CN107366520A

CN107366520A - 一种机器人开关滑套

Info

Publication number: CN107366520A
Application number: CN201610312800.6A
Authority: CN
Inventors: 岳慧; 段友智; 何育荣; 付道明; 彭汉修; 毛军; 吴俊霞; 李晓益; 翟羽佳
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering; Sinopec Oilfield Service Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Engineering; Sinopec Oilfield Service Corp
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2017-11-21

Abstract

本发明提供了一种机器人开关滑套，属于油气井的完井及生产技术领域。该机器人开关滑套包括上接头、外套、密封内套和下接头；所述上接头的下端通过外螺纹与外套的上端连接，下接头的上端通过内螺纹与外套的下端连接；在所述外套上开有连通外套内腔与外部的流通孔；所述密封内套设置在外套内，在所述密封内套的下部外壁上设有外螺纹，在所述流通孔下方的外套的内壁上设有内螺纹，所述密封内套的外螺纹与外套的内螺纹连接。

Description

一种机器人开关滑套

技术领域

本发明属于油气井的完井及生产技术领域，具体涉及一种机器人开关滑套，用于针对水平井分段完井分段压裂及控水。

背景技术

随着页岩气、页岩油等非常规油气资源的勘探开发，水平井分段压裂改造技术被有效实施。储层压裂改造技术是将页岩油气、致密岩层等水平井分成多段，然后将地层压裂成多条裂缝，扩大油气产层的泄油面积，提高油气采收率，从而提高单井产量。水平井裸眼分段压裂技术是储层压裂改造中的一种并在国内外非常规油气田广泛地推广应用，其中，通过滑套与每一段层段建立过流通道。该项技术中能否按施工设计对不同层位进行压裂，完井管柱中与地层建立过流通道的滑套工具是关键技术之一。

目前的分段完井用滑套主要采用的多级投球滑套，采用直径不同的低密度压裂球投送到滑套球座后通过井口打压从而控制各段滑套的开启，从而实现多级逐段分层压裂，具有施工方便的优点，目前已经在7″×4¹/₂″套管实现最大分压级数25级，在9⁵/₈″×5¹/₂″套管实现最大分压级数30级，封堵球级差0.125″,目前最新已经实现1/16″的级差。

但是，多级投球滑套存在以下问题：1)受到压裂球及球座必须存在一定级差的限制，无法实现无限极分段压裂。2)滑套只能通过液压打开，无法关闭，油气井出水后无法控制。3)压裂球存在受到井筒内介质的影响，无法有效密封球座，有时无法有效打开。4)滑套的球座，使完井管柱通井较小，后期作业困难。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种机器人开关滑套，可重复开关滑套，采用丝杠螺母结构，结构简单，通过专用的开关工具可实现无限次打开及关闭，从而实现页岩油气、致密砂岩油气水平井无限极分段完井、前期压裂及后期控水，从而提高油气井采收率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种机器人开关滑套，包括上接头、外套、密封内套和下接头；

所述上接头的下端通过外螺纹与外套的上端连接，下接头的上端通过内螺纹与外套的下端连接；

在所述外套上开有连通外套内腔与外部的流通孔；

所述密封内套设置在外套内，在所述密封内套的下部外壁上设有外螺纹，在所述流通孔下方的外套的内壁上设有内螺纹，所述密封内套的外螺纹与外套的内螺纹连接。

当密封内套挡住流通孔时，所述机器人开关滑套滑套处于关闭状态，当密封内套旋转下移时，流通孔被打开，所述机器人开关滑套滑套处于打开状态。

在所述外套上开有6-10个在圆周上均布的流通孔。

在所述上接头与外套的连接处、在所述下接头与外套的连接处均设置有密封圈。

在位于所述流通孔上方和下方的密封内套的外壁上均设有密封圈，下方的密封圈位于外螺纹的上方。

在所述密封内套的上端外壁上设有螺纹和台阶，在台阶处设有刮砂环，挡砂压环通过螺纹固定在密封内套的外壁上，所述刮砂环的一端顶住所述台阶，另一端顶住所述挡砂压环。

所述刮砂环为采用弹性材料制作而成的喇叭口状结构，其开口方向朝向密封内套的上端面；其外边缘紧贴所述外套的内壁。

所述密封内套的内孔直径与套管的内径相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明与套管全通径,可满足大排量压裂施工要求；

