该上提管柱到压裂层顶部安全位置，放喷、反洗压井后，起钻更换井下工具。

其中，施工层段的喷射压裂施工，即步骤2的具体操作过程是本领域中常规的技术方法，在此不在详细描述。

该方法通过起下无节箍油管6将工具串对准压裂目的层段；利用耐磨蚀单流阀5在液压作用下自动打开和关闭；封隔器2内部有换向机构可以实现上提下放坐封和上提解封的功能；防喷盒9和双闸板防喷器8双重密封油套环形空间，保证压裂过程中不会渗漏，代替了常规的压裂小四通，减少了拆装井口的时间；防喷盒9密封油套环空，带压拖动无节箍油管6与工具串至下一压裂目的层段，减少放喷、洗压井时间，平均单段节约时间5-8小时。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属于本行业的公知部件和常用结构或常用方法，这里不在一一叙述。

本发明可应用于油气井多级分层分段压裂酸化作业中，实现井口带压条件下上提压裂管柱，适用于石油、天然气、煤层气、致密气和页岩气等领域的作业和开发，可以大幅降低作业成本，提高压裂效率，具有良好的应用前景。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (5)

1.一种带压拖动分层压裂装置，包括地面设备和井下工具串，其特征在于，井下工具串包括依次连接的锥堵(1)、封隔器(2)、水力喷枪(3)、有接箍油管(4)、耐磨蚀单流阀(5)、无接箍油管(6)；地面设备包括与压裂时压力级别对应的井口大四通(7)，在井口大四通(7)上安装双闸板防喷器(8)，在双闸板防喷器(8)上连接防喷盒(9)，防喷盒(9)上连接防上顶气动卡瓦(10)，无节箍油管(6)上端依次穿过井口大四通(7)、双闸板防喷器(8)、防喷盒(9)和防上顶气动卡瓦(10)，在无节箍油管(6)上端连接提升短节(12)，提升短节(12)由吊卡(11)和修井机大勾吊环(13)悬挂，吊环上下移动，拖动无接箍油管(6)在防喷盒(9)内滑动；在提升短节(12)上依次连接高压活动弯头(14)和高压软管线(15)，高压软管线(15)与压裂车组一(17)的地面高压钢管线连接，钢管线上安装高压三通(16)，高压三通(16)上装用于管线泄压的旋塞阀(19)，旋塞阀(19)上连接有旋喷灌(20)，井口四通(7)与压裂车组二(18)连接。

2.根据权利要求1所述的带压拖动分层压裂装置，其特征在于，所述无接箍油管(6)的总长度大于工具需要移动的距离。

3.根据权利要求1所述的带压拖动分层压裂装置，其特征在于，所述防喷盒(9)、双闸板防喷器(8)、井口大四通(7)通过法兰连接并密封，防上顶气动卡瓦(10)通过法兰连接并固定在防喷盒(9)顶部。

4.根据权利要求1所述的带压拖动分层压裂装置，其特征在于，所述提升短节(12)与下部的无接箍油管(6)通过丝扣连接，提升短节(12)与上部的高压活动弯头(14)、高压活动弯头(14)与高压软管线(15)通过油壬连接。

5.根据权利要求1所述的带压拖动分层压裂装置，其特征在于，所述的双闸板防喷器(8)和防喷盒(9)的密封压力不小于70MPa，高压软管线(15)的抗内压不小于70MPa。