2)本发明通过固井分隔层段，可实现任意段的分段压裂；

3)本发明重复开关，具有分段控水功能；

4)耐温耐压高；

5)完井成本低；

附图说明

图1本发明机器人开关滑套的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

目前对于水平井分段压裂同时又要分段控水，特别是压裂后局部出水需要封堵的分段完井技术目前还没有相关技术。同时，水平井分段完井的发展趋势如下：1，尽可能多的分段数或任意级分段；2，多级分段压裂施工连续进行；3，工艺简单可靠，完井成本低；4，能够同时实现分段压裂、分段控水；5，分支水平井的多级分段完井。

如图1所示，本发明机器人开关滑套包括上接头1、密封圈2、挡砂压环3、刮砂环4、密封内套5、外套6、密封圈7和下接头8，结构简单可靠。在外套6开有压裂流体流通孔，6～10个周向均布。下接头8与外套6通过螺纹连接，装入密封内套5，密封内套5的外螺纹与外套6的内部螺纹连接，旋紧到密封套下部密封圈处于流通位下方，此时流通孔被密封内套5安全密封，连接外套6与上接头1。

在密封内套5上端设计有刮砂环4，刮砂环4是套入密封内套，再拧上带有螺纹的挡砂压环压住，其能够防止关闭滑套时砂卡或磨损密封圈。所述刮砂环为采用橡胶、塑料等弹性材料制作而成的喇叭口状结构。

该滑套采用丝杠螺母结构(密封内套5相当于丝杠，外套6相当于螺母)，通过旋转运动带动密封套相对外套进行轴向运动，实现机器人开关滑套的打开和关闭，并设计有刮砂机构，保证滑套的开关及密封。通过该滑套用于水平井分段完井，通过固井和滑套的开关进行分段完井，实现无限极分段完井。

全世界水平井总数约50000口左右，主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等69个国家，其中美国和加拿大占88.4％。美国平均每年钻水平井3100多口，占总井数7.6％以上。加拿大占总井数10％。中国每年约新钻水平井2000口左右，其中中石化约占800口左右，水平井井数和水平井产油量逐年攀升，为集团公司“东部硬稳定，西部快上产，天然气大发展”战略做出了突出贡献。

但随着水平井的广泛应用，水平井完井技术也暴露出了许多问题，最主要的问题就是低产低效井和水淹井问题。统计2007年199口停产水平井中有112口井由于水淹关井，约占56.3％，有33口井能量不足关井，约占16.6％，因此急需采用井下机器人完井实现多级分段压裂改造和分段控水来提高单井产能和提高油井采收率。

中国页岩气地质资源量约26×10¹²m³，中国石化“十二五”页岩气发展目标：(1)新增页岩气探明储量(1200-1500)×10⁸m³，新增页岩气可采储量(450-570)×10⁸m³；(2)新建页岩气产能(15-20)×10⁸m³，页岩气产量目标(9-13)×10⁸m³。页岩气开发迫切需要自主知识产权的水平井分段压裂技术，研制完井机器人实现分段压裂完井技术在中国石化及全国范围内将拥有巨大的市场前景。

上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims

1.一种机器人开关滑套，其特征在于：所述机器人开关滑套包括上接头、外套、密封内套和下接头；

在所述外套上开有连通外套内腔与外部的流通孔；

2.根据权利要求1所述的机器人开关滑套，其特征在于：当密封内套挡住流通孔时，所述机器人开关滑套滑套处于关闭状态，当密封内套旋转下移时，流通孔被打开，所述机器人开关滑套滑套处于打开状态。

3.根据权利要求2所述的机器人开关滑套，其特征在于：在所述外套上开有6-10个在圆周上均布的流通孔。

4.根据权利要求3所述的机器人开关滑套，其特征在于：在所述上接头与外套的连接处、在所述下接头与外套的连接处均设置有密封圈。

5.根据权利要求4所述的机器人开关滑套，其特征在于：在位于所述流通孔上方和下方的密封内套的外壁上均设有密封圈，下方的密封圈位于外螺纹的上方。

6.根据权利要求5所述的机器人开关滑套，其特征在于：在所述密封内套的上端外壁上设有螺纹和台阶，在台阶处设有刮砂环，挡砂压环通过螺纹固定在密封内套的外壁上，所述刮砂环的一端顶住所述台阶，另一端顶住所述挡砂压环。

7.根据权利要求6所述的机器人开关滑套，其特征在于：所述刮砂环为采用弹性材料制作而成的喇叭口状结构，其开口方向朝向密封内套的上端面；其外边缘紧贴所述外套的内壁。

8.根据权利要求1至7任一所述的机器人开关滑套，其特征在于：所述密封内套的内孔直径与套管的内径相同